CN212750873U - 一种智能功率模块及家用电器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能功率模块及家用电器，智能功率模块包括：绝缘基层，包括相对的第一表面和第二表面，第一表面为绝缘表面；导电结构，导电结构穿设于绝缘基层，包括导电层和散热层，导电层显露于绝缘基层的第一表面，散热层显露于绝缘基层的第二表面；晶元层，设置于导电层上；散热结构，设置于散热层。本申请智能功率模块实现晶元层导热以及散热，以提高智能功率模块导热效率。

Description

一种智能功率模块及家用电器

技术领域

本申请涉及电器制造领域，特别是涉及一种智能功率模块及家用电器。

背景技术

智能功率模块(Intelligent Power Module,简称为IPM)是一种由高速、低功耗绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)与快恢复二极管(FastRecovery Dioxide,FRD)，栅极驱动以及相应的保护电路构成的半导体器件。

现有部分智能功率模块中的敷铜层与外界环境不直接接触，而是通过绝缘层与外界环境实现电绝缘。然而，绝缘层实现电绝缘时，会导致导热效率下降，进而造成智能功率模块整体导热性能较差。

实用新型内容

本申请提供一种智能功率模块及家用电器，以解决智能功率模块导热性能较差的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种智能功率模块，智能功率模块包括：绝缘基层，包括相对的第一表面和第二表面，第一表面为绝缘表面；导电结构，导电结构穿设于绝缘基层，包括导电层和散热层，导电层显露于绝缘基层的第一表面，散热层显露于绝缘基层的第二表面；晶元层，设置于导电层上；散热结构，设置于散热层。

其中，散热结构为散热柱，散热柱的延伸方向与第二表面相交。

其中，散热柱和导电结构的材质均为铜。

其中，智能功率模块还包括封装层，封装层罩设于绝缘基层的第一表面，使晶元层位于封装层和绝缘基层之间。

其中，绝缘基层还包括连接第一表面和第二表面的侧表面，封装层进一步罩设于绝缘基层的侧表面。

其中，导电层包括导电引脚，导电引脚伸出于封装层。

其中，导电层层叠设置于绝缘基层的第一表面；散热层嵌设于绝缘基层的第二表面，与第二表面平齐设置。

其中，绝缘基层为陶瓷层；或者，绝缘基层包括金属层和层叠设置于金属层上的绝缘层，第一表面为绝缘层的表面。

其中，智能功率模块还包括绝缘外壳，绝缘外壳形成容置腔，绝缘基层、导电结构、晶元层以及散热结构均位于容置腔内。

为解决上述技术问题，本申请又提出一种家用电器，家用电器包括如上所述的智能功率模块。

本申请公开了智能功率模块及家用电器，智能功率模块包括绝缘基层和导电结构，绝缘基层包括相对的第一表面和第二表面，第一表面为绝缘表面，导电结构穿设于绝缘基层。其中，导电结构包括导电层和散热层，导电层显露于绝缘基层的第一表面，散热层显露于绝缘基层的第二表面，晶元层设置于导电层上，晶元层产生的热量直接由导电层传导到散热层上。进一步地，散热层上设置有散热结构，能够将散热层上热量散热结构上，以使得散热结构将热量散热到外界环境中。通过上述方式，能够实现晶元层导热以及散热，以提高智能功率模块导热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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获得其他的附图，其中：

图1是本申请智能功率模块第一实施例的平面示意图；

图2是图1所示A-A的截面示意图；

图3是图2所示B的结构示意图；

图4是本申请智能功率模块第二实施例的立体示意图；

图5是本申请导电结构一实施例的立体示意图；

图6是本申请智能功率模块第三实施例的局部截面图；

图7是本申请智能功率模块第四实施例的侧视图；

图8是本申请家用电器的结构示意图。

附图标记：100、智能功率模块；1、绝缘基层；11、第一表面；12、第二表面；13、侧表面；2、导电结构；21、导电层；22、散热层；23、导电柱；24、导电引脚；3、晶元层；4、散热柱；5、封装层；6、绝缘外壳；200、家用电器。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对实用新型所提供的一种智能功率模块及家用电器做进一步详细描述。

请参阅图1、图2和图3，图1是本申请智能功率模块第一实施例的平面示意图；图2是图1所示A-A的截面示意图；图3是图2所示B的结构示意图。

本实施例智能功率模块100包括绝缘基层1，绝缘基层1包括相对的第一表面11和第二表面12，其中第一表面11为绝缘表面，绝缘表面用于起到绝缘作用。

由于晶元层3中含有较大功率的晶元器件，如IGBT与FRD等，该晶元器件是智能功率模块100的主要热源，为了降低晶元器件热源产生的热量，本实施例智能功率模块100还包括导电结构2，该导电结构2穿设于绝缘基层1，其中导电结构2包括导电层21和散热层22，导电层21露于绝缘基层1的第一表面11，散热层22显露于绝缘基层1的第二表面12。通过将晶元层3设置在导电层21，不仅能够实现晶元层3内晶元器件之间的电性连接、提供晶元器件的安装位置，而且能够将晶元层3产生的热量传递到导电层21上。为了能够快速将热量传递到外界环境中，本实施例在散热层22上设置有散热结构，当导电层21的热量传递给散热层22，散热层22通过散热结构将热量传递到外界环境中，即通过导电结构2将晶元层3的热量引出到智能功率模块100外部，提高了散热效率，进一步提高了智能功率模块100的导热性能。

由于智能功率模块100上设置散热结构，使得散热结构能够与智能功率模块100一体化，即智能功率模块100能够自身起到散热作用。该智能功率模块100不需要再增加额外的散热器，能够减小成本。当然，也可以增加散热器，可以根据实际情况而定。

请参阅图4和图5，图4是本申请智能功率模块第二实施例的立体示意图；图5是本申请导电结构一实施例的立体示意图。

具体地，为了提高导热效率，在导电层21和散热层22之间设置至少一根导电柱23，以提高导电层21与散热层22之间的导热性能。当然，导电层21和散热层22之间也可以设置其他结构的导电件，只要导电件能够满足较高的导热性能均可。

晶元层3内设置有晶元器件，如IGBT与FRD等。为了降低晶元器件之间电性连接导致短路的风险，大部分晶元器件间隔设置。为了满足不同晶元器件的散热，本实施例将导电结构2的安装位置与晶元器件的安装位置相对应，导电结构2的数量可以与晶元器件的数量相对应。当然，导电结构2也可以为其他结构，只要能够满足晶元层3的安装以及起到导热效率即可。

具体地，散热结构为散热柱4，散热柱4数量为一个或者多个，可以根据实际情况进行限定。散热柱4安装在散热层22上，使得散热层22的热量传递到散热柱4上，而后将散热柱4热量传递到外界环境中。其中散热柱4的延伸方向与绝缘基层1的第二表面12相交。散热柱4可以垂直设置于第二表面12或者倾斜设置于第二表面12，具体不做限定，只要散热柱4能够延伸到外界环境中均可。

具体地，散热柱4和导电结构2可以为同金属材料或不同金属材料制成，其中该金属材料需满足导电性和导热性能，金属材料可以铜、银、金等。当然，为了提高智能功率模块100的导热率、散热率以及降低生产成本，本实施例中散热柱4和导电结构2可以均由铜材料制成。其中，铜材料不仅具有导电功能，而且具有较好的导热功能。

在一实施例中，导电层21包括导电引脚24，导电引脚24伸出于封装层5，导电引脚24用于晶元层3中的晶元器件与外界装置连接，其起到导电连接作用。此外，绝缘基层1四周上设置有引脚线，在智能功率模块100制备工艺过程中，需要将绝缘基层1外周上的引脚线进行切除。

请回阅图2和图3，为了实现晶元层3上的晶元器件与外部环境的电性绝缘，本实施例中智能功率模块100还包括封装层5，封装层5罩设于绝缘基层1的第一表面11，使晶元层3位于封装层5和绝缘基层1之间。当然，为了进一步实现晶元层3中晶元器件与外部环境的电性绝缘，封装层5进一步罩设绝缘基层1的侧表面13，其中侧表面13与绝缘基层1的第一表面11和第二表面12连接。

为了简化导电层21的安装，直接将导电层21层叠设置在绝缘基层1的第一表面11上，然后将晶元层3安装在导电层21上。同时，将导电层21层叠设置在绝缘基层1的第一表面11，当导电层21与散热层22之间连接时，能够提高导电结构2安装的稳定性能，能够防止其脱出。其中，散热层22嵌设于绝缘基层1的第二表面12，其中散热层22与绝缘基层1的第二表面12平齐设置，减小了导电层21与散热层22之间的距离，热量能更快地传递到散热层22上。同时，散热层22的安装能够提高其稳定性能，减小因散热结构安装在散热层22上而导致散热层22脱出的风险。

在一实施例中，绝缘基层1为陶瓷层，其中陶瓷层具有较好的绝缘性感。当绝缘基层1为陶瓷层时，其绝缘基层1的第一表面11必然为绝缘表面。在替代的实施例中，绝缘基层包括金属层和层叠设置于金属层上的绝缘层，该绝缘层相当于第一表面的绝缘表面，防止晶元层与金属层之间导通。其中，导电结构的导电层安装于该绝缘层背离金属层的一面上。

请继续参阅图2和3，由于导电结构2包括导电层21、散热层22以及至少一个散热柱4，为了减小绝缘基层1上开口大小以及数量，提高绝缘基层1的稳定性，本实施例中将散热层22嵌设于绝缘基层1的第二表面12内，然后在绝缘基层1开设相应的通孔用于安装散热柱4，其中散热柱4焊接在导电层21和散热层22之间。上述实施方式相较于在绝缘基层1上开设用于放置导电结构2的开口而言，本实施例中绝缘基层1结构较稳定，而且导电结构2不易从绝缘基层1中脱出。

请参阅图6，图6是本申请智能功率模块第三实施例的局部截面图。

当然，为了实现导电结构2安装的方便性，可以直接在绝缘基层1的一表面上安装晶元层3，将导电结构2的导电层21安装在晶元层3上，然后再将导电结构2的其余部分，如散热层22、导电柱23，塑封在塑封层5内。其中，绝缘基层1的结构不限定于图6所示，只要能够满足塑封层5将晶元器件与外界环境绝缘即可。

请参阅图7，图7是本申请智能功率模块第四实施例的侧视图。

在一实施例中，由于晶元层3内的热量通过导电结构2上设置的散热柱4引出到智能功率模块100外侧后，因散热柱4由金属材料且其存在将电流也引入到外界环境的风险，防止使用者触电，本实施例智能功率模块100还包括绝缘外壳6，绝缘外壳6形成容置腔，绝缘基层1、导电结构2、晶元层3以及散热结构均位于容置腔内，以便绝缘外壳6罩设上述结构，降低触电的风险。为了实现对智能功率模块100温度的控制，绝缘外壳6两侧设置有用于气流进入的进气口和用于气流出去的出气口，且进气口和出气口可以相对设置，且进气口和出气口竖向延伸方向与散热结构的竖向延伸方向相同。其中，图7中箭头所指示方向为气流方向入口。

本实施例智能功率模块包括绝缘基层和导电结构，绝缘基层包括相对的第一表面和第二表面，第一表面为绝缘表面，导电结构穿设于绝缘基层。其中，导电结构包括导电层和散热层，导电层显露于绝缘基层的第一表面，散热层显露于绝缘基层的第二表面，晶元层设置于导电层上，晶元层产生的热量直接由导电层传导到散热层上。进一步地，散热层上设置有散热结构，能够将散热层上热量散热结构上，以使得散热结构将热量散热到外界环境中。通过上述方式，能够实现晶元层导热以及散热，以提高智能功率模块导热效率。

请参阅图8，图8是本申请家用电器的结构示意图。

本实施例家用电器200包括上述涉及的智能功率模块100，在此不做赘述。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块包括：

绝缘基层，包括相对的第一表面和第二表面，所述第一表面为绝缘表面；

导电结构，所述导电结构穿设于所述绝缘基层，包括导电层和散热层，所述导电层显露于所述绝缘基层的第一表面，所述散热层显露于所述绝缘基层的第二表面；

晶元层，设置于所述导电层上；

散热结构，设置于所述散热层。

2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热结构为散热柱，所述散热柱的延伸方向与所述第二表面相交。

3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热柱和所述导电结构的材质均为铜。

4.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括封装层，所述封装层罩设于所述绝缘基层的第一表面，使所述晶元层位于所述封装层和所述绝缘基层之间。

5.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述绝缘基层还包括连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面，所述封装层进一步罩设于所述绝缘基层的侧表面。

6.根据权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述导电层包括导电引脚，所述导电引脚伸出于所述封装层。

7.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述导电层层叠设置于所述绝缘基层的第一表面；所述散热层嵌设于所述绝缘基层的第二表面，与所述第二表面平齐设置。

8.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述绝缘基层为陶瓷层；或者，所述绝缘基层包括金属层和层叠设置于所述金属层上的绝缘层，所述第一表面为所述绝缘层的表面。

9.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括绝缘外壳，所述绝缘外壳形成容置腔，所述绝缘基层、所述导电结构、所述晶元层以及所述散热结构均位于所述容置腔内。

10.一种家用电器，其特征在于，所述家用电器包括如权利要求1-9中任一项所述的智能功率模块。

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