一种陶瓷覆铝铜板及其制备方法、散热元件和IGBT模组技术

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。

A ceramic aluminium-clad copper plate and its preparation method, heat dissipation element and IGBT module

The present disclosure relates to a ceramic aluminized copper sheet and its preparation method, heat dissipating elements and IGBT module; the ceramic aluminized copper sheet includes a ceramic insulating plate, a first aluminium layer, a second aluminium layer, a first copper layer and a second copper layer; the first aluminium layer and the second aluminium layer are formed by aluminizing into two opposite surfaces of the ceramic insulating plate, and the ceramic insulating plate combines the said ceramic insulating plate with the ceramic insulating plate. The second aluminium layer is isolated from the first aluminium layer, and the first copper layer is formed by aluminizing, and the first aluminium layer is connected to the ceramic insulating plate; the second aluminium layer formed by aluminizing is connected to the ceramic insulating plate; the ceramic aluminium clad copper plate described in the present disclosure has fewer holes than the ceramic copper clad plate welded. Ceramic aluminium clad copper sheet has thinner aluminium layer, which improves the thermal conductivity of heat dissipation elements. The symmetrical structure can make the stress on both sides of the ceramic sheet uniform and not easy to bend and destroy.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷覆铝铜板及其制备方法、散热元件和IGBT模组
本公开涉及散热器
，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。
技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)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。
技术实现思路
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。本公开还提供了一种IGBT模组，所述IGBT模组包括如上所述的陶瓷覆铝铜板或者如上所述的散热元件。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是陶瓷覆铝铜板结构侧视图。图2是无槽散热元件剖视图。图3是有槽散热元件剖视图。图4是渗铝模具的内部结构剖视图。附图标记说明1陶瓷绝缘板2第一铝层3第二铝层4第一铜层5第二铜层6散热本体7散热柱8槽9第一空隙10第二空隙11渗铝模具具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开第一方面提供了一种陶瓷覆铝铜板，所述陶瓷覆铝铜板包括陶瓷绝缘板1、第一铝层2、第二铝层3、第一铜层4和第二铜层5；所述第一铝层2和所述第二铝层3通过渗铝一体成型地结合在所述陶瓷绝缘板1相对的两个表面上，所述陶瓷绝缘板1将所述第二铝层3与所述第一铝层2隔离，并且所述第一铜层4通过渗铝一体成型的所述第一铝层2连接在所述陶瓷绝缘板1上；所述第二铜层5通过渗铝一体成型的所述第二铝层3连接在所述陶瓷绝缘板1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。根据本公开第一方面，优选地，所述陶瓷绝缘板1为氧化铝陶瓷板、增韧氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或氮化硅陶瓷板，所述第一铝层2和所述第二铝层3为纯铝层和/或铝合金层；所述第一铜层4和所述第二铜层5为无氧铜和/或铜合金层；上述材质的陶瓷板具有较低的密度和较高的硬度，有利于延长使用寿命，所述铝层和铝合金层均可以满足散热装置的导热设计，并且铝层和铝合金层硬度较低，耐冷热冲击性能更优越，所述无氧铜和铜合金的硬度与导热性能适用于制备陶瓷覆铝铜板。根据本公开第一方面，优选地，所述陶瓷绝缘板1的厚度为0.25～1.0mm，所述第一铝层2的厚度为0.02～0.15mm，所述第二铝层3的厚度为0.02～0.15mm，所述第一铜层4的厚度为0.2～0.6mm，所述第二铜层5的厚度为0.2～0.6mm；所述第一铜层4或第二铜层5上可以蚀刻形成电路，采用所述厚度的铝层、铜层与陶瓷绝缘板1可能提高陶瓷覆铝铜板的效率与结构强度，延长使用寿命。本公开第二方面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1、第一铜层4、第二铜层5装入渗铝模具11，并使得所述陶瓷绝缘板1与所述第一铜层4之间具有第一空隙9且所述陶瓷绝缘板1与所述第二铜层5之间具有第二空隙10；S2.在压力铸渗条件下，将熔融铝液加入所述渗铝模具11并填充至所述第一空隙9和所述第二空隙10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9和所述第二空隙10中的部分铝金属，以使得所述第一空隙9中的剩余铝金属形成第一铝层2而所述第二空隙10中的剩余铝金属形成第二铝层3，且所述陶瓷绝缘板1将所述第二铝层3与所述第一铝层2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。根据本公开第二方面，优选地，所述压力铸渗条件包括：预热的温度为500～700℃；熔融铝液的温度为500～700℃，抽真空的压力为50～100Pa，加压的压力为4～10MPa；所述熔融铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷覆铝铜板，其特征在于，所述陶瓷覆铝铜板包括陶瓷绝缘板(1)、第一铝层(2)、第二铝层(3)、第一铜层(4)和第二铜层(5)；所述第一铝层(2)和所述第二铝层(3)通过渗铝一体成型地结合在所述陶瓷绝缘板(1)相对的两个表面上，所述陶瓷绝缘板(1)将所述第二铝层(3)与所述第一铝层(2)隔离，并且所述第一铜层(4)通过渗铝一体成型的所述第一铝层(2)连接在所述陶瓷绝缘板(1)上；所述第二铜层(5)通过渗铝一体成型的所述第二铝层(3)连接在所述陶瓷绝缘板(1)上。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷覆铝铜板，其特征在于，所述陶瓷覆铝铜板包括陶瓷绝缘板(1)、第一铝层(2)、第二铝层(3)、第一铜层(4)和第二铜层(5)；所述第一铝层(2)和所述第二铝层(3)通过渗铝一体成型地结合在所述陶瓷绝缘板(1)相对的两个表面上，所述陶瓷绝缘板(1)将所述第二铝层(3)与所述第一铝层(2)隔离，并且所述第一铜层(4)通过渗铝一体成型的所述第一铝层(2)连接在所述陶瓷绝缘板(1)上；所述第二铜层(5)通过渗铝一体成型的所述第二铝层(3)连接在所述陶瓷绝缘板(1)上。2.根据权利要求1所述的陶瓷覆铝铜板，其中，所述陶瓷绝缘板(1)为氧化铝陶瓷板、增韧氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或氮化硅陶瓷板；所述第一铝层(2)和所述第二铝层(3)为纯铝层和/或铝合金层；所述第一铜层(4)和所述第二铜层(5)为无氧铜和/或铜合金层。3.根据权利要求1所述的陶瓷覆铝铜板，其中，所述陶瓷绝缘板(1)的厚度为0.25～1.0mm，所述第一铝层(2)的厚度为0.02～0.15mm，所述第二铝层(3)的厚度为0.02～0.15mm，所述第一铜层(4)的厚度为0.2～0.6mm，所述第二铜层(5)的厚度为0.2～0.6mm。4.一种陶瓷覆铝铜板的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1.将所述陶瓷绝缘板(1)、第一铜层(4)、第二铜层(5)装入渗铝模具(11)，并使得所述陶瓷绝缘板(1)与所述第一铜层(4)之间具有第一空隙(9)且所述陶瓷绝缘板(1)与所述第二铜层(5)之间具有第二空隙(10)；S2.在压力铸渗条件下，将熔融铝液加入所述渗铝模具(11)并填充至所述第一空隙(9)和所述第二空...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成臣，徐强，林信平，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44