CN110085579B - 高集成智能功率模块及其制作方法以及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高集成智能功率模块及其制作方法以及空调器,该高集成智能功率模块包括:整流桥及功率组件;安装基板,安装基板具有供整流桥和功率组件的电子元件安装的安装位;其中,供整流桥安装的安装位包括第一安装位和第二安装位;整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管,第一二极管和第二二极管设置于第一安装位上;第三二极管和第四二极管设置于第二安装位上;第一二极管的阳极与第三二极管的阴极电连接;第二二极管的阳极与第四二极管的阴极电连接。本发明提高了集成智能功率模块的集成度,从而减小电控板的体积,方便安装。本发明提高了集成智能功率模块的集成度,从而减小电控板的体积,方便安装。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域,特别涉及一种高集成智能功率模块及其制作方法以及空调器。
背景技术
在空调器的电控板上大多设置有智能功率模块,主控制模块,整流桥,电源模块等功能模块。这些功能模块大多采用分立或者部分集成的电路模块来实现,各个模块例如整流桥、主控制模块、智能功率模块大多采用单独封装,浪费了封装材料,在电控板上占用较大面积,生产时需要多次插件。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种高集成智能功率模块及其制作方法以及空调器,旨在提高集成智能功率模块的集成度,从而减小电控板的体积,方便安装。
为实现上述目的,本发明提出一种高集成智能功率模块,所述高集成智能功率模块包括:
整流桥及功率组件;
安装基板,所述安装基板具有供所述整流桥和所述功率组件的电子元件安装的安装位;其中,供所述整流桥安装的安装位包括第一安装位和第二安装位;
所述整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管,所述第一二极管和所述第二二极管设置于所述第一安装位上;所述第三二极管和所述第四二极管设置于所述第二安装位上;所述第一二极管的阳极与所述第三二极管的阴极电连接;所述第二二极管的阳极与所述第四二极管的阴极电连接。
可选地,所述第一安装位包括第一子安装部、第二子安装部和第一连接部,所述第二安装位包括第三子安装部、第四子安装部和第二连接部,
所述第一子安装部、第三子安装部、第二子安装部和第四子安装部沿所述安装基板宽度方向依次排布,所述第一子安装部通过所述第一连接部与所述第二子安装部连接,所述第三子安装部通过所述第二连接部与所述第四子安装部连接。
可选地,所述第一连接部和所述第二连接部分别沿所述安装基板宽度方向延伸设置,且在所述安装基板宽度方向相对设置在所述第二子安装部和第三子安装部的两侧。
可选地,所述第一二极管和所述第二二极管的阴极与所述安装基板的安装位贴合,所述第一二极管和所述第二二极管的阳极背离所述安装基板设置;
所述第三二极管和所述第四二极管的阳极与所述安装基板的安装位贴合,所述第三二极管和所述第四二极管的阴极背离所述安装基板设置。
可选地,高集成智能功率模块还包括两个交流输入引脚和两个直流输出引脚;
两个所述直流输出引脚分设于所述第一安装位和第二安装位上;
所述安装基板还包括第三安装位和第四安装位,两个所述交流输入引脚的一端分设于所述第三安装位和所述第四安装位上。
可选地,所述高集成智能功率模块还包括第一导电件和第二导电件,所述第一导电件分别与所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位连接;
所述第二导电件分别与所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位连接。
可选地,所述第一导电件包括第一主体部和自所述第一主体部向外呈放射状辐射的三个第一连接脚,三个所述第一连接脚与所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位一对一连接;
所述第二导电件包括第二主体部和自所述第二主体部向外呈放射状辐射的三个第二连接脚,三个所述第二连接脚与所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位连接一对一连接。
可选地,所述第一主体部至少与所述安装基板相对的一侧表面绝缘设置,和/或,三个所述第一连接脚远离所述第一主体部的一端形成固定平面,所述第一主体部与所述固定平面间隔预设距离。
可选地,所述第一子安装部、第三子安装部、第三安装位呈品字形分布,三个所述第一连接脚对应所述第一子安装部、第三子安装部、第三安装位的排布形状设置;
所述第二子安装部、第四子安装部、第四安装位呈品字形分布,三个所述第二连接脚对应所述第二子安装部、第四子安装部、第四安装位的排布形状设置。
本发明还提出一种高集成智能功率模块的制作方法,所述高集成智能功率模块的制作方法包括以下步骤:
准备安装基板、四个二极管晶圆及功率组件,四个所述二极管晶圆分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管;
在所述安装基板上制作电路布线层,所述电路布线层包括供高集成智能功率模块的电子元件安装的安装位;
将锡膏印刷至所述安装基板的安装位上;
将所述第一二极管和所述第二二极管晶圆的阴极、所述第三二极管和第四二极管的阳极及所述功率组件安装在所述安装基板上的安装位;
以回流焊工艺对所述安装基板、四个二极管晶圆及功率组件进行回流焊接;
将多个引脚焊接于所述电路布线层对应的位置,且多个引脚通过金属线与对应的电子元件连接,以形成线路板;
通过塑胶封装所述线路板形成封装壳体,得到高集成智能功率模块。
可选地,在所述以回流焊工艺对所述安装基板、四个二极管晶圆及功率组件进行回流焊接的步骤之后,所述高集成智能功率模块的制作方法还包括:
准备第一导电件和第二导电件;
将所述第一导电件放置于所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位上,以实现所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位相互连接;
将所述第二导电件放置于所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位上,以实现所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位相互连接。
本发明还提出一种空调器,包括如上所述的高集成智能功率模块。
本发明高集成智能功率模块通过设置安装基板,并在安装基板上设置安装位,以将整流桥、功率组件集成于安装基板上,整流桥输出的直流电压输出至各功率组件,以使各功率组件驱动对应的负载工作。本发明将整流桥和功率组件集成于一体,可以缩短整流桥和功率组件之间的距离,并减小跳线过长及过多引起的电磁干扰,并且可以提高集成智能功率模块的集成度,从而减小电控板的体积,方便安装。同时还可以减少电控板的元器件,简化了电控板的PCB板布局,有效的降低了空调器的生产成本。本发明解决了电控板采用多个分立的元器件实现时器件较多,导致空调器装配复杂,以及自身的功耗较大,发热等也较严重,导致空调的热效率,不利于空调器实现节能减排的问题。本发明高集成智能功率模块集成度高,且体积较小,抗干扰能力强,适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源中,以实现变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动等功能,尤其适用于驱动空调、冰箱等压缩机和风机的电机工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明高集成智能功率模块一实施例的结构示意图;
图2为本发明高集成智能功率模块另一实施例的结构示意图;
图3为本发明高集成智能功率模块又一实施例的结构示意图;
图4为本发明高集成智能功率模块一实施例的电路结构示意图;
图5为本发明高集成智能功率模块中整流桥一实施例的电路结构示意图;
图6为本发明高集成智能功率模块的制作方法一实施例的流程示意图;
图7为本发明高集成智能功率模块的制作方法一另实施例的流程示意图。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
10 | 整流桥 | 301 | 第一安装位 |
20 | 功率组件 | 302 | 第二安装位 |
30 | 安装基板 | 303 | 第三安装位 |
40 | 第一导电件 | 304 | 第四安装位 |
50 | 第二导电件 | 21 | PFC功率开关模块 |
60 | 封装壳体 | 22 | 压缩机功率模块 |
11 | 第一二极管 | 23 | 风机功率模块 |
12 | 第二二极管 | 31 | 导热基板 |
13 | 第三二极管 | 32 | 电路布线层 |
14 | 第四二极管 | 33 | 绝缘层 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
本发明提出一种高集成智能功率模块,该功率模块适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源中,以实现变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动等功能。尤其适用于驱动空调、冰箱等压缩机的电机工作。
空调器一般包括室内机和室外机,室外机和室内机中均设置电机及驱动电机工作的电控板。以室外机的电控板为来说,室外机的电控板上大多设置有驱动压缩机的智能功率模块,驱动风机的智能功率模块,主控制模块,整流桥,电源模块等功能模块。这些功能模块大多采用分立或者部分集成的电路模块来实现,且分散的排布在电控PCB板的各个部分,但是由于电控板自身结构、强弱电隔离、防信号干扰、散热等要求,要求各功能模块之间的间距保证在安全距离内,使得室外机电控板的体积较大,不利于安装。或者将这些分散在多块电路板上,再采用跳线的方式来实现主控制模块与其他功能模块之间,以及各功能模块之间相互的电气连接,但是分散设置各功能模块会导致跳线较多且长,导致电器EMC性能下降。并且这两种结构的电控板均会出现电控板的器件较多,导致室外机的装配复杂,同时还会增加空调器的生产成本,且维修率也会增加,不利于空调器的稳定使用。更重要的是,电控板在采用多个分立的元器件来实现时,多个元器件自身的能耗较大,发热等也较严重,导致空调的热效率,不利于空调器实现节能减排。
为了解决上述问题,参照图1至图4,在本发明一实施例中,该高集成智能功率模块包括:
整流桥10及功率组件20;
安装基板30,所述安装基板30具有供所述整流桥10和所述功率组件20的电子元件安装的安装位;其中,
所述整流桥10包括第一二极管11、第二二极管12、第三二极管13及第四二极管14,所述第一二极管11和所述第二二极管12的阴极与所述安装基板30的安装位贴合,所述第一二极管11和所述第二二极管12的阳极背离所述安装基板30设置;
所述第三二极管13和所述第四二极管14的阳极与所述安装基板30的安装位贴合,所述第三二极管13和所述第四二极管14的阴极背离所述安装基板30设置;
所述第一二极管11的阳极与所述第三二极管13的阴极电连接;所述第二二极管12的阳极与所述第四二极管14的阴极电连接。
本实施例中,安装基板30为整流桥10和功率组件20的安装基板30,安装基板30可以采用铝或铝质合金、铜或铜质合金等金属材料所制成的基板实现,本实施例优选采用铝基板来实现。安装基板30的形状可以根据功率开关管的具体位置、数量及大小确定,可以为方形,但不限于方形。当然在其他实施例中,安装基板30还可以采用引线框架或者氮化铝陶瓷基板来实现,氮化铝陶瓷基板包括绝缘导热基板31及形成于所述绝缘导热基板31上的电路布线层32。
参照图3,安装基板30上包括导热基板31、电路布线层32及绝缘层33,电路布线层32根据高集成智能功率模块的电路设计,在电路布线基板上形成对应的线路以及对应供整流桥10、功率组件20中的各电子元件安装的安装位,即焊盘。整流桥10上的四个二极管对应设置于电路布线层32的安装位上,并通过焊锡、金属绑线等导电材料与电路布线层32实现电连接,形成电流回路。具体地,在安装基板30上设置好绝缘层33后,将铜箔铺设在绝缘层33上,并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔,从而形成电路布线层32。在将功率组件20中各电路模块的电子元件集成于散热基板上的电路布线层32后,还可以通过金属绑线实现各电路模块之间的电气连接。
参照图4,所述功率组件20包括PFC功率开关模块21、压缩机功率模块22及风机功率模块23中的一种或多种组合;所述PFC功率开关模块21、所述压缩机功率模块22及所述风机功率模块23设置于对应的所述电路布线层32的安装位上。压缩机功率模块22及风机功率模块23的数量可以根据空调器中的压缩机、风机进行设置。PFC功率开关模块21可以仅由PFC功率开关管来实现,或者还与二极管、电感等其他元器件组成PFC电路来实现对整流桥10输出的直流电源的功率因素校正。PFC电路可以采用无源PFC电路来实现,以构成升压型PFC电路,或者降压型PFC电路,或者升降压型PFC电路。PFC功率开关模块21将外部整流桥10输出的直流电进行功率因素调整,调整后的直流电输出至各IPM模块的电源输入端,以使各功率模块驱动相应的负载工作。调整后的直流电还可以通过外部开关电源电路,产生各种数值的驱动电压,例如产生5V、15V等电压,以为各IPM的驱动IC供电。
压缩机功率模块22及风机功率模块23中均集成了多个功率开关管,多个功率开关管组成驱动逆变电路,例如可以由六个功率开关管组成三相逆变桥电路,或者由四个功率开关管组成两相逆变器桥电路。其中,各功率开关管可以采用MOS管或者IGBT来实现。多个功率开关管组成功率逆变桥电路,用于驱动风机、压缩机等负载工作,各个功率开关管设置在电路布线层32对应的安装位上后,可通过焊锡等导电材料与电路布线层32实现电连接,并形成电流回路。各功率开关管还可以通过倒装的工艺贴设于电路布线层32对应的安装位上,并通过电路布线层32及金属绑线与各电路元件之间形成电流回路。
可以理解的是,上述整流桥10、PFC功率开关模块21、压缩机功率模块22及风机功率模块23中的电子元件可以采用裸晶圆来实现,也可以采用经过封装后的贴片元件来实现。
第一二极管11和第二二极管12为共阴极的两个二极管,第三二极管13和第四二极管14为共阳极的两个二极管。共阳极的两个二极管设置在第二安装位302上,并通过第二安装位302实现电连接,共阴极的两个二极管安装在第一安装位301上,并通过第一安装位301实现电连接。如此,可以减少安装位的设置,从而缩小整流桥10设置在安装基板30上的面积,使得高集成智能功率模块结构紧凑,减小整体面积。同时还可以减少布线和焊线的步骤。
本发明高集成智能功率模块通过设置安装基板30,并在安装基板30上设置安装位,以将整流桥10、功率组件20集成于安装基板30上,整流桥10输出的直流电压输出至各功率组件20,以使各功率组件20驱动对应的负载工作。本发明将整流桥10和功率组件20集成于一体,可以缩短整流桥10和功率组件20之间的距离,并减小跳线过长及过多引起的电磁干扰,以提高集成智能功率模块的集成度,从而减小电控板的体积,方便安装。同时还可以减少电控板的元器件,简化了电控板的PCB板布局,有效的降低了空调器的生产成本。本发明解决了电控板采用多个分立的元器件实现时器件较多,导致空调器装配复杂,以及自身的功耗较大,发热等也较严重,导致空调的热效率,不利于空调器实现节能减排的问题。本发明高集成智能功率模块集成度高,且体积较小,抗干扰能力强,适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源中,以实现变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动等功能,尤其适用于驱动空调、冰箱等压缩机和风机的电机工作。
参照图1或图2,在一实施例中,所述第一安装位301包括第一子安装部、第二子安装部和第一连接部,所述第二安装位302包括第三子安装部、第四子安装部和第二连接部,
所述第一子安装部、第三子安装部、第二子安装部和第四子安装部沿所述安装基板30宽度方向依次排布,所述第一子安装部通过所述第一连接部与所述第二子安装部连接,所述第三子安装部通过所述第二连接部与所述第四子安装部连接。
本实施例中,整流桥10中四个二极管的安装位在宽度方向上依次排布,共阴极的两个二极管与共阳极的两个二极管交错设置,两个安装部之间通过电路布线层32形成的连接部连接,方便贴片安装,使整流桥10中各元件的稳定性更佳,从而提高高集成智能功率模块整体的可靠性和稳定性。
参照图1或图2,在一实施例中,所述第一连接部和所述第二连接部分别沿所述安装基板30宽度方向延伸设置,且在所述安装基板30宽度方向相对设置在所述第二子安装部和第三子安装部的两侧。
本实施例中,可以理解的是,第一连接部和第二连接部是基于电路布线层32形成的,并且第一连接部和第二连接部之间的宽度较小,在满足安规要求的同时,进一步的缩小整流桥10整体所占高集成智能功率模块的面积,整流桥10的结构设置有利于充分利用空间,提高高集成智能功率模块的集成度。
参照图1或图2,在一实施例中,所述第一二极管11和所述第二二极管12的阴极与所述安装基板30的安装位贴合,所述第一二极管11和所述第二二极管12的阳极背离所述安装基板30设置;
所述第三二极管13和所述第四二极管14的阳极与所述安装基板30的安装位贴合,所述第三二极管13和所述第四二极管14的阴极背离所述安装基板30设置。
本实施例中,整流桥10的四个二极管中,第一二极管11和第二二极管12的阴极与安装基板30的安装位贴合,可以通过导电胶或者锡膏固定于安装基板30上,且两者通过安装基板30实现电连接。也即第一二极管11和第二二极管12的阳极相对安装基板30朝上设置,第一二极管11和第二二极管12的阴极相对安装基板30朝下设置。第三二极管13和第四二极管14的阳极与安装基板30的安装位贴合,可以通过导电胶或者锡膏固定于安装基板30上,且两者实现电连接。也即第三二极管13和第四二极管14的阴极相对安装基板30朝上设置,第三二极管13和第四二极管14相对安装基板30朝下设置。第一二极管11的阳极与第三二极管13的阴极可以通过导电件实现电连接;第二二极管12的阳极与第四二极管14的阴极可以通过导电件实现电连接。将四个二极管安装在对应的安装位上,可以快速准确的定位各二极管的位置,提高了生产效率。
参照图1或图2,在一实施例中,高集成智能功率模块还包括两个交流输入引脚(AC-L、AC-N)和两个直流输出引脚(DC+、DC-);
两个所述直流输出引脚分设于所述第一安装位301和第二安装位302上;
所述安装基板30还包括第三安装位303和第四安装位304,两个所述交流输入引脚的一端分设于所述第三安装位303和所述第四安装位304上。
本实施例中,两个交流输入引脚安装在第三安装位303和第四安装位304上,两个直流输出引脚直接安装在第一子安装部和第四子安装部,无需另行设置安装部,可以减少高集成智能功率模块的工艺步骤,并且可以进一步的缩小整流桥10整体所占高集成智能功率模块的面积。
参照图1或图2,在一实施例中,所述高集成智能功率模块还包括第一导电件40和第二导电件50,所述第一导电件40分别与所述第一二极管11的阳极、所述第三二极管13的阴极及所述第三安装位303连接;
所述第二导电件50分别与所述第二二极管12的阳极、所述第四二极管14的阴极及所述第四安装位304连接。
本实施例中,第一导电件40和第二导电件50可以采用铜或铜质合金,金或金质合金,银或银质合金等金属来实现,当然在其他实施例还可以采用其他导电材料来实现,此处不做限制。第一导电件40和第二导电件50具有多个连接端,第一导电件40可以同时实现第一二极管11的阳极、所述第三二极管13的阴极及第三安装位303的固定连接,以及电连接,第二导电件50可以同时实现第二二极管12的阳极、所述第四二极管14的阴极及所述第四安装位304的固定连接,以及电连接。相较于通过金属绑线来实现各二极管的电子元件和各安装位之间的电连接,第一导电件40和第二导电件50使得整流桥10的整体性高,使得整流桥10的制作简单便捷,易于实现,可以减少高集成智能功率模块在制作整流桥10时绑线的工艺步骤,并且可以解决绑线在生产过程中容易折断的问题。
参照图1或图2,在一实施例中,所述第一导电件40包括第一主体部和自所述第一主体部向外呈放射状辐射的三个第一连接脚,三个所述第一连接脚与所述第一二极管11的阳极、所述第三二极管13的阴极及所述第三安装位303一对一连接;
所述第二导电件50包括第二主体部和自所述第二主体部向外呈放射状辐射的三个第二连接脚,三个所述第二连接脚与所述第二二极管12的阳极、所述第四二极管14的阴极及所述第四安装位304连接一对一连接。
本实施例中,三个第一连接脚与第一主体部用于实现第一二极管11的阳极、第三二极管13的阴极及第三安装位303的电连接。三个第二连接脚与第二主体部用于实现第二二极管12的阳极、所述第四二极管14的阴极及第四安装位304的电连接。第一主体部呈圆形设置,且在第一主体部的中间设有开孔,可以节省连接件的材料,同时还可以便于在封装时,塑封材料填充至整流桥10各二极管及电路布线层32之间,减少缝隙的产生。
参照图1或图2,在一实施例中,所述第一主体部至少与所述安装基板30相对的一侧表面绝缘设置,和/或,三个所述第一连接脚远离所述第一主体部的一端形成固定平面,所述第一主体部与所述固定平面间隔预设距离。
本实施例中,第一主体部相对安装基板30的一侧表面可以通过设置绝缘层33,例如涂抹绝缘胶来实现绝缘设置,或者,第一主体部与所述固定平面间隔预设距离,使得第一主体部与三个连接脚之间呈拱桥形设置,也即第一主体部中间高,三个引脚低,如此设置可以实现第一主体部与第二安装位302之间的绝缘。
参照图1或图2,在一实施例中,所述第一子安装部、第三子安装部、第三安装位303呈品字形分布,三个所述第一连接脚对应所述第一子安装部、第三子安装部、第三安装位303的排布形状设置;
所述第二子安装部、第四子安装部、第四安装位304呈品字形分布,三个所述第二连接脚对应所述第二子安装部、第四子安装部、第四安装位304的排布形状设置。
本实施例中,第一子安装部、第三子安装部、第三安装位303呈品字形分布,可以便于将第一导电件40固定安装于第一子安装部上安装的第一二极管11,第三子安装部上安装的第三二极管13以及第三安装位303上设置的交流输入脚上,实现三者的电连接,第二子安装部、第四子安装部、第四安装位304呈品字形分布可以便于将第二导电件50固定安装于第二子安装部上安装的第二二极管12,第四子安装部上安装的第四二极管14以及第四安装位304上设置的交流输入脚上,实现三者的电连接,便于制作电路布线层32,同时可以方便生产及制作,可以提高生产效率,有利于批量生产,以及高集成智能功率模块的推广使用。
参照图1,在一实施例中,所述安装基板30沿长度方向从左到右依次包括第一区域A和第二区域B;所述整流桥10和所述功率组件20分设于所述第一区域A和所述第二区域B。其中,所述PFC功率开关模块21设置于所述第二区域B靠近所述第一区域A的一侧,所述压缩机功率模块22及风机功率模块23设置于所述第二区域B远离所述第一区域A的一侧。
参照图3,在一实施例中,所述高集成智能功率模块还包括封装壳体60,所述封装壳体60罩设于所述安装基板30上,以对所述驱动芯片及所述功率开关管进行封装。
本实施例中,封装壳体60可以采用环氧树脂、氧化铝、导热填充材料等材料制成,其中,导热填充材料可以是氮化硼、氮化铝材质,氮化铝和氮化硼的绝缘性较好,且导热率较高,耐热性及热传导性较佳,使得氮化铝和氮化硼有较高的传热能力。在制作封装壳体60时,可以将环氧树脂、氧化铝、氮化硼或者氮化铝等材料进行混料,然后将混合好的封装材料进行加热;待冷却后,粉碎所述封装材料,再以锭粒成型工艺将封装壳体60材料进行轧制成形,以形成封装壳体60后将整流桥10和功率组件20封装在封装壳体60内。或者通过注塑工艺将整流桥10和功率组件20封装在封装壳体60内。高集成智能功率模块中,可以将所述封装壳体60罩设于所述安装基板30及所述功率组件20上。使得铝基板的下表面裸露在封装件外,而加速功率元件的散热。若高集成智能功率模块还设置有散热器来给功率开关管散热,则可以将封装壳体60包裹于整流桥10、所述安装基板30及所述功率组件20的外周,以使功率模块与安装基板30及功率组件20一体成型设置。
上述实施例中,高集成智能功率模块还包括连接导线、电阻元件和电容元件中的至少一种,所述连接导线、所述电阻元件和所述电容元件设置在所述基板上的空余区域。由此,可以充分利用空余区域的空间,提高高集成智能功率模块的集成度、可靠性,降低成本,减小了电控体积。需要说明的是,空余区域指的是没有被功率器件覆盖的区域。
本发明还提出一种高集成智能功率模块的制作方法。
参照图6,该高集成智能功率模块的制作方法包括以下步骤:
步骤S100、准备安装基板、四个二极管晶圆及功率组件,在所述安装基板上制作电路布线层,所述电路布线层包括供高集成智能功率模块的电子元件安装的安装位;四个所述二极管晶圆分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管;
本实施例中,安装基板上包括导热基板、电路布线层及绝缘层,电路布线层根据高集成智能功率模块的电路设计,在电路布线基板上形成对应的线路以及对应供整流桥、功率组件中的各电子元件安装的安装位,即焊盘。在安装基板上设置好绝缘层后,将铜箔铺设在绝缘层上,并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔,从而形成电路布线层。
步骤S200、将锡膏印刷至所述安装基板的安装位上;
对印置有锡膏的安装基板进行芯片贴装,以将功率驱动器固定安装在安装基板上,并通过焊盘与外部其他器件建立连接,该芯片贴装操作可采用贴片机完成。
步骤S300、将所述第一二极管和所述第二二极管晶圆的阴极、所述第三二极管和第四二极管的阳极及所述功率组件安装在所述安装基板上的安装位;
整流桥上的四个二极管对应设置于电路布线层的安装位上,并通过焊锡、金属绑线等导电材料与电路布线层实现电连接,形成电流回路。
步骤S400、以回流焊工艺对所述安装基板、四个二极管晶圆及功率组件进行回流焊接;
在一些实施例中,功率组件中还设置有阻容元件,电路布线层上还设置有供电阻元件和电容元件安装的空余区域,在将锡膏印刷至所述安装基板的安装位上后,对四个二极管及功率组件内的开关管、驱动芯片、电阻、电容等电子元件进行回流焊接,以使功率驱动器与安装基板,以及功率驱动器之间固定电气连接。
步骤S500、将多个引脚焊接于所述电路布线层对应的位置,且多个引脚通过金属线与对应的电子元件连接,以形成线路板;
在焊接引脚时,具体可提供一引线框架结构,该引线框架结构包括末端连接在一起的若干固定脚及末端连接在一起的若干电引脚,焊接各个固定脚的首端于安装位上,再放置焊接有固定脚与电引脚的智能功率模块于模具的型腔内,并利用模具夹持所述固定脚的末端及所述电引脚的末端,随后将电引脚连接在一起的部分切除,而使各个电引脚的末端部分成为各自独立的部分,也即形成交流输入脚、直流输出脚,以及功率组件的各个功能脚。
步骤S600、通过塑胶封装所述线路板形成封装壳体,得到高集成智能功率模块。
在封装时,采用导热不透明黑色硅胶或环氧树脂黑色胶材质将四个二极管组成的整流桥及功率组件进行包覆封装,从而形成功率组件。在制作封装壳体时,可以将环氧树脂、氧化铝、氮化硼或者氮化铝等材料进行混料,然后将混合好的封装材料进行加热;待冷却后,粉碎所述封装材料,再以锭粒成型工艺将封装壳体材料进行轧制成形,以形成封装壳体后将整流桥和功率组件封装在封装壳体内。或者通过注塑工艺将整流桥和功率组件封装在封装壳体内。
参照图7,在一实施例中,在步骤S400、以回流焊工艺对所述安装基板、四个二极管晶圆及功率组件进行回流焊接的步骤之后,所述高集成智能功率模块的制作方法还包括:
步骤S700、准备第一导电件和第二导电件;
步骤S800、将所述第一导电件放置于所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位上,以实现所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位相互连接;
步骤S900、将所述第二导电件放置于所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位上,以实现所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位相互连接。
本实施例中,第一导电件和第二导电件可以采用铜或铜质合金,金或金质合金,银或银质合金等金属来实现,当然在其他实施例还可以采用其他导电材料来实现,此处不做限制。第一导电件和第二导电件具有多个主体部和连接脚,第一导电件的主体部和三个连接脚可以同时实现第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及第三安装位的固定连接,第二导电件的主体部和三个连接脚可以同时实现第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位的固定连接。相较于通过金属绑线来实现各二极管的电子元件和各安装位之间的电连接,使得整流桥的整体性高,第一导电件和第二导电件可以减少高集成智能功率模块的工艺步骤,并且可以解决绑线在生产过程中容易折断的问题。
本发明还提出一种空调器,包括如上所述的高集成智能功率模块。该高集成智能功率模块的详细结构可参照上述实施例,此处不再赘述;可以理解的是,由于在本发明空调器中使用了上述高集成智能功率模块,因此,本发明空调器的实施例包括上述高集成智能功率模块全部实施例的全部技术方案,且所达到的技术效果也完全相同,在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种高集成智能功率模块,其特征在于,所述高集成智能功率模块包括:
整流桥及功率组件;
安装基板,所述安装基板具有供所述整流桥和所述功率组件的电子元件安装的安装位,将所述整流桥、所述功率组件集成一体于所述安装基板上;其中,供所述整流桥安装的安装位包括设置在同一直线上的第一安装位和第二安装位,所述第一安装位和第二安装位沿所述安装基板的宽度方向分别连接一个直流输出引脚;所述安装基板还包括第三安装位和第四安装位,所述第三安装位和所述第四安装位沿所述安装基板的宽度方向分别连接一个交流输入引脚;
所述整流桥包括设置在同一直线上的第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管,所述第一二极管和所述第二二极管设置于所述第一安装位上;所述第三二极管和所述第四二极管设置于所述第二安装位上;所述第一二极管的阳极与所述第三二极管的阴极电连接;所述第二二极管的阳极与所述第四二极管的阴极电连接;
所述第一二极管和所述第二二极管为共阴极的两个二极管,所述第三二极管和所述第四二极管为共阳极的两个二极管。
2.如权利要求1所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一安装位包括第一子安装部、第二子安装部和第一连接部,所述第二安装位包括第三子安装部、第四子安装部和第二连接部,
所述第一子安装部、第三子安装部、第二子安装部和第四子安装部沿所述安装基板宽度方向依次排布,所述第一子安装部通过所述第一连接部与所述第二子安装部连接,所述第三子安装部通过所述第二连接部与所述第四子安装部连接。
3.如权利要求2所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一连接部和所述第二连接部分别沿所述安装基板宽度方向延伸设置,且在所述安装基板宽度方向相对设置在所述第二子安装部和第三子安装部的两侧。
4.如权利要求2所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一二极管和所述第二二极管的阴极与所述安装基板的安装位贴合,所述第一二极管和所述第二二极管的阳极背离所述安装基板设置;
所述第三二极管和所述第四二极管的阳极与所述安装基板的安装位贴合,所述第三二极管和所述第四二极管的阴极背离所述安装基板设置。
5.如权利要求4所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述高集成智能功率模块还包括第一导电件和第二导电件,所述第一导电件分别与所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位连接;
所述第二导电件分别与所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位连接。
6.如权利要求5所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一导电件包括第一主体部和自所述第一主体部向外呈放射状辐射的三个第一连接脚,三个所述第一连接脚与所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位一对一连接;
所述第二导电件包括第二主体部和自所述第二主体部向外呈放射状辐射的三个第二连接脚,三个所述第二连接脚与所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位连接一对一连接。
7.如权利要求6所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一主体部至少与所述安装基板相对的一侧表面绝缘设置,和/或,三个所述第一连接脚远离所述第一主体部的一端形成固定平面,所述第一主体部与所述固定平面间隔预设距离。
8.如权利要求6所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一子安装部、第三子安装部、第三安装位呈品字形分布,三个所述第一连接脚对应所述第一子安装部、第三子安装部、第三安装位的排布形状设置;
所述第二子安装部、第四子安装部、第四安装位呈品字形分布,三个所述第二连接脚对应所述第二子安装部、第四子安装部、第四安装位的排布形状设置。
9.一种高集成智能功率模块的制作方法,其特征在于,所述高集成智能功率模块的制作方法包括以下步骤:
准备安装基板、四个二极管晶圆及功率组件,
四个所述二极管晶圆分别为设置在同一直线上的第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管;
所述安装基板包括电路布线层及绝缘层;
在所述安装基板上设置好所述绝缘层后,将铜箔铺设在所述绝缘层上,并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔,形成所述电路布线层;
所述电路布线层根据高集成智能功率模块的电路设计,在所述电路布线层上形成对应的线路以及对应供整流桥、功率组件中的各电子元件安装的安装位;
将锡膏印刷至所述安装基板的安装位上,所述安装位包括:第一安装位、第二安装位、第三安装位和第四安装位;
将所述第一二极管和所述第二二极管的阴极、所述第三二极管和第四二极管的阳极及所述功率组件安装在所述安装基板上的安装位,所述第一二极管和所述第二二极管为共阴极的两个二极管,所述第三二极管和所述第四二极管为共阳极的两个二极管,
所述第一安装位和所述第二安装位沿安装基板的宽度方向分别连接一个直流输出引脚、所述第三安装位和所述第四安装位沿所述安装基板的宽度方向分别连接一个交流输入引脚;
以回流焊工艺对所述安装基板、四个二极管晶圆及功率组件进行回流焊接;
将多个引脚焊接于所述电路布线层对应的位置,且多个引脚通过金属线与对应的电子元件连接,以形成线路板;
通过塑胶封装所述线路板形成封装壳体,得到高集成智能功率模块。
10.如权利要求9所述的高集成智能功率模块的制作方法,其特征在于,在所述以回流焊工艺对所述安装基板、四个二极管晶圆及功率组件进行回流焊接的步骤之后,所述高集成智能功率模块的制作方法还包括:
准备第一导电件和第二导电件;
将所述第一导电件放置于所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位上,以实现所述第一二极管的阳极、所述第三二极管的阴极及所述第三安装位相互连接;
将所述第二导电件放置于所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位上,以实现所述第二二极管的阳极、所述第四二极管的阴极及所述第四安装位相互连接。
11.一种空调器,其特征在于,包括如权利要求1至8任意一项所述的高集成智能功率模块。
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