功率器件的散熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種功率器件的散熱裝置，包括：功率器件、散熱器件，以及連接于功率器件和散熱器件之間的導(dǎo)熱絕緣器件，其中，導(dǎo)熱絕緣器件與功率器件和散熱器件均采用焊接或粘接方式連接，導(dǎo)熱絕緣器件為陶瓷復(fù)合金屬基板。通過本發(fā)明，可以達(dá)到提升功率器件的散熱能力、產(chǎn)品的功率密度的效果，滿足了電源高效率高功率密度的強(qiáng)烈市場需求。
【專利說明】功率器件的散熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種功率器件的散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的設(shè)備朝著小型化、集成化發(fā)展，相應(yīng)的所有的器件都朝著集成化、小型化方向發(fā)展，產(chǎn)品的功率密度越來越高，針對高功率密度，功率器件的散熱和絕緣問題都急待解決。
[0003]功率管作為產(chǎn)品的一個(gè)重要的功率器件，是產(chǎn)品中的主要發(fā)熱器件，一般情況下，功率器件都需要通過安裝方式和散熱器相貼合，將熱量傳導(dǎo)出去，目前的功率器件與散熱器之間的安裝方式有以下幾種:
[0004]請參考圖1，圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的功率器件與散熱器之間的安裝示意圖，在該安裝方式中，功率器件13與散熱器11之間采用導(dǎo)熱絕緣墊12，導(dǎo)熱絕緣墊12加工成所需要的結(jié)構(gòu)尺寸，然后通過螺釘15、絕緣帽14、螺母16將固定功率器件13壓接到散熱器上，此種裝配方式中的導(dǎo)熱絕緣墊的導(dǎo)熱系數(shù)一般較低，基本在3W/mk，而且此導(dǎo)熱絕緣墊的強(qiáng)度較差，在散熱器上存在毛刺或?qū)釅|裝配時(shí)稍有偏差的情況下，會(huì)出現(xiàn)絕緣失效的問題。
[0005]為了解決該裝配方式產(chǎn)生的缺陷，以達(dá)到提高散熱能力及加大絕緣墊的絕緣強(qiáng)度的目的，業(yè)界開始采用一種陶瓷基片的絕緣墊作為散熱器與功率器件之間的絕緣介質(zhì)，陶瓷基片的絕緣墊存在強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱系數(shù)較高的優(yōu)點(diǎn)，AL203陶瓷片可以達(dá)到20-28W/mk，ALN材料其導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到100-260W/mk。但由于陶瓷基片本身的脆性較大，對散熱器的平面度，陶瓷基片本身的平面度、裝配時(shí)的扭力的大小的要求都很高，在出現(xiàn)裂紋的時(shí)候很難發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用的時(shí)候存在弊端。
[0006]針對相關(guān)技術(shù)中功率器件與散熱器之間的安裝方式存在絕緣性差或脆性較大等各種弊端的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種功率器件的散熱裝置，以至少解決上述問題。
[0008]本發(fā)明提供的功率器件的散熱裝置，包括:功率器件、散熱器件，以及連接于功率器件和散熱器件之間的導(dǎo)熱絕緣器件，其中，導(dǎo)熱絕緣器件與功率器件和散熱器件均采用焊接或粘接方式連接，導(dǎo)熱絕緣器件為陶瓷復(fù)合金屬基板。
[0009]優(yōu)選地，散熱器件為散熱基板。
[0010]優(yōu)選地，散熱基板的包括:銅基板或鋁基板。
[0011]優(yōu)選地，陶瓷復(fù)合金屬基板是在1065°C -1085°c的條件下，由三氧化二鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板與金屬熔合形成的，其中，熔合后的金屬形成金屬基片。
[0012]優(yōu)選地，三氧化二鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板的雙面均熔合覆蓋有金屬基片。
[0013]優(yōu)選地，與散熱器件連接的金屬基片為與三氧化二鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板大小相同的整片金屬板，與功率器件連接的金屬基片是經(jīng)過熔合之后再經(jīng)過蝕刻形成的金屬線路板。
[0014]優(yōu)選地，上述金屬為銅。
[0015]優(yōu)選地，在散熱基板與導(dǎo)熱絕緣器件焊接之前，散熱基板的表面需要進(jìn)行表面處理操作。
[0016]優(yōu)選地，焊接方式包括:回流焊接。
[0017]優(yōu)選地，粘接方式包括:采用導(dǎo)熱粘接膠粘接。
[0018]通過本發(fā)明，采用焊接方式或粘結(jié)方式將陶瓷復(fù)合金屬基板連接于散熱器件和功率器件之間的方式，解決了功率器件與散熱器之間的安裝方式存在絕緣性差或脆性較大等各種弊端的問題，尤其解決了安裝過程中所導(dǎo)致的絕緣耐壓問題，進(jìn)而達(dá)到了提升功率器件的散熱能力、產(chǎn)品的功率密度的效果，滿足了電源高效率高功率密度的強(qiáng)烈市場需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的功率器件與散熱器之間的安裝示意圖；
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率器件的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的將散熱基板與陶瓷復(fù)合金屬基板結(jié)合示意圖；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的陶瓷復(fù)合金屬基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)散熱基板與多個(gè)陶瓷復(fù)合金屬基板和功率器件的總裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率器件的散熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該功率器件的散熱裝置，包括:功率器件21、散熱器件22，以及連接于功率器件和散熱器件之間的導(dǎo)熱絕緣器件23，其中，導(dǎo)熱絕緣器件23與功率器件21和散熱器件22均采用焊接或粘接方式連接，導(dǎo)熱絕緣器23件為陶瓷復(fù)合金屬基板。
[0027]在本實(shí)施例中，散熱器件22為散熱基板。
[0028]在本實(shí)施例中，散熱基板的包括:銅基板或鋁基板。
[0029]在本實(shí)施例中，陶瓷復(fù)合金屬基板是在1065°C _1085°C的條件下，由三氧化二鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板與金屬熔合形成的，其中，熔合后的金屬形成金屬基片。
[0030]在本實(shí)施例中，三氧化二鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板的雙面均熔合覆蓋有金屬基片。
[0031]在本實(shí)施例中，與散熱器件22連接的金屬基片為與三氧化二鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板大小相同的整片金屬板，與功率器件21連接的金屬基片是經(jīng)過熔合之后再經(jīng)過蝕刻形成的金屬線路板。
[0032]在本實(shí)施例中，上述金屬為銅。
[0033]在本實(shí)施例中，在散熱基板與導(dǎo)熱絕緣器件23焊接之前，散熱基板的表面需要進(jìn)行表面處理操作。
[0034]在本實(shí)施例中，焊接方式包括:回流焊接。
[0035]在本實(shí)施例中，粘接方式包括:采用導(dǎo)熱粘接膠粘接。
[0036]下面結(jié)合圖3至圖5對上述實(shí)施例提供的功率器件的散熱裝置進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0037]在實(shí)際應(yīng)用中，陶瓷復(fù)合金屬基板與散熱基板之間的結(jié)合可采用兩種方案:(I)在散熱器生產(chǎn)過程中直接焊接或粘接在散熱基板上或陶瓷復(fù)合金屬基板與散熱基板采用普通的回流焊接工藝進(jìn)行焊接；(2)采用導(dǎo)熱粘接膠進(jìn)行粘接(請參考圖3，圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的將散熱基板與陶瓷復(fù)合金屬基板結(jié)合示意圖)，功率器件與新型的功率器件散熱器之間可以采用回流焊接工藝或?qū)嵴辰幽z進(jìn)行粘接實(shí)現(xiàn)連接。
[0038]圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的陶瓷復(fù)合金屬基板的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，該陶瓷復(fù)合金屬基板23是由陶瓷基板231與金屬基板(232、233)組成的(優(yōu)選銅基板)，需要說明的是，二者是在一定條件下才能結(jié)合在一起的，在本優(yōu)選實(shí)施例中，將高絕緣性的三氧化二鋁(Al2O3)陶瓷基板(231)或氮化鋁(AlN)陶瓷基板(231)的雙面覆上銅金屬后，經(jīng)由高溫1065?1085°C的環(huán)境加熱，使銅金屬因高溫氧化、擴(kuò)散與Al2O3材質(zhì)產(chǎn)生共晶熔體，使銅金屬與陶瓷基板黏合，形成陶瓷復(fù)合金屬基板23，最后依據(jù)功率器件安裝的要求，安全規(guī)格的絕緣要求制成所需線路結(jié)構(gòu)，陶瓷復(fù)合金屬基板23起到導(dǎo)熱及絕緣的作用，針對新型功率器件散熱器所用的陶瓷復(fù)合金屬基板，與散熱器連接面的金屬基可以考慮整面鋪設(shè)，而與功率器件連接的金屬基面需要考慮安全規(guī)則問題而進(jìn)行蝕刻線路，陶瓷復(fù)合金屬基板的金屬表面需要進(jìn)行適合焊接的表面處理工藝。
[0039]圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)散熱基板與多個(gè)陶瓷復(fù)合金屬基板和功率器件的總裝示意圖，如圖5所示，由2個(gè)功率器件21 (這里采用T0220封裝的MOS管)和散熱器件22 (采用散熱基板)共同形成新型散熱器(也即散熱裝置)，陶瓷復(fù)合金屬基板(23)焊接MOS管的覆銅面，邊緣腐蝕2mm，以滿足安全規(guī)格的距離要求，陶瓷復(fù)合金屬基板(23)通過釬焊工藝焊接到散熱基板的相應(yīng)位置，形成散熱器結(jié)構(gòu)，T0220封裝的MOS管器件通過回流焊接固定在新型散熱器結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置，形成如圖5所示的安裝方式，安裝后將散熱器裝配到系統(tǒng)板上即可使用。
[0040]在實(shí)際應(yīng)用中，散熱基板(22)可以根據(jù)需求采用但不限于銅基、鋁基等材料，根據(jù)散熱的要求設(shè)計(jì)成所需形狀，表面進(jìn)行適合焊接或粘接的表面處理工藝。
[0041]上述實(shí)施例提供的功率器件的散熱裝置主要是通過具有絕緣與導(dǎo)熱的功能的陶瓷復(fù)合金屬基板實(shí)現(xiàn)的，為了解決陶瓷復(fù)合金屬基板的裂紋問題，陶瓷復(fù)合金屬基板與散熱器及功率器件之間采用焊接或粘接工藝，形成需要的結(jié)構(gòu)，解決小型化的散熱及生產(chǎn)失效的問題。
[0042]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:上述實(shí)施例提供的功率器件的散熱裝置能夠很好地解決目前的功率密度的提高所需的功率器件的散熱及絕緣問題，且提高了器件的散熱能力，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上的器件可靠性，減少器件的熱失效，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)品的小型化，高可靠性的設(shè)計(jì)。而且，能夠提升產(chǎn)品的效率和功率密度，來滿足產(chǎn)品的高效率高功率密度的強(qiáng)烈市場需求。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率器件的散熱裝置，其特征在于，包括: 功率器件、散熱器件，以及連接于所述功率器件和所述散熱器件之間的導(dǎo)熱絕緣器件，其中，所述導(dǎo)熱絕緣器件與所述功率器件和所述散熱器件均采用焊接或粘接方式連接，所述導(dǎo)熱絕緣器件為陶瓷復(fù)合金屬基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述散熱器件為散熱基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述散熱基板的包括:銅基板或鋁基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述陶瓷復(fù)合金屬基板是在1065°C _1085°C的條件下，由三氧化二鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板與金屬熔合形成的，其中，熔合后的金屬形成金屬基片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述三氧化二鋁陶瓷基板或所述氮化鋁陶瓷基板的雙面均熔合覆蓋有所述金屬基片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，與所述散熱器件連接的所述金屬基片為與三氧化二鋁陶瓷基板或所述氮化鋁陶瓷基板大小相同的整片金屬板，與所述功率器件連接的所述金屬基片是經(jīng)過熔合之后再經(jīng)過蝕刻形成的金屬線路板。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述金屬為銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述散熱基板與所述導(dǎo)熱絕緣器件焊接之前，所述散熱基板的表面需要進(jìn)行表面處理操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述焊接方式包括:回流焊接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述粘接方式包括:采用導(dǎo)熱粘接膠粘接。
【文檔編號】H01L23/373GK103871983SQ201210551326
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】崔萬恒, 陳麗霞, 黃柱 申請人:中興通訊股份有限公司