專利名稱：智能功率模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能功率模塊，屬于功率模塊制造技術領域。
背景技術：
IGBT功率模塊用于逆變焊機、各種開關電源的控制器以及電動汽車控制器等，其主要作用是將輸入的直流電(DC)轉變?yōu)槿嘟涣麟?AC)輸出。對于小功率控制器，普通的IGBT功率模塊，需要一個驅動單元和一個三相功率模塊共兩個單元組成三相電路工作； 而在大功率情況下，普通的IGBT功率模塊分別需要三個驅動單元加三個功率模塊，共六部分來組成三相電路工作。由于功率模塊的主電路在工作時，會產(chǎn)生較高的溫度，因此控制器通常采用兩個或者六個獨立的功率模塊和驅動單元，功率模塊與驅動電路通過外部的導線實現(xiàn)電連接，故會造成功率模塊的體積較大，并在應用場所受到限止。再則傳統(tǒng)功率模塊主要由半導體芯片(IGBT芯片)、覆金屬陶瓷基板(DBC)基板以及銅底板等構成，半導體芯片、 主電極以及控制控制端子均焊接在覆金屬陶瓷基板，覆金屬陶瓷基板的底部固定銅底板并構成電路板，電路板再通過灌膠密封固定外殼上。但由于覆金屬陶瓷基板面積受限，因過大面積的DBC基板會有很大的弧度，很難實現(xiàn)復雜電路的連接，再則覆金屬陶瓷基板在焊接過程后，往往會出現(xiàn)內(nèi)凹的現(xiàn)象，而外殼沒有支承梁，因此當客戶安裝在散熱器后，由于功率模塊的底板往往不能與散熱器形成良好、緊密的接觸，故會影響功率模塊在工作中的散熱效果，如果熱量長時間積累在功率模塊中不能及時散掉，會大大影響功率模塊的質量，甚至損壞功率模塊中的芯片，導致功率模塊損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種結構合理，體積小，能提高散熱效果的智能功率模塊。本實用新型為達到上述目的的技術方案是一種智能功率模塊，包括外殼、蓋板和主電路板，其特征在于所述外殼的上下兩端面分別設置上止口和下止口，外殼內(nèi)壁的中間至少設有兩個支承座、下部設有橫梁，所述主電路板上的覆金屬絕緣基板與各器件連接，覆金屬絕緣基板固定在銅底板上，主電路板密封固定在外殼的下部，且主電路板與外殼的下止口和橫梁相接，隔熱板安裝在外殼的支承座上，驅動電路板安裝在隔熱板的上部，連接在主電路板的主電極延伸出外殼，穿過隔熱板的導電針其兩端分別連接在主電路板和驅動電路板上，蓋板安裝在外殼的上部并與上止口連接，連接在驅動電路板上的引針穿出蓋板。本實用新型智能功率模塊將主電路板和驅動電路板安裝在一個外殼內(nèi)，且外殼內(nèi)安裝有隔熱板，通過隔熱板既起到支撐驅動電路板的作用，又起到隔絕主電路工作時產(chǎn)生的熱量傳導到驅動電路上，主電路與驅動電路之間電信號連接依靠焊接在主電路板上的導電針并穿過隔熱板與驅動電路板焊接在一起以實現(xiàn)兩電路的電連接，解決了主電路工作時較高的溫度而影響驅動電路工作的問題，結構合理，并能大幅度減小功率模塊的體積，能擴大應用場所。本實用新型驅動電路的電信號通過連接在驅動電路板上的引針穿出蓋板實現(xiàn)與功率模塊外部電路的連接，以便于客戶安裝使用。本實用新型在外殼下部設有橫梁，而主電路板密封固定在外殼下部時能與該橫梁相接，通過橫梁起到對主電路板上的基板頂壓作用，保證主電路板封裝在外殼內(nèi)后，使主電路板中的基板和銅底板能保持外凸形狀，功率模塊與散熱器形成良好、緊密的接觸，提高主電路的散熱效果，而使功率模塊能正常工作。本實用新型主電路板上的覆金屬絕緣基板與各器件連接，覆金屬絕緣基板固定在銅底板上， 因此可使電阻、電容、二極管、半導體芯片等器件焊接在覆金屬絕緣基板，以實現(xiàn)復雜電路的連接，達到過壓、欠壓、過流、過熱等保護功能，能同時對各器件進行散熱效果，提高模塊的使用可靠性。
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的詳細描述。

圖1是本實用新型智能功率模塊的結構示意圖。圖2是本實用新型智能功率模塊的剖視結構示意圖。圖3是本實用新型外殼的結構示意圖。圖4是本實用新型蓋板的結構示意圖。圖5是本實用新型智能功率模塊的另一種結構示意圖。其中1-外殼，1-1-安裝座，1-2-電極座，1-3-支承座，1-4-支承柱，1-5-橫梁，
1-6-下止口，1-7-上止口，1-8-卡口，1-9-導電針孔，2-蓋板，2-1-固定柱，2-2-卡腳，
2-3-引針孔，3-主電極，4-緊固件，5-引針，6-驅動電路板，7-隔熱板，7-1-凸臺，8-導電針，9-主電路板，10-硅凝膠。
具體實施方式
見圖1 5所示，本實用新型的智能功率模塊，包括外殼1、蓋板2和主電路板9， 見圖2 3所示，本實用新型外殼1的上下兩端面分別設置上止口 1-7和下止口 1-6，外殼 1內(nèi)壁的中間至少設有兩個支承座1-3，可如圖所示，采用四個支承座1-3，外殼1的下部設有橫梁1-5，主電路板9密封固定在外殼1的下部并與外殼1的下止口 1-6和橫梁1-5相接，主電路板9可通過硅凝膠10固定在外殼1內(nèi)，本實用新型主電路板9的覆金屬絕緣基板與各器件連接，覆金屬絕緣基板固定在銅底板上，主電路由連接在覆金屬絕緣基板上半導體芯片、電容、電阻、二極管等器件構成半橋電路或三相橋電路，并能實現(xiàn)過壓、欠壓、過流、過熱等保護功能，半導體芯片、電容、電阻、二極管以及主電極3均焊接在覆金屬絕緣基板上以實現(xiàn)電路連接，驅動電路板6由印刷電路板和焊接在印刷電路板板上的電阻、電容、 二極管、集成電路以及引針等構成，而銅底板固定在散熱器上，通過散熱器將主電路工作時所生產(chǎn)的熱量散出。見圖2、3所示，本實用新型隔熱板安裝在外殼1的支承座1-3上，驅動電路板6安裝在隔熱板7的上部，連接在主電路板9上的主電極3延伸出外殼1，見圖1 3所示，該外殼1的兩側分別設有安裝座1-1和電極座1-2，安裝座1-1上設有安裝孔，可將本實用新型的智能功率模塊安裝在控制設備上，本實用新型電極座1-2固定有螺母，通過緊固件4使主電極3的輸入端與直流電連接，同時通過緊固件4使主電極3的輸出端與外部設備連接，實現(xiàn)智能功率模塊的輸入和輸出，本實用新型導電針8穿過隔熱板7，導電針8 兩端分別連接在主電路板9和驅動電路板6上，實現(xiàn)主電路與驅動電路之間的電連接，蓋板2安裝在外殼1的上部并與上止口 1-7連接，連接在驅動電路板6上的引針5穿出蓋板2上的引針孔2-3，使引針5外露，驅動信號通過連接在驅動電路板6的引針5實現(xiàn)與外部電路的連接。見圖2、3所示，本實用新型外殼1的內(nèi)壁沿四角或四周具有支承座1-3，而各支承座1-3上設有支承柱1-4，支承柱1-4上設有螺孔，隔熱板7四角上的凸臺7-1套在各支承柱1-4上，驅動電路板6通過緊固件4安裝在各支承柱1-4上并與隔熱板7的凸臺7-1相接，見圖2所示，驅動電路板6對應的通孔套裝在各支承柱1-4上并與隔熱板7的凸臺7-1 相接，緊固件4連接在支承柱1-4上并壓在驅動電路板6上，通過緊固件4將驅動電路板6 可靠的安裝在外殼1內(nèi)，本實用新型在橫梁1-5上設有導電針孔1-9，使導電針8穿過橫梁 1-5和隔熱板7，有效的避免了使用中，因為震動等原因使得驅動電路板6與主電路板9連接的導電針8的脫焊。見圖1 4所示，本實用新型的外殼1上部內(nèi)壁上設有至少兩個卡口 1-8，蓋板2 上底部設有對應的兩個以上的卡腳2-2，蓋板2上的卡腳2-2卡接在外殼1的卡口 1-8上， 通過蓋板2地驅動電路板6進行密封，由于蓋板2與外殼1為卡扣連接，在裝配時可以方便的卡入外殼1中，以實現(xiàn)密封，本實用新型在蓋板2的頂部具有固定柱2-1，方便客戶用來固定連接。見圖1所示，當本實用新型的智能功率模塊拖動電機功率較高時，可使用三個以半橋電路封裝的功率模塊內(nèi)以來組成三相電路，每個智能功率模塊作為一相，這樣可以實現(xiàn)較高的功率等級；當本實用新型的智能功率模塊所需拖動電機功率較低時，可以使用一個以三相橋電路封裝的功率模塊，如圖5所示，通過一個智能功率模塊來組成三相電路，直接拖動電機工作，這樣，利用同一款封裝的外殼1，可以封裝不同功率等級的功率模塊，只需更換主電極數(shù)量和驅動電路即可。
權利要求1.一種智能功率模塊，包括外殼(1)、蓋板⑵和主電路板(9)，其特征在于所述外殼 (1)的上下兩端面分別設置上止口(1-7)和下止口(1-6)，外殼(1)內(nèi)壁的中間至少設有兩個支承座(1-3)、下部設有橫梁(1-5)，所述主電路板(9)上的覆金屬絕緣基板與各器件連接，覆金屬絕緣基板固定在銅底板上，主電路板(9)密封固定在外殼(1)的下部，且主電路板(9)與外殼(1)的下止口 (1-6)和橫梁(1-5)相接，隔熱板安裝在外殼(1)的支承座 (1-3)上，驅動電路板(6)安裝在隔熱板(7)的上部，連接在主電路板(9)的主電極(3)延伸出外殼(1)，穿過隔熱板(7)的導電針⑶其兩端分別連接在主電路板(9)和驅動電路板 (6)上，蓋板(2)安裝在外殼⑴的上部并與上止口(1-7)連接，連接在驅動電路板(6)上的引針(5)穿出蓋板(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能功率模塊，其特征在于所述外殼(1)的內(nèi)壁沿四角或四周具有支承座(1-3)，支承座(1- 上設有支承柱(1-4)，隔熱板(7)四角處的凸臺(7-1) 套在各支承柱(1-4)上，驅動電路板(6)通過緊固件(4)安裝在各支承柱(1-4)上并與隔熱板(7)的凸臺(7-1)相接。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能功率模塊，其特征在于所述外殼(1)的兩側分別設有安裝座(1-1)和電極座(1-2)，安裝座(1-1)上設有安裝孔，電極座(1-2)上安裝有與主電極(3)相連的螺母。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能功率模塊，其特征在于所述外殼(1)上部內(nèi)壁處設有至少兩個卡口(1-8)，蓋板O)的底部設有對應的兩個以上的卡腳0-2)，蓋板( 上的卡腳(2-2)卡接在外殼(1)的卡口(1-8)上，且蓋板O)的頂部具有至少一個固定柱0-1)。
專利摘要本實用新型涉及一種智能功率模塊，包括外殼、蓋板和主電路板，外殼的上下兩端面分別設置上止口和下止口，外殼內(nèi)壁的中間至少設有兩個支承座、下部設有橫梁，所述主電路板上的覆金屬絕緣基板與各器件連接，覆金屬絕緣基板固定在銅底板上，主電路板密封固定在外殼的下部，且主電路板與外殼的下止口和橫梁相接，隔熱板安裝在外殼的支承座上，驅動電路板安裝在隔熱板的上部，連接在主電路板的主電極延伸出外殼，穿過隔熱板的導電針其兩端分別連接在主電路板和驅動電路板上，蓋板安裝在外殼的上部并與上止口連接，連接在驅動電路板上的引針穿出蓋板。本實用新型具有結構合理，體積小，能提高散熱效果的特點。
文檔編號H05K7/20GK202142975SQ20112023005
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權日2011年7月1日
發(fā)明者姚天保, 姚玉雙, 王曉寶, 王濤 申請人:江蘇宏微科技有限公司