一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构，包括均热板、翅片和工质流体，所述均热板包括上板体和下板体，所述上板体和下板体之间设有腔室，所述上板体本体外侧均布有若干翅片，所述上板体底面和所述下板体顶面均设有若干槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道均并排设置；所述腔室内封存工质流体。该均热板结构可以解决现有均热板结构导热能力差和均热性能不佳的技术问题。能力差和均热性能不佳的技术问题。能力差和均热性能不佳的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构


[0001]本技术涉及陶瓷均热板
，尤其涉及一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构。

技术介绍

[0002]随着第三代半导体的快速发展，功率半导体器件向着大功率、小型化和多功能等方向快速发展，但随着系统集成度不断提高，其功率密度也随之迅速增加，系统功能集成化导致热量分布不均。原有传统封装技术无法满足第三代半导体高温、高频等特性的要求。陶瓷基板作为半导体封装基板，是平衡温度和散热的理想部件。陶瓷基板也可为电子电路提供附着，其电子电路的散热亦可通过陶瓷基板进行散热，利用陶瓷均热板替代基板可满足其对散热要求。
[0003]均热板为新型高效换热技术，能够充分利用气液相变所带来的极高换热系数，能够将封装器件产生的热量快速传递出去，是解决半导体封装和电子电路散热问题的有效途径。目前生产和研究中的均热板或热管大部分是金属材质，如铜、不锈钢、铝等材质。金属均热板或热管由其本身导电，无法直接用于半导体散热和电路板的散热，难以发挥均热板的散热优势。
[0004]传统的功率半导体模块，芯片功率损耗产生的大多数热量是依次通过芯片焊层、陶瓷衬板、衬板焊层、基板、TIM(ThermalInterfaceMaterial)到散热器扩散出去。利用带有翅片结构的陶瓷均热板可直接导热替代陶瓷衬板、衬板焊层、TIM以及基板，优化封装结构。
[0005]现有的陶瓷均热板槽道加工困难且形状简单，无法满足高效回流，均热板由上下板焊接或者粘结，时常发生开裂、漏液的现象，严重影响设备的性能。r/>[0006]因此，如何提供一种加工方便、应用范围广，均热性能好、不导电、简化封装结构和热匹配性好的一体化均热基板及其制造方法，对于功率半导体封装和电子电路封装具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本申请所要解决的技术问题是：提供一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构，以解决现有均热板结构导热能力差和均热性能不佳的技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本申请所采用的技术方案是：一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构，包括均热板、翅片以及工质流体，所述均热板包括陶瓷材质的上板体和下板体，所述均热板内部于所述上板体与下板体之间设有腔室，所述上板体本体外侧均布有若干翅片，所述上板体底面和所述下板体顶面均设有若干槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道均并排设置；所述腔室内封存有所述工质流体。
[0009]优选的，所述均热板根据所需传热形状设计为四边形或圆形。
[0010]优选的，所述均热板槽道横截面形状为梯形或V型或倒Ω型。
[0011]优选的，所述上板体和下板体上的所述槽道为直槽或弯槽，所述上板体和下板体上的所述槽道等间隔分布或渐变分布。
[0012]优选的，所述翅片形状为长方体或圆柱体或圆锥体或螺旋体。
[0013]优选的，所述工质流体为去离子水、氨、甲醇、氟利昂、丙酮中的一种或其中几种混合而成的与陶瓷材料相容的工质。
[0014]采用上述技术方案所取得的技术效果为：
[0015]本技术是提供一种用于半导体功率器件封装和电子电路一体化的均热板，包括一体化陶瓷均热板的上板体、下板体、板上槽道阵列、板外陶瓷翅片以及工质流体，其所述结构一体化成型，通过该一体化均热板，能够实现良好导热能力和均热的目标。
[0016]本技术提出基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构通过使均热板的上板体、下板体、板上槽道阵列和板侧翅片一体化烧结成型，避免使用上下板焊接或粘结成型的结构，克服开裂、漏液的问题，因一体化的翅片，可替代封装中的相关结构，达到了低热阻、均热性好、增强散热、优化封装结构的优点。
[0017]本申请的一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构的制作方法具有以下优点：
[0018]（1）流延法的实施过程中无压力作用，避免槽道“反形状”被压溃或激光加工复杂形状困难，极大减小了陶瓷材料对槽道形状限制，有效提高工质回流能力；陶瓷翅片的加入使得均热板可以直接替代陶瓷衬板、衬板焊层、基板、TIM(ThermalInterfaceMaterial)及散热器，优化封装结构和热不匹配；流延法一体化烧结成型，极大避免陶瓷均热板因上下板焊接困难或粘结不牢靠导致的开裂、漏液现象。该均热板结构具有低热阻、均热性好、增强散热、优化封装结构的优点。
[0019]（2）槽道由石蜡机械加工或模压加工而来，流延法制作过程中，几乎不受力，故槽道截面形状可为梯形、“V”型、倒“Ω”型等形状，或者为多个简单几何图形复合而成图形形状；槽道的间距可相同亦可渐变；槽道深度与板厚无实质限制，且槽道深度越深越好。
[0020]（3）流延法的采用减少了力的作用，避免激光加工和压力加工的沟槽的结构单一性，使沟槽结构为三维结构成为可能。
附图说明
[0021]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0022]图1是上板体和下板体的结构示意图；
[0023]图2是蜡模芯轴测图；
[0024]图3是蜡模芯侧视图；
[0025]图4是翅片蜡模结构示意图；
[0026]图5是带有翅片的陶瓷均热板的流延法加工工艺图；
[0027]图6是带有工质流体注入口的下板体示意图；
[0028]图7是带有翅片的陶瓷均热板的加工流程示意图；
[0029]图中，1、下板体；2、翅片；3、上板体；4、槽道；5、腔室；6、蜡模芯；7、槽道反形状；8、翅片蜡模；9、翅片反形状；10、工质流体注入口；11、陶瓷浆料；12、刮刀。
具体实施方式
[0030]如图1~5所示，一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构，包括均热板、翅片2和工质流体，均热板包括上板体3和下板体1，上板体3和下板体1之间设有腔室，中间形成腔室便于抽真空并注入工质流体，均热板根据所需传热形状设计为四边形或圆形。
[0031]上板体3本体内侧均布有若干翅片2，具体的翅片2形状可以通过机械加工和模压方法在蜡模上加工出长方体，圆柱、圆锥、螺旋体等规则几何体反形状，亦可为复杂三维几何体构建成翅片2反形状，后经过流延法刮注反形状，固化烧结后得到翅片2。上板体3底面和下板体1顶面均设有若干槽道4，上板体3和下板体1上的槽道4均并排设置，均热板槽道4横截面形状优选为梯形或V型或倒Ω型。上板体3和下板体1上的槽道4可以为直槽或弯槽，上板体3和下板体1上的槽道4可等间隔分布或渐变分布。腔室5内封存有工质流体。工质流体可以为去离子水、氨、甲醇、氟利昂、丙酮等的一种或由其中几种混合而成的与陶瓷材料相容的工质，注入量的多少和抽真空的程度取决于散热器件工况。
[0032]本技术是提供用于半导体功率器件封装和电子电路的一体化均热板结构，包括一体化陶瓷均热板的上板体3、下板体1、板上槽道4阵列以及板内陶瓷翅片2，其结构一体化成型，通过该一体化均热板，能够实现良好导热能力和均热的目标。
[0033]本技术提出基于流延法带有翅片的陶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构，其特征在于，包括均热板、翅片和工质流体，所述均热板包括陶瓷材质的上板体和下板体，所述均热板内部于所述上板体与下板体之间设有腔室，所述上板体本体外侧均布有若干所述翅片，所述上板体底面和所述下板体顶面均设有若干槽道，所述上板体和下板体上的所述槽道均并排设置；所述腔室内封存有所述工质流体。2.根据权利要求1所述的基于流延法带有翅片的陶瓷均热板结构，其特征在于，所述均热板根据所需传热形状设计为四边形或圆形。3.根据权利要求1所述的基于流延法带有翅片的陶瓷均...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤勇，袁雪鹏，余彬海，李宗涛，颜才满，余树东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：