CN204481692U - 智能功率模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种智能功率模块，该智能功率模块包括电路布线、设置在电路布线预定位置的功率元件和非功率元件，作为载体的纸质散热器，散热器正面覆盖有绝缘层，电路布线设置在绝缘层表面；散热器的背面至少在对应所述功率元件的位置设置有用于散热的皱褶。本实用新型提高了智能功率模块的散热效果、电性能和热稳定性，降低了成本。

Description

智能功率模块
技术领域
本实用新型涉及智能功率模块技术领域，尤其涉及一种变频空调等特定的应用场合，通过传递模形式进行封装的智能功率模块。
背景技术
智能功率模块(IPM，Intelligent Power Module)是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源。
现有的智能功率模块的结构如图1(A)、图1(B)和图1(C)所示。图1(A)是现有的智能功率模块100的俯视图，图1(B)是图1(A)的X-X’线剖面图，图1(C)是图1(A)去除树脂后的示意图。
如图1(A)、图1(B)和图1(C)所示，现有的智能功率模块100具有如下结构，其包括：电路基板106；设于电路基板106表面上的绝缘层107；绝缘层107上形成的电路布线108；覆盖于绝缘层107和电路布线108特定位置的阻焊层110；通过锡膏112固定在电路布线108上的功率元件109和非功率元件104；连接非功率元件104、功率元件109和电路布线108的金属线105；与电路布线108连接的引脚101；电路基板106的至少一面被密封树脂102密封，为了提高密封性，会将电路基板106的整个面全部密封。
由于智能功率模块100一般工作在高温环境中，并且功率元件109在工作时会发出大量的热，导致功率元件109的结温很高，虽然电路基板106具有散热作用，但是因为绝缘层107的存在，导致智能功率模块100的整体热阻较高。并且，由于电路基板106的导热，使功率元件109的热量传递到其他器件中，使其他器件的电参数发生不可忽略的温飘。
因此，现有的智能功率模块长期工作在高温下，会严重降低其使用寿命，并且会影响性能的稳定性，在极端情况下，会导致智能功率模块在工作过程中因内部器件过热而失控爆炸，造成人员伤亡和财产损失。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种结构简单、利于散热、可靠性高的智能功率模块。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种智能功率模块，包括电路布线、设置在所述电路布线预定位置的功率元件和非功率元件，还包括：作为载体的纸质散热器，所述散热器的一面作为正面覆盖有绝缘层，所述电路布线设置在所述绝缘层上远离散热器的一面；所述散热器的另一面作为背面，至少在对应所述功率元件的位置设置有用于散热的皱褶。
优选地，所述皱褶覆盖所述散热器的整个背面。
优选地，所述散热器上还设有通孔，所述通孔贯穿所述散热器和绝缘层；所述电路布线的边缘与所述通孔的边缘之间，以及，所述绝缘层的边缘与所述通孔的边缘之间具有设定距离。
优选地，该智能功率模块还包括：用于连接所述电路布线、所述功率元件和所述非功率元件以构成相应电路的金属线。
优选地，该智能功率模块还包括配置在所述功率模块边缘、与所述电路布线连接并向外延伸作为输入输出的引脚。
优选地，所述电路布线、所述功率元件和非功率元件、金属线，以及所述引脚与电路布线的连接部分由树脂封装；所述树脂将所述通孔填充。
优选地，所述电路布线在所述绝缘层的至少一边缘形成一个或多个焊垫；所述多个焊垫沿所述绝缘层的边缘对准排列；所述引脚通过所述焊垫固定，并与所述电路布线连接。
优选地，所述散热器的背面未配置所述皱褶的位置由树脂封装。
优选地，所述散热器和皱褶均为湿式碳素复合材料功能纸。
优选地，所述散热器与所述皱褶粘接或者一体制成。
优选地，所述散热器的厚度为1.5mm～2.5mm；所述散热器的厚度大于所述皱褶的厚度。
优选地，所述功率元件、所述非功率元件、所述电路布线、所述金属线组成的电路，具有桥堆、压缩机逆变以及功率因素校正功能，或者具有桥堆、压缩机逆变、功率因素校正以及风机逆变功能。
本实用新型提出的一种智能功率模块，在智能功率模块中引入作为载体的纸质散热器，并在纸质散热器的背面设置散热皱褶，散热面积极大增加，绝缘层无需使用高导热材料即可满足功率元件散热要求；而且功率元件的大部分热量被迅速散出而不传导到非功率元件，使非功率元件始终工作在低温环境中，非功率元件的温飘极大减小，提高了智能功率模块的电性能和热稳定性；本实用新型采用重量更轻的纸质散热器，对加工时所用载具要求低，定位容易，降低了制造成本，提高了过程合格率；省去将功率元件贴装到内部散热器的工序，降低了设备投资费用。
附图说明
图1(A)是现有的智能功率模块的俯视图；
图1(B)是图1(A)的X-X’线剖面图；
图1(C)是图1(A)去除树脂后的示意图；
图2(A)是本实用新型智能功能模块较佳实施例的背面视图；
图2(B)是图2(A)的X-X’线的截面图；
图2(C)是本实用新型实施例智能功能模块去掉密封树脂后的正面俯视图；
图3(A)是本实用新型实施例第一工序中纸质散热器的主视图；
图3(B)是图3(A)的X-X’线的截面图；
图3(C)是在纸质散热器的正面形成绝缘层和铜箔层的示意图；
图3(D)是在图3(C)所示的铜箔层上形成电路布线的示意图；
图3(E)是图3(D)的X-X’线的截面图；
图3(F)是在图3(D)的电路布线上形成通孔的示意图；
图3(G)是形成散热皱褶的示意图；
图3(H)是将皱褶粘附在纸质散热器的背面的结构示意图；
图4(A)是本实用新型实施例第二工序中制成一排引脚的示意图；
图4(B)是图4(A)中单个引脚的结构示意图；
图4(C)是带有弧度的单个引脚示意图；
图5(A)是本实用新型实施例第三工序中，装配功率元件、非功率元件及引脚的智能功率模块的侧视图；
图5(B)是图5(A)的俯视图；
图6(A)是本实用新型实施例第五工序中，通过金属线使功率元件、非功率元件、散热器和电路布线间形成连接的侧视图；
图6(B)是图6(A)的俯视图；
图7是本实用新型实施例第六工序中，使用模具由密封树脂密封纸质散热器的剖面图；
图8是本实用新型实施例第七工序中，引脚切筋成型的示意图；
图9是本实施例智能功率模块的制造工序示意图。
为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如前所述，现有的智能功率模块由于散热效果不佳，长期工作在高温下，会严重降低其使用寿命，并且会影响智能模块性能的稳定性。
本实用新型考虑到，在变频空调等特定的应用场合，高导热绝缘层和增加散热器虽然可以解决智能功率模块的散热问题，但是，选用高导热绝缘层散热，一方面成本非常高，另一方面由于高导热绝缘层使用了大量的参杂而导致智能功率模块硬度很大，从而增加了智能功率模块的制造难度；如果在智能功率模块内部增加散热器，将功率元件贴装在散热器上，一方面会增加原材料成本，另一方面也增加了智能功率模块的工艺难度；如果在智能功率模块外部增加散热器，散热器贴装在智能功率模块的背面，由于与智能功率模块配合的应用电路上还有其他发热元件，如果为所有发热元件安装同一个散热器，会增加散热器面积，从而提高应用成本，如果为所有发热元件分别安装散热器，则会增加装配难度。因此选用高导热绝缘层和增加散热器均对智能功率模块的应用推广产生了困难，不利于智能功率模块在变频空调等民用场合的普及。
基于上述考虑，本实用新型实施例通过引入纸质散热器，在纸质散热器的背面设置散热皱褶，在纸质散热器的正面形成绝缘层、电路布线、功率元件、非功率元件等元素，并完成有序加工，由于纸质散热器重量更轻，对加工时所用载具要求低，定位容易，从而可以降低制造成本，提高过程合格率；省去将功率元件贴装到内部散热器的工序，降低了设备投资费用；此外，由于在纸质散热器的背面设置散热皱褶，散热面积极大增加，在使用普通绝缘层的前提下，使智能功率模块及其应用平台的发热部件获得良好的散热效果，并且各发热源间热干扰很少，使得智能功率模块性能稳定，进而提高了智能功率模块的可靠性；除此之外，纸质散热器还便于运输。
具体地，参照图2(A)、图2(B)及图2(C)，图2(A)是本实用新型智能功能模块较佳实施例的背面视图；图2(B)是图2(A)的X-X’线的截面图；图2(C)是本实用新型实施例智能功能模块去掉密封树脂后的正面俯视图。
如图2(A)、图2(B)及图2(C)所示，本实用新型实施例提出的一种智能功率模块10，本实施例以具有桥堆、压缩机逆变、功率因素校正、风机逆变功能的智能功率模块10为例进行说明，对于不需要风机逆变功能的应用场合，将风机逆变部分去除即可，其他部分完全相同。
本实施例智能功率模块10包括作为载体的纸质散热器17、电路布线18、设置在所述电路布线18预定位置的功率元件19和非功率元件14；其中：
所述散热器17的一面作为正面，另一面作为背面。
在散热器17的正面覆盖有绝缘层21，所述电路布线18设置在所述绝缘层21上远离散热器17的一面。
在所述散热器17的背面，至少在对应所述功率元件19的位置设置有用于散热的皱褶17A，也就是说，在功率元件19的下方必须具有皱褶17A，以达到对功率元件19的散热作用。
当然，作为一种实施方式，为了简化智能功率模块10的制造工序，可以在纸质散热器17的背面全部覆盖皱褶17A；而为了节省皱褶17A的用量，也可以只在散热器17的特定部分设置皱褶17A。
其中，所述散热器17和皱褶17A均可以采用湿式碳素复合材料功能纸。
所述散热器17与所述皱褶17A可以通过高温胶水粘接，或者也可以两者一体制成。
另外，为了便于散热，在散热器17上还设有通孔22，所述通孔22贯穿所述散热器17和绝缘层21。
该通孔22设置在散热器17的特定位置，具体地，使通孔22位于构成发热源的器件和电路与不构成发热源的器件和电路之间，使得功率元件19各发热源间热干扰很少，而且功率元件19的大部分热量被迅速散出而不传导到非功率元件14，使得智能功率模块10性能稳定，提高智能功率模块10的可靠性。
为了防止通孔22加工误差，使电路布线18的边缘与所述通孔22的边缘之间，以及，所述绝缘层21的边缘与所述通孔22的边缘之间具有设定距离(后续详述)。
此外，所述智能功率模块10还包括：用于连接所述电路布线18、所述功率元件19和所述非功率元件14以构成相应电路的金属线15。
在此，所述功率元件19、所述非功率元件14、所述电路布线18、所述金属线15组成的电路，具有桥堆、压缩机逆变和功率因素校正功能，或者具有桥堆、压缩机逆变、功率因素校正和风机逆变功能，使变频空调等应用领域的所有发热电路集中在一起同时散热；本实施例以具有桥堆、压缩机逆变、功率因素校正、风机逆变功能的智能功率模块10为例进行说明，对于不需要风机逆变功能的应用场合，将风机逆变部分去除即可，其他部分完全相同。
如图2(A)和图2(C)所示，电路单元1001实现桥堆功能、电路单元1002实现压缩机逆变功能、电路单元1003实现功率因素校正、电路单元1004实现风机逆变功能。
在此，所述桥堆、所述压缩机逆变的驱动部分、所述功率因素校正的驱动部分、所述风机逆变的驱动部分与其他控制部分间被所述通孔22隔离。
此外，所述智能功率模块10还包括：配置在所述功率模块边缘、与所述电路布线18连接并向外延伸作为输入输出的引脚11。
在此，根据智能功率模块10内部电路布局及外围应用需要，所述引脚11可以配置于智能功率模块10的一个边缘、两个边缘、三个边缘或四个边缘。
在本实施例中，所述电路布线18、所述功率元件19和非功率元件14、金属线15，以及所述引脚11与电路布线18的连接部分由密封树脂12封装；所述树脂12将所述通孔22填充。
作为一种实施方式，在所述散热器17的背面未配置所述皱褶17A的位置也由树脂12封装，即使得散热器17背面配置的皱褶17A从树脂12中露出。
另外，所述电路布线18可以在绝缘层21的至少一边缘形成一个或多个焊垫18A；若为多个焊垫18A，则所述多个焊垫18A沿所述绝缘层21的边缘对准排列；所述引脚11通过所述焊垫18A固定，并与所述电路布线18连接。
以下详细阐述本实用新型实施例智能功率模块10各构成要素：
其中，纸质散热器17为湿式碳素复合材料功能纸，可由粉末和纤维状碳素材料复合加工成石墨质，该湿式碳素复合材料可耐受350℃以上的高温并可根据需要折叠成任意形状，得到所述散热皱褶17A。为了提高抗腐蚀性和防水，表面可进行防水处理。
所述纸质散热器17可以与所述散热皱褶17A一体制成，也可以与所述散热皱褶17A通过高温胶水粘接。
其中，纸质散热器17的两面平整，而散热皱褶17A的形状不规则；所述纸质散热器17与散热皱褶17A也可以为采用不同厚度的湿式碳素复合材料，其中，为了增加机械强度，纸质散热器17采用较厚的湿式碳素复合材料，其厚度优选为1.5mm～2.5mm，实际设计中，薄处厚度可设计为1.5mm，厚处厚度可以为2.5mm，为了降低成本和增加皱褶17A的密度，散热皱褶17A采用了较薄的湿式碳素复合材料，作为一种优选方案，厚度可设计为0.5mm。
所述绝缘层21可以采用常用的绝缘材料，可以加入二氧化硅、氮化硅、碳化硅等掺杂以提高导热性，在此，掺杂可以是球形或角形，通过热压方式，压合在纸质散热器17的表面，即正面。
所述电路布线18由铜等金属构成，形成于绝缘层21上的特定位置，根据功率需要，电路布线18的厚度可设计成0.035mm或0.07mm等，对于一般的智能功率模块10，优先考虑设计成0.07mm，本实施例中采用0.07mm的厚度。另外，在所述绝缘层21的边缘，形成有由所述电路布线18构成的焊垫18A。在此，在所述绝缘层21的一边附近设置多个对准排列的焊垫18A，根据功能需要，也可在所述绝缘层21的多个边缘附近设置多个对准排列的焊垫18A。
所述通孔22位于所述电路布线18之间，并且与所述绝缘层21和电路布线18有1mm以上的距离，所述通孔22贯穿所述绝缘层21和所述纸质散热器17，在所述智能功率模块10被密封树脂12封装后，所述通孔22被密封树脂12完全填充；所述通孔22位于构成发热源的器件和电路，与不构成发热源的器件和电路之间，因为密封树脂12的导热性远低于纸质散热器17的导热性，因此可形成对各发热源间的热隔离、发热源与非发热源间的横向热隔离，并且，发热源的底部因具有皱褶17A，由此极大地增加了各发热源的纵向热传导效率，通孔22使得智能功率模块10达到热隔离。
此外，为了增加热隔离效果，作为第一种设计方式，每个通孔22的长度，可以设计为尽量长；作为第二种设计方式，为了提高纸质散热器17的硬度，通孔22的长度可以设计为5mm～6mm，对于第二种设计方式，每个通孔22间的距离可设计为0.5～1mm，为了提高热隔离效果，每个通孔22的横向宽度，可设计为3mm～3.5mm，为了减小智能功率模块10的体积，每个通孔22的横向宽度可设计为1mm～2.5mm。
所述功率元件19和非功率元件14被固定在电路布线18上构成规定的电路。在此，所述功率元件19可以采用IGBT管、高压MOSFET管、高压FRD管、高压二极管等元件，所述功率元件19通过金属线15与电路布线18等连接；所述非功率元件14采用集成电路、晶体管或二极管等有源元件、或者电容或电阻等无源元件，面朝上安装的有源元件等通过金属线15与电路布线18连接。
所述金属线15可以是铝线、金线或铜线，通过绑定使各功率元件19之间、各非功率元件14之间、各电路布线18之间建立电连接关系；此外，金属线15还可以用于使引脚11和电路布线18或功率元件19、非功率元件14之间建立电连接关系。对于功率元件19的连接，可采用300μm～400μm的铝线，对于非功率元件14的电连接，可采用38μm～125μm的铝线，如果存在跨通孔22的连接，优选采用250μm以上的铝线。
所述引脚11被固定在设于电路布线18一个边缘的焊垫18A上，其具有与外部进行输入、输出的作用。
作为一种实施方式，可以设计成智能功率模块10的一边设置多条引脚11，引脚11和焊垫18A通过焊锡等导电的电性粘结剂焊接。引脚11可以采用铜等金属制成，铜表面通过化学镀和电镀形成一层镍锡合金层，合金层的厚度一般为5μm，镀层可保护铜不被腐蚀氧化，并可提高可焊接性。
所述密封树脂12可通过传递模方式使用热硬性树脂12模制，也可使用注入模方式使用热塑性树脂12模制。在此，所述树脂12完全密封纸质散热器17表面上的所有元素，即只密封具有元素的一面，另一面完全露出。纸质散热器17上的通孔22则被树脂12完全填充。
相比现有技术，本实用新型实施例的智能功率模块10具有如下有益效果：
1、由于本实用新型智能功率模块10的背面具有散热皱褶17A，散热面积极大增加，绝缘层21无需使用高导热材料即可满足功率元件19的散热要求。
2、智能功率模块10具有了桥堆、压缩机逆变功能，或者具有桥堆、压缩机逆变、风机逆变功能，使变频空调等应用领域的所有发热电路集中在一起同时散热。
3、如果散热皱褶17A位于功率元件19下方，使发热元件的大部分热量被迅速散出而不传导到非功率元件14，使非功率元件14始终工作在低温环境中，非功率元件14的温飘极大减小，提高了智能功率模块10的电性能和热稳定性，由于所述纸质散热器17的背面除了配置皱褶17A的部分也被密封，本实用新型的智能功率模块10的水密性和气密性得到提高，提高复杂应用环境中的长期可靠性。
4、如果散热皱褶17A一体覆盖整个智能功率模块10背面，安装简便、结构简单，并可大量增加散热面积，使发热元件的热量可被快速散失，并且由于智能功率模块10的背面完全露出，提高了智能功率模块10的散热性。
5、桥堆、压缩机逆变的驱动部分、功率因素校正的驱动部分、风机逆变的驱动部分与其他控制部分(包括非功率元件14等)间被通孔22隔离，不但使各发热部分的热干扰很低，绝大部分热量通过皱褶17A散失，并且使控制部分的温度保持在一个低的状态，避免了因为控制部分温飘引起的智能功率模块10性能下降。
6、散热结构为纸质材料，重量轻，使得智能功率模块10总体重量降低，便于长途运输和工人装配；由于本实用新型智能功率模块10本身具备散热器17，因此在应用过程，外部无需再接散热器17，降低应用难度和应用成本，提高装配品质。
由上述可知，本实用新型的智能功率模块10在降低成本同时，提高了可靠性和性能，并且可设计成与现行智能功率模块10功能及引脚11定义兼容，便于智能功率模块10的推广应用。
以下参照附图对本实施例智能功率模块10的制造工序进行详细阐述：
作为一种较佳实施例，本实用新型智能功率模块10的制造方法可以包括：形成纸质散热器10及散热皱褶17的工序，压合绝缘层21上形成电路布线18、焊垫18A、形成通孔22的工序；在电路布线18上配置功率元件19、非功率元件14和引脚11的工序；清洗的工序；用金属线15连接所述非功率元件14、功率元件19和所述电路布线16的工序；烘烤并模制的工序；对引脚11进行成型的工序；进行功能测试的工序。具体工序图如图9所示。
以下说明各工序的详细情况。
第一工序：参照图3(A)、图3(B)、图3(C)、图3(D)、图3(E)、图3(F)、图3(G)及图3(H)。
图3(A)是本实用新型实施例智能功能模块中纸质散热器的主视图；
图3(B)是图3(A)的X-X’线的截面图；
图3(C)是在纸质散热器的正面形成绝缘层和铜箔层的示意图；
图3(D)是在图3(C)所示的铜箔层上形成电路布线的示意图；
图3(E)是图3(D)的X-X’线的截面图；
图3(F)是在图3(D)的电路布线上形成通孔的示意图；
图3(G)是形成散热皱褶的示意图；
图3(H)是将皱褶粘附在纸质散热器的背面的结构示意图。
本实用新型实施例第一工序是形成大小合适的湿式碳素复合材料，基于该湿式碳素复合材料形成纸质散热器17，在纸质散热器17上形成通孔22和散热皱褶17A的工序。
首先，参照图3(A)和沿图3(A)的X-X’线的截面图3(B)，根据需要的电路布局设计大小合适的纸质散热器17，对于一般的智能功率模块，一枚智能功率模块的大小可选取64mm×30mm，厚度为1.5mm的湿式碳素复合材料，然后通过耐受温度在300℃以上的耐高温胶水，在上述64mm×30mm矩形纸质散热体的背面装配厚度为0.5mm的同材料矩形，作为散热皱褶。
参考图3(C)，使用具有角形或球形掺杂的绝缘材料和铜材，通过同时热压的方式，使绝缘材料形成于所述纸质散热器17的表面(正面)作为所述绝缘层21、铜材形成于所述绝缘层21表面作为铜箔层18B。
在此，为了提高耐压特性，所述绝缘层21的厚度可以设计为110μm，为了提高散热特性，所述绝缘层21的厚度可以设计为70μm。在此，为了提高通流能力，所述铜箔层18B的厚度可以设计成0.07mm，为了降低成本，所述铜箔层18B的厚度可以设计成0.035mm或0.0175mm。
参考图3(D)和沿图3(D)的X-X’线的截面图3(E)，将铜箔层18B的特定位置腐蚀掉，剩余部分为电路布线18及焊垫18A。
参考图3F)，通过冲压、剪切、转穿等方式，在所述电路布线18之间的特定位置形成通孔22，所述通孔22贯穿所述绝缘层21及所述纸质散热器17，形成通孔22后，可考虑使用风枪对表面残留进行清洁，也可以使用超声清洗机进行清洁。
参考图3(G)，使用厚度为0.5mm的湿式碳素复合材料形成不规则形状，作为所述散热皱褶17A。对两面进行如涂敷防水胶的防蚀、防水处理。
参考图3(H)，使用耐受温度在300℃以上的耐高温胶水，将所述散热皱褶17A粘附在所述纸质散热器17的背面。
第二工序：参照图4(A)、图4(B)和图4(C)，图4(A)是本实用新型实施例智能功能模块中制成一排引脚的示意图；图4(B)是图4(A)中单个引脚的结构示意图；图4(C)是带有弧度的单个引脚示意图。
本实用新型的第二工序是制成独立的带镀层的引脚11的工序。
每个引脚11都是用铜基材，通过冲压或者蚀刻的方式，制成如图4(A)所示的一排引脚11，在本实施例中，引脚11由12个单独的引脚单元通过加强筋11A连接；如图4(B)所示，单独的引脚单元为长度C为25mm，宽度K为1.5mm，厚度H为1mm的长条状；有时，为便于装配，也可以在引脚单元其中一端压制出一定的弧度，如图4(C)所示。
然后，通过化学镀的方法在引脚表面形成镍层，具体包括：
通过镍盐和次亚磷酸钠混合溶液，并添加了适当的络合剂，在已形成特定形状的铜材表面形成镍层，金属镍具有很强的钝化能力，能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。镀镍结晶极细小，镍层厚度一般为0.1μm。
接着通过酸性硫酸盐工艺，在室温下将已形成形状和镍层的铜材浸在带有正锡离子的镀液中通电，在镍层表面形成形成镍锡合金层，合金层一般控制在5μm，合金层的形成极大提高了引脚的保护性和可焊性。
第三工序：参考图5(A)和图5(B)，图5(A)是本实用新型实施例中装配功率元件、非功率元件及引脚的智能功率模块的侧视图；图5(B)是图5(A)的俯视图。
本实用新型的第三工序是在所述电路布线18表面装配功率元件19、非功率元件14和在所述焊垫18A表面装配引脚11的工序。
首先，通过锡膏印刷机，使用钢网，对所述绝缘层21上的所述电路布线18的特定位置和所述焊垫18A进行锡膏涂装；在此，为了提高爬锡高度，可使用0.15mm厚度的钢网，为了降低功率器件19和非功率元件14移位的风险，可使用0.12mm厚度的钢网。本实施例中，使用的功率元件19的高度为0.07mm，为比较轻的元器件，所以钢网厚度可以选择0.12mm厚度的钢网，在其他实施例中还可以采用其他合适尺寸，在此不作限定。
然后，参照侧视图图5(A)和俯视图图5(B)，进行功率元件19、非功率元件14和引脚11的安装，功率元件19和非功率元件14可直接放置在所述电路布线18的特定位置，而引脚11则一端安放在所述焊垫18A上，另一端需要载具20进行固定，所述载具20通过合成石等材料制成。
在此，载具20需要进行底部镂空处理，使所述散热皱褶17A露出，所述纸质散热器17背面边缘至少1mm的未被所述散热皱褶17A覆盖的位置与所述载具20接触起支撑作用。
然后，放于所述载具20上的所述绝缘层21通过回流焊，锡膏固化，所述非功率元件14和所述引脚11被固定。
上述过程中，作为一种优选方式，可选用溶解温度为280℃的锡膏。
需要说明的是，在其他实施方式中，还可以选择银胶或银浆代替上述锡膏。
第四工序：
本实用新型的第四工序是清洗纸质散热器17的工序。
首先将所述纸质散热器17放入清洗机中进行清洗，将回流焊时残留的松香等助焊剂及冲压时残留的铝线等异物洗净，根据所述非功率元件14在所述电路布线18的排布密度，清洗可通过喷淋或超声或两者结合的形式进行。
清洗时，通过机械臂夹持所述引脚11，将所述纸质散热器17置于清洗槽中，并要注意不要让机械臂触碰所述纸质散热器17，因为所述纸质散热器17具有脆性并容易形变，如果机械臂夹持所述纸质散热器17，在清洗时产生的震动，容易造成所述纸质散热器17发生崩裂。
第五工序：参照图6(A)和图6(B)，图6(A)是本实用新型实施例第五工序中，通过金属线使功率元件、非功率元件、散热器和电路布线间形成连接的侧视图；图6(B)是图6(A)的俯视图。
本实用新型的第五工序是通过金属线(也可以成为绑定线)，使所述功率元件19、非功率元件14、散热器13和所述电路布线18间形成连接的工序。
根据通流能力需要，选择适当直径的铝线作为金属线，对于用于信号控制的集成电路，也可考虑使用金线作为金属线。在本实施例中，全部选择铝线，一般来说，对所述功率元件19的邦定使用350μm～400μm的铝线，对所述非功率元件14的邦定使用38μm～200μm的铝线，对所述散热器13的邦定使用350μm～400μm的铝线。
此工序完成后的制品可以参照侧视图图6(A)和俯视图图6(B)。
其中通过金属线使功率元件19、非功率元件14、散热器13和电路布线18间连接，形成相应的电路。
如图6(B)所示，所述电路单元1001实现所述桥堆功能、所述电路单元1002实现所述压缩机逆变功能、所述电路单元1003实现所述功率因素校正功能、所述电路单元1004实现所述风机逆变功能。
第六工序：参照图7
本实用新型的第六工序是由密封树脂12密封所述纸质散热器17的工序。图7表示使用模具50由密封树脂12密封所述纸质散热器17的工序的剖面图。
具体地，首先，在无氧环境中对所述纸质散热器17进行烘烤，烘烤时间不应小于2小时，烘烤温度和选择125℃。
之后，将配置好引脚11的纸质散热器17搬送到模具的上模44及下模45之间。通过使引脚11的特定部分与固定装置46接触，进行纸质散热器17的定位，使纸质散热器17未覆盖皱褶17A的边缘部分与下模45的顶部相平。
合模时，在形成于模具内部的模腔中放置所述纸质散热器17，然后由浇口53注入密封树脂12。进行密封的方法可采用使用热硬性树脂的传递模模制或使用热硬性树脂的注入模模制。而且，自浇口53注入密封树脂12后，模腔内部的气体通过排气口54排放到外部。
在此，所述通孔22被所述树脂12完全填充。
在此，所述纸质散热器17的背面紧贴在下模45上，为了加强贴合，也可在上模增加顶针，但仍会有少量密封树脂12进入到纸质散热器17的背面和下模45之间，因此，在脱模后，需要进行激光蚀刻或者研磨，将残留在所述纸质散热器17背面的少量密封树脂12去除，使所述纸质散热器17的背面从所述密封树脂12露出，而所述纸质散热器17的背面以上部分被密封树脂12密封。
第七工序：参照图8，图8是本实用新型实施例第七工序中，引脚切筋成型的示意图。
本实用新型第七工序是进行所述引脚11切筋成型并进行模块功能测试的工序，智能功率模块经由此工序作为制品完成。
在前工序即传递模模装工序中，使除引脚11以外的其他部分都被树脂12密封。本工序根据引脚使用的长度和形状需要，例如，可以在图8中虚线51的位置将外部引脚11切断，有时还会折弯成一定形状，便于后续装配。
然后将智能功率模块10放入测试设备中，进行常规的电参数测试，一般包括绝缘耐压、静态功耗、迟延时间等测试项目，测试合格者为成品。
利用上述工序，即完成图2(A)、图2(B)及图2(C)所示的智能功率模块10。
本实用新型实施例智能功率模块，在智能功率模块中引入作为载体的纸质散热器，并在纸质散热器的背面设置散热皱褶，散热面积极大增加，绝缘层无需使用高导热材料即可满足功率元件散热要求；而且功率元件的大部分热量被迅速散出而不传导到非功率元件，使非功率元件始终工作在低温环境中，非功率元件的温飘极大减小，提高了智能功率模块的电性能和热稳定性；本实用新型采用重量更轻的纸质散热器，对加工时所用载具要求低，定位容易，降低了制造成本，提高了过程合格率；省去将功率元件贴装到内部散热器的工序，降低了设备投资费用。
上述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种智能功率模块，包括电路布线、设置在所述电路布线预定位置的功率元件和非功率元件，其特征在于，还包括：作为载体的纸质散热器，所述散热器的一面作为正面覆盖有绝缘层，所述电路布线设置在所述绝缘层上远离散热器的一面；所述散热器的另一面作为背面，至少在对应所述功率元件的位置设置有用于散热的皱褶。
2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述皱褶覆盖所述散热器的整个背面。
3.根据权利要求1或2所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热器上还设有通孔，所述通孔贯穿所述散热器和绝缘层；所述电路布线的边缘与所述通孔的边缘之间，以及，所述绝缘层的边缘与所述通孔的边缘之间具有设定距离。
4.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：用于连接所述电路布线、所述功率元件和所述非功率元件以构成相应电路的金属线。
5.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，还包括配置在所述功率模块边缘、与所述电路布线连接并向外延伸作为输入输出的引脚。
6.根据权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述电路布线、所述功率元件和非功率元件、金属线，以及所述引脚与电路布线的连接部分由树脂封装；所述树脂将所述通孔填充。
7.根据权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述电路布线在所述绝缘层的至少一边缘形成一个或多个焊垫；所述多个焊垫沿所述绝缘层的边缘对准排列；所述引脚通过所述焊垫固定，并与所述电路布线连接。
8.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热器的背面未配置所述皱褶的位置由树脂封装。
9.根据权利要求1或2所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热器和皱褶均为湿式碳素复合材料功能纸。
10.根据权利要求9所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热器与所述皱褶粘接或者一体制成。
11.根据权利要求9所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热器的厚度为1.5mm～2.5mm；所述散热器的厚度大于所述皱褶的厚度。
12.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率元件、所述非功率元件、所述电路布线、所述金属线组成的电路，具有桥堆、压缩机逆变以及功率因素校正功能，或者具有桥堆、压缩机逆变、功率因素校正以及风机逆变功能。
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