[发明专利]散热底板、散热元件及其制备方法和IGBT模组

说明书

本公开涉及一种散热底板、散热元件及其制备方法和IGBT模组，该散热底板包括铝碳化硅板和散热柱，所述铝碳化硅板具有相对设置的第一主表面和第二主表面，至少部分所述第一主表面上覆盖有第一喷铜层，至少部分所述第二主表面上覆盖有第二喷铜层，所述散热柱焊接于所述第一喷铜层，所述散热柱为含铜散热柱。本公开的散热底板具有与陶瓷线路基板更匹配的线膨胀系数，能够提高模块封装性能稳定性，延长使用寿命；散热底板中具有的高热导率的含铜散热柱进一步提升了散热性能；同时，含铜散热柱与铝碳化硅板之间的焊接处具有喷铜层，提供了一个熔点和热膨胀系数适宜且机械强度高的接合层，能够进一步提高含铜散热柱与铝碳化硅板之间的结合力。

技术领域

本公开涉及功率模块领域，具体地，涉及一种散热底板、散热元件及其制备方法和IGBT模组。

背景技术

目前用于大功率IGBT模块封装底板主要为Cu(铜)底板及AlSiC(铝硅碳)底板。相比Cu底板，AlSiC底板的线膨胀系数与陶瓷线路基板及芯片的热匹配更为优异，热应力更小，且AlSiC比强度高，可使模块封装性能更为稳定，提高使用寿命。然而，目前所制备的高导热AlSiC热导率为200W/(m·K)，与铜热导率380W/(m·K)相比有一定差距，且AlSiC底板的散热Pin针为Al(铝)材质，导热仅150W/(m·K)更加限制了与冷却液接触散热的效率。同时，现有AlSiC散热底板生产过程中Al Pin针通过模具直接铸造成形，Pin针脱模时模具所受摩擦力大，容易损坏，模具成本较高。

发明内容

本公开的目的是提供一种散热底板，该散热底板导热性好、线膨胀系数与陶瓷线路基板及芯片的匹配性高且散热柱与底板基体间的结合力高。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种散热底板，该散热底板包括铝碳化硅板和散热柱，所述铝碳化硅板具有相对设置的第一主表面和第二主表面，至少部分所述第一主表面上覆盖有第一喷铜层，至少部分所述第二主表面上覆盖有第二喷铜层，所述散热柱焊接于所述第一喷铜层，所述散热柱为含铜散热柱。

可选地，所述散热柱为金属铜散热柱或铜合金散热柱。

可选地，该散热底板包括多个所述散热柱，多个所述散热柱平行间隔地焊接于所述第一喷铜层表面。

可选地，所述散热底板包括设置于所述散热柱与所述第一喷铜层之间的焊料层。

可选地，所述焊料层含有焊料，所述焊料包括铅基焊料和/或无铅焊料；所述铅基焊料包括PbSn和/或PbSnAg，所述无铅焊料包括SnAg、SnSb、SnAgCu、Sn-Ag-Bi、Sn-Ag-Bi-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu-Ge和Sn-Cu-Ni中的至少一种。

可选地，所述第二喷铜层的厚度为20～250μm。

本公开第二方面提供一种散热元件，该散热元件包括本公开第一方面所述的散热底板。

可选地，该散热元件还包括覆铜陶瓷基板，所述覆铜陶瓷基板贴合地焊接于所述第二喷铜层的表面。

可选地，所述覆铜陶瓷基板包括陶瓷绝缘板，所述陶瓷绝缘板具有相对设置的第一表面和第二表面，所述陶瓷绝缘板的第一表面和第二表面分别设有厚度不等的第一铜层和第二铜层，所述第一铜层贴合地焊接于所述第二喷铜层的表面。

可选地，所述第一铜层和第二铜层的厚度之比为(0.5～0.9)：1，所述第二铜层的厚度为0.1～0.5mm。

可选地，所述陶瓷绝缘板为氧化铝板、氮化铝板和氮化硅板中的至少一种。

本公开第三方面提供一种制备散热底板的方法，所述散热底板包括铝碳化硅板和散热柱，所述铝碳化硅板具有相对设置的第一主表面和第二主表面，所述散热柱为含铜散热柱，该方法包括如下步骤：S1，在所述铝碳化硅板的第一主表面进行第一喷铜以形成第一喷铜层；S2，将所述散热柱焊接于所述第一喷铜层；S3，在所述铝碳化硅板的第二主表面进行第二喷铜以形成第二喷铜层。