CN219998207U - 智能功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能功率模块，所述智能功率模块包括：基体，所述基体具有导电面和散热面，所述导电面和所述散热面位于所述基体的相对两侧，所述导电面设有导电区；功率芯片，所述功率芯片安装于所述导电区；绝缘塑封体，所述导电面和所述功率芯片被封装于所述绝缘塑封体内，所述散热面从所述绝缘塑封体中露出；其中，所述散热面构造有多个散热沟槽，多个所述散热沟槽沿预设方向间隔排布。根据本实用新型实施例的智能功率模块能够降低散热面的粗糙度，以增大散热面和散热器之间的导热面积，具有热传导充分和散热效果好等优点。

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，尤其是涉及一种智能功率模块。

背景技术

相关技术中的智能功率模块通常包括基体和功率芯片，基体设有散热面和导电面，功率芯片安装于导电面，且功率芯片和导电面被封装在绝缘塑封体内，散热面从绝缘塑封体中露出，通过将散热面涂上导热材料后与散热器连接，可以为智能功率模块散热。但是，由于散热面的粗糙度较高，散热面与散热器之间是点接触，接触面积较小，导热效率较低，进而导致智能功率模块的散热效率较差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有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一种智能功率模块，该智能功率模块能够降低散热面的粗糙度，以增大散热面和散热器之间的导热面积，具有热传导充分和散热效果好等优点。

为了实现上述目的，根据本实用新型实施例提出了一种智能功率模块，包括：基体，所述基体构造有导电面和散热面，所述导电面和所述散热面位于所述基体的相对两侧，所述导电面构造有导电区；功率芯片，所述功率芯片安装于所述导电区；绝缘塑封体，所述导电面和所述功率芯片被封装于所述绝缘塑封体内，所述散热面从所述绝缘塑封体中露出；其中，所述散热面构造有多个散热沟槽，多个所述散热沟槽沿预设方向间隔排布。

根据本实用新型实施例的智能功率模块能够降低散热面的粗糙度，以增大散热面和散热器之间的导热面积，具有热传导充分和散热效果好等优点。

根据本实用新型的一些实施例，所述散热沟槽的深度不小于100um，所述散热沟槽的深度为不大于150um。

根据本实用新型的一些实施例，所述散热沟槽的宽度不小于90um，所述散热沟槽的宽度不大于110um。

根据本实用新型的一些实施例，相邻两个所述散热沟槽的间距不小于90um，相邻两个所述散热沟槽的间距不大于110um。

根据本实用新型的一些实施例，所述散热沟槽沿所述散热沟槽的延伸方向贯通所述基体的至少一侧边。

根据本实用新型的一些实施例，所述散热沟槽内设有热界面材料件。

根据本实用新型的一些实施例，所述基体包括：导电层，所述导电面构造于所述导电层；绝缘层，所述绝缘层与所述导电层连接，所述绝缘层和所述导电面位于所述导电层的相对两侧；散热层，所述散热层与所述绝缘层连接，所述散热层位于所述绝缘层的背向所述导电层的一侧，所述散热面为所述散热层的背向所述绝缘层的一侧面。

根据本实用新型的一些实施例，所述基体包括：导电层，所述导电面构造于所述导电层；绝缘散热层，所述绝缘散热层与所述导电层连接，所述绝缘散热层和所述导电面位于所述导电层的相对两侧，所述散热面为所述绝缘散热层的背向所述导电层的一侧面。

根据本实用新型的一些实施例，所述智能功率模块还包括：功率侧框架，所述功率侧框架与所述功率芯片电连接；控制侧框架，所述控制侧框架与所述功率芯片电连接，所述功率侧框架和所述控制侧框架分设于所述基体的相对两侧；其中，所述绝缘塑封体封装所述功率侧框架和所述控制侧框架，所述功率侧框架的引脚以及所述控制侧框架的引脚从所述绝缘塑封体伸出。

根据本实用新型的一些实施例，所述功率侧框架与所述导电层一体成型设置，或者所述功率侧框架与所述导电层分体设置；所述控制侧框架与所述基体分体设置且所述控制侧框架与所述基体间隔设置。

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是根据本实用新型实施例的智能功率模块的剖视图。

图2是图1的A处的详细视图。

图3是根据本实用新型另一实施例的智能功率模块的剖视图。

图4是根据本实用新型又一实施例的智能功率模块的剖视图。

图5是根据本实用新型实施例的智能功率模块的结构示意图。

图6是根据本实用新型实施例的智能功率模块的另一视角的结构示意图。

附图标记：

1、智能功率模块；

100、基体；110、导电面；111、导电区；120、散热面；130、散热沟槽；140、导电层；150、绝缘层；160、散热层；170、绝缘散热层；

200、功率芯片；

300、绝缘塑封体；400、功率侧框架；500、控制侧框架。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

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”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的智能功率模块1(Intelligent PowerModule，IPM)。

如图1-图6所示，根据本实用新型实施例的智能功率模块1包括基体100、功率芯片200(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)和绝缘塑封体300。

基体100具有导电面110和散热面120，导电面110和散热面120位于基体100的相对两侧，导电面110设有导电区111，功率芯片200安装于导电区111，导电面110和功率芯片200被封装于绝缘塑封体300内，散热面120从绝缘塑封体300中露出。其中，散热面120构造有多个散热沟槽130，多个散热沟槽130沿预设方向间隔排布。

其中，基体100可以为覆铜陶瓷基体，即两侧覆铜陶瓷基体(Direct Copper Bond，DBC)。

其中，预设方向可以为基体100的长度方向或者宽度方向，也就是说，散热沟槽130可以沿基体100的长度方向延伸，或者，散热沟槽130也可以沿基体100的宽度方向延伸，再或者，多个散热沟槽130中的一部分可以沿基体100的长度方向延伸且另一部分可以沿基体100的宽度方向延伸，当然，散热沟槽130不仅可以构造为直线型，也可以构造为曲线型。其中，散热沟槽120可以通过激光加工形成。

根据本实用新型实施例的智能功率模块1，通过将基体100设有导电面110和散热面120，导电面110和散热面120位于基体100的相对两侧，导电面110设有导电区111，功率芯片200安装于导电区111，这样，功率芯片200和导电区111之间可以进行电连接，基体100和功率芯片200之间可以实现电导通，以使智能功率模块1可以正常工作，并且，功率芯片200在工作时产生的热量可以通过基体100传递至散热面120，并通过散热面120将热量释放到智能功率模块1外，进而可以避免智能功率模块1温度过高，有利于保证智能功率模块1工作稳定。

另外，导电面110和功率芯片200被封装于绝缘塑封体300内，散热面120从绝缘塑封体300中露出，绝缘塑封体300能够对功率芯片200和基体100起到保护和定位的作用，这样，散热面120可以直接和散热器连接并接触，散热面120的热量可以传递至散热器，或者，散热面120也可以涂覆导热材料后再与散热器连接，散热面120的热量可以通过导热材料传递至散热器，进而可以通过散热器提高散热面120的冷却效率。

此外，散热面120构造有多个散热沟槽130，多个散热沟槽130沿预设方向间隔排布。

由此，通过在散热面120上构造出多个散热沟槽130，可以去除散热面120上较为凸出的部分，有利于提高散热面120的整体均衡性，同时也可以降低散热面120的粗糙度，这样导热材料更易均匀地涂覆到散热面120上，有效地避免了散热面120漏涂导热材料或者涂覆导热材料后产生间隙的情况，涂覆导热材料后的散热面120的粗糙度更低，从而可以提高涂覆导热材料后的散热面120与散热器之间的接触面积，且可以通过散热沟槽130提高导热材料的润湿性和附着力，从而有效地抑制接触热阻，并充分展示智能功率模块1的性能，利于提高智能功率模块1的性能，散热面120和散热器之间的接触面积较大，导热面积更大，传热效果更好，有效地提高了智能功率模块1的散热效果。

如此，根据本实用新型实施例的智能功率模块1能够降低散热面120的粗糙度，以增大散热面120和散热器之间的导热面积，具有热传导充分和散热效果好等优点。

在本实用新型的一些具体实施例中，散热沟槽130的深度为100um～150um。

举例而言，散热沟槽130的深度可以为100um、110um、120um、13um、140um或者150um。这样设置，一方面可以避免散热沟槽130的深度过浅，以使构造出的散热沟槽130的深度可以大于散热面120上凸出的部分的高度，即可以通过设置散热沟槽130有效地去除散热面120上较为凸出的部分，进而可以有效地降低散热面120的粗糙度，另一方面可以避免散热沟槽130的深度过深，以便于涂覆填充导热材料，同时不会导致基体100的结构强度下降，结构设置更加合理。

在本实用新型的一些具体实施例中，散热沟槽130的宽度为90um～110um。

举例而言，散热沟槽130的宽度可以为100um，这样散热沟槽130的宽度不会过大，有利于保证基体100的散热面120的结构强度，且使导热材料涂覆填充到散热沟槽130内后能够稳定可靠地附着在散热沟槽130内，并且散热沟槽130的宽度也不会过小，以便于填充导热材料，同时可以有效地去除散热面120上的较为凸出的部分，使散热面120的粗糙度更低，散热面120的整体均衡性更好。

并且，可以理解的是，散热沟槽130的深度和宽度都是以微米为单位，即散热沟槽130的深度尺寸和宽度尺寸都较小，当在固定散热器和智能功率模块1时，散热面120表面的散热沟槽130附近的铜箔会因挤压而发生变形，进而使散热面120平坦度进一步增加，散热面120和散热器之间从点接触越来越接近面接触，更进一步地提高了散热面120和散热器之间的热传导率，散热效果更好。

在本实用新型的一些具体实施例中，相邻两个散热沟槽130的间距为90um～110um。

举例而言，相邻两个散热沟槽130的间距可以为100um，这样一方面可以避免相邻两个散热沟槽130的间距过小，进而可以避免散热面120上构造的散热沟槽130数量过多，有利于保证基体100的结构强度，另一方面可以避免相邻两个散热沟槽130的间距过大，进而使散热面120上构造的散热沟槽130的数量充足，多个散热构造可以更有效地降低散热面120的粗糙度，使散热面120整体的均衡性更好。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图5和图6所示，散热沟槽130沿其延伸方向贯通基体100的至少一侧边。

例如，散热沟槽130沿基体100的长度方向延伸，则散热沟槽130的一端可以贯穿基体100的长度方向的一侧边，或者，散热沟槽130的两端可以分别贯穿基体100的长度方向的两侧边。

可以理解的是，将散热器和智能功率模块连接并和散热面120接触后，在固定散热器时，散热器会挤压散热面120，即散热器会挤压涂覆在散热面120上的导热材料，通过将散热沟槽130的至少一端贯穿基体100的侧边，在散热器挤压导热材料时，多余的导热材料可以由基体100被散热沟槽130贯穿的一侧流出，从而可以排出散热面120上的多余的导热材料，以使散热面120涂覆导热材料后的粗糙度更低，即散热器和导热材料的接触面积更大，传热效率更高，更进一步地提高了智能功率模块1的散热效果，而且，通过散热器挤压导热材料，使导热材料流动且挤出多余的导热材料，散热器和散热面120之间的导热材料可以较少，即散热器和散热面120可以与较少的导热材料紧密粘合，从而可以有效地避免导热材料过厚而导致热阻增大。

在本实用新型的一些具体实施例中，散热沟槽130内设有热界面材料件(ThermalInterface Material，TIM)。举例而言，热界面材料可以为硅树脂。

通过将热界面材料件设置在散热沟槽130内，这样散热面120和散热器之间可以没有热界面材料，即热界面材料可以用于填充散热面120上的散热沟槽130，进而可以提高散热面120的均衡性，散热面120的粗糙度更低，而且散热面120和散热器之间的距离可以更近，更有效地提高了散热面120和散热器之间的传热效率，散热效果更好。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图3所示，基体100包括导电层140、绝缘层150和散热层160。

导电面110设于导电层140，绝缘层150与导电层140连接，绝缘层150和导电面110位于导电层140的相对两侧，散热层160与绝缘层150连接，散热层160位于绝缘层150的背向导电层140的一侧，散热面120为散热层160的背向绝缘层150的一侧面。

其中，导电区111可以通过刻蚀、粘接、烧结等工艺制作于导电层140。其中，导电层140和散热层160均可以为金属，例如金属铜或者铜合金，当然，导电层140和散热层160不限于金属，导电层140和散热层160也可以为其他材料制成，例如，导电层140可以为具有导电性和导热性好的材料制成，散热层160可以为具有导热性好的材料制成，绝缘层150可以为导热性能好的绝缘材料制成，例如陶瓷，当然，绝缘层150也可以其他的具有绝缘性能的材料制成，例如AL₂O₃也可以是AlN。

通过设置绝缘层150，绝缘层150能够隔断导电层140和散热层160，避免散热层160和导电层140之间发生电连接，从而可以避免功率芯片200通过散热层160与外界发生电导通，有利于提高智能功率模块1的电气安全性，而且，散热层160可以将导电层140和功率芯片200的热量散出，有利于降低导电层140和功率芯片200的温度，进而避免智能功率模块1运行时，功率芯片200产生热堆积，以保证安全性。

在本实用新型的另一些具体实施例中，如图1和图4所示，基体100包括导电层140和绝缘散热层170。

导电面110设于导电层140，绝缘散热层170与导电层140连接，绝缘散热层170和导电面110位于导电层140的相对两侧，散热面120为绝缘散热层170的背向导电层140的一侧面。

其中，导电层140可以为金属，例如金属铜或者铜合金，当然，导电层140不限于金属，导电层140也可以为其他材料制成，例如，导电层140可以为具有导电性和导热性好的材料制成。绝缘散热层170可以为导热性能好的绝缘材料制成，例如陶瓷，当然，绝缘散热层170也可以其他的具有绝缘性能的材料制成，例如AL₂O₃也可以是AlN。

通过设置绝缘散热层170，绝缘散热层170能够隔断导电层140，避免导电层140与外界发生电连接，有利于提高智能功率模块的电气安全性，而且，绝缘散热层170可以将导电层140和功率芯片200的热量散出，有利于降低导电层140和功率芯片200的温度，进而避免智能功率模块1运行时，功率芯片200产生热堆积，保证安全性。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1、图3和图4所示，智能功率模块1还包括功率侧框架400和控制侧框架500。

功率侧框架400与功率芯片200电连接，控制侧框架500与功率芯片200电连接，功率侧框架400和控制侧框架500分设于基体100的相对两侧。其中，绝缘塑封体300封装功率侧框架400和控制侧框架500，功率侧框架400的引脚以及控制侧框架500的引脚从绝缘塑封体300伸出，这样可以通过绝缘塑封体300对功率侧框架400、控制侧框架500和功率芯片200进行封装，且功率侧框架400的引脚和控制侧框架500的引脚可以和外部的元器件进行电连接，以使功率芯片200可以和外部的元器件进行电连接，使智能功率模块1能够正常工作。

举例而言，在生产功率侧框架400和控制侧框架500时，控制侧框架500和功率侧框架400可以彼此连接一体成型，在功率侧框架400、控制侧框架500和功率芯片200连接，且将智能功率模块1进行封装后，控制侧框架500和功率侧框架400之间的连接结构被去除，此时功率侧框架400和控制侧框架500之间可以彼此分离。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1和图3所示，功率侧框架400与导电层140一体成型，这样有利于提高功率侧框架400和导电层140的结构强度，且功率侧框架400和导电层140为一个零部件，便于封装，装配更加方便。

或者，如图4所示，功率侧框架400与导电层140分体设置，这样，功率侧框架400和基体100的导电层140可以分别加工成型，有利于简化功率侧框架400和导电层140的结构，加工更加方便。

在本实用新型的另一些具体实施例中，如图4所示，控制侧框架500与基体100分体且间隔设置，这样，功率侧框架400和基体100可以分别加工成型，进而可以简化功率侧框架400和基体100的结构，便于加工。

根据本实用新型实施例的智能功率模块1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：

基体，所述基体构造有导电面和散热面，所述导电面和所述散热面位于所述基体的相对两侧，所述导电面构造有导电区；

功率芯片，所述功率芯片安装于所述基体的导电区；

绝缘塑封体，所述基体的导电面和所述功率芯片被封装于所述绝缘塑封体内，所述基体的散热面从所述绝缘塑封体中露出；

其中，所述散热面构造有多个散热沟槽，多个所述散热沟槽沿预设方向间隔排布。

2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热沟槽的深度不小于100um，所述散热沟槽的深度不大于150um。

3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热沟槽的宽度不小于90um，所述散热沟槽的宽度不大于110um。

4.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，相邻两个所述散热沟槽之间的距离不小于90um，相邻两个所述散热沟槽之间的距离不大于110um。

5.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热沟槽沿所述散热沟槽的延伸方向贯通所述基体的至少一侧边。

6.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热沟槽内设有热界面材料件。

7.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述基体包括：

导电层，所述导电面构造于所述导电层；

绝缘层，所述绝缘层与所述导电层连接，所述绝缘层和所述导电面位于所述导电层的相对两侧；

散热层，所述散热层与所述绝缘层连接，所述散热层位于所述绝缘层的背向所述导电层的一侧，所述散热面为所述散热层的背向所述绝缘层的一侧面。

8.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述基体包括：

导电层，所述导电面构造于所述导电层；

绝缘散热层，所述绝缘散热层与所述导电层连接，所述绝缘散热层和所述导电面位于所述导电层的相对两侧，所述散热面为所述绝缘散热层的背向所述导电层的一侧面。

9.根据权利要求7或8所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：

功率侧框架，所述功率侧框架与所述功率芯片电连接；

控制侧框架，所述控制侧框架与所述功率芯片电连接，所述功率侧框架和所述控制侧框架分设于所述基体的相对两侧；

其中，所述绝缘塑封体封装所述功率侧框架和所述控制侧框架，所述功率侧框架的引脚以及所述控制侧框架的引脚从所述绝缘塑封体伸出。

10.根据权利要求9所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率侧框架与所述导电层一体成型设置，或者所述功率侧框架与所述导电层分体设置；

所述控制侧框架与所述基体分体设置且所述控制侧框架与所述基体间隔设置。