[发明专利]一种散热元件及其制备方法和IGBT模组

说明书

技术领域

本公开涉及散热器技术领域，具体地，涉及一种散热元件及其制备方法和IGBT模组。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)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芯片直接封装采用真空焊接技术，封装的过程共包括3个工艺：陶瓷覆铝或陶瓷覆铜导热体的制备、铝硅碳散热本体的处理和陶瓷覆铝或陶瓷覆铜导热体与铝硅碳散热本体的焊接。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，使其封装良品率下降，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。

发明内容

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，本公开提供一种散热元件，该散热元件包括导热体和散热本体；所述导热体为陶瓷覆铝导热体；所述散热本体为铝硅碳散热本体；所述铝硅碳散热本体上通过渗铝一体成型地结合有一个或多个陶瓷覆铝导热体。

通过上述技术方案，本公开所述的散热元件与真空焊接得到的散热元件相比金属层具有更少的空洞，散热元件的强度更高，良品率更高，延长了使用寿命；该散热元件具有更薄的铝层，提高了散热元件的导热效率；铝的硬度较低提高了散热元件的耐冷热冲击性能，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。

本公开还提供了一种散热元件的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1.将碳化硅多孔骨架和陶瓷绝缘板装入渗铝模具，并使得所述碳化硅多孔骨架与所述陶瓷绝缘板之间具有第一空隙且所述陶瓷绝缘板与所述渗铝模具的壁之间具有第二空隙；

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和所述铝硅碳散热本体隔离。

通过上述技术方案，本公开提供的散热元件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导热体并将陶瓷覆铝导热体与铝硅碳散热本体连接起来，将真空焊接技术中陶瓷覆铝导热体的制备、铝硅碳散热本体的处理和陶瓷覆铝导热体与铝硅碳散热本体的焊接3个步骤合为一个步骤，缩短了散热元件的生产周期。

本公开还提供了上述方法制备得到的散热元件。

本公开还提供了一种IGBT模组，该IGBT模组包括IGBT电路板和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是散热元件结构剖视图。

图2是具有一块陶瓷绝缘板的散热元件俯视图。

图3是渗铝模具及其内部结构剖视图。

附图标记说明

1铝硅碳散热本体 2陶瓷绝缘板

3第一铝层 4第二铝层

5散热柱 6第一空隙

7第二空隙 8第三空隙

9渗铝模具 10 碳化硅多孔骨架

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散热元件，该散热元件包括导热体和散热本体；所述导热体为陶瓷覆铝导热体；所述散热本体为铝硅碳散热本体1；所述铝硅碳散热本体1上通过渗铝一体成型地结合有一个或多个陶瓷覆铝导热体。