[发明专利]一种铜散热底板及其制备方法、IGBT模块

说明书

本公开涉及一种铜散热底板，散热底板包括铜基板和铜散热柱，铜散热柱与铜基板之间通过含有铜氧化物的烧结层结合。本公开的铜散热底板具有良好的散热能力，且铜散热底板的基板与散热柱通过含有铜氧化物的烧结层结合，结合强度大。

技术领域

本公开涉及封装材料技术领域，具体地，涉及一种铜散热底板及其制备方法、IGBT模块。

背景技术

AlSiC散热底板可以用于IGBT模块，是其关键封装材料之一。目前制备的高导热AlSiC的热导率为200W/m·K，且底板的散热Pin针的材料为铝，热导率仅为150W/m·K，限制了与冷却液接触时的散热效率。仿真模拟结果表明，在AlSiC及DBC封装系统中，AlSiC子系统热阻约占系统总热阻的72％-86％，因此，进一步提高AlSiC底板的散热能力对降低系统的热阻具有重要意义。

同时，现有AlSiC散热底板制备工艺复杂，在生产过程中铝Pin针通过模具直接铸造成形，设备成本较高，Pin针脱模时与模具之间的摩擦力较大，而使得模具容易损坏。

发明内容

本公开的目的是为了克服现有散热底板强度和散热性能欠佳、制备工艺复杂、制备成本高的问题，提供一种铜散热底板及其制备方法、IGBT模块。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种铜散热底板，所述散热底板包括铜基板和铜散热柱，所述铜散热柱与所述铜基板之间通过含有铜氧化物的烧结层结合。

可选地，所述铜散热柱与所述铜基板之间通过熔融烧结形成的含有铜氧化物的烧结层结合。

可选地，所述铜基板与铜散热柱的结合力为100kg以上。

可选地，所述散热底板的热导率为370-400W/m·K。

可选地，所述烧结层的铜氧化物包括氧化亚铜和/或氧化铜。

本公开第二方面提供一种铜散热底板的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、使铜基板进行第一热氧化处理，得到至少部分表面覆盖有第一氧化亚铜层的第一铜基板；

使铜散热柱进行第二热氧化处理，得到至少部分表面覆盖有第二氧化亚铜层的第一铜散热柱；

S2、使所述第一氧化亚铜层与所述第二氧化亚铜层接触并进行熔融烧结处理，以使所述第一铜基板与所述第一铜散热柱通过含有铜氧化物的烧结层结合，得到所述散热底板。

可选地，步骤S1中，所述第一热氧化处理的条件包括：温度为750-810℃，氧含量为500-800ppm，处理时间为0.7-1.2小时，氧化炉带速为100-200mm/min；

所述第二热氧化处理的条件包括：温度为750-810℃，氧含量为500-800ppm，处理时间为0.7-1.2小时，氧化炉带速为100-200mm/min。

可选地，步骤S2中，所述熔融烧结处理的条件包括：温度为1063-1067℃，氧含量为5-16ppm，烧结时间为2.8-3.1小时，烧结炉带速为45-100mm/min。

可选地，采用带有定位孔的夹具对所述第一铜基板和所述第一铜散热柱进行装模。

可选地，该方法还包括：在步骤S1之前，除去所述铜基板的表面氧化层，并进行水洗处理、抗氧化处理和烘干处理中的至少一种；和/或，

对所述散热柱进行超声清洗，并进行水洗处理、抗氧化处理和烘干处理中的至少一种。

可选地，该方法还包括，对步骤S2的烧结处理产品进行表面镀镍。

可选地，步骤S2中，在所述熔融烧结处理后再进行保温处理，所述保温处理的温度为1063-1067℃，时间为0.2-0.3小时，得到所述散热底板。