一種帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種散熱技術(shù)及裝置，尤其涉及一種帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子設(shè)備元器件的溫度是影響電力電子設(shè)備性能和可靠性的關(guān)鍵因素，在IGBT/IGCT等功率模塊散熱方面，通常是在模塊的設(shè)計階段應(yīng)用直接冷卻技術(shù)，直接冷卻結(jié)構(gòu)是將散熱鰭片集成在功率模塊的基板上，這種結(jié)構(gòu)使IGBT模塊在安裝固定時不再需要通過導(dǎo)熱界面材料來連接模塊基板和支撐底板，因而使模塊的總熱阻大大降低，但這種常規(guī)的帶翅片基板，往往采用純銅或者純鋁基板，存在散熱效率低、成本高，可靠性差等方面的不足。
[0003]其次，為提高散熱性能，常采用釬焊、爆炸焊、螺絲固定、塞銅工藝將銅和鋁結(jié)合，但銅和鋁之間的親和力較差，結(jié)合比較困難，會出現(xiàn)介面熱阻，后期缺陷檢測和改善較為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，該帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板采用新型銅鋁結(jié)合技術(shù)，保證銅鋁材料復(fù)合強度，提高散熱性能，降低產(chǎn)品重量以及成本。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
一種帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，包括銅鋁復(fù)合基板以及均勻的分布在所述銅鋁復(fù)合基板上的若干翅片，所述銅鋁復(fù)合基板包括鋁基板和銅基板，若干所述翅片采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在所述鋁基板上，所述鋁基板和所述銅基板通過冶金結(jié)合成型工藝形成銅鋁復(fù)合基板，且冶金結(jié)合成型工藝溫度為500至1000°C、壓強為500至lOOOMPa。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述鋁基板和所述銅基板通過冶金結(jié)合成型工藝形成銅鋁復(fù)合基板的溫度為750°C、壓強為800MPa。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述鋁基板的厚度為Imm至9mm，所述鋁基板邊緣開設(shè)有若干通孔。
[0008]上述技術(shù)方案中，若干所述通孔均勻地開設(shè)在所述鋁基板邊緣處，若干所述通孔關(guān)于所述鋁基板的中心線相互對稱。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述銅基板的外表面為平直結(jié)構(gòu)，所述銅基板的厚度為0.3_至5mm ο
[0010]上述技術(shù)方案中，若干所述翅片材質(zhì)為招，若干所述翅片的高度為3mm至15_。
[0011]上述技術(shù)方案中，若干所述翅片的形狀為三角形、菱形、圓形、橢圓形、方形、矩形中的任意一種或混合多種。
[0012]上述技術(shù)方案中，若干所述翅片采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在所述鋁基板上，冷鍛或溫鍛的工藝溫度為_10°C?500°C。
[0013]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其具有以下有益效果:
本發(fā)明帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板可直接作為IGBT/IGBT/Mosfet等發(fā)熱量大的電力電子器件的封裝底板，同時可以取代器件封裝中傳統(tǒng)的平面銅基板，直接集成液冷翅片結(jié)構(gòu)，減少客戶的液冷設(shè)計工作及整體采購成本，其散熱性能比純鋁基板提高30?40%，其次，保證銅基板與鋁基板的復(fù)合強度，便于后期檢測和改善復(fù)合強度，便于后期檢測和改口 ο
【附圖說明】
[0014]圖1為帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板后視圖。
【具體實施方式】
[0015]參閱圖1?2，一種帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，包括銅鋁復(fù)合基板I以及均勻的分布在銅鋁復(fù)合基板I上的若干翅片2，銅鋁復(fù)合基板I包括鋁基板3和銅基板4，若干翅片2采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在鋁基板3上，鋁基板3和銅基板4通過冶金結(jié)合成型工藝形成銅鋁復(fù)合基板I，且冶金結(jié)合成型工藝溫度為500至1000°C、壓強為500至lOOOMPa。用以保證銅基板4與鋁基板3復(fù)合強度，便于后期檢測和改善，銅鋁復(fù)合基板I在保證散熱性能的情況下，降低產(chǎn)品重量和成本，其散熱性能比純鋁基板提高30?40%，其總體成本比純銅低35%左右，若干翅片2采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在鋁基板3上，若干翅片2與鋁基板3降低產(chǎn)品重量，減少總體液冷系統(tǒng)的成本。
[0016]本實施例中，鋁基板3和銅基板4通過冶金結(jié)合成型工藝形成銅鋁復(fù)合基板I的溫度為750°C、壓強為SOOMPa，提高銅基板4與鋁基板3的復(fù)合強度，銅鋁復(fù)合基板I的界面形成冶金結(jié)合后有良好的工藝性能，這是界面為機械結(jié)合或范德華力結(jié)合的冷復(fù)合材料不能比擬的，招基板3和銅基板4可以達到很尚的結(jié)合強度，使銅招復(fù)合基板I有優(yōu)良的工藝性能。
[0017]鋁基板3的厚度可以根據(jù)電力電子器件的發(fā)熱模塊以及安裝結(jié)構(gòu)設(shè)定，具體地，鋁的熱膨脹系數(shù)比銅的大，具體地，鋁基板3厚度為Imm至9mm之間，能夠快速的散發(fā)較大的熱應(yīng)力，從而使得芯片性能提高，鋁基板3邊緣開設(shè)有若干通孔31，若干通孔31是為了提供與部件連接，便于安裝。
[0018]若干通孔31均勻地開設(shè)在鋁基板3邊緣處。具體地，若干通孔31關(guān)于鋁基板3的中心線相互對稱，便于安裝，提高工作效率。
[0019]銅基板4的厚度可以根據(jù)電力電子器件的發(fā)熱模塊以及安裝結(jié)構(gòu)設(shè)定，銅的熱膨脹系數(shù)比鋁的小，具體地，銅基板4厚度為0.3mm至5mm，在較大的熱應(yīng)力下形變量小，以使芯片在相對變化小的位置中穩(wěn)定運行。
[0020]銅基板4的外表面為平直結(jié)構(gòu)，銅基板4直接與芯片內(nèi)部焊接在一起，降低熱應(yīng)力過大的風險，提供高效的銅材對熱源導(dǎo)熱。
[0021 ] 具體地，銅招復(fù)合基板I的總厚度為2mm至10_。
[0022]若干翅片2的的形狀為三角形、菱形、圓形、橢圓形、方形、矩形、異形柱體、片狀體的任意一種或混合多種，本實施例中，若干翅片2材質(zhì)為招，若干翅片2的形狀為直徑0.3_至5mm、高度3mm至15mm的圓柱體，翅片2可以降低產(chǎn)品重量，減少總體液冷系統(tǒng)的成本。
[0023]可以根據(jù)實際工作需求，改變?nèi)舾沙崞?的形狀來提高散熱效率。
[0024]若干翅片2采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在所述鋁基板3上，冷鍛或溫鍛的工藝溫度為_10°C?500°C。
[0025]若干翅片2之間的間距根據(jù)散熱要求可設(shè)計調(diào)整，由于鋁的熱膨脹系數(shù)比較大，會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，理論設(shè)計出的0.3mm-3.5mm的間距可以保證了若干翅片2不相互抵觸。
[0026]綜上所述，本發(fā)明帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板可直接作為IGBT/IGBT/Mosfet等發(fā)熱量大的電力電子器件的封裝底板，同時可以取代器件封裝中傳統(tǒng)的平面銅基板，直接集成液冷翅片結(jié)構(gòu)，減少客戶的液冷設(shè)計工作及整體采購成本，其散熱性能比純鋁基板提高30?40%，其次，保證銅基板與鋁基板的復(fù)合強度，便于后期檢測和改善。
[0027]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【主權(quán)項】
1.一種帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，包括銅鋁復(fù)合基板(I)以及均勻的分布在所述銅鋁復(fù)合基板(I)上的若干翅片(2)，所述銅鋁復(fù)合基板(I)包括鋁基板(3)和銅基板(4)，若干所述翅片(2)采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在所述鋁基板(3)上，所述鋁基板(3)和所述銅基板(4)通過冶金結(jié)合成型工藝形成銅鋁復(fù)合基板(I)，且冶金結(jié)合成型工藝溫度為500至1000°C、壓強為500至lOOOMPa。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，所述鋁基板(3)和所述銅基板(4)通過冶金結(jié)合成型工藝形成銅鋁復(fù)合基板(I)的溫度為750°C、壓強為800MPao3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，所述鋁基板(3)的厚度為Imm至9_，所述鋁基板(3)邊緣開設(shè)有若干通孔(31)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，若干所述通孔(31)均勻地開設(shè)在所述鋁基板(3)邊緣處，若干所述通孔(31)關(guān)于所述鋁基板(3)的中心線相互對稱。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，所述銅基板(4)的外表面為平直結(jié)構(gòu)，所述銅基板(4)的厚度為0.3mm至5_。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，若干所述翅片(2)材質(zhì)為招，若干所述翅片(2)的高度為3mm至15_。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，若干所述翅片(2)的形狀為三角形、菱形、圓形、橢圓形、方形、矩形中的任意一種或混合多種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，其特征在于，若干所述翅片(2)采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在所述鋁基板(3)上，冷鍛或溫鍛的工藝溫度為-10°C?500。。。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板，包括銅鋁復(fù)合基板以及均勻的分布在銅鋁復(fù)合基板上的若干翅片，銅鋁復(fù)合基板包括鋁基板和銅基板，若干翅片采用冷鍛或溫鍛工藝一體地形成在鋁基板上，鋁基板和銅基板通過冶金結(jié)合成型工藝形成銅鋁復(fù)合基板，且冶金結(jié)合成型工藝溫度為500至1000℃、壓強為500至1000MPa。本發(fā)明帶有翅片結(jié)構(gòu)的銅鋁復(fù)合基板可直接作為IGBT/IGBT/Mosfet等發(fā)熱量大的電力電子器件的封裝底板，且可取代器件封裝中傳統(tǒng)的平面銅基板，直接集成液冷翅片結(jié)構(gòu)，降低成本，其散熱性能比純鋁基板提高30～40%，進而保證銅基板與鋁基板的復(fù)合強度，便于后期檢測和改善。
【IPC分類】H01L23/14, H01L23/367, H01L23/373
【公開號】CN105514061
【申請?zhí)枴緾N201511014097
【發(fā)明人】吳斌
【申請人】昆山固特杰散熱產(chǎn)品有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月31日