CN204947888U - 智能功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能功率模块，包括：三相上桥臂电路和三相下桥臂电路，所述三相上桥臂电路中的每一相上桥臂电路和所述三相下桥臂电路中的每一相下桥臂电路均包括功率开关管和二极管；温度检测元件，所述每一相上桥臂电路所在的位置和所述每一相下桥臂电路所在的位置均设置有一个所述温度检测元件。本实用新型的技术方案能够对智能功率模块的各部分温度进行有效地监测，并且也能够在智能功率模块出现温度异常时准确定位到失效点，避免了现有技术中仅设置一个热敏电阻而无法对智能功率模块的温度进行有效监测的问题。

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，具体而言，涉及一种智能功率模块。

背景技术

智能功率模块(IntelligentPowerModule，简称IPM)是一种将电力电子分立器件和集成电路技术集成在一起的功率驱动器，智能功率模块包含功率开关器件和高压驱动电路，并带有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块的逻辑输入端接收主控制器的控制信号，输出端驱动压缩机或后续电路工作，同时将检测到的系统状态信号送回主控制器。相对于传统分立方案，智能功率模块具有高集成度、高可靠性、自检和保护电路等优势，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动、变频家电的理想电力电子器件。

现有的智能功率模块的电路结构如图1所示，为了监测智能功率模块100的工作温度，在智能功率模块100内设置有热敏电阻131，热敏电阻131的一端作为智能功率模块100的RS1端，热敏电阻131的另一端作为智能功率模块100的RS2端。

参照图2中所示的现有智能功率模块的结构、图3中所示的去除封装树脂后的智能功率模块的仰视图和图4中所示的现有智能功率模块的剖面图可知：智能功率模块100包括：电路基板206；设于电路基板206表面上的绝缘层207，以及在绝缘层207上形成的电路布线208；被固定在电路布线208上的IGBT管121～126、FRD管111～116、HVIC(HighVoltageIntegratedCircuit，高压集成电路)管101、热敏电阻131等元器件；连接元器件和电路布线208的金属线205；与电路布线208连接的引脚201；电路基板206的至少一面被密封树脂202密封，为了提高密封性，会将电路基板206全部密封，为了提高散热性，会使电路基板206的背面露出到外部的状态下进行密封；在此，热敏电阻131被放置在靠近IGBT管121～126和FRD管111～116的位置。

虽然用于监控智能功率模块100的热敏电阻131已经放置在尽量接近发热元件(即IGBT管121～126和FRD管111～116)的位置，以在整个智能功率模块系统过热时可以起到保护作用，但是因为热敏电阻131仍然与发热源间存在距离，导致温度探测滞后，并且当IGBT管121～126和FRD管111～116其中一个发生异常而发热剧增时，现行的热敏电阻布局方式只能对温度变化的均值进行监控而无法实时检测到单个IGBT管或FRD管的发热缺陷，从而无法在单个IGBT管或FRD管出现问题时提供保护。而事实上，当前智能功率模块100的失效，往往是因为单个IGBT管或FRD管的异常引起，由于单个IGBT管或FRD管的异常无法及时被发现并使智能功率模块停止工作，而导致二次、三次破坏的发生，从而表现为整个智能功率模块系统的失效，智能功率模块100的失控有可能引发爆炸等严重事故，并且，整个智能功率模块100经二次、三次破坏后的失效，会导致失效模式追溯困难，难以定位失效点和改进方案，对于智能功率模块100的持续改善极为不利。

此外，因为IGBT管121～126和FRD管111～116被直接配置在电路布线208上，所以IGBT管121～126和FRD管的热容很小，在变频洗衣机等需要承受瞬间大电流脉冲的应用场合，很容易造成瞬间发热过高而影响IGBT管121～126和FRD管111～116的寿命。

再次，现行的智能功率模块制造方法，对于IGBT管121～126和FRD管111～116的定位并未特殊处理，在加热固定时容易产生转动、起翘等情况，使智能功率模块100的发热部件的实际布局与设计布局存在差异，影响了智能功率模块100的热量分布，使现行智能功率模块的热量分布差异较大，造成某些智能功率模块产品的实际工作寿命远低于设计工作寿命。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种新的智能功率模块，能够对智能功率模块的各部分温度进行有效地监测，并且也能够在智能功率模块出现温度异常时准确定位到失效点，避免了现有技术中仅设置一个热敏电阻而无法对智能功率模块的温度进行有效监测的问题。

为实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例，提出了一种智能功率模块，包括：三相上桥臂电路和三相下桥臂电路，所述三相上桥臂电路中的每一相上桥臂电路和所述三相下桥臂电路中的每一相下桥臂电路均包括功率开关管和二极管；温度检测元件，所述每一相上桥臂电路所在的位置和所述每一相下桥臂电路所在的位置均设置有一个所述温度检测元件。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在每一相上桥臂电路所在的位置和每一相下桥臂电路所在的位置均设置一个温度检测元件，使得设置的每个温度检测元件均能够对所在位置处的发热器件(即功率开关管和二极管)的温度进行实时监控，进而能够对智能功率模块的各部分温度进行有效地监测，并且也能够在智能功率模块出现温度异常时准确定位到失效点，避免了现有技术中仅设置一个热敏电阻而无法对智能功率模块的温度进行有效监测的问题。

其中，功率开关管可以是IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

根据本实用新型的上述实施例的智能功率模块，还可以具有以下技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述温度检测元件包括热敏电阻。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：基板，所述基板上依次设置有第一绝缘层和第一电路布线；散热片，多个所述散热片分别设置在所述第一电路布线的指定位置，所述每一相上桥臂电路中的功率开关管和二极管设置在一个所述散热片上，和/或所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管设置在一个所述散热片上；其中，所述每一相上桥臂电路和所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管通过所述第一电路布线进行电连接。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在基板上设置第一绝缘层和第一电路布线，并将散热片设置在第一电路布线上，将功率开关管和二极管设置在散热片上，使得能够对功率开关管和二极管进行有效地散热，避免了现有技术中直接将功率开关管和二极管配置在电路布线上导致在瞬间产生较大电流而发热过高对功率开关管和二极管的使用寿命造成影响。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：引脚，设置在所述基板上并与所述第一电路布线电连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述散热片上设置有第一定位凹槽、第二定位凹槽，所述每一相上桥臂电路中的功率开关管和二极管分别设置在所述第一定位凹槽内和所述第二定位凹槽内，和/或所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管分别设置在所述第一定位凹槽内和所述第二定位凹槽内；所述散热片上还设置有第三定位凹槽，所述温度检测元件设置在所述第三定位凹槽内。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置第一定位凹槽、第二定位凹槽和第三定位凹槽，使得能够对功率开关管、二极管和温度检测元件进行有效固定，避免由于电子元器件转动、起翘导致智能功率模块的实际布局与设计布局存在差异而影响智能功率模块的热量分布。

根据本实用新型的一个实施例，所述散热片的表面形成有第二绝缘层，所述第二绝缘层形成所述第一定位凹槽、所述第二定位凹槽和所述第三定位凹槽。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二绝缘层上设置有第二电路布线，所述温度检测元件配置在所述第二电路布线上，并与所述第二电路布线电连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述基板上的电子元件通过密封胶进行封装。

根据本实用新型的一个实施例，所述每一相上桥臂电路包括：第一功率开关管和第一二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述第一功率开关管的发射极，所述第一二极管的阴极连接至所述第一功率开关管的集电极，所述第一功率开关管的集电极连接至所述智能功率模块的高电压输入端，所述第一功率开关管的基极作为所述每一相上桥臂电路的输入端。

根据本实用新型的一个实施例，所述每一相下桥臂电路包括：第二功率开关管和第二二极管，所述第二二极管的阳极连接至所述第二功率开关管的发射极，所述第二二极管的阴极连接至所述第二功率开关管的集电极，所述第二功率开关管的集电极连接至对应的上桥臂电路中的所述第一二极管的阳极，所述第二功率开关管的基极作为所述每一相下桥臂电路的输入端，所述每一相下桥臂电路中的所述第二功率开关管的发射极作为所述智能功率模块的对应相的低电压参考端。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了现有技术中的智能功率模块的电路结构示意图；

图2示出了现有技术中的智能功率模块的结构示意图；

图3示出了现有技术中去除封装树脂后的智能功率模块的仰视结构示意图；

图4示出了现有技术中智能功率模块的剖面结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的电路结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的结构示意图；

图7示出了根据本实用新型的实施例的去除封装树脂后的智能功率模块的仰视结构示意图；

图8示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的剖面结构示意图；

图9至图11示出了根据本实用新型的实施例的制造智能功率模块的第一工序的示意图；

图12示出了根据本实用新型的实施例的制造智能功率模块的第二工序的示意图；

图13至图15示出了根据本实用新型的实施例的制造智能功率模块的第三工序的示意图；

图16和图17示出了根据本实用新型的实施例的制造智能功率模块的第四工序的示意图；

图18示出了根据本实用新型的实施例的制造智能功率模块的第五工序的示意图；

图19和图20示出了根据本实用新型的实施例的制造智能功率模块的第六工序的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图5示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块电路的结构示意图。

如图5所示，根据本实用新型的实施例的智能功率模块电路，包括：HVIC管40，其中，HVIC管40的VCC端作为智能功率模块10的低压区供电电源正端VDD，VDD一般为15V；HVIC管40的HIN1端作为智能功率模块10的U相上桥臂输入端UHIN；HVIC管40的HIN2端作为智能功率模块10的V相上桥臂输入端VHIN；HVIC管40的HIN3端作为智能功率模块10的W相上桥臂输入端WHIN；HVIC管40的LIN1端作为智能功率模块10的U相下桥臂输入端ULIN；HVIC管40的LIN2端作为智能功率模块10的V相下桥臂输入端VLIN；HVIC管40的LIN3端作为智能功率模块10的W相下桥臂输入端WLIN。

智能功率模块10的U、V、W三相的六路输入接收0V或5V的输入信号。

HVIC管40的GND端作为智能功率模块10的低压区供电电源负端COM。

HVIC管40的各管脚说明如下：

VCC为HVIC管40的供电电源正端，GND为HVIC管40的供电电源负端，VCC-GND电压一般为15V；VB1和VS1分别为U相高压区的电源的正极和负极，HO1为U相高压区的输出端；VB2和VS2分别为V相高压区的电源的正极和负极，HO2为V相高压区的输出端；VB3和VS3分别为U相高压区的电源的正极和负极，HO3为W相高压区的输出端；LO1、LO2、LO3分别为U相、V相、W相低压区的输出端。

HVIC管40的外部电路结构如下所述：

HVIC管40的VB1端作为智能功率模块10的U相高压区供电电源正端UVB；HVIC管40的HO1端与U相上桥臂IGBT管21的栅极相连；HVIC管40的VS1端与IGBT管21的射极、FRD(FastRecoveryDiode，快恢复二极管)管11的阳极、U相下桥臂IGBT管24的集电极、FRD管14的阴极相连，并作为智能功率模块100的U相高压区供电电源负端UVS。

HVIC管40的VB2端作为智能功率模块10的V相高压区供电电源正端VVB；HVIC管40的HO2端与V相上桥臂IGBT管22的栅极相连；HVIC管40的VS2端与IGBT管22的射极、FRD管12的阳极、V相下桥臂IGBT管25的集电极、FRD管15的阴极相连，并作为智能功率模块10的V相高压区供电电源负端VVS。

HVIC管40的VB3端作为智能功率模块10的W相高压区供电电源正端WVB；HVIC管40的HO3端与W相上桥臂IGBT管23的栅极相连；HVIC管40的VS3端与IGBT管23的射极、FRD管13的阳极、W相下桥臂IGBT管26的集电极、FRD管16的阴极相连，并作为智能功率模块10的W相高压区供电电源负端WVS。

HVIC管40的LO1端与IGBT管24的栅极相连；HVIC管40的LO2端与IGBT管25的栅极相连；HVIC管40的LO3端与IGBT管26的栅极相连；IGBT管24的射极与FRD管14的阳极相连，并作为智能功率模块10的U相低电压参考端UN；IGBT管25的射极与FRD管15的阳极相连，并作为智能功率模块10的V相低电压参考端VN；IGBT管26的射极与FRD管16的阳极相连，并作为智能功率模块10的W相低电压参考端WN。

IGBT管21的集电极、FRD管11的阴极、IGBT管22的集电极、FRD管12的阴极、IGBT管23的集电极、FRD管13的阴极相连，并作为智能功率模块10的高电压输入端P，P一般接300V。

热敏电阻31的一端作为智能功率模块10的R11端，热敏电阻31的另一端作为智能功率模块10的R12端；在此，热敏电阻31用于监控IGBT管21和FRD管11的温度变化；

热敏电阻32的一端作为智能功率模块10的R21端，热敏电阻32的另一端作为智能功率模块10的R22端；在此，热敏电阻32用于监控IGBT管22和FRD管12的温度变化；

热敏电阻33的一端作为智能功率模块10的R31端，热敏电阻33的另一端作为智能功率模块10的R32端；在此，热敏电阻32用于监控IGBT管23和FRD管13的温度变化；

热敏电阻34的一端作为智能功率模块10的R41端，热敏电阻34的另一端作为智能功率模块10的R42端；在此，热敏电阻34用于监控IGBT管24和FRD管14的温度变化；

热敏电阻35的一端作为智能功率模块10的R51端，热敏电阻35的另一端作为智能功率模块10的R52端；在此，热敏电阻35用于监控IGBT管25和FRD管15的温度变化；

热敏电阻36的一端作为智能功率模块10的R61端，热敏电阻36的另一端作为智能功率模块10的R62端；在此，热敏电阻36用于监控IGBT管26和FRD管16的温度变化。

图6示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的结构示意图；图7示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块去掉密封树脂后的俯视图；图8示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的剖面结构示意图。

如图6至图8所示，智能功率模块10具有在表面上形成有由第一绝缘层307覆盖的铝基板306，配置在第一绝缘层307上的第一电路布线308，配置在第一电路布线308上的HVIC管、铜散热片309，铜散热片309未与第一电路布线308接触的另一面覆盖第二绝缘层3071、并形成有穿透第二绝缘层3071露出铜散热片的定位凹陷310，第二绝缘层3071上配置有第二电路布线3081，定位凹陷310上配置有IGBT管21、IGBT管22、IGBT管23、IGBT管24、IGBT管25、IGBT管26，和FRD管11、FRD管12、FRD管13、FRD管14、FRD管15、FRD管16，第二电路布线3081上配置有热敏电阻31、热敏电阻32、热敏电阻33、热敏电阻34、热敏电阻35、热敏电阻36，在第一电路布线308的边缘部分还配置有引脚301，用于使上述各元素间形成电连接的金属线305，和密封该电路且至少完全覆盖铝基板306上表面所有元素的密封树脂302。

以下详细说明各构成要素：

铝基板306是由铝材质构成的矩形板材，为了节省成本，可以使用材质较软的1100的铝材，并对其进行阳极氧化，提高硬度，为了简化工艺，可以使用材质较硬的5052的铝材，而不进行阳极氧化，在铝基板306表面上形成第一电路布线308与铝基板306绝缘的方法有两种：一个方法是防蚀处理铝基板的至少一个表面，如使用1100的铝材进行阳极氧化，阳极氧化的厚度需要达到20μm以上；另一个方法是在铝基板306的至少一个表面上形成第一绝缘层307后再在其表面形成第一电路布线308。在本实施例中，采用5052的铝材配置绝缘层的方法。

散热片309是由铜材质构成的矩形板材，为了提高导热性和导电性，可以使用C194的铜材，为了节省成本，散热片309的面积可设计为工艺上刚好足够容纳IGBT管、FRD管和热敏电阻，厚度为0.5mm左右，为了提高热容并兼顾小型化，散热片309的面积可比省成本方案增加10％～20％，厚度达到1.2mm。

第一绝缘层307覆盖铝基板306的表面，称为铝基板306的正面，形成第二绝缘层3071覆盖散热片309的表面，称为散热片309的正面，形成第一绝缘层307和第二绝缘层3071的材质完全相同：可在环氧树脂等树脂材料内高浓度填充氧化铝等填料提高热导率，也可以加入二氧化硅、氮化硅、碳化硅等掺杂以达到更高的导热性，在此，掺杂可以是球形或角形，通过热压的方式，压合在铝基板306的表面。为了节省成本，第一绝缘层307和第二绝缘层3071的厚度可设计为70μm，为了提高绝缘性，第一绝缘层307和第二绝缘层3071的厚度可设计为150μm。

第一电路布线308由铜等金属构成，形成于铝基板306上的特定位置，根据功率需要，可设计成0.035mm或0.07mm等的厚度，对于一般的智能功率模块，优先考虑设计成0.07mm，本实施例中采用0.07mm的厚度。特别地，在铝基板306的边缘，形成有用于配置引脚301的第一电路布线308。在此，在铝基板306的两边附近设置多个用于配置引脚301的电路布线308，根据功能需要，也可在铝基板306的一边、三边、四边附近设置多个用于配置引脚301的电路布线308。

第二电路布线308由铜等金属构成，形成于散热片309上的特定位置，根据功率需要，一般设计成0.035mm的厚度。

定位凹陷310位于散热片309正面，每个散热片309的正面有两个定位凹陷，分别用于配置IGBT管和FRD管，定位凹陷310的面积应大于所配置IGBT管和FRD管的面积，可设计为每边都比所配置的元件大0.5mm，定位凹陷的深度，如果深度过小，将难以起到控制IGBT管和FRD管漂移的作用，如果深度过大，会造成工艺加工不便，一般可设计为距离第二绝缘层3071表面0.25mm～0.3mm。

IGBT管21～26被固定在散热片309上的特定的定位凹陷310内。在此，6枚IGBT管的具有射极和栅极的面朝上、具有集电极的面朝下安装；FRD管11～16被固定在散热片309上的特定的定位凹陷310内。FRD管11～16具有阳极的面朝上、具有阴极的面朝下安装，IGBT管21～26和FRD管11～16通过锡丝、银浆等导电焊料固定在散热片309的定位凹陷310内，并与散热片309发生电连接。

热敏电阻31～36被固定在散热片309上的第二电路布线3081上，使用导电性焊料，使热敏电阻31～36与底部的第二电路布线3081产生电连接。

HVIC管40被固定在第一电路布线308上。根据HVIC管40的不同设计，固定HVIC管的焊料会有所不同，对于通常的HVIC管，可以使用导电性焊料，将第一电路布线308的电位设定为HVIC管40底部的电位，而如英飞凌等一些公司的HVIC管，需要使用红胶等非导电焊料，使第一电路布线308与HVIC管40底部不产生电连接。

金属线305可以是铝线、金线或铜线，通过绑定使各电路元件和第一电路布线308与第二电路布线3081之间建立电连接关系，有时还用于使引脚301和第一电路布线308建立电连接关系。

引脚301被固定在设于铝基板306边缘的第一电路布线308上，其具有例如与外部进行输入、输出的作用。在此，设计成相对两边上设有多条引脚301，引脚301和第一电路布线308通过焊锡等导电性粘结剂焊接。引脚301一般采用铜等金属制成，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。

树脂302可通过传递模方式使用热硬性树脂模制，也可使用注入模方式使用热塑性树脂模制。在此，树脂302完全密封铝基板306上表面上的所有元素，而对于致密性要求高的智能功率模块，一般会对铝基板306的整体也进行密封处理，本实施例中，为了提高智能功率模块的散热性，铝基板306的背面了露出。

参照图5至图8之后，以下详细说明混合集成电路装置的制造方法。本实用新型智能功率模块的制造方法包括：

在铝基板306表面上设置第一绝缘层307的工序，在散热片309表面上设置第二绝缘层3071的工序；在第一绝缘层307的表面上形成第一电路布线308工序，在第二绝缘层3071的表面上形成第二电路布线3081的工序；在第二绝缘层3071上形成定位凹陷310的工序；在定位凹陷310内配置IGBT11～16和FRD21～26的工序，在第二电路布线3081上配置热敏电阻31～36的工序；在第一电路布线308上配置散热片30、HVIC管40、引脚301的工序；用金属线305连接各电路元件和电路布线306的工序；烘烤并模制的工序；对引脚301进行成型的工序；进行功能测试的工序。

以下对上述工序进行详细说明：

第一工序：参照图9至图11所示。

本工序是本实用新型的特征工序，工序一是在大小合适的铝基板和铜散热片上形成绝缘层，并在绝缘层表面形成电路布线的工序。

首先，参照图9中的俯视图(a)和侧视图(b)所示，根据需要的IGBT管、FRD管和热敏电阻的大小准备合适的铜散热片，对于一般的智能功率模块可选取8mm×6mm的大小，进行电镀处理后在铜散热片的其中一面的表面上设有第二绝缘层3071。另外，在第二绝缘层3071的表面粘贴有作为导电图案的铜箔；然后将该工序制造的铜箔进行蚀刻，局部地除去铜箔，形成第二电路布线3081。

然后，参照俯视图10和侧视图11，根据需要的电路布局准备大小合适的铝基板306，对于一般的智能功率模块可选取44mm×20mm的大小，两面进行防蚀处理。在铝基板的至少一面的表面上设有绝缘层307。另外，在绝缘层的表面粘贴有作为导电图案的铜箔，然后将该工序制造的铜箔进行蚀刻，局部地除去铜箔，形成第一电路布线308。

在此，大小合适的铜板和铝板形成可以通过直接对1m×1m的型材进行冲切等方式形成，也可通过先1m×1m的型材剪切形成。

第二工序：参照图12所示。

本工序是本实用新型的特征工序，本工序是在散热片309表面形成定位凹陷310的工序。

参照图12中所示的俯视图(a)和侧视图(b)，通过激光刻蚀，在散热片309上具有第二绝缘层3071的一面雕刻出适当的开窗，开窗的深度需将第二绝缘层3071完全打穿露出铜表面，所露出的铜表面可进一步通过激光进行粗化处理，以便后续的焊接工序中更好地与IGBT管和FRD管的下表面粘合，最终形成的开窗即为所述定位凹陷310。

第三工序：参照图13至图15所示。

本工序是本实用新型专利的特征工序，本工序是在定位凹陷310上配置IGBT管和FRD管，在第二电路布线3081上配置热敏电阻，在第一电路布线308上配置散热片309、HVIC管40和引脚301的工序。

首先，参照图13中所示的俯视图(a)、侧视图(b)和(c)，通过高温焊锡丝将IGBT管21～26、FRD管11～16、热敏电阻31～36安装在散热片309的规定位置。为了减小焊锡焊接后的空洞率，并且进行成本控制，可以考虑使用具有氮气保护的共晶焊机，锡丝的融化温度一般为350℃左右。在此，先在所述定位凹陷310和第二电路布线3081的特定位置点上处于熔融态的纯锡，再将IGBT管21～26、FRD管11～16安装到定位凹陷310处，将热敏电阻31～36安装到第二电路布线3081处，冷却后完成固定。

然后，参照俯视图14和侧视图15，通过锡膏等焊料将散热片310、HVIC管40和引脚301安装在第一电路布线308的规定位置。

在此，为了减小锡膏焊接后的空洞率，并且进行成本控制，可以考虑使用具有氮气保护的回流炉进行锡膏固定，如果成本允许，也可以考虑使用真空回流的形式。锡膏的融化温度一般为280℃左右。在此，为了更好地控制空洞率，也可以使用具有导电性的银胶等作为固定材料，通过175℃烘烤的形式，将银胶固化。无论采用何种方式，都是先将膏状的焊料设置与所述第一电路布线308的特定位置，再将散热片310、HVIC管40和引脚301安装，通过高温，将膏状焊料变成液态，再冷却使其凝固，达到固定效果。此高温过程的温度不会达到350℃，所以，通过上述工序二在散热片310上固定的元件不会被重新融化。

第四工序：参考图16和图17。

本工序是本实用新型专利的特征工序，通过金属线305在电路元件和第一电路布线308、第二电路布线3081间形成电连接的工序。

参照俯视图16和侧视图17，进行IGBT管21～26、FRD管11～16、HVIC管40和第一电路布线308、第二电路布线3081的绑线连接。

根据通流能力需要，选择适当直径的铝线作为绑定线，对于信号控制的部分，如HVIC管和热敏电阻，也可考虑使用15μm的金线或38μm的铝线作为绑定线。对功率部分，如IGBT管和FRD管，绑定使用200μm～400μm的铝线。

考虑到绑线机台震动对绑定线的影响，可使用先绑粗线再绑细线的方式；出于防静电考虑，可使用先绑细线再绑粗线的方式。具体根据机台的震动幅度和机台绑头的防静电效果而定。

第五工序：参照图18所示。

参照图18说明由密封树脂302密封铝基板306的工序。

将配置好引脚301的铝基板306搬送到模型44及45。通过使引脚301的特定部分与固定装置46接触，进行所述铝基板306的定位。

合模时，在形成于模具50内部的模腔中放置铝基板306，然后由浇口53注入密封树脂302。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，对应自浇口53注入的密封树脂302模腔内部的气体通过排气口54排放到外部，对于浇口53位置的选择，应选择不完全具有引脚301的一边，即图18的上边，对于排气口54的选择，应选择完全具有引脚301的一边，即图18的下边。

在此，铝基板306的背面紧贴在下模45上，但仍会有少量密封树脂302进入到铝基板306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，将残留在铝基板306背面的少量密封树脂302去除，使铝基板306的背面从密封树脂302露出，并且平整，而铝基板306的背面以上部分被密封树脂302密封。

第六工序：参照图19和图20所示。

本工序是进行引脚301切筋成型，装配散热皱褶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使除所述引脚301以外的其他部分都被所述树脂302密封。本工序根据使用的长度和形状需要，例如，在虚线的位置将外部引脚301折弯，如参照俯视图19和侧视图20所示。

然后将模块放入测试设备中，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，完成图5至图8所示的智能功率模块10。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型提出了一种新的智能功率模块，能够对智能功率模块的各部分温度进行有效地监测，并且也能够在智能功率模块出现温度异常时准确定位到失效点；同时能够对功率开关管和二极管进行有效地散热，并且能够对功率开关管、二极管和温度检测元件进行有效固定，避免由于电子元器件转动、起翘导致智能功率模块的实际布局与设计布局存在差异而影响智能功率模块的热量分布。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：

三相上桥臂电路和三相下桥臂电路，所述三相上桥臂电路中的每一相上桥臂电路和所述三相下桥臂电路中的每一相下桥臂电路均包括功率开关管和二极管；

温度检测元件，所述每一相上桥臂电路所在的位置和所述每一相下桥臂电路所在的位置均设置有一个所述温度检测元件。

2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述温度检测元件包括热敏电阻。

3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：

基板，所述基板上依次设置有第一绝缘层和第一电路布线；

散热片，多个所述散热片分别设置在所述第一电路布线的指定位置，所述每一相上桥臂电路中的功率开关管和二极管设置在一个所述散热片上，和/或所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管设置在一个所述散热片上；

其中，所述每一相上桥臂电路和所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管通过所述第一电路布线进行电连接。

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：

引脚，设置在所述基板上并与所述第一电路布线电连接。

5.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热片上设置有第一定位凹槽、第二定位凹槽，所述每一相上桥臂电路中的功率开关管和二极管分别设置在所述第一定位凹槽内和所述第二定位凹槽内，和/或所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管分别设置在所述第一定位凹槽内和所述第二定位凹槽内。

6.根据权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热片的表面形成有第二绝缘层，所述第二绝缘层形成所述第一定位凹槽和所述第二定位凹槽。

7.根据权利要求6所述的智能功率模块，其特征在于，所述第二绝缘层上设置有第二电路布线，所述温度检测元件配置在所述第二电路布线上，并与所述第二电路布线电连接。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热片上设置有第三定位凹槽，所述温度检测元件设置在所述第三定位凹槽内。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述每一相上桥臂电路包括：

第一功率开关管和第一二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述第一功率开关管的发射极，所述第一二极管的阴极连接至所述第一功率开关管的集电极，所述第一功率开关管的集电极连接至所述智能功率模块的高电压输入端，所述第一功率开关管的基极作为所述每一相上桥臂电路的输入端。

10.根据权利要求9所述的智能功率模块，其特征在于，所述每一相下桥臂电路包括：

第二功率开关管和第二二极管，所述第二二极管的阳极连接至所述第二功率开关管的发射极，所述第二二极管的阴极连接至所述第二功率开关管的集电极，所述第二功率开关管的集电极连接至对应的上桥臂电路中的所述第一二极管的阳极，所述第二功率开关管的基极作为所述每一相下桥臂电路的输入端，所述每一相下桥臂电路中的所述第二功率开关管的发射极作为所述智能功率模块的对应相的低电压参考端。