本實(shí)用新型涉及智能功率模塊技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種智能功率模塊和一種電力電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

智能功率模塊，即IPM(Intelligent Power Module)，是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動(dòng)類(lèi)產(chǎn)品。智能功率模塊把功率開(kāi)關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，并內(nèi)藏有過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路。智能功率模塊一方面接收MCU(Microcontroller Unit，微控制器)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路工作，另一方面將系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)送回MCU。與傳統(tǒng)分立方案相比，智能功率模塊以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢(shì)贏得越來(lái)越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源，是變頻調(diào)速，冶金機(jī)械，電力牽引，伺服驅(qū)動(dòng)，變頻家電的一種理想電力電子器件。

圖1A是所述智能功率模塊100的俯視圖。

圖1B是圖1A的X-X’線(xiàn)剖面圖。

圖1C是圖1A中引腳的連接的示意圖。

下面參照?qǐng)D1A、圖1B和圖1C說(shuō)明現(xiàn)有智能功率模塊100的結(jié)構(gòu)。

上述智能功率模塊100具有如下結(jié)構(gòu)，其包括：電路基板106；設(shè)于電路基板106表面上的絕緣層107上形成的電路布線(xiàn)108；被固定在電路布線(xiàn)108上的電路元件104；連接電路元件104和電路布線(xiàn)108的金屬線(xiàn)105；與電路布線(xiàn)108連接的引腳101，所述引腳101邊緣存在未電鍍的缺口103，其余部分被電鍍層覆蓋；所述智能功率模塊100的整體被密封樹(shù)脂102密封。另外，有時(shí)也在使所述鋁基板106的背面露出到外部的狀態(tài)下進(jìn)行密封。

所述智能功率模塊100的制造方法是：

將鋁材形成適當(dāng)大小作為所述電路基板106，在所述電路基板106表面上設(shè)置所述絕緣層107并在所述絕緣層107上形成銅箔，通過(guò)刻蝕使銅箔形成所述電路布線(xiàn)108；

在所述電路布線(xiàn)108的特定位置涂裝錫膏；

將銅材形成適當(dāng)形狀，并進(jìn)行表面鍍層處理，作為所述引腳101，為了避免所述電路元件104在后續(xù)加工工序中被靜電損傷，如圖1C所示，所述引腳101的特定位置通過(guò)加強(qiáng)筋109相連；

在錫膏上放置所述電路元件104和所述引腳101；

通過(guò)回流焊使錫膏固化，所述電路元件104和所述引腳101固定在所述電路布線(xiàn)108上；

通過(guò)噴淋、超聲等清洗方式，清除殘留在所述電路基板106上的助焊劑；

通過(guò)邦定線(xiàn)，使所述電路元件104和所述電路布線(xiàn)108間形成連接；

通過(guò)使用熱塑性樹(shù)脂的注入模模制或使用熱硬性樹(shù)脂的傳遞模模制方式，將上述要素密封；

將所述引腳101的加強(qiáng)筋109切除并形成所需的形狀，在此，所述加強(qiáng)筋109被切除后，通過(guò)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行必要的測(cè)試，測(cè)試合格者就成為所述智能功率模塊100。

所述智能功率模塊100一般會(huì)工作在惡劣的工況中，如全直流變頻空調(diào)的室外機(jī)，高溫高濕的狀態(tài)下，高溫會(huì)使所述智能功率模塊100內(nèi)部溫度升高，對(duì)于現(xiàn)行智能功率模塊100被所述密封樹(shù)脂102完全密封的結(jié)構(gòu)，所述智能功率模塊100內(nèi)部非常容易產(chǎn)生熱積聚，高溫會(huì)使水氣通過(guò)所述密封樹(shù)脂102與所述引腳101之間的間隙進(jìn)入所述智能功率模塊100的內(nèi)部電路，所述智能功率模塊100內(nèi)部的高溫使離子，特別是氯離子和溴離子在水氣的作用下發(fā)生遷移，對(duì)所述金屬線(xiàn)105產(chǎn)生腐蝕，這種腐蝕往往出現(xiàn)在所述金屬線(xiàn)105與所述電路元件104或所述金屬線(xiàn)105與所述電路布線(xiàn)108的結(jié)合部，導(dǎo)致開(kāi)路，對(duì)所述智能功率模塊100構(gòu)成致命破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使所述智能功率模塊100發(fā)生失控爆炸事故，對(duì)其應(yīng)用環(huán)境構(gòu)成損害，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

另外，邦線(xiàn)的線(xiàn)弧高度影響到所述密封樹(shù)脂102的厚度，所述密封樹(shù)脂102的厚度越厚，散熱性越差，對(duì)于所述電路元件104中的發(fā)熱元件，如果熱量不能得到及時(shí)散失，會(huì)導(dǎo)致所述電路元件104的結(jié)溫超過(guò)工作結(jié)溫，并且通過(guò)耦合使其他非發(fā)熱電路元件受到波及，引起連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致模塊性能衰減甚至失控。

而如果半包封的模塊結(jié)構(gòu)，雖然能提高散熱性，但是卻降低了水密性和氣密性，更容易引起所述金屬線(xiàn)105的腐蝕。

另外，所述智能功率模塊100有不同功率的器件，對(duì)于不同功率的器件，所述金屬線(xiàn)105的材質(zhì)和粗細(xì)各不相同，增加了所述智能功率模塊100的加工難度，購(gòu)買(mǎi)不同的邦線(xiàn)設(shè)備還增加了加工成本，并且，多種邦線(xiàn)工藝的組合使所述智能功率模塊100的制造直通率變低，生產(chǎn)良率難以提高。最終導(dǎo)致所述智能功率模塊100的成本居高不下，特別是對(duì)于中小功率的風(fēng)機(jī)用智能功率模塊，對(duì)成本的要求特別苛刻，影響了所述智能功率模塊的普及應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出了一種新的智能功率模塊。

本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出了一種電力電子設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面的實(shí)施例，提出了一種智能功率模塊，包括：電路基板，所述電路基板的上表面設(shè)置有電路布線(xiàn)，所述電路基板的下表面形成有第一凸起部；多個(gè)器件引腳，所述器件引腳與所述電路布線(xiàn)電連接；多個(gè)元器件，所述多個(gè)元器件倒裝在所述電路布線(xiàn)上；封裝外殼，完全包覆所述電路基板的上表面、所述電路基板的下表面中除所述第一凸起部外的部分、所述電路布線(xiàn)和所述多個(gè)元器件，其中，所述封裝外殼在所述多個(gè)元器件中的功率器件位置處形成有凹槽，所述第一凸起部與所述功率器件相對(duì)設(shè)置，所述第一凸起部的頂側(cè)面裸露，形成所述封裝外殼的一部分，所述器件引腳自所述封裝外殼的內(nèi)側(cè)向外側(cè)伸出；散熱組件，設(shè)置在所述凹槽中，所述散熱組件用于對(duì)所述功率器件進(jìn)行散熱。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，通過(guò)倒裝方式使元器件，包括中小功率電路元件形成電連接，不再需要金屬邦定線(xiàn)，節(jié)省了成本；將模塊上的元素用樹(shù)脂密封，最大限度提高抗水氣進(jìn)入效果，即使外部濕氣內(nèi)侵，因?yàn)橐巡淮嬖诮饘倬€(xiàn)，已難以構(gòu)成腐蝕。在功率器件的位置導(dǎo)熱性較低的樹(shù)脂特別薄并且外置導(dǎo)熱性較高的散熱組件，極大改善了功率器件的散熱壞境，使功率器件可以工作在低結(jié)溫下，使功率器件的降額使用成為可能，降低了智能功率模塊的物料成本，另外，電路基板的下表面設(shè)置第一凸起部(即下表面采用階梯式設(shè)計(jì))，功率器件所在位置對(duì)應(yīng)設(shè)置有臺(tái)階，且未被封裝外殼密封，從而進(jìn)一步提高智能功率模塊的散熱性。而電路基板下表面除第一凸起部外的其他部分被封裝外殼密封，更大程度上的保證智能功率模塊的致密性。

根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的智能功率模塊，還可以具有以下技術(shù)特征：

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一凸起部的高度為0.5毫米。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，第一凸起部的高度優(yōu)選為0.5毫米，當(dāng)然，還可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求對(duì)第一凸起部的高度做適當(dāng)調(diào)整。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述電路布線(xiàn)包括引腳焊盤(pán)，所述器件引腳安裝在所述引腳焊盤(pán)上。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，器件引腳可以是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的引腳，器件引腳固定在引腳焊盤(pán)上，制造過(guò)程中無(wú)需切除加強(qiáng)筋的工序，能夠降低對(duì)智能功率模塊的系統(tǒng)性沖擊，當(dāng)然，引腳也可以是整排的形式，便于引腳的安裝。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括：焊接層，設(shè)置在所述電路布線(xiàn)層與所述多個(gè)元器件之間以及在所述引腳焊盤(pán)和所述器件引腳之間。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱組件粘接在所述凹槽中。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能模塊，散熱組件可通過(guò)粘膠粘接在凹槽中，其中，粘膠可以是硅膠或其他膠。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱組件包括散熱片。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱片的高度與所述凹槽的深度相同，所述散熱片的頂部形成所述封裝外殼表面的一部分。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，散熱片的高度與凹槽的深度相同，以確保散熱片在放入凹槽后，散熱片的頂部可與封裝外殼表面相平且裸露。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括：合金層，設(shè)于所述器件引腳的表層，所述合金層的厚度范圍為0.1～10微米。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，通過(guò)在引腳的表層設(shè)置合金層，既降低引腳被腐蝕的可能性，又可提高引腳在焊接過(guò)程的粘附性。其中，合金層可以包括0.1微米的鎳層，可以采用電鍍或化學(xué)鍍的方式形成鎳層，其具備較強(qiáng)的鈍化能力，能夠抵抗大氣、堿性物質(zhì)和酸性物質(zhì)的腐蝕，降低引腳被腐蝕斷路的可能性，且鎳層有助于提高引腳的焊接性。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述合金層的厚度為5微米。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述電路布線(xiàn)的厚度大于或等于0.07毫米。

根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面的實(shí)施例，提出了一種電力電子設(shè)備，包括：如上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的智能功率模塊。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述電力電子設(shè)備包括空調(diào)器。

本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1A是智能功率模塊100的俯視圖；

圖1B是圖1A的X-X’線(xiàn)剖面圖；

圖1C是圖1A中引腳的連接的示意圖；

圖2A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的上表面俯視圖；

圖2B是圖2A的X-X’線(xiàn)剖面圖；

圖2C是圖2A中元器件去除樹(shù)脂(封裝外殼)后的俯視圖；

圖2D示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的下表面俯視圖；

圖3A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法中制備電路基板的俯視圖；

圖3B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法中制備電路基板的側(cè)視圖；

圖4A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法中制備引腳的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法中制備引腳的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法中裝配元器件和引腳的側(cè)視工序示意圖；

圖5B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法中裝配元器件和引腳的俯視工序示意圖；

圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法的密封工序示意圖；

圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法的檢測(cè)工序示意圖；

圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

以下結(jié)合圖2A至圖2D、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B、圖5A、圖5B、圖6、圖7和圖8對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖2A至圖2D所示，智能功率模塊200包括：電路基板202，所述電路基板202的上表面設(shè)置有電路布線(xiàn)204(具體地，電路基板上還設(shè)置有絕緣層214，絕緣層214形成于電路基板202的上表面，所述電路布線(xiàn)204位于所述絕緣層214上)，所述電路布線(xiàn)204位于所述絕緣層214上)，所述電路基板202的下表面形成有第一凸起部2022；多個(gè)器件引腳206，所述器件引腳206與所述電路布線(xiàn)204電連接；多個(gè)元器件208，所述多個(gè)元器件208倒裝在所述電路布線(xiàn)204上；封裝外殼210，完全包覆所述電路基板202的上表面、所述電路基板202的下表面中除所述第一凸起部2022外的部分、所述電路布線(xiàn)204和所述多個(gè)元器件208，其中，所述封裝外殼210在所述多個(gè)元器件208中的功率器件2082位置處形成有凹槽，所述第一凸起部2022與所述功率器件2082相對(duì)設(shè)置，所述第一凸起部2022的頂側(cè)面裸露，形成所述封裝外殼210的一部分，所述器件引腳206自所述封裝外殼210的內(nèi)側(cè)向外側(cè)伸出；散熱組件212，設(shè)置在所述凹槽中，所述散熱組件212用于對(duì)所述功率器件2082進(jìn)行散熱。

通過(guò)倒裝方式使元器件，包括中小功率電路元件形成電連接，不再需要金屬邦定線(xiàn)，節(jié)省了成本；將模塊上的元素用樹(shù)脂密封，最大限度提高抗水氣進(jìn)入效果，即使外部濕氣內(nèi)侵，因?yàn)橐巡淮嬖诮饘倬€(xiàn)，已難以構(gòu)成腐蝕。在功率器件的位置導(dǎo)熱性較低的樹(shù)脂特別薄并且外置導(dǎo)熱性較高的散熱組件，極大改善了功率器件的散熱壞境，使功率器件可以工作在低結(jié)溫下，使功率器件的降額使用成為可能，降低了智能功率模塊的物料成本，另外，電路基板的下表面設(shè)置第一凸起部(即下表面采用階梯式設(shè)計(jì))，功率器件所在位置對(duì)應(yīng)設(shè)置有臺(tái)階，且未被封裝外殼密封，從而進(jìn)一步提高智能功率模塊的散熱性。而電路基板下表面除第一凸起部外的其他部分被封裝外殼密封，更大程度上的保證智能功率模塊的致密性。

根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的智能功率模塊200，還可以具有以下技術(shù)特征：

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一凸起部2022的高度為0.5毫米。

第一凸起部的高度優(yōu)選為0.5毫米，當(dāng)然，還可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求對(duì)第一凸起部的高度做適當(dāng)調(diào)整。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述電路布線(xiàn)204包括引腳焊盤(pán)2042，所述器件引腳206安裝在所述引腳焊盤(pán)2042上。

器件引腳可以是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的引腳，器件引腳固定在引腳焊盤(pán)上，制造過(guò)程中無(wú)需切除加強(qiáng)筋的工序，能夠降低對(duì)智能功率模塊的系統(tǒng)性沖擊，當(dāng)然，引腳也可以是整排的形式，便于引腳的安裝。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括：焊接層(圖中未示出)，設(shè)置在所述電路布線(xiàn)層204與所述多個(gè)元器件208之間以及在所述引腳焊盤(pán)2042和所述器件引腳206之間。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱組件212粘接在所述凹槽中。

散熱組件可通過(guò)粘膠粘接在凹槽中，其中，粘膠可以是硅膠或其他膠。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱組件212包括散熱片。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱片的高度與所述凹槽的深度相同，所述散熱片的頂部形成所述封裝外殼表面的一部分。

散熱片的高度與凹槽的深度相同，以確保散熱片在放入凹槽后，散熱片的頂部可與封裝外殼表面相平且裸露。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括：合金層(圖中未示出)，設(shè)于所述器件引腳的表層，所述合金層的厚度范圍為0.1～10微米。

通過(guò)在引腳的表層設(shè)置合金層，既降低引腳被腐蝕的可能性，又可提高引腳在焊接過(guò)程的粘附性。其中，合金層可以包括0.1微米的鎳層，可以采用電鍍或化學(xué)鍍的方式形成鎳層，其具備較強(qiáng)的鈍化能力，能夠抵抗大氣、堿性物質(zhì)和酸性物質(zhì)的腐蝕，降低引腳被腐蝕斷路的可能性，且鎳層有助于提高引腳的焊接性。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述合金層的厚度為5微米。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述電路布線(xiàn)204的厚度大于或等于0.07毫米。

實(shí)施例一：

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊200的制備方法，包括：在電路基板202的上表面形成電路布線(xiàn)204以及在所述電路基板202的下表面形成第一凸起部2022，其中，所述電路布線(xiàn)204包括引腳焊盤(pán)2042；形成多個(gè)器件引腳206；在所述電路布線(xiàn)204上倒裝元器件208，以及在所述引腳焊盤(pán)2042上焊接所述器件引腳206；對(duì)形成有所述電路布線(xiàn)204、所述元器件208及所述器件引腳206的所述電路基板202進(jìn)行封裝，以形成封裝外殼210，其中，所述封裝外殼210完全包覆所述電路基板202的上表面、所述電路基板202的下表面中除所述第一凸起部2022外的部分、所述電路布線(xiàn)204和所述元器件208，所述封裝外殼210在所述元器件208中的功率器件2082位置處形成有凹槽，所述第一凸起部2022與所述功率器件2082相對(duì)設(shè)置，所述第一凸起部2022的頂側(cè)面裸露，形成所述封裝外殼210的一部分，所述器件引腳206自所述封裝外殼210的內(nèi)側(cè)向外側(cè)伸出；在所述凹槽中安裝散熱組件212。

在制造智能功率模塊過(guò)程中，元器件直接倒裝在電路布線(xiàn)上，免去了金屬線(xiàn)邦定和清洗工序，進(jìn)一步提高了智能功率模塊的可靠性，而且還節(jié)省了設(shè)備投入，提高了生產(chǎn)效率，降低了工藝管控要求，使智能功率模塊的制造難度大幅下降，制造良率得到提高，進(jìn)一步降低了智能功率模塊的成本，功率器件對(duì)應(yīng)的散熱片外置處理，不再對(duì)焊接空洞率提出要求，降低了對(duì)焊接設(shè)備技術(shù)要求和工藝管控要求，進(jìn)一步降低智能功率模塊的制造成本，另外，電路基板的下表面設(shè)置第一凸起部(即下表面采用階梯式設(shè)計(jì))，功率器件所在位置對(duì)應(yīng)設(shè)置有臺(tái)階，且未被封裝外殼密封，從而進(jìn)一步提高智能功率模塊的散熱性。而電路基板下表面除第一凸起部外的其他部分被封裝外殼密封，更大程度上的保證智能功率模塊的致密性。

根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的智能功率模塊的制備方法，還可以具有以下技術(shù)特征：

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述在電路基板的上表面形成電路布線(xiàn)的步驟，具體包括：采用沖壓工藝或刻蝕工藝在所述電路基板202的上表面形成所述電路布線(xiàn)204。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述在所述電路基板的下表面形成第一凸起部的步驟，具體包括：采用刻蝕工藝對(duì)所述電路基板202的下表面進(jìn)行部分刻蝕，以使所述電路基板202的下表面形成表面粗糙的凹陷，其中，所述電路基板202的下表面中未被刻蝕的部分形成所述第一凸起部2022，所述第一凸起部2022的高度為0.5毫米。

在制備第一凸起部的過(guò)程中，電路基板的下表面的其他部被刻蝕成粗糙的凹陷，以便后續(xù)對(duì)密封過(guò)程中，提高金屬材料與高分子材料的結(jié)合力，降低了對(duì)塑封參數(shù)的要求，減小了塑封的難度，更大程度上的提高了智能功率模塊的致密性。其中，第一凸起部的高度優(yōu)選為0.5毫米，當(dāng)然，還可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求對(duì)第一凸起部的高度做適當(dāng)調(diào)整。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述在所述電路布線(xiàn)上倒裝元器件，以及在所述引腳焊盤(pán)上焊接所述器件引腳的步驟，具體包括：采用錫膏印刷機(jī)及鋼網(wǎng)在所述電路布線(xiàn)204形成焊接層，其中，包括在所述引腳焊盤(pán)2042上形成所述焊接層；將所述元器件208通過(guò)所述焊接層倒裝在所述電路布線(xiàn)204上；將所述器件引腳206的一端通過(guò)所述焊接層組裝至所述引腳焊盤(pán)2042上。

可采用錫膏印刷機(jī)及鋼網(wǎng)在電路布線(xiàn)形成焊接層，也即對(duì)電路布線(xiàn)的特定位置進(jìn)行錫膏涂裝，鋼網(wǎng)的厚度可選用0.13毫米。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述對(duì)形成有所述電路布線(xiàn)、所述元器件及所述器件引腳的所述電路基板進(jìn)行封裝，以形成封裝外殼的步驟，具體包括：在無(wú)氧環(huán)境中，采用目標(biāo)烘烤溫度對(duì)形成有所述電路布線(xiàn)204、所述元器件208及所述器件引腳206的所述電路基板202進(jìn)行持續(xù)目標(biāo)時(shí)長(zhǎng)的烘烤；將烘烤后的形成有所述電路布線(xiàn)204、所述元器件208及所述器件引腳206的所述電路基板202放置于塑封模具中，其中，所述塑料模具包括上模和下模，所述上模形成有第二凸起部，所述元器件208中的功率器件2082位于所述第二凸起部下方、且與所述第二凸起部之間存有間隙；通過(guò)所述塑封模具的澆口注入密封樹(shù)脂，以形成所述封裝外殼210，其中，所述封裝外殼210基于所述第二凸起部形成所述凹槽。

目標(biāo)烘烤溫度可選用125℃，目標(biāo)時(shí)長(zhǎng)大于或等于2小時(shí)，可使用熱硬性樹(shù)脂的傳遞模模制或使用熱硬性樹(shù)脂的注入模模制來(lái)進(jìn)行密封，上模的第二凸起部與功率器件的距離比較近，需要適當(dāng)調(diào)高注塑壓力，由于不存在邦定線(xiàn)，不存在沖線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，所以注塑壓力的調(diào)高不影響智能功率模塊的品質(zhì)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述在所述凹槽中安裝散熱組件的步驟，具體包括：向所述凹槽中注入粘膠，并將所述散熱組件212鑲嵌在所述凹槽中。

粘膠可以是硅膠或其他膠，散熱組件的高度可與凹槽的深度相同，以確保散熱組件在放入凹槽后，散熱組件的頂部可與封裝外殼表面相平且裸露。

其中，電路基板202是采用1050、5052等材質(zhì)的鋁構(gòu)成的矩形板材。在此，為了降低成本，可以使用1050的鋁材，為了提高硬度，可以選擇5052的鋁材；為了提高耐壓和硬度，可以對(duì)鋁材進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，為了提高散熱性，也可以不作陽(yáng)極氧化。電路基板102的厚度可以設(shè)計(jì)為1.5毫米～2.0毫米。通過(guò)打磨、激光刻蝕等方法，在所述電路基板202的背面的特定位置進(jìn)行打磨或刻蝕，使未打磨或刻蝕的部分突出，形成所述第一凸起部2022，而經(jīng)過(guò)打磨或蝕刻的部分表面粗糙，所述第一凸起部2022的高度為0.5mm左右。

位于所述電路基板202其中一個(gè)表面(本實(shí)施例中以上表面為例進(jìn)行說(shuō)明)的絕緣層214是可以設(shè)計(jì)為厚度100微米～200微米，使用穩(wěn)態(tài)熱流法測(cè)得的熱導(dǎo)率應(yīng)在2W/(m×K)～3W/(m×K)為宜，在此，為了節(jié)省成本并提高導(dǎo)熱性，可以絕緣層214的厚度選擇100微米，為了提高耐壓，可以選擇200微米的厚度，絕緣層214的厚度一般不應(yīng)超過(guò)200微米，在此，絕緣層的厚度選擇得越厚，熱導(dǎo)率應(yīng)該相應(yīng)選擇得越高。

所述電路布線(xiàn)204由厚度為2盎司以上的銅材通過(guò)沖壓或刻蝕的形式制作而成，為了防止氧化，所述電路布線(xiàn)204的上表面可以進(jìn)行鍍金處理，為了成本，所述電路布線(xiàn)204的上表面也可以進(jìn)行鍍銀處理，或者通過(guò)真空或充氮包裝進(jìn)行運(yùn)輸，上表面不作處理。

在此，所述電路布線(xiàn)204的至少一個(gè)邊緣上，有用于配置下述引腳的特殊的電路布線(xiàn)，稱(chēng)為引腳焊盤(pán)2042。

所述元器件208被倒裝固定在所述電路布線(xiàn)204上。所述元器件208采用晶體管或二極管等有源元件、或者電容或電阻等無(wú)源元件，另外，還具有功率元件等發(fā)熱量大的IGBT(Insulated Gate Bipolar Translator，絕緣柵門(mén)極晶體管)、FRD(Fast Recovery Diode，快速恢復(fù)二極管)、MOS(Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)場(chǎng)效應(yīng)管等，在此，這些功率元件一般不應(yīng)超過(guò)5A/600V的額定工作電流和電壓，并且使用平面結(jié)構(gòu)，如IGBT管，必須使用LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Translator，橫向絕緣柵門(mén)極晶體管)。在此，這些功率器件與所述第一凸起部2022對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述電路基板202的兩面。

所述引腳206被固定在所述引腳焊盤(pán)2042上。

在此，設(shè)計(jì)成一邊上設(shè)有多條引腳206，其具有例如與外部進(jìn)行輸入、輸出的作用。引腳206和引腳焊盤(pán)2042通過(guò)焊錫等導(dǎo)電性粘結(jié)劑焊接。

所述引腳206一般采用銅等金屬制成，銅表面通過(guò)化學(xué)鍍和電鍍形成一層鎳錫合金層，合金層的厚度一般為5微米，鍍層可保護(hù)銅不被腐蝕氧化，并可提高可焊接性。

所述封裝外殼(可為樹(shù)脂材料)210可通過(guò)傳遞模方式使用熱硬性樹(shù)脂模制也可使用注入模方式使用熱塑性樹(shù)脂模制。在此，所述封裝外殼210完全密封電路布線(xiàn)204的一面上的所有元器件208，包括功率元件2082；在此，所述電路基板202下表面的所述第一凸起部2022未被所述封裝外殼210覆蓋，使智能功率模塊的散熱能力得以提高；在此，所述電路基板202的下表面粗糙部分也被所述樹(shù)脂覆蓋，因?yàn)楸砻娲植?，所以這部分電路基板和樹(shù)脂間有極佳的結(jié)合力，使智能功率模塊的耐潮濕能力得以提高；在此，因?yàn)樗龉β试?082也被所述封裝外殼210完全密封，所以，所述封裝外殼210一般應(yīng)該選擇角型結(jié)晶較多的材料，以提高其熱導(dǎo)率，可以考慮選擇松下的3300系列或日立的3600系列；另外，為了保證所述智能功率模塊的可靠性，所述封裝外殼210的漏電起痕能力不應(yīng)低于500V；在此，所述封裝外殼210密封智能功率模塊正面的部分不是規(guī)則平坦的，而是在覆蓋功率元件2082的位置存在凹陷，使所述封裝外殼210密封這些特定功率元件2082的部分非常?。辉诎枷莸奈恢门渲糜薪饘偕崞?12，所述金屬散熱片212的高度與凹陷的深度一致，所以所述散熱片212鑲嵌到凹陷后，所述散熱片212的頂部與所述封裝外殼210的頂部相平，所述金屬散熱片212可使用表面鍍鎳的銅材，也可以使用表面陽(yáng)極氧化的鋁材。

實(shí)施例二：

如圖8所示，智能功率模塊200的制備方法包括：

(1)步驟802，在大小合適的銅板上形成電路布線(xiàn)

如圖3A和3B所示，根據(jù)需要的電路布局設(shè)計(jì)大小合適的電路基板202，對(duì)于一般的智能功率模塊，一枚的大小可選取50mm×25mm，三枚的短邊相連的大小為50mm×75mm，形成一個(gè)由三枚智能功率模塊金屬電路基板202組成的三聯(lián)板單元，對(duì)兩面進(jìn)行防蝕處理。在鋁基板的表面上設(shè)有絕緣層214。另外，在絕緣層214的表面粘貼有作為電路布線(xiàn)204的銅箔。然后將該工序制造的銅箔進(jìn)行蝕刻，局部地除去銅箔，形成所述電路布線(xiàn)204及所述引腳焊盤(pán)2042。

在此，大小合適的鋁基板的形成是通過(guò)直接對(duì)1m×1m的鋁材進(jìn)行鑼板處理的方式形成，鑼刀使用高速鋼作為材質(zhì)，馬達(dá)使用5000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，鑼刀與鋁材平面呈直角下刀，可以使1100鋁材的邊緣呈直角，毛刺小于10微米，也可通過(guò)蝕刻工具，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)刻蝕出特定的形狀，也可以通過(guò)V-CUT和沖壓的方法形成特定形狀。最后，將三聯(lián)板單元通過(guò)沖壓的方式分開(kāi)，得到具有所述絕緣層214和所述電路布線(xiàn)204的所述電路基板202。

在此，使用激光刻蝕的方法，通過(guò)一定能量的激光和一定的步距，對(duì)所述電路基板202的背面的鋁進(jìn)行刻蝕，被激光刻蝕調(diào)的鋁粉必須使用吸塵器等迅速吸掉避免擴(kuò)散引起爆炸，而所述電路基板202被刻蝕后將形成表面粗糙的凹陷，未被刻蝕部分則形成第一凸起部2022。

在對(duì)抗氧化和硬度要求很高的場(chǎng)合，可以通過(guò)電鍍金或化學(xué)沉金的方式，在所述電路布線(xiàn)204表面形成金層。

在此，用于制造所述電路布線(xiàn)204的銅板的厚度應(yīng)該不小于2盎司，保證有足夠的電流通流能力。

在此，有時(shí)也用V-CUT+沖壓方式將所述三聯(lián)板單元分開(kāi)，先進(jìn)行V-CUT，使型材連接的厚度減薄，可避免所述絕緣層214在沖壓時(shí)發(fā)生裂損和形變，從而提高智能功率模塊的可靠性。

在此，因?yàn)椴辉傩枰疃ň€(xiàn)工序，所述電路布線(xiàn)204上也不再具備邦定點(diǎn)，因此，對(duì)于相同的電路功能，所述電路基板202的面積可以縮小，現(xiàn)有技術(shù)的電路基板大小一般設(shè)計(jì)為64mm×30mm，而本實(shí)施例的電路基板設(shè)計(jì)為50mm×25mm，體現(xiàn)了不需要邦定線(xiàn)后的小型化效果。

(2)步驟804，制成獨(dú)立的帶鍍層的引腳

如圖4A所示，每個(gè)引腳206都是用銅基材，制成長(zhǎng)度C為25毫米，寬度K為1.5毫米，厚度H為1毫米的長(zhǎng)條狀；在此，為便于裝配，如圖4B所示，在其中一端壓制出一定的弧度。

然后，通過(guò)化學(xué)鍍的方法形成鎳層：通過(guò)鎳鹽和次亞磷酸鈉混合溶液，并添加了適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑，在已形成特定形狀的銅材表面形成鎳層，在金屬鎳具有很強(qiáng)的鈍化能力，能迅速生成一層極薄的鈍化膜，能抵抗大氣、堿和某些酸的腐蝕。鍍鎳結(jié)晶極細(xì)小，鎳層厚度一般為0.1微米；

接著通過(guò)酸性硫酸鹽工藝，在室溫下將已形成形狀和鎳層的銅材浸在帶有正錫離子的鍍液中通電，在鎳層表面形成鎳錫合金層，鎳層厚度一般控制在5微米，鎳層的形成極大提高了可焊性；到此，所述引腳206制造完成。

在此，本實(shí)施例中的引腳206是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的引腳，引腳206被固定在的所述電路布線(xiàn)204僅通過(guò)樹(shù)脂部分包裹固定，抗沖擊強(qiáng)度有限，單獨(dú)的引腳避免了切除加強(qiáng)筋的工序，能夠降低對(duì)智能功率模塊的系統(tǒng)性沖擊。當(dāng)然，為了引腳裝配方便，可仍使用整排引腳的形式。

(3)步驟806，在電路布線(xiàn)表面倒裝元器件和配置引腳

本工序是在所述電路布線(xiàn)204表面倒裝所述元器件208和配置所述引腳206的工序。

如圖5A和圖5B所示，首先，制作出底板50，所述底板50可以使用高強(qiáng)度的不銹鋼制作而成，也可考慮使用合成石作為材料，所述底板50在所述電路基板202的第一凸起部2022的位置有凹陷，使所述電路基板202的粗糙部分與所述底板50不具有凹陷的面貼合，使所述電路基板202的第一凸起部2022與所述底板50具有凹陷的面貼合。

其次，將制作好的電路布線(xiàn)204通過(guò)錫膏印刷機(jī)，使用鋼網(wǎng)，對(duì)所述電路布線(xiàn)204的特定位置進(jìn)行錫膏涂裝，鋼網(wǎng)可使用0.13mm的厚度。將在所述電路布線(xiàn)204上涂敷好錫膏的電路基板202放置在所述底板50上，通過(guò)SMT機(jī)或DA機(jī)等設(shè)備，進(jìn)行元器件208和引腳206的安裝，所述元器件208可直接倒裝在所述電路布線(xiàn)204的特定位置，而引腳206則一端要安放在所述引腳焊盤(pán)2042上，另一端需要底板50進(jìn)行固定。

然后，放于所述底板50上的所述電路基板202通過(guò)回流焊，錫膏固化，所述元器件208和所述引腳206被固定。在此，回流溫度一般不超過(guò)300℃。

(4)步驟808，密封樹(shù)脂密封電路基板

首先，在無(wú)氧環(huán)境中對(duì)固定有元器件208和引腳206的所述電路基板202進(jìn)行烘烤，烘烤時(shí)間不應(yīng)小于2小時(shí)，烘烤溫度和選擇125℃。

如圖6所示，將所述電路基板202搬送到塑封模型中(塑封模型包括上模61及下模62)。通過(guò)使引腳206的特定部分與固定裝置63接觸、所述電路基板202的第一凸起部2022與所述下模62接觸，所述引腳206進(jìn)行所述電路基板202的前后定位、所述下模62進(jìn)行所述電路基板202的上下定位。

合模時(shí)，在形成于塑料模具內(nèi)部的模腔中放置電路基板202，然后由澆口64注入密封樹(shù)脂。進(jìn)行密封的方法可采用熱硬性樹(shù)脂的傳遞模模制或使用熱硬性樹(shù)脂的注入模模制。而且，自澆口64注入的密封樹(shù)脂模腔內(nèi)部的氣體通過(guò)排氣口65排放到外部；在此，所述上模61的特定位置有第二凸起部66，特定位置對(duì)應(yīng)所述元器件208中的功率元件2082的位置，使所述上模61與功率元件2082的距離很近，注塑壓力需要適當(dāng)調(diào)高，因?yàn)楸緦?shí)施例中的智能功率模塊無(wú)邦定線(xiàn)，不存在沖線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，所以注塑壓力的調(diào)高不影響智能功率模塊的品質(zhì)。

在此，所述上模61不與模塊產(chǎn)生接觸，為了便于模塊的模腔中的定位，有時(shí)也使用在所述上模61配置頂針的方式，對(duì)模塊在模腔中的位置進(jìn)行定位，在本實(shí)施例中，出于最大程度提高模塊致密性考慮，未為上模61配置頂針，僅在下模62配置了頂針。

脫模后，所述散熱組件212的表面和所述電路基板202底面粗糙部分被所述密封樹(shù)脂完全包裹而所述第一凸起部2022裸露，如果所述密封樹(shù)脂溢膠嚴(yán)重，可以通過(guò)追加一個(gè)激光除溢膠或研磨除溢膠的工序。

(5)步驟810，配置散熱片、引腳成型和模塊功能測(cè)試

本工序?yàn)檫M(jìn)行所述散熱片鑲嵌、所述引腳成型和智能功率模塊功能測(cè)試的工序

在前工序中，所述封裝外殼210的上表面有凹陷，具有特定形狀的金屬散熱片212預(yù)先準(zhǔn)備好，為根據(jù)所述上模61突出的形狀制作，可以考慮制作成比所述上模61的第二凸起部66的幾何尺寸小0.1微米；在所述凹陷處注入硅膠，然后將所述散熱片212安放在凹陷中，如果有硅膠溢出，可考慮增加清潔硅膠的工序，如果硅膠溢出不嚴(yán)重，一般不作清潔，硅膠的外露一般不會(huì)對(duì)智能功率模塊的使用造成影響。

如圖7所示，在前工序即傳遞模模裝工序使除引腳206以外的其他部分都被樹(shù)脂密封。本工序根據(jù)使用的長(zhǎng)度和形狀需要，例如，在虛線(xiàn)71的位置將外部引腳206折彎成一定形狀，便于后續(xù)裝配。

然后將智能功率模塊放入測(cè)試設(shè)備中，進(jìn)行常規(guī)的電參數(shù)測(cè)試，若所述引腳206相互獨(dú)立，成型后可能會(huì)有部分引腳不在同一水平面上，影響接觸，所以一般需要先進(jìn)行測(cè)試機(jī)金手指與引腳的接觸測(cè)試，如果接觸測(cè)試不通過(guò)，需要對(duì)所述引腳206進(jìn)行修調(diào)處理，直到接觸測(cè)試通過(guò)后，再進(jìn)行電氣特性測(cè)試，包括絕緣耐壓、靜態(tài)功耗、遲延時(shí)間等測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試合格者為成品。

利用上述工序，完成本實(shí)施例的智能功率模塊200。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明了本實(shí)用新型的技術(shù)方案，本實(shí)用新型提出了一種新的智能功率模塊、智能功率模塊的制備方法及電力電子設(shè)備，通過(guò)倒裝方式使元器件，包括中小功率電路元件形成電連接，不再需要金屬邦定線(xiàn)，節(jié)省了成本；將模塊上的元素用樹(shù)脂密封，最大限度提高抗水氣進(jìn)入效果，即使外部濕氣內(nèi)侵，因?yàn)橐巡淮嬖诮饘倬€(xiàn)，已難以構(gòu)成腐蝕。在功率器件的位置導(dǎo)熱性較低的樹(shù)脂特別薄并且外置導(dǎo)熱性較高的散熱組件，極大改善了功率器件的散熱壞境，使功率器件可以工作在低結(jié)溫下，使功率器件的降額使用成為可能，降低了智能功率模塊的物料成本，另外，電路基板的下表面設(shè)置第一凸起部(即下表面采用階梯式設(shè)計(jì))，功率器件所在位置對(duì)應(yīng)設(shè)置有臺(tái)階，且未被封裝外殼密封，從而進(jìn)一步提高智能功率模塊的散熱性。而電路基板下表面除第一凸起部外的其他部分被封裝外殼密封，更大程度上的保證智能功率模塊的致密性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。