CN216905459U - 一种电路板及应用其的功率模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种电路板及应用其的功率模块，其中一种电路板包括从下到上依次贴合设置的铝板、第一介电层、第一铜箔层、第二介电层和第二铜箔层，其内部集成有无源元件和电路布线，不需要预留电容、电阻的贴装位置，同时也解决了额外焊接跳线的问题；一种功率模块，包括上述的电路板、电子元件和器件引脚，电子元件和器件引脚通过锡膏和铝线与电路板的电路布线实现电连接，以适应市场小型化、低成本的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种电路板及应用其的功率模块。
背景技术
功率器件即模块化智能功率系统，英文简称为MIPS(Module Intelligent PowerSystem)，其不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以MIPS自身不受损坏。MIPS一般使用IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。
现有MIPS模块化智能功率系统IC驱动控制电路、MIPS采样放大电路以及PFC电流保护电路等低压控制电路与高压功率器件组成的逆变电路布局到同一铝基板上，同时现有MIPS模块化智能功率系统都只集成单个MIPS模块，对于多个MIPS模块化智能功率系统集成还没有实现，铝基板的面积需要做的很大，封装后产品的体积大，违背了市场小型化的需求；原理图上线路有交叉的情况，实际生产过程中就需要用铝线焊接机焊接跳线，增加了生产成本、也不利于提高产品的直通率。而面对市场小型化、低成本竞争，对MIPS模块化智能功率系统高集成技术提出了更高的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种电路板，不需要预留电容、电阻的贴装位置，同时也解决了额外焊接跳线的问题。
本实用新型的目的还在于提出一种功率模块，适应市场小型化、低成本的需求。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种电路板，包括铝板、第一介电层、第一铜箔层、第二介电层和第二铜箔层，所述铝板、第一介电层、第一铜箔层、第二介电层和第二铜箔层从下到上依次贴合设置；
所述第一铜箔层和所述第二铜箔层分别形成有无源元件和电路布线；
所述第二介电层开设有通孔，所述通孔连通所述第一铜箔层和所述第二铜箔层，所述通孔内设置有导通铜；
所述第一铜箔层的电路布线通过所述通孔和所述导通铜与所述第二铜箔层的电路布线实现电连接。
优选的，所述无源元件包括电容和电阻，所述电容包括上电极和下电极，所述上电极位于所述第二铜箔层，所述下电极位于所述第一铜箔层，所述电阻位于所述第一铜箔层或所述第二铜箔层。
优选的，还包括阻焊层，所述阻焊层设在所述第二铜箔层的上方，用于覆盖所述第二铜箔层。
一种功率模块，包括上述的电路板、电子元件和器件引脚，所述电子元件和器件引脚分别设于所述电路板的上方，所述电子元件和器件引脚通过锡膏和铝线与所述电路布线电连接。
优选的，所述电子元件包括驱动集成电路芯片、绝缘栅双极型晶体管和快速恢复二极管。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下有益效果：
(1)本实用新型把无源元件集成到电路板的内部，因而电路板上不需要预留无源元件的贴装位置，此节省了大量的电路板的板面空间，因此缩小电路板尺寸，且增加了层数以增加了电路布线，有利于提高电路板高密度化。此外在自动化封装产线中可以取消贴片机工位，提高了生产效率，节省设备成本，降低了生产成本，同时还可以消除因贴装阻容器件导致的工艺问题，提高产品良率；
(2)由于电路板将电阻和电容集成在内部，节省板面贴装空间和布线空间，给产品多功能的布置提供了板面空间，为客户提供更大更多的设计空间；并且在上述的电路板采用单面表面安装电子元件，经过MIPS封装工艺流程制成功率模块，使贴片及组装成本降低了，并且能够缩短电路布线，消除锡膏焊点，以降低电路布线中的阻抗使模块反应更灵敏。
附图说明
图1是本实用新型电路板其中一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型线功率模块其中一个实施例的结构示意图；
附图中：铝板1、第一介电层2、第一铜箔层3、第二介电层4、第二铜箔层5、电路布线6、通孔7、上电极8、下电极9、电阻10、阻焊层11、电路板100、器件引脚101、金属铝线102、驱动集成电路芯片103、绝缘栅双极型晶体管104、快速恢复二极管105。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，一种电路板，包括铝板1、第一介电层2、第一铜箔层3、第二介电层4和第二铜箔层5，所述铝板1、第一介电层2、第一铜箔层3、第二介电层4和第二铜箔层5从下到上依次贴合设置；
所述第一铜箔层3和所述第二铜箔层5分别形成有无源元件和电路布线6；
所述第二介电层4开设有通孔7，所述通孔7连通所述第一铜箔层3和所述第二铜箔层5，所述通孔7内设置有导通铜；
所述第一铜箔层3的电路布线6通过所述通孔7和所述导通铜与所述所述第二铜箔层5的电路布线6实现电连接。
本实用新型把无源元件集成到内部，因而电路板上不需要预留无源元件的贴装位置，此节省了大量的电路板的板面空间，因此缩小电路板尺寸，且增加了层数以增加了电路布线6，有利于提高电路板高密度化。此外在自动化封装产线中可以取消贴片机工位，提高了生产效率，节省设备成本，降低了生产成本，同时还可以消除因贴装阻容器件导致的工艺问题，提高产品良率。
需说明的是，无源元件和电路布线6均采用蚀刻工艺形成，为图案化后的铜箔。
更进一步的说明，所述无源元件包括电容和电阻10，所述电容包括上电极8和下电极9，所述上电极8位于所述第二铜箔层5，所述下电极9位于所述第一铜箔层3，所述电阻10位于所述第一铜箔层3或所述第二铜箔层5。
本实施例通过对两层铜箔层的电路布线6设计和通孔7设计可以减少大量用于无源元件连接焊接的导线和焊接锡点的数量，节省大量的电路板面空间，以缩小电路板的尺寸，且增加层数可以避免外加跳线。
更进一步的说明，还包括阻焊层11，所述阻焊层11设在所述第二铜箔层5的上方，用于覆盖所述第二铜箔层5。阻焊层为阻焊绿油层，在第二铜箔层5的上方敷设有阻焊绿油，以防止铜箔上锡，保持绝缘。
一种电路板的制作方法如下：
铝板上依次附上第一介电层2第一铜箔层3，然后放入层压机压实；随后通过蚀刻工艺在第一铜箔层3上生成下电路层，在版图上的电阻位置丝印石墨粉电阻材料并烧结固化；接着在上方再附第二介电层4和第二铜箔层5，然后用层压机压实；蚀刻第二铜箔层5生成上电路层，其中第一铜箔层3和第二铜箔层5都没有蚀刻掉的位置为电容器；然后在需要第一铜箔层3和第二铜箔层5电性连接的位置将第二介电层4蚀刻掉形成通孔7，并镀铜使上下两层电路层电性相连；最后在第二铜箔层5上丝印一层绿油保护层即阻焊层11，以此得到单面双层内部集成电容电阻等无源器件的电路板。
其中蚀刻工艺的一般步骤：干膜/湿膜——曝光——显影——蚀刻——褪膜；
需说明的是第一介电层2和第二介电层4一般由树脂、玻璃纤维等绝缘材料形成，用来保持线路及各层之间的绝缘性。具体的，可以为浸泡过环氧树脂胶的玻璃纤维层，且里面添加了提高导热性能的氧化硅粉末，具有良好的导热性，使电路板具有高散热性能。
如图2所示，一种功率模块，包括上述的电路板100、电子元件和器件引脚101，所述电子元件和器件引脚101分别设于所述电路板100的上方，所述电子元件和器件引脚101通过锡膏和铝线102与所述电路布线6实现电连接。
更进一步的说明，所述电子元件包括驱动集成电路芯片103、绝缘栅双极型晶体管104和快速恢复二极管105。由于电路板100将电阻10和电容8/9集成在内部，节省板面贴装空间和布线空间，给产品多功能的布置提供了板面空间，为客户提供更大更多的设计空间；并且在上述的电路板100采用单面表面安装电子元件，经过MIPS封装工艺流程制成功率模块，使贴片及组装成本降低了，并且能够缩短电路布线6，消除锡膏焊点，以降低电路布线6中的阻抗使模块反应更灵敏。
具体的，快速恢复二极管105的正极通过铝线6与电路板100上的焊点连接，快速恢复二极管105的负极也就是背面通过焊锡与电路相连。绝缘栅双极型晶体管104的栅极通过细铝线6与电路板100的焊点相连，发射极通过粗铝线6与快速恢复二极管105的正极相连(也有的发射极和快速恢复二极管105的正极都通过粗铝线连到电路板同一个焊点上)，集电极/背面通过锡膏与电路相连。
一种功率模块的制作方法如下：
首先利用印刷机在电路板上贴装元件位置刷锡膏；利用固晶机将驱动集成电路、绝缘栅双极型晶体管和快速恢复二极管等裸晶片贴装到铝基板上；接着通过回流炉固化；随后利用焊线机将裸晶片与电路板100之间焊线；接着依次注塑成型、打标和利用烤箱固化；经过测试后就制成带有埋容埋阻工艺的MIPS功率模块。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (5)
1.一种电路板，其特征在于，包括铝板、第一介电层、第一铜箔层、第二介电层和第二铜箔层，所述铝板、第一介电层、第一铜箔层、第二介电层和第二铜箔层从下到上依次贴合设置；
所述第一铜箔层和所述第二铜箔层分别形成有无源元件和电路布线；
所述第二介电层开设有通孔，所述通孔连通所述第一铜箔层和所述第二铜箔层，所述通孔内设置有导通铜；
所述第一铜箔层的电路布线通过所述通孔和所述导通铜与所述第二铜箔层的电路布线实现电连接。
2.根据权利要求1所述的一种电路板，其特征在于，所述无源元件包括电容和电阻，所述电容包括上电极和下电极，所述上电极位于所述第二铜箔层，所述下电极位于所述第一铜箔层，所述电阻位于所述第一铜箔层或所述第二铜箔层。
3.根据权利要求2所述的一种电路板，其特征在于，还包括阻焊层，所述阻焊层设在所述第二铜箔层的上方，用于覆盖所述第二铜箔层。
4.一种功率模块，其特征在于，包括权利要求1-3项任意一项所述的电路板、电子元件和器件引脚，所述电子元件和器件引脚分别设于所述电路板的上方，所述电子元件和器件引脚通过锡膏和铝线与所述电路布线电连接。
5.根据权利要求4所述的一种功率模块，其特征在于，所述电子元件包括驱动集成电路芯片、绝缘栅双极型晶体管和快速恢复二极管。
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