[发明专利]一种用于SiC平面封装结构的散热件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于SiC平面封装结构的散热件及其制备方法，散热件包括铜针翅、绝缘介质层和金属层，所述铜针翅包括铜板和排布在所述铜板一面上的针翅，所述绝缘介质层和金属层依次设置在所述铜板的另一面上，所述铜针翅、绝缘介质层和金属层一体成型。采用了一体化基板直接水冷散热结构，相较于传统的散热模式，少了一层基板和一层焊接还有涂敷层热阻，再加上高效的水冷方式，冷却效率将会大幅提升。

技术领域

本发明涉及电力电子器件散热封装，尤其涉及一种用于SiC平面封装结构的散热件及其制备方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(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，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。大功率电力电子IGBT模块在国民经济各个领域具有举足轻重的作用，成为目前世界学术界及工业领域研究的热点。随着对IGBT模块的功率密度、应用温度、可靠性等性能要求越来越高，芯片内部发热功率也在急剧增加，器件最大工作温度已接近175℃。为了满足大电流、高功率密度应用需求，芯片结温不能够超过最大可持续操作结温，所以芯片结温必须要控制在一个合理的范围内。

现有的IGBT功率器件芯片基板封装结构一般是DBC+焊锡层+铜板的一个结构，再通过涂敷散热硅脂的方式与外部散热器连接，这种结构产生的热阻比较大，不利于功率器件芯片散热。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种用于SiC平面封装结构的散热件，包括铜针翅、绝缘介质层和金属层，所述铜针翅包括铜板和排布在所述铜板一面上的针翅，所述绝缘介质层和金属层依次设置在所述铜板的另一面上，所述铜针翅、绝缘介质层和金属层一体成型。

将铜针翅中的针翅浸入在水槽中，从而实现散热器件得水冷散热。

优选地，所述绝缘介质层上方为金属层，所述金属层包括分开预设距离设置的第一金属层和第二金属层。

所述金属层材料优选铜或铝金属，并根据焊接或烧结要求进行镀层，如镀镍、银或金等。

一体化基板由金属层+陶瓷层或树脂绝缘层+厚铜针翅层直接利用一体成型工艺制造出来，一体化基板上可以采用焊接或烧结的方式搭载功率器件芯片，然后在功率器件芯片表面采用相同的焊接或烧结方式连接功率端子引线框架，最后在进行密封。

此模块与水冷槽连接，针翅浸入冷却液，冷却液通过入水口进入，流过针翅缝隙，出水口流出，带走热量。

优选地，所述第一金属层长度与所述第二金属层长度的关系根据封装电流等级，芯片尺寸及电路布局确定，在半桥电路结构中，第一金属层与第二金属层承载芯片数目相同，其尺寸也基本相同。

优选地，所述SiC平面封装结构还包括功率器件芯片、第一功率端子引线框架和第二功率端子引线框架，功率器件芯片设置在所述第一功率端子引线框架和所述第一金属层之间，所述第二功率端子引线框架设置在所述第二金属层上。

优选地，所述功率器件芯片与所述第一功率端子引线框架之间，所述功率器件芯片与所述第一金属层之间，所述第二功率端子引线框架与所述第二金属层之间，均通过连接材料相接，所述连接材料选自：焊锡片、锡膏、纳米银材料、纳米铜材料中的一种。

优选地，所述铜板厚度范围为：2mm-5mm，所述针翅高度范围为：3mm-8mm，所述相邻两个针翅之间间距范围为：1mm-3mm。

优选地，所述铜板、所述绝缘介质层、所述金属层、所述功率器件芯片、所述第一功率端子引线框架和所述第二功率端子引线框架由环氧树脂密封。

一种制备上述SiC平面封装结构的散热件的制备方法，包括以下制备步骤：

S1.一体化基板；