一种散热基板及其制备方法和功率器件技术

一种散热基板及其制备方法和功率器件，属于功率器件技术领域。功率器件包括散热基板和芯片。其中，散热基板包括基板主体、丝网吸液芯和壳体。其中，基板主体包括沿厚度方向依次设置的第一敷铜层、陶瓷基板、第二敷铜层和烧结形成的多孔铜吸液芯，第一敷铜层用于与芯片焊接；丝网吸液芯与多孔铜吸液芯贴合；壳体具有一端开口的空腔，壳体罩设于丝网吸液芯与多孔铜吸液芯，且壳体开口边缘与第二敷铜层密封连接，以将多孔铜吸液芯和丝网吸液芯密封在空腔内；空腔内灌注有液体工质。利用本申请示例提供的散热基板对芯片进行散热，壳体提高功率器件的散热效率。件的散热效率。件的散热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种散热基板及其制备方法和功率器件


[0001]本申请涉及功率器件
，具体而言，涉及一种散热基板及其制备方法和功率器件。

技术介绍

[0002]电机控制器是新能源电动汽车电气化动力总成”三电技术”中的部件，由功率模块、功率驱动模块和控制模块组成。根据电动汽车自身的特点和复杂的运行工况，对电机控制器有着较高的要求，要有优异的电机转矩和转速控制能力、较高的效率和较高的功率密度。功率器件作为电机控制器的核心部件，决定了整车的动力性能、功率密度和成本。
[0003]在电机控制器的应用上，功率器件组成三相桥的形式，通过控制三相上下管按照一定的相序依次开关的形式，将直流输入电压转换控制为一定频率和电压幅度的交流电，进而驱动三相异步电机或永磁同步电机，为电动汽车提供动力。功率器件在使用传统Si MOSFET分立器件时，电机控制器在效率、功率密度等方面提升的潜力已十分有限，故而在各项性能上能有大幅度提升的使用模块封装的IGBT和SiC受到了广泛的应用。
[0004]随着对高功率密度不断提升的要求，散热方式成为模块封装的IGBT和SiC功率密度提高的弱点，故需要提高功率器件的散热效率。

技术实现思路

[0005]基于上述的不足，本申请提供了一种散热基板及其制备方法和功率器件，以部分或全部地改善相关技术中功率器件散热不佳的问题。
[0006]本申请是这样实现的：
[0007]在第一方面，本申请的示例提供了一种散热基板，包括基板主体、丝网吸液芯和壳体。其中，基板主体包括沿厚度方向依次设置的第一敷铜层、陶瓷基板、第二敷铜层和烧结形成的多孔铜吸液芯，第一敷铜层用于与芯片焊接；丝网吸液芯与多孔铜吸液芯贴合；壳体具有一端开口的空腔，壳体罩设于丝网吸液芯与多孔铜吸液芯，且壳体开口边缘与第二敷铜层密封连接，以将多孔铜吸液芯和丝网吸液芯密封在空腔内；空腔内灌注有液体工质。
[0008]在上述实现过程中，在陶瓷基板的两面处均设置有敷铜层，可以将芯片直接焊接在第一敷铜层上，利用散热基板直接对芯片进行散热，提高散热效率。并且，散热基板的第二敷铜层连接有壳体，壳体内的丝网吸液芯与烧结于第二敷铜层表面的多孔铜吸液芯共同形成复合型吸液芯，能够利用复合型吸液芯对陶瓷基板传递的热量进行散热，进而提高芯片的散热效率。并且，多孔铜吸液芯直接烧结于第二敷铜层，第二敷铜层与多孔铜吸液芯之间具有较低的热阻，且第二敷铜层能够将多孔铜吸液芯牢固的连接于陶瓷基板，能够降低陶瓷基板与复合型吸液芯之间的热阻，进一步提高散热效率。
[0009]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，多孔铜吸液芯由铜粉烧结形成。
[0010]在上述实现过程中，在由铜粉烧结而成的多孔铜吸液芯与丝网吸液芯形成的复合吸液芯中，多孔铜吸液芯可以助于蒸汽的流动，丝网吸液芯有助于形成液体回流通道，可以
几乎在不需要借助外力情况下就可以形成蒸发
‑
冷凝循环，克服重力作用，形成了较好的抗重力型散热基板，避免散热基板受限于安装方向而无法对功率器件进行散热，提高了散热基板的适用性。
[0011]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，第二敷铜层与壳体的连接处设置有第一焊接层。
[0012]在上述实现过程中，在第二敷铜层远离陶瓷基板的一侧设置有第一焊接层，可以利用第一焊接层实现壳体与陶瓷基板之间的连接。并且，相比于螺钉等连接方式而言，设置第一焊接层能够进一步减小陶瓷基板与壳体之间的热阻，可以进一步提高散热效率。
[0013]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，陶瓷基板选自氧化铝板或氮化铝板。
[0014]在上述实现过程中，利用氧化铝板或氮化铝板作为陶瓷基板，具有较好的散热性能，能够提高散热基板的散热效率。
[0015]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，散热基板还包括液冷板，液冷板与壳体的背离第二敷铜层的一侧连接。
[0016]在上述实现过程中，在壳体远离第二敷铜层的一侧设置液冷板，可以进一步提高散热效率。
[0017]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，多孔铜吸液芯的厚度为0.3
‑
0.5mm，多孔铜吸液芯的孔隙率为70
‑
80％。
[0018]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，丝网吸液芯的目数为200。
[0019]在上述实现过程中，利用厚度为0.3
‑
0.5mm、孔隙率为70
‑
80％的多孔铜吸液芯和目数为200的丝网吸液芯进行配合，可以进一步提高液体工质的蒸发
‑
冷凝循环效率，提高散热效率。
[0020]在第二方面，本申请示例提供了一种散热基板的制备方法，包括：
[0021]多孔铜吸液芯的制备步骤：对陶瓷基板的第二表面进行氧化处理，在氧化处理后的第二表面铺设铜箔，在1065～1080℃的有氧环境下烧结0.5h，在第二表面形成第二敷铜层；在第二敷铜层的表面铺设铜粉，950℃温度下烧结3h形成多孔铜吸液芯；将丝网吸液芯贴合于多孔铜吸液芯，将液体工质灌注于壳体内，将壳体的开口边缘与第二敷铜层焊接。
[0022]在上述实现过程中，对陶瓷基板的表面进行氧化处理后，将铜箔铺设在陶瓷基板的第二表面进行有氧烧结，可以在加热过程中形成稳定的铜氧共晶达到牢固连接，降低陶瓷基板与第二铜敷层之间的热阻，进一步提高散热基板对芯片的散热性能。然后再将丝网吸液芯与多孔铜吸液芯贴合，在壳体内灌注液体工质后，将壳体的开口边缘与第二敷铜层焊接，可以将丝网吸液芯与多孔铜吸液芯进行密封，利用液体工质在吸液芯内进行相变吸热，提高散热效率。
[0023]结合第二方面，在本申请可选的实施方式中，制备方法还包括将液冷板焊接于壳体的背离第二敷铜层的一侧。
[0024]在上述实现过程中，将液冷板焊接于壳体的背离第二敷铜层的一侧，可以进一步提高散热效率。
[0025]在第三方面，本申请的示例提供了一种功率器件，包括第一方面提供的散热基板和芯片。其中，芯片与第一敷铜层焊接。
[0026]在上述实现过程中，将功率器件中的芯片焊接于陶瓷基板中的第一敷铜层，可以
利用散热基板直接对芯片进行散热。并且，将芯片焊接于第一敷铜层上，第一敷铜层具有良好的散热性能，焊接连接还能降低芯片与陶瓷基板之间的热阻。并且，散热基板的第二敷铜层处设置有壳体，壳体内的丝网吸液芯与烧结于第二敷铜层表面的多孔铜吸液芯共同形成复合型吸液芯，能够利用复合型吸液芯对陶瓷基板进行散热，进而提高芯片的散热效率。并且，多孔铜吸液芯直接烧结于第二敷铜层，第二敷铜层与多孔铜吸液芯之间具有较低的热阻，且第二敷铜层能够将多孔铜吸液芯牢固的连接于陶瓷基板，能够降低陶瓷基板与复合吸液芯之间的热阻，进一步提高功率器件的散热效率，提高功率器件的功率密度。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0028]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种散热基板，其特征在于，包括：基板主体，所述基板主体包括沿厚度方向依次设置的第一敷铜层、陶瓷基板、第二敷铜层和烧结形成的多孔铜吸液芯，所述第一敷铜层用于与芯片焊接；丝网吸液芯，所述丝网吸液芯与所述多孔铜吸液芯贴合；壳体，所述壳体具有一端开口的空腔，所述壳体罩设于所述丝网吸液芯与所述多孔铜吸液芯，且所述壳体开口边缘与所述第二敷铜层密封连接，以将所述多孔铜吸液芯和所述丝网吸液芯密封在所述空腔内；所述空腔内灌注有液体工质。2.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述多孔铜吸液芯由铜粉烧结形成。3.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述第二敷铜层与所述壳体的连接处设置有第一焊接层。4.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述陶瓷基板选自氧化铝板或氮化铝板。5.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述散热基板还包括液冷板，所述液冷板与所述壳体的背离所述第二敷铜层的一侧连接。6.根据权利要求1所述的散热基板，其特征在于，所述多孔铜吸液芯的厚度为0.3
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑永范，李启国，陈敏，
申请(专利权)人：广汽埃安新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：