[发明专利]一种陶瓷覆铝铜板及其制备方法、散热元件和IGBT模组

说明书

本公开涉及一种陶瓷覆铝铜板及其制备方法、散热元件和IGBT模组；所述陶瓷覆铝铜板包括陶瓷绝缘板、第一铝层、第二铝层、第一铜层和第二铜层；所述第一铝层和所述第二铝层通过渗铝一体成型地结合在所述陶瓷绝缘板相对的两个表面上，所述陶瓷绝缘板将所述第二铝层与所述第一铝层隔离，并且所述第一铜层通过渗铝一体成型的所述第一铝层连接在所述陶瓷绝缘板上；所述第二铜层通过渗铝一体成型的所述第二铝层连接在所述陶瓷绝缘板上；本公开所述的陶瓷覆铝铜板与焊接得到的陶瓷覆铜板相比具有更少的空洞，该陶瓷覆铝铜板具有更薄的铝层，提高了散热元件的导热效率，并且对称的结构可以使陶瓷片两面应力均匀，不易弯曲毁坏。

技术领域

本公开涉及散热器技术领域，具体地，涉及一种陶瓷覆铝铜板及其制备方法、散热元件和IGBT模组。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，广泛应用于各种电子设备上。随着变频器等高电流电子设备的发展，对于IGBT芯片的性能提出了更高的要求，IGBT芯片承受更高的电流，其工作时产生的热量不断增加。现有IGBT芯片陶瓷覆铜导热体的制作采用真空焊接技术，真空焊接技术不仅复杂、生产周期长，焊接过程中产生气泡或者焊料层不均匀都会使焊层形成形状大小不同的空洞；焊层中的空洞会引发电流密集效应导致热电击穿、热传导不良等，使陶瓷覆铜导热体的封装良品率下降，并且使用寿命缩短。

因此亟需一种新的散热装置克服现有技术中真空焊接的缺陷，得到热传导效果更好的散热装置。

发明内容

本公开的目的是提供一种散热元件，该散热元件具有良好的热传导效果，结构简单，加工工艺难度低。

为了实现上述目的，本公开提供一种陶瓷覆铝铜板，所述陶瓷覆铝铜板包括陶瓷绝缘板、第一铝层、第二铝层、第一铜层和第二铜层；所述第一铝层和所述第二铝层通过渗铝一体成型地结合在所述陶瓷绝缘板相对的两个表面上，所述陶瓷绝缘板将所述第二铝层与所述第一铝层隔离，并且所述第一铜层通过渗铝一体成型的所述第一铝层连接在所述陶瓷绝缘板上；所述第二铜层通过渗铝一体成型的所述第二铝层连接在所述陶瓷绝缘板上。

通过上述技术方案，本公开所述的陶瓷覆铝铜板与真空焊接得到的陶瓷覆铜板相比金属层具有更少的空洞，本公开所述的陶瓷覆铝铜板的强度更高，良品率更高，延长了使用寿命；该陶瓷覆铝铜板具有更薄的铝层，提高了散热元件的导热效率；本公开提供的散热元件各层面之间的结合面无空隙，具有更高的连接强度和热传导效率，并且陶瓷覆铝铜板具有较软的铝层使散热装置耐冷热冲击性能更优越；同时本公开中陶瓷覆铝铜板两侧均具有渗铝层结合的铜层，对称的结构可以使陶瓷片两面应力均匀，不易弯曲毁坏。

本公开还提供了一种陶瓷覆铝铜板的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1.将所述陶瓷绝缘板、第一铜层、第二铜层装入渗铝模具，并使得所述陶瓷绝缘板与所述第一铜层之间具有第一空隙且所述陶瓷绝缘板与所述第二铜层之间具有第二空隙；

S2.在压力铸渗条件下，将熔融铝液加入所述渗铝模具并填充至所述第一空隙和所述第二空隙中并且进行抽真空和加压的操作，然后进行冷却脱模；

S3.通过蚀刻去除所述第一空隙和所述第二空隙中的部分铝金属，以使得所述第一空隙中的剩余铝金属形成第一铝层而所述第二空隙中的剩余铝金属形成第二铝层，且所述陶瓷绝缘板将所述第二铝层与所述第一铝层隔离。

通过上述技术方案，本公开提供的陶瓷覆铝铜板制备方法通过熔融的铝液或者铝合金液一体成型生产陶瓷覆铝铜板，缩短了散热元件的生产周期；同时采用一体化成型的方法增强了所述陶瓷覆铝铜板的结构强度与耐冲击性能，延长了使用寿命。

本公开还提供了上述方法制备得到的陶瓷覆铝铜板。

本公开还提供了一种散热元件，所述散热元件包括如上所述的陶瓷覆铝铜板。