[实用新型]一种硅基键合石墨烯陶瓷散热器一体化结构

说明书

本实用新型涉及大功率的电子元器件散热领域的技术领域，尤其是一种硅基键合石墨烯陶瓷散热器一体化结构，包括从上到下依次设置的大功率半导体芯片、锡焊层、铜金属线路和硅基键合石墨烯陶瓷散热器，所述的硅基键合石墨烯陶瓷散热器包括陶瓷散热器以及所述的陶瓷散热器表面设有的一层硅基键合石墨烯涂层，本实用新型减少了常规封装结构中间的铜散热基板、导热凝胶结构，降低了热阻，同时再加上硅基键合石墨烯涂层的优良的导热散热能力以及与陶瓷散热器间优良的结合性能，可以大大提高半导体功率电子器件的散热性能。

技术领域

本实用新型涉及大功率的电子元器件散热领域的技术领域，尤其是一种硅基键合石墨烯陶瓷散热器一体化结构。

背景技术

常规的功率半导体封装模块内部结构主要由芯片、陶瓷覆铜板、散热基板、焊接材料、散热器以及导热硅脂、环氧树脂等封装材料组成。不同结构材料的导热性能、热膨胀系数、电气性能等特性对功率半导体电子器件的整体性能影响较大。在大功率半导体模块的封装材料当中，最主要的是影响散热效果的不同材料的热导率以及影响各层结构间应力的不同材料的热膨胀系数。常规的陶瓷覆铜板以DBC（Direct Bonding Copper）应用较多，具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，又兼具无氧铜的高导电性和优异焊接性能，且能像PCB线路板一样刻蚀出各种图形。但DBC覆铜工艺决定了陶瓷基板两面覆铜的厚度最厚只能达到300μm，且两面铜箔的厚度必须保持一致以使得陶瓷板受两面铜箔的应力相同。为了将芯片产生的热量向下更快的传导出去，就需要在DBC基板下表面的铜箔上使用焊锡焊接厚度达几个毫米的铜基板将热量向下导出，同时为了加快热量的散失，在导热铜基板的下方使用铝制散热器与导热铜基板连接，中间空隙使用导热凝胶填充以提高导热速率。这种常规的功率半导体模块封装方式由于堆叠的层数较多，不同堆叠层的热阻也影响了芯片产生的热量向下传导。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的提供一种通过从上到下依次设置的大功率半导体芯片、锡焊层、铜金属线路和硅基键合石墨烯陶瓷散热器，减少了常规封装结构中间的铜散热基板、导热凝胶结构，降低了热阻，同时再加上硅基键合石墨烯优良的导热散热能力，大大提高了散热性能。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种硅基键合石墨烯陶瓷散热器一体化结构,包括从上到下依次设置的大功率半导体芯片、锡焊层、铜金属线路和硅基键合石墨烯陶瓷散热器，所述的硅基键合石墨烯陶瓷散热器包括陶瓷散热器以及所述的陶瓷散热器表面设有的一层硅基键合石墨烯涂层。

所述的陶瓷散热器包括多片散热翅片，所述的陶瓷散热器采用烧结工艺一体成型。

所述的硅基键合石墨烯涂层为采用化学气相沉积（CVD）工艺，以含硅化合物为催化剂，碳氢化合物为碳源生长而成的具有共价键结合的硅基键合石墨烯涂层。

所述的含硅化合物为硅橡胶、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷等含有硅元素的有机化合物中的任一种或几种的组合物。

所述的碳氢化合物为烷烃、烯烃、炔烃、酮类、脂类、醇类、醛类等含有碳氢元素的有机化合物中的任一种或几种的组合物。

所述的大功率半导体芯片为为LED芯片、IGBT芯片、GTO芯片、MOSFET芯片、GTR芯片。

本实用新型的有益效果：