CN106952875A - 一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法 - Google Patents

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徐文辉
王玉林
滕鹤松
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Abstract

本发明公开了一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，在加工碳化硅胚体用于容纳螺栓的通孔时，在通孔的两端边缘处开设倒角，再通过渗铝工艺并对通孔内的金属铝进行加工，形成AlSiC底板的安装孔。本发明通孔周边的铝层比较均匀，胚体渗铝完成后即使铝层较薄且铝层收缩后也不会使胚体外露，碳化硅胚体没有形状突变的区域，能够避免安装时应力在胚体通孔处的集中，减小了开裂的风险，避免了在安装孔处胚体碎裂而导致的功率半导体器件无法正常使用的后果，大大提高了AlSiC底板的可靠性。

Description

一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法
技术领域
本发明涉及电力电子领域，尤其是一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法。
背景技术
AlSiC即铝碳化硅，是铝基碳化硅颗粒增强复合材料的简称。AlSiC是采用高科技手段将铝渗透进碳化硅的内部，形成内外一体，性质炯异的新型材料。AlSiC是金属基热管理复合材料，是电子元器件专用封装材料，主要是将铝与高体积分数的SiC复合成为低密度、高导热率和低膨胀系数的封装材料，以解决电子电路的热失效问题。由于功率半导体器件发热严重，工作温度较高，往往由于封装材料的热膨胀系数不匹配造成失效，AlSiC的热膨胀系数较铜更接近半导体器件，而且还具有重量轻、密度小、高刚度、不变形的特点，因此广泛应用于功率半导体行业。
但是，AlSiC作为功率半导体器件的底板，两个较大表面往往采用一平一凸设计，其用于安装螺栓的通孔内留铝较多，且碳化硅胚体与铝的热膨胀系数有差异，铝的热膨胀系数较大，因此渗铝工序完成后，在通孔中的金属铝会向中间收缩，由于铝的收缩胚体通孔边角处的铝层非常薄加上胚体通孔处的应力集中，因此安装孔处胚体边角很容易开裂，甚至使碳化硅胚体外露，更加剧其边缘碎裂。在使用过程中，胚体开裂后会导致其周围碳化硅胚体碎裂从而造成功率半导体器件无法正常使用的后果，不仅严重影响了功率半导体器件的可靠性，还会对封装企业造成很大损失。现有技术为了防止其开裂均采用加厚铝层的方式，使得其收缩后依然能够以很大的厚度包裹碳化硅胚体，但由于铝与绝缘底板的热膨胀系数相关较大，这种做法会导致AlSiC底板与绝缘底板之间的焊层承受较大应力，存在相应的隐患。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法。
技术方案：一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，在加工碳化硅胚体用于容纳螺栓的通孔时，在通孔的两端边缘处开设倒角，再通过渗铝工艺并对通孔内的金属铝进行加工，形成AlSiC底板的安装孔。
进一步的，所述倒角的倾斜角度为30°～60°。
进一步的，所述倒角为倒圆角。
进一步的，所述倒角的长度为0.5mm至3mm。
进一步的，所述AlSiC底板具有焊接面和非焊接面，所述焊接面为平面，非焊接面为凸形球面。
进一步的，所述AlSiC底板的表面为铝合金，镀层为半光亮镍、光亮镍或镍硼。
进一步的，在所述碳化硅胚体表面经渗铝工艺所包覆的铝层厚度小于0.2mm。
一种AlSiC底板的碳化硅胚体，所述碳化硅胚体上设有用于容纳螺栓的通孔，在所述通孔的两端边缘处分别设有倒角。
一种AlSiC底板，采用上述制造方法制造。
有益效果：在碳化硅胚体通孔的两端加工有倒角，即使铝层较薄但通孔周边的铝层比较均匀，碳化硅胚体没有形状突变的区域，胚体渗铝完成后通孔边缘处及通孔内的铝层虽然也会收缩，但安装时胚体通孔处却不会存在应力集中，减小了由收缩而导致的碳化硅胚体边缘裂缝甚至胚体外露的风险，避免了在安装孔处胚体碎裂而导致的功率半导体器件无法正常使用的后果；并且也不会由于铝与绝缘底板的热膨胀系数相关较大而导致AlSiC底板与绝缘底板之间的焊层承受较大应力，大大提高了AlSiC底板的可靠性。
附图说明
图1是AlSiC底板的制造流程图；
图2是AlSiC底板的制造过程图；
图3是胚体倒圆角的AlSiC底板的制造过程图。
具体实施方式
下面并结合附图对本技术方案进行详细说明：
实施例1：如图1、图2所示，一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，在加工碳化硅胚体1用于容纳螺栓的通孔2时，在通孔2的两端边缘处开设倒角，再通过渗铝工艺并对通孔2内的金属铝3进行加工，即：将液体铝渗入到多孔结构的碳化硅胚体1中，渗铝完成后，通孔2中的铝会向中间收缩，形成两个内凹的平面，在内凹的平面上加工圆柱形通孔2，去除部分铝，形成AlSiC底板的安装孔。使用时，通过螺栓将AlSiC底板安装在散热装置上，使用螺栓固定AlSiC底板时不会产生明显的应力集中问题。由此制造出的AlSiC底板其碳化硅胚体1在通孔2的两端边缘处设有倒角，倒角的倾斜角度为45°，倒角的长度为0.5mm，其具体长度与胚体1的长度有关，倒角也可以采用倒圆角，如图3所示。
AlSiC底板具有焊接面和非焊接面，所述焊接面为平面，非焊接面为凸形球面，AlSiC底板的表面为铝合金，镀层为半光亮镍、光亮镍或镍硼。本实施例中在所述碳化硅胚体表面经渗铝工艺所包覆的铝层厚度小于0.2mm。
实施例2：本实施例与实施例1中的结构和方法基本相同，区别在于，倒角的倾斜角度(即胚体1安装螺栓头部的一面与倒角的夹角)为30°，倒角的长度为1mm。
实施例3：本实施例与实施例1中的结构和方法基本相同，区别在于，倒角的倾斜角度为60°，倒角的长度为3mm。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，其特征在于，在加工碳化硅胚体(1)用于容纳螺栓的通孔(2)时，在通孔(2)的两端边缘处开设倒角，再通过渗铝工艺并对通孔内的金属铝(3)进行加工，形成AlSiC底板的安装孔。
2.根据权利要求1所述的一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，其特征在于，所述倒角的倾斜角度为30°～60°。
3.根据权利要求1所述的一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，其特征在于，所述倒角为倒圆角。
4.根据权利要求1所述的一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，其特征在于，所述倒角的长度为0.5mm至3mm。
5.根据权利要求1所述的一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，其特征在于，所述AlSiC底板具有焊接面和非焊接面，所述焊接面为平面，非焊接面为凸形球面。
6.根据权利要求1所述的一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，其特征在于，所述AlSiC底板的表面为铝合金，镀层为半光亮镍、光亮镍或镍硼。
7.根据权利要求1所述的一种AlSiC底板及其安装孔防裂的方法，其特征在于，在所述碳化硅胚体(1)表面经渗铝工艺所包覆的铝层厚度小于0.2mm。
8.一种AlSiC底板的碳化硅胚体，其特征在于，所述碳化硅胚体(1)上设有用于容纳螺栓的通孔(2)，在所述通孔(2)的两端边缘处分别设有倒角。
9.一种AlSiC底板，其特征在于，采用如权利要求1-7中任一项中所述方法制造。
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