一种智能功率模块及其制备方法与流程

1.本发明涉及电子器件技术领域，特别涉及一种智能功率模块及其制备方法。


背景技术：

2.智能功率模块(ipm)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，使用起来方便，不仅减少了系统的体积，也增强了系统的可靠性，赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种非常理想的电力电子器件。
3.在智能功率模块中，为提高模块散热能力，使用dbc陶瓷基板当芯片载体将是趋势；芯片焊接在基板上，基板上设置有多个与芯片电连接的引脚，引脚可以通过中间框架与其它部件电连接，以实现芯片与其它部件电连接，但是由于基板上引脚密度较高，结合面积有限，中间框架与基板上的引脚的结合结构可靠性差，还容易引起相邻的引脚相连导致短路等风险，因此，如何解决中间框架与基板上的引脚可靠的结合是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种智能功率模块及其制备方法，上述智能功率模块中，外部引脚框架的连接结构的支撑部可以隔绝相邻的两个焊接脚，在回流焊时，降低了结合材向两侧溅出的风险，且可以避免结合材流向相邻的焊接脚，有效降低相邻的焊接脚上的结合材相连而导致短路风险；焊接脚被罩在连接结构中，两边的支撑部可以起到一定的限位作用，可以有效避免制备期间焊接点错位风险，有效保证引线与焊接脚的连接准确性。
5.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种智能功率模块，包括：
7.基板，所述基板上设有芯片、以及沿所述芯片的周侧间隔分布的多个导电引脚，每个所述导电引脚的一端与所述芯片连接，另一端的端部形成焊接脚；
8.外部引脚框架，所述外部引脚框架包括多个与所述多个焊接脚一一对应的引线，每个引线的一端的端部形成有用于与对应的焊接脚连接的连接结构；每组相互对应的连接结构和焊接脚中，所述连接结构包括：与所述焊接脚的顶面对应设置的连接部、以及位于分别所述连接部两侧并朝向所述基板延伸的支撑部，所述支撑部的排列方向与所述焊接脚的排列方向相同，两个所述支撑部之间形成容纳空间，所述焊接脚位于两个所述支撑部之间；
9.结合材，所述结合材设于所述焊接脚的顶面，且所述结合材位于所述焊接脚与所述连接部之间，所述焊接脚与所述连接部通过所述结合材连接。
10.上述智能功率模块中，包括有基板，在基板上焊接有芯片，在基板上设置有多个导电引脚，导电引脚围绕芯片的外周侧依次间隔排列分布，相邻的导电引脚之间具有间隔且彼此绝缘设置，每个导电引脚的一端与芯片的电极金属连接，以实现每个导电引脚与芯片电连接，每个导电引脚的另一端的端部形成焊接脚，则多个焊接脚会依次分布在芯片的周侧，且沿着芯片的周向间隔排列，具体地，位于芯片周侧中的同一侧多个焊接脚可以整齐的
依次排列，具有一个排列方向；外部引脚框架包括多个引线，引线为导电引线，该多个引线与基板上的多个焊接脚一一对应连接，具体地，在相互对应的引线与焊接脚中，每个引线的一端的端部形成与焊接脚连接的连接结构，具体地，每一组相互对应的连接结构与焊接脚中，连接结构包括与焊接脚中背离基板的顶面相对的连接部，在连接部的两侧具有向基板方向延伸的支撑部，在连接部两侧的两个支撑部之间形成容纳空间，焊接脚可以位于两个支撑部的容纳空间内，焊接脚的顶面与连接部相对，其中，两个支撑部的排列方向与焊接脚的排列方向相同，也就是，在连接结构中，在连接部的两个侧边分别朝向基板的方向延伸形成两个支撑部，两个支撑部与连接部形成一个凹槽结构，且凹槽结构的截面为倒“u”型，其中，两个支撑部分别形成两个侧壁，连接部形成凹槽结构的底壁，对于连接结构与焊接脚的配合，相当于连接结构罩在焊接脚上，连接部与焊接脚的顶面相对，两个支撑部分别位于焊接脚的相对的两侧，由于焊接脚有多个，引线也有对应的多个，所以，多个焊接脚分别与多个连接结构一对一的配合组装连接后，沿着焊接脚的排列方向，连接结构罩在焊接脚上，连接结构的支撑部会在相邻的两个焊接脚之间，可以将两个相邻的焊接脚隔绝，且连接结构将结合材罩在连接脚的顶面，当进行会回流焊时，可以有效避免结合材向两侧溅出，降低了结合材向两侧溅出的风险，且可以避免结合材流向相邻的焊接脚，可以再结合材过多时避免相邻的焊接脚上的结合材相连，有效降低相邻的焊接脚上的结合材相连而导致短路风险；焊接脚被罩在连接结构中，两边的支撑部可以起到一定的限位作用，在制备过程中，当外部引脚框架与基板组装但还未固定时，引线的连接结构与焊接脚限位稳定，可以有效降低制备期间由于震动等因素引起的焊接点错位风险，有效保证引线与焊接脚的连接准确性。
11.因此，上述智能功率模块中，外部引脚框架的连接结构的支撑部可以隔绝相邻的两个焊接脚，在回流焊时，降低了结合材向两侧溅出的风险，且可以避免结合材流向相邻的焊接脚，有效降低相邻的焊接脚上的结合材相连而导致短路风险；焊接脚被罩在连接结构中，两边的支撑部可以起到一定的限位作用，可以有效降低制备期间焊接点错位风险，有效保证引线与焊接脚的连接准确性。
12.可选地，沿垂直于所述基板的方向，每个所述连接结构的两个所述支撑部的尺寸相同。
13.可选地，每个所述连接结构中，所述连接结构的支撑部朝向所述基板的一端与所述基板接触连接。
14.可选地，所述连接部朝向所述焊接脚的一侧设置有凸台结构。
15.可选地，所述连接部与所述两个支撑部为一体式结构。
16.可选地，所述基板为陶瓷基板。
17.可选地，所述智能功率模块还包括pcb电路板，所述外部引脚框架的每个所述引线的另一端与所述pcb电路板电连接。
18.可选地，所述结合材包括锡膏、银浆或烧结银。
19.可选地，所述导电引脚的材料包括铜或铝。
20.本发明还提供了一种如上述技术方案提供的任意一种智能功率模块的制备方法，包括：
21.在基板的每个焊接脚的顶面上设置结合材；
22.通过载具将外部引脚框架与基板组装，其中，所述外部引脚框架的引线的连接结构与焊接脚一一对应，在每组相对应的连接结构和焊接脚中，所述连接结构的连接部与所述焊接脚的顶面对应，所述结合材位于连接部与焊接脚之间，所述连接结构的两个支撑部分别位于焊接脚的两侧，且两个所述支撑部的排列方向与所述焊接脚的排列方向相同；
23.进行结合材回流焊，以使所述连接部与所述焊接脚焊接。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的一种智能功率模块的基板与外部引脚框架连接配合的局部结构示意图；
25.图2为本发明实施例提供的一种连接结构与焊接脚配合连接的俯视示意图；
26.图3为图2中沿a-a向的截面结构示意图；
27.图4为图2中沿b-b向的截面结构示意图；
28.图标：1-基板；2-芯片；3-外部引脚框架；4-结合材；11-导电引脚；31-引线；32-连接结构；111-焊接脚；321-连接部；322-支撑部；3211-凸台结构。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种智能功率模块，包括：基板1，基板1上设有芯片2、以及沿芯片2的周侧间隔分布的多个导电引脚11，每个导电引脚11的一端与芯片2连接，另一端的端部形成焊接脚111；外部引脚框架3，外部引脚框架3包括多个与多个焊接脚111一一对应的引线31，每个引线31的一端的端部形成有用于与对应的焊接脚111连接的连接结构32；每组相互对应的连接结构32和焊接脚111中，连接结构32包括：与焊接脚111的顶面对应设置的连接部321、以及位于分别连接部321两侧并朝向基板1延伸的支撑部322，支撑部322的排列方向与焊接脚111的排列方向相同，两个支撑部322之间形成容纳空间，焊接脚111位于两个支撑部322之间。
31.上述智能功率模块中，包括有基板1，在基板1上焊接有芯片2，具体地，该芯片可以为全桥驱动芯片，其中，基板作为芯片的载体，芯片连接在基板上，其中，在基板1上设置有多个导电引脚11，具体地，导电引脚可以为覆金属引脚，导电引脚围绕芯片2的外周侧依次间隔排列分布，相邻的导电引脚之间具有间隔且彼此绝缘设置，每个导电引脚的一端与芯片2的电极金属连接，以实现每个导电引脚与芯片2电连接，每个导电引脚的另一端的端部形成焊接脚111，则多个焊接脚111会依次分布在芯片2的周侧，且沿着芯片2的周向间隔排列，具体地，位于芯片2周侧中的同一侧多个焊接脚可以整齐的依次排列，具有一个排列方向；外部引脚框架3包括多个引线31，该多个引线31与基板1上的多个焊接脚111一一对应连接，具体地，在相互对应的引线31与焊接脚111中，每个引线31的一端的端部形成与焊接脚111连接的连接结构32，具体地，每一组相互对应的连接结构32与焊接脚111中，连接结构32包括与焊接脚111中背离基板1的顶面相对的连接部321，在连接部321的两侧具有向基板1
方向延伸的支撑部322，在连接部321两侧的两个支撑部321之间形成容纳空间，焊接脚111可以位于两个支撑部321的容纳空间内，焊接脚111的顶面与连接部321相对，其中，两个支撑部321的排列方向与焊接脚111的排列方向相同，也就是，在连接结构中，参考图1，如图2和图3所示，在连接部321的两个侧边分别朝向基板1的方向延伸形成两个支撑部322，两个支撑部322与连接部321形成一个凹槽结构，且凹槽结构的截面为倒“u”型，其中，两个支撑部322分别形成两个侧壁，连接部321形成凹槽结构的底壁，对于连接结构32与焊接脚111的配合，相当于连接结构32罩在焊接脚111上，连接部321与焊接脚111的顶面相对，两个支撑部322分别位于焊接脚111的相对的两侧；由于焊接脚111有多个，引线31也有对应的多个，所以，多个焊接脚111分别与多个连接结构32一对一的配合组装连接后，沿着焊接脚111的排列方向，连接结构32罩在焊接脚111上，连接结构32的支撑部322会在相邻的两个焊接脚111之间，可以将两个相邻的焊接脚111隔绝，且连接结构32将结合材4罩在连接脚的顶面，当进行会回流焊时，可以有效避免结合材4向两侧溅出，降低了结合材4向两侧溅出的风险，且可以避免结合材4流向相邻的焊接脚111，可以再结合材4过多时避免相邻的焊接脚111上的结合材4相连，有效降低相邻的焊接脚111上的结合材4相连而导致的短路风险；焊接脚111被罩在连接结构32中，两边的支撑部322可以起到一定的限位作用，在制备过程中，当外部引脚框架3与基板1组装但还未固定时，引线31的连接结构32与焊接脚111限位稳定，可以有效降低制备期间由于震动等因素引起的焊接点错位风险，有效保证引线31与焊接脚111的连接准确性。
32.因此，上述智能功率模块中，外部引脚框架3的连接结构32的支撑部322可以隔绝相邻的两个焊接脚111，在回流焊时，降低了结合材4向两侧溅出的风险，且可以避免结合材4流向相邻的焊接脚111，有效降低相邻的焊接脚111上的结合材4相连而导致的短路风险；焊接脚111被罩在连接结构32中，两边的支撑部322可以起到一定的限位作用，可以有效避免制备期间焊接点错位风险，有效保证引线31与焊接脚111的连接准确性。
33.具体地，上述智能功率模块中，沿垂直于基板1的方向，每个连接结构32的两个支撑部322的尺寸相同；并且连接结构32的支撑部322朝向基板1的一端与基板1接触连接。两个支撑部322对连接部321具有支撑作用，可以保证外部引脚框架与基板1组装时保持连接部321与基板1相互平行，降低塑封后产品散热面溢胶风险。
34.具体地，如图3和图4所示，上述智能功率模块中，连接部321朝向焊接脚111的一侧设置有凸台结构3211。可以防止由于支撑部322使连接部321与焊接脚111之间具有间隔容纳结合材4，而结合材4不足时中间出现结合不良，提高焊接脚111与连接部321之间的焊接点的结合可靠性。
35.具体地，上述智能功率模块中，每个连接结构32中的连接部321与两个支撑部322为一体式结构。连接部321与两个支撑部322具有一体式结构，结构性好，稳定性较强。
36.具体地，上述智能功率模块中，基板1设置为陶瓷基板，其中，陶瓷基板为覆铜陶瓷基板，可以为单面覆铜陶瓷基板或者双面覆铜陶瓷基板，陶瓷基板具有高导热、高电绝缘、低膨胀、高导电性和优异焊接性，陶瓷基板作为芯片2的载体，由于其热阻低、散热性好等特性，节省了繁杂的散热结构，使的整体结构更加简单。
37.具体地，上述智能功率模块中，智能功率模块还包括pcb电路板，外部引脚框架3的每个引线31的另一端与pcb电路板电连接，通过外部引脚框架3将基板1芯片2与pcb板组装，
结合稳固。
38.具体地，上述智能功率模块中，结合材4包括锡膏、银浆或烧结银。
39.具体地，上述智能功率模块中，导电引脚的材料包括铜，或者其它导线材料，本实施例不做局限。
40.参考图1至图4所示，本发明还提供了一种如上述实施例中提供的任意一种智能功率模块的制备方法，包括：
41.首先，在基板1的每个焊接脚111的顶面上设置结合材4；具体地，结合材4可以为锡膏、银浆或烧结银，且在常温下，可以通过印刷的方式设置在焊接脚111的顶面上；
42.然后，通过载具将外部引脚框架与基板1组装，其中，外部引脚框架3的引线31的连接结构32与焊接脚111一一对应，在每组相对应的连接结构和焊接脚中，连接结构32的连接部321与焊接脚111的顶面对应，结合材4位于连接部321与焊接脚111之间，连接结构32的两个支撑部322分别位于焊接脚111的两侧，且两个支撑部的排列方向与焊接脚的排列方向相同；
43.最后，进行结合材4回流焊，以使连接部321与焊接脚111焊接。
44.其中，进行结合材4回流焊，具体为，在外部引脚框架与基板1组装之后，对结合材4进行高温处理，高温下结合材4形成液态，从而与连接部321和焊接脚111连接，然后再降温冷却，结合材4成为固态，则将连接部321与焊接脚111焊接。
45.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。