CN109216303B - 一种芯片散热器及其制备方法和dbc基板组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及芯片散热器领域，具体涉及一种芯片散热器及其制备方法和DBC基板组件。该芯片散热器包括：依次层压设置的上端盖、共烧层压散热结构和下端盖，所述下端盖上设置有冷却液入口和冷却液出口，所述共烧层压散热结构的材质为无氧铜，所述上端盖和下端盖的材质为无氧铜和/或含铜的合金。还涉及芯片散热器的制备方法和一种DBC基板组件，该基板组件包括上述任意结构的芯片散热器。本发明散热器的抗冷热冲击性能、导热性、以及芯片散热器的密封性均较好，且本发明的芯片散热器的成本较低，制备过程易于操作和实现。

Description

一种芯片散热器及其制备方法和DBC基板组件

技术领域

本发明涉及芯片散热器领域，具体涉及一种芯片散热器及其制备方法和DBC基板组件。

背景技术

专利申请CN103295982A公开了一种用于电子封装模块的覆铜陶瓷散热器，其共烧层压陶瓷散热结构通过金属材料将多个单层陶瓷片烧结成单一的烧结体。组成共烧层压陶瓷结构的单层陶瓷片内冲制有构成散热水道的通孔，多层单片陶瓷叠压后形成交错结构，在共烧层压陶瓷结构内形成水道。高温共烧层压陶瓷结构有两片单层陶瓷不含通孔结构，且位于共烧层压陶瓷结构上下表面构成水道的外壁，冷却液在其内部流动进行散热。该现有技术的散热器是采用在陶瓷片之间填充金属材料通过高温烧结而形成，此工艺较为复杂且实施难度较高，各焊接层中易形成气孔，且陶瓷之间进行金属填料时无法保证填料的均匀性(填料面积厚度等)，这样会导致层压陶瓷之间的气密性可能会出现问题；陶瓷板之间需要填充金属浆料，造价成本会相对较高。另外，陶瓷机体的导热性较差，抗冷热冲击性能低，容易出现裂纹；相邻两片陶瓷之间相互交错的通孔设计，两片重叠镂空部分形成主流道，未重叠区域则成为不流通的区域，导致冷却液的流动不顺畅，从而导致散热器的散热效率不高。

因此，现在急需一种能够散热效率较高且成本较低的散热器。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中散热器散热效率较低等缺陷，提供一种芯片散热器及其制备方法和DBC基板组，该散热器具有抗冷热冲击性强，散热效率高等优点。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种芯片散热器，该芯片散热器包括：依次层压设置的上端盖、共烧层压散热结构和下端盖，所述下端盖上设置有冷却液入口和冷却液出口，所述共烧层压散热结构的材质为无氧铜，所述上端盖和下端盖的材质为无氧铜和/或含铜的合金。

优选地，所述共烧层压散热结构为重复铜片单元，所述重复铜片单元包括依次层压设置的第一铜片和第三铜片，所述第一铜片上设置有通孔a，所述第三铜片上设置有通孔b，第一铜片上的通孔a与第三铜片上的通孔b至少部分交错设置，更优选为全部交错设置。

优选地，所述第一铜片包括：第一通孔区域、第二通孔区域以及位于第一通孔区域和第二通孔区域之间的非通孔区域a，其中，第一通孔区域和第二通孔区域内具有通孔a。

优选地，所述第三铜片包括：第三通孔区域、第四通孔区域以及位于第三通孔区域和第四通孔区域之间的非通孔区域b，其中，第三通孔区域和第四通孔区域内具有通孔b。

优选地，所述第一铜片的厚度为0.1-1.5mm，更优选为0.25-0.9mm。

优选地，所述第三铜片的厚度为0.1-1.5mm，更优选为0.25-0.9mm。

优选地，所述重复铜片单元还包括设置在第一铜片和第三铜片之间的第二铜片，以用于使得冷却液在第一铜片和第三铜片之间流动顺畅。

优选地，所述第二铜片为矩形的铜框，且该铜框相对的两个侧边上设置有连接该两个侧边的第一铜条。

优选地，所述第二铜片的厚度为0.1-1.5mm，更优选为0.25-0.9mm。

优选地，所述第一铜片和第二铜片之间设置有氧化亚铜层用于粘结第一铜片和第二铜片，所述第二铜片与所述第三铜片之间设置有氧化亚铜层用于粘结第二铜片和第三铜片。

优选地，所述上端盖上设置有位于芯片散热器内部的第一蓄流槽。

优选地，所述上端盖的最大厚度为1-4mm，所述第一蓄流槽的深度为0.5-3mm。

优选地，所述下端盖上设置有位于芯片散热器内部的第二蓄流槽和第三蓄流槽，所述第二蓄流槽和第三蓄流槽之间设置有第二铜条，所述第二铜条用于阻隔第二蓄流槽和第三蓄流槽之间冷却液的流动；

优选地，所述下端盖的最大厚度为1-4mm，所述第二蓄流槽的深度为0.5-3mm，所述第三蓄流槽的深度为0.5-3mm。

优选地，所述上端盖与共烧层压散热结构之间设置有氧化亚铜层用于粘结上端盖和共烧层压散热结构，所述下端盖与共烧层压散热结构之间设置有氧化亚铜层用于粘结下端盖和共烧层压散热结构。

优选地，所述上端盖和下端盖为含铜的合金，更优选为黄铜，进一步优选地，所述黄铜中铜的含量为60-75重量％。

本发明第二方面提供了一种制备芯片散热器的方法，该方法包括：将上端盖、共烧层压散热结构和下端盖进行层压烧结，其中，所述下端盖上设置有冷却液入口和冷却液出口，所述共烧层压散热结构的材质为无氧铜，所述上端盖和下端盖的材质为无氧铜和/或含铜的合金。

优选地，所述层压烧结的条件包括：温度为1000-1200℃，时间为2-5h。

优选地，所述共烧层压散热结构的制备方式包括：

(1)将铜片进行蚀刻，以形成第一铜片、第二铜片和第三铜片；

(2)将蚀刻后得到的第一铜片、第二铜片和第三铜片分别进行第一表面氧化，使得在第一铜片、第二铜片和第三铜片的至少一个表面上形成氧化亚铜层；

(3)将第一表面氧化后的第一铜片、第二铜片和第三铜片进行层压共烧。

优选地，所述第一表面氧化的条件包括：氧含量为300-400ppm，氧化时间为0.5-1.0h。

优选地，层压共烧的条件包括：温度为1000-1200℃，时间为2-5h。

优选地，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，以形成具有第一通孔区域、第二通孔区域以及位于第一通孔区域和第二通孔区域之间的非通孔区域a的第一铜片，其中，第一通孔区域和第二通孔区域内具有通孔a。

优选地，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，以形成具有第三通孔区域、第四通孔区域以及位于第三通孔区域和第四通孔区域之间的非通孔区域b的第三铜片，其中，第三通孔区域和第四通孔区域内具有通孔b。

优选地，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，以形成矩形铜框的第二铜片，且该铜框相对的两个侧边上设置有连接该两个侧边的第一铜条。

优选地，该方法还包括：将第一表面氧化后的第一铜片、第二铜片和第三铜片进行层压共烧，使得第一铜片上的通孔a与第三铜片上的通孔b至少部分交错设置，更优选为全部交错设置。

优选地，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，形成具有第一蓄流槽的上端盖，更优选地，所述上端盖的最大厚度为1-4mm，所述第一蓄流槽的深度为0.5-3mm。

优选地，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，形成具有第二蓄流槽和第三蓄流槽的下端盖，所述第二蓄流槽和第三蓄流槽之间设置有第二铜条，所述第二铜条用于阻隔第二蓄流槽和第三蓄流槽之间冷却液的流动。

优选地，所述下端盖的最大厚度为1-4mm，所述第二蓄流槽的深度为0.5-3mm，所述第三蓄流槽的深度为0.5-3mm。

优选地，该方法还包括：将铜片进行蚀刻后进行第二表面氧化，以在上端盖与共烧层压散热结构接触的上端盖的表面上形成氧化亚铜层和/或在下端盖与共烧层压散热结构接触的下端盖的表面上形成氧化亚铜层。

优选地，所述第二表面氧化的条件包括：氧含量为400-450ppm，氧化时间为0.5-1.0h。

本发明第三方面提供了一种DBC基板组件，该基板组件包括上述任意结构的芯片散热器以及上述任意方法制得的芯片散热器。

优选地，该基板组件还包括设置在芯片散热器的上端盖上的覆铜陶瓷板；更优选地，所述覆铜陶瓷板上设置有芯片。

本发明中采用铜类材料替换现有技术散热器中使用的昂贵的陶瓷材料(DBC基板组件用陶瓷一般为昂贵的增韧氧化铝，氮化铝、氮化硅)，能够克服陶瓷机体的导热性较差，抗冷热冲击性能低，容易出现裂纹等缺陷；另外，现有技术的散热器的陶瓷片通过填充在陶瓷片间的金属填料进行高温烧结成型，该工艺较为复杂且实施难度较高，各焊接层中易形成气孔，且陶瓷之间进行金属填料时无法保证填料的均匀性(填料面积厚度等)，这样会导致层压陶瓷之间的气密性可能会出现问题。而本发明中共烧层压散热结构的材质采用无氧铜，所述上端盖和下端盖的材质采用无氧铜和/或含铜的合金，经层压设置的散热器的抗冷热冲击性能、导热性、以及芯片散热器的密封性均能得到较好的保障，且本发明的芯片散热器的成本较低，制备过程易于操作和实现。

附图说明

图1是本发明一种优选实施方式的芯片散热器和DBC基板组件结构示意图；

图2是本发明一种优选实施方式的芯片散热器的结构示意图；

图3是本发明一种具体实施方式的第一铜片、第二铜片和第三铜片的示意图；

图4是本发明一种具体实施方式的第一铜片、第二铜片和第三铜片层压方式的示意图；

图5是本发明一种具体实施方式的层压后第一铜片和第三铜片上通孔a和通孔b设置方式的示意图；

图6是本发明一种具体实施方式的上端盖结构的示意图；

图7是本发明一种具体实施方式的下端盖结构的示意图。

附图标记说明

1 上端盖 11 第一蓄流槽

2 共烧层压散热结构

21 第一铜片 211 第一通孔区域 212 第二通孔区域 213 非通孔区域a

22 第二铜片 221 第一铜条

23 第三铜片 231 第三通孔区域 232 第四通孔区域 233 非通孔区域b

3 下端盖 31 冷却液入口 32 冷却液出口

33 第二蓄流槽 34 第三蓄流槽 35 第二铜条

4 覆铜陶瓷板

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明一方面提供了一种芯片散热器，如图1和2所示，该芯片散热器包括：依次层压设置的上端盖1、共烧层压散热结构2和下端盖3，所述下端盖3上设置有冷却液入口31和冷却液出口32，所述共烧层压散热结构2的材质为无氧铜，所述上端盖1和下端盖3的材质为无氧铜和/或含铜的合金。

本发明中，无氧铜，又称为纯铜，其中的铜含量较高，甚至可高达99.5-99.95％。

本发明中，出于成本的考虑，所述上端盖1和下端盖3的材质优选采用含铜的合金。其中，含铜的合金可以为本领域各种铜合金种类，例如可以包括：铜锌合金(黄铜)、铜镍二元合金(白铜)、铜锡合金(青铜)，优选为黄铜，从而能够进一步提高共烧层压散热结构2与上端盖1、下端盖3之间的粘合性。更优选地，所述黄铜中铜的含量为60-75重量％。

根据本发明中所述的芯片散热器，优选地，如图3-5所示，所述共烧层压散热结构2为重复铜片单元，所述重复铜片单元包括依次层压设置的第一铜片21和第三铜片23，所述第一铜片21上设置有通孔a，所述第三铜片23上设置有通孔b，第一铜片21上的通孔a与第三铜片23上的通孔b至少部分交错设置，优选为全部交错设置，从而能够使得冷却液通过交错设置的通孔a和通孔b而形成流道，以实现层间流动，大大增大了散热面积，从而增强了散热器的散热能力。

根据本发明中所述的芯片散热器，所述第一铜片21的厚度优选为0.1-1.5mm，更优选为0.25-0.9mm，从而能够进一步提高散热器的散热效率。

根据本发明中所述的芯片散热器，所述第三铜片23的厚度为0.1-1.5mm，更优选为0.25-0.9mm，从而能够进一步提高散热器的散热效率。

本发明中，通孔a和通孔b的孔径可以根据第一铜片21和第三铜片23的尺寸进行相应地设置，例如相对于6400mm²面积的第一铜片21，所述通孔a的孔径可以为1-8mm，优选为2-6mm；相对于6400mm²面积的第三铜片23，所述通孔b的孔径可以为1-8mm，优选为2-6mm，从而能够使得冷却液在铜层间流动更加顺畅，进而进一步提高散热器的散热效率。

根据本发明中所述的芯片散热器，如图3-5所示，优选地，所述重复铜片单元还包括设置在第一铜片21和第三铜片23之间的第二铜片22，以用于使得冷却液在第一铜片21和第三铜片23之间流动顺畅。

本发明中，第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23的形状可以根据实际需要所确定，例如可以为圆形或者矩形等。为了方便，以矩形为例说明，如图3所示，当第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23的形状均为矩形时，优选地，所述第二铜片22为矩形的铜框，且该铜框相对的两个侧边上设置有连接该两个侧边的第一铜条221。

根据本发明中所述的芯片散热器，如图3所示，优选地，所述第一铜片21包括：第一通孔区域211、第二通孔区域212以及位于第一通孔区域211和第二通孔区域212之间的非通孔区域a 213，其中，第一通孔区域211和第二通孔区域212内具有通孔a，进一步优选地，第一铜条221处于非通孔区域a 213内，从而能够阻隔冷却液在芯片散热器左侧区域和右侧区域之间的流动，使得冷却液沿着垂直于各铜片的方向流动。

根据本发明中所述的芯片散热器，如图3所示，优选地，所述第三铜片23包括：第三通孔区域231、第四通孔区域232以及位于第三通孔区域231和第四通孔区域232之间的非通孔区域b 233，其中，第三通孔区域231和第四通孔区域232内具有通孔b，进一步优选地，第一铜条221处于非通孔区域b 233内，从而能够阻隔冷却液在芯片散热器左侧区域和右侧区域之间的流动，使得冷却液沿着垂直于各铜片的方向流动。

在本发明一种优选实施方式中，共烧层压散热结构2为重复铜片单元，且重复铜片单元包括依次层压设置的第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23，且第一铜片21和第三铜片23为矩形铜片，第二铜片22为矩形的铜框，且该铜框相对的两个侧边上设置有连接该两个侧边的第一铜条221，从而能够使得冷却液在共烧层压散热结构2内更顺畅地流动。

根据本发明中所述的芯片散热器，优选地，所述第二铜片22的厚度为0.1-1.5mm，更优选为0.25-0.9mm，从而能够进一步提高散热器的散热效率。

本发明中，对第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23的尺寸大小没有特别的限定，可以根据实际需要设计。另外，对重复铜片单元的个数没有特别的限定，可以根据需要散热的芯片的工作散热状况来确定，当芯片的工作散热较大时，可以采用重复铜片单元的个数较多的散热器对其进行散热。其中，也可以根据实际需要，可能需要整数个重复铜片单元，也可能需要非整数个重复铜片单元，即例如与上端盖和下端盖层压设置的可能是重复铜片单元的第一铜片21、或者第二铜片22或第三铜片23。优选地，共烧层压散热结构为整数个重复铜片单元。

在本发明一种优选实施方式中，所述第一铜片21和第二铜片22之间设置有氧化亚铜层用于粘结第一铜片21和第二铜片22，所述第二铜片22与所述第三铜片23之间设置有氧化亚铜层用于粘结第二铜片22和第三铜片23，从而能够提高各铜片之间的粘合性，进而进一步增加芯片散热器的密封性。

根据本发明中所述的芯片散热器，如图6所示，优选地，所述上端盖1上设置有位于芯片散热器内部的第一蓄流槽11，更优选地，所述上端盖1的最大厚度为1-4mm，所述第一蓄流槽11的深度为0.5-3mm，该蓄流槽能够增加冷却液与覆铜陶瓷板4的接触时间，从而能够进一步提高散热器的散热效率。具体地，上端盖1可以是一个四周凸起内部有凹槽(第一蓄流槽11)的铜片，上端盖1的最大厚度指的是上端盖1四周边缘的厚度。

根据本发明中所述的芯片散热器，如图7所示，优选地，所述下端盖3上设置有位于芯片散热器内部的第二蓄流槽33和第三蓄流槽34，所述第二蓄流槽33和第三蓄流槽34之间设置有第二铜条35，所述第二铜条35用于阻隔第二蓄流槽33和第三蓄流槽34之间冷却液的流动。本发明中，如图2所示，第二铜片22中间的第一铜条221以及第二蓄流槽33和第三蓄流槽34之间的第二铜条35将芯片散热器分为两个部分，即冷却液入口侧和冷却液出口侧，该阻隔作用能够使得冷却液从冷却液入口侧进入芯片散热器中沿垂直于重复铜片单元中铜片的方向通过通孔a和b流动至第一蓄流槽11，并在上述第一蓄流槽11内停留一定时候后进入冷却液出口侧，并沿与进入方向相反的方向进行流动，直至流出冷却液出口32，形成了水流循环，以进一步提高芯片散热器的散热效率。

根据本发明中所述的芯片散热器，优选地，所述下端盖3的最大厚度为1-4mm，所述第二蓄流槽33的深度为0.5-3mm，所述第三蓄流槽34的深度为0.5-3mm，从而进一步提高散热器的散热效率。具体地，下端盖3可以是一个四周凸起内部有凹槽(第二蓄流槽33和第三蓄流槽34)且凹槽中间有第二铜条35的铜片，下端盖3的最大厚度指的是下端盖3四周边缘的厚度以及中间铜条的厚度。其中，第二蓄流槽33和第三蓄流槽34之间的第二铜条35可以与下端盖一体成型。即可以将铜片蚀刻成如图7所示的结构。

根据本发明中所述的芯片散热器，优选地，所述上端盖1与共烧层压散热结构2之间设置有氧化亚铜层用于粘结上端盖1和共烧层压散热结构2，所述下端盖3与共烧层压散热结构2之间设置有氧化亚铜层用于粘结下端盖3和共烧层压散热结构2，从而能够进一步增加芯片散热器的密封性。

本发明中，第一铜片21、第二铜片22第三铜片23中的“第一”、“第二”和“第三”只是为了便于描述，并不限制本发明，同理，第一蓄流槽11、第二蓄流槽33和第三蓄流槽34中的“第一”、“第二”和“第三”也只是为了便于描述，并不限制本发明。

本发明中的冷却液可以为各种常规的冷却液，例如可以为水或者油中的至少一种。

本发明中，优选地，在芯片散热器的外部的冷却液入口31和冷却液出口32之间设置冷却装置以加速芯片散热器中冷却液的冷却，从而能够进一步提高芯片散热器的散热效率。

本发明第二方面提供了一种制备芯片散热器的方法，该方法包括：将上端盖1、共烧层压散热结构2和下端盖3进行层压烧结，其中，所述下端盖3上设置有冷却液入口31和冷却液出口32，所述共烧层压散热结构2的材质为无氧铜，所述上端盖1和下端盖3的材质为无氧铜和/或含铜的合金。

根据本发明所述的方法，其中，层压烧结可以为本领域各种铜质材料层压烧结条件，例如可以为包括：温度为1000-1200℃，时间为2-5h。

根据本发明所述的方法，其中，共烧层压散热结构2的制备方式优选包括：

(1)将铜片进行蚀刻，以形成第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23；

(2)将蚀刻后得到的第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23分别进行第一表面氧化，使得在第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23的至少一个表面上形成氧化亚铜层；

(3)将第一表面氧化后的第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23进行层压共烧。

在本发明制备共烧层压散热结构2的方式中，所述第一表面氧化的条件优选包括：氧含量为300-400ppm，氧化时间为0.5-1.0h，从而能够形成较厚的氧化亚铜层，进而更有利于形成密封性较好的共烧层压散热结构。

在本发明制备共烧层压散热结构2的方式中，层压共烧的条件可以包括：温度为1000-1200℃，时间为2-5h。

根据本发明所述的方法，其中，该方法还优选包括：将铜片进行蚀刻，以形成具有第一通孔区域211、第二通孔区域212以及位于第一通孔区域211和第二通孔区域212之间的非通孔区域a 213的第一铜片21，其中，第一通孔区域211和第二通孔区域212内具有通孔a。

根据本发明所述的方法，其中，该方法还优选包括：将铜片进行蚀刻，以形成具有第三通孔区域231、第四通孔区域232以及位于第三通孔区域231和第四通孔区域232之间的非通孔区域b 233的第三铜片23，其中，第三通孔区域231和第四通孔区域232内具有通孔b。

根据本发明所述的方法，其中，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，以形成矩形铜框的第二铜片22，且该铜框相对的两个侧边上设置有连接该两个侧边的第一铜条221。

根据本发明所述的方法，其中，该方法还优选包括：将第一表面氧化后的第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23进行层压共烧，使得第一铜片21上的通孔a与第三铜片23上的通孔b至少部分交错设置，更优选为全部交错设置。

根据本发明所述的方法，其中，该方法还优选包括：将铜片进行蚀刻，形成具有第一蓄流槽11的上端盖1，进一步优选地，所述上端盖1的最大厚度为1-4mm，所述第一蓄流槽11的深度为0.5-3mm。

根据本发明所述的方法，其中，该方法还优选包括：将铜片进行蚀刻，形成具有第二蓄流槽33和第三蓄流槽34的下端盖3，所述第二蓄流槽33和第三蓄流槽34之间设置有第二铜条35，所述第二铜条35用于阻隔第二蓄流槽33和第三蓄流槽34之间冷却液的流动。

根据本发明所述的方法，其中，优选地，所述下端盖3的最大厚度为1-4mm，所述第二蓄流槽33的深度为0.5-3mm，所述第三蓄流槽34的深度为0.5-3mm。

根据本发明所述的方法，其中，该方法还优选包括：将铜片进行蚀刻后进行第二表面氧化，以在上端盖1与共烧层压散热结构2接触的上端盖1的表面上形成氧化亚铜层和/或在下端盖3与共烧层压散热结构2接触的下端盖3的表面上形成氧化亚铜层。

根据本发明所述的方法，其中，所述第二表面氧化的条件优选包括：氧含量为400-450ppm，氧化时间为0.5-1.0h，从而能够形成较厚的氧化亚铜层，进而更有利于形成密封性较好的芯片散热器。

在本发明一种具体的实施方式中，将铜片蚀刻成如图3所示的第一铜片21、第二铜片22和第三铜片23的形式，然后将上述铜片在氧含量为300-400ppm的网带炉中平放在陶瓷片上经0.5-1.0h氧化(陶瓷片可避免铜下表面氧化)，使铜片上表面氧化生成氧化亚铜薄层，然后将三种不同结构的铜片按照铜片的氧化面和另一片铜片的非氧化面层叠的方式进行层压共烧。其中，层压共烧的温度可以为1000-1200℃，时间可以为2-5h。

在本发明的另一种具体实施方式中，将铜片蚀刻成如图6所示的上端盖1和如7所示的下端盖3，其中，下端盖3上可以已设置有一体成型或者焊接上去的冷却液入口31和冷却液出口32。然后，将上述上端盖1和下端盖3与共烧层压散热结构2的接触面在氧含量为400-450ppm的网带炉中经0.5-1.0h氧化，使该接触面上表面氧化生成氧化亚铜薄层，然后将上端盖1和下端盖3与共烧层压散热结构2通过烧结工艺使得共烧层压散热结构2能够与两个端盖完全密封结合起来。其中，烧结的温度可以为1000-1200℃，时间可以为2-5h。

本发明第三方面提供了一种DBC基板组件，如图1所示，该基板组件包括上述任意结构的芯片散热器以及上述任意方法制得的芯片散热器。

根据本发明所述的DBC基板组件，如图1所示，该基板组件还可以包括设置在芯片散热器的上端盖1上的覆铜陶瓷板4；优选地，所述覆铜陶瓷板4上设置有芯片。其中，覆铜陶瓷板4可以通过焊接或者烧结工艺将覆铜陶瓷板4设置在上端盖1上。当采用焊接的方式时，可以先制备芯片散热器，然后将覆铜陶瓷板4焊接在上端盖1上。当采用烧结工艺时，DBC基板组件的制备方法例如包括：制备共烧层压散热结构2，然后将共烧层压散热结构2与上端盖1、下端盖3以及覆铜陶瓷板4共烧结，或者设置好重复铜片单元后，将重复铜片单元、上端盖1和下端盖3以及覆铜陶瓷板4共烧结。

本发明的覆铜陶瓷板4上的铜片可以被蚀刻成所需的不同样式的图案，然后在相应的位置上焊接工作的芯片。

本发明的DBC基板组件可以用于电子部件IGBT模块、LED微电子部件等装置。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (36)

1.一种芯片散热器，其特征在于，该芯片散热器包括：依次层压设置的上端盖(1)、共烧层压散热结构(2)和下端盖(3)，所述下端盖(3)上设置有冷却液入口(31)和冷却液出口(32)，所述共烧层压散热结构(2)的材质为无氧铜，所述上端盖(1)和下端盖(3)的材质为无氧铜和/或含铜的合金；

其中，所述共烧层压散热结构(2)为重复铜片单元，所述重复铜片单元包括依次层压设置的第一铜片(21)和第三铜片(23)，所述第一铜片(21)上设置有通孔a，所述第三铜片(23)上设置有通孔b，第一铜片(21)上的通孔a与第三铜片(23)上的通孔b至少部分交错设置；

所述重复铜片单元还包括设置在第一铜片(21)和第三铜片(23)之间的第二铜片(22)，以用于使得冷却液在第一铜片(21)和第三铜片(23)之间流动顺畅，其中，所述第二铜片(22)为矩形的铜框，且该铜框相对的两个侧边上设置有连接该两个侧边的第一铜条(221)。

2.根据权利要求1所述的芯片散热器，第一铜片(21)上的通孔a与第三铜片(23)上的通孔b为全部交错设置。

3.根据权利要求2所述的芯片散热器，所述第一铜片(21)包括：第一通孔区域(211)、第二通孔区域(212)以及位于第一通孔区域(211)和第二通孔区域(212)之间的非通孔区域a(213)，其中，第一通孔区域(211)和第二通孔区域(212)内具有通孔a。

4.根据权利要求2所述的芯片散热器，所述第三铜片(23)包括：第三通孔区域(231)、第四通孔区域(232)以及位于第三通孔区域(231)和第四通孔区域(232)之间的非通孔区域b(233)，其中，第三通孔区域(231) 和第四通孔区域(232)内具有通孔b。

5.根据权利要求2所述的芯片散热器，所述第一铜片(21)的厚度为0.1-1.5mm；所述第三铜片(23)的厚度为0.1-1.5mm。

6.根据权利要求2所述的芯片散热器，所述第一铜片(21)的厚度为0.25-0.9mm，所述第三铜片(23)的厚度为0.25-0.9mm。

7.根据权利要求1所述的芯片散热器，其中，所述第二铜片(22)的厚度为0.1-1.5mm。

8.根据权利要求7所述的芯片散热器，其中，所述第二铜片(22)的厚度为0.25-0.9mm。

9.根据权利要求7或8所述的芯片散热器，其中，所述第一铜片(21)和第二铜片(22)之间设置有氧化亚铜层用于粘结第一铜片(21)和第二铜片(22)，所述第二铜片(22)与所述第三铜片(23)之间设置有氧化亚铜层用于粘结第二铜片(22)和第三铜片(23)。

10.根据权利要求1所述的芯片散热器，其中，所述上端盖(1)上设置有位于芯片散热器内部的第一蓄流槽(11)。

11.根据权利要求10所述的芯片散热器，其中，所述上端盖(1)的最大厚度为1-4mm，所述第一蓄流槽(11)的深度为0.5-3mm。

12.根据权利要求1或10所述的芯片散热器，其中，所述下端盖(3) 上设置有位于芯片散热器内部的第二蓄流槽(33)和第三蓄流槽(34)，所述第二蓄流槽(33)和第三蓄流槽(34)之间设置有第二铜条(35)，所述第二铜条(35)用于阻隔第二蓄流槽(33)和第三蓄流槽(34)之间冷却液的流动。

13.根据权利要求12所述的芯片散热器，其中，所述下端盖(3)的最大厚度为1-4mm，所述第二蓄流槽(33)的深度为0.5-3mm，所述第三蓄流槽(34)的深度为0.5-3mm。

14.根据权利要求1所述的芯片散热器，其中，所述上端盖(1)与共烧层压散热结构(2)之间设置有氧化亚铜层用于粘结上端盖(1)和共烧层压散热结构(2)，所述下端盖(3)与共烧层压散热结构(2)之间设置有氧化亚铜层用于粘结下端盖(3)和共烧层压散热结构(2)。

15.根据权利要求1所述的芯片散热器，其中，所述上端盖(1)和下端盖(3)为含铜的合金。

16.根据权利要求15所述的芯片散热器，其中，所述上端盖(1)和下端盖(3)为黄铜。

17.根据权利要求16所述的芯片散热器，其中，所述黄铜中铜的含量为60-75重量％。

18.一种制备权利要求1-17中任意一项所述的芯片散热器的方法，其特征在于，该方法包括：将上端盖(1)、共烧层压散热结构(2)和下端盖(3)进行层压烧结，其中，所述下端盖(3)上设置有冷却液入口(31)和冷却液出口(32)，所述共烧层压散热结构(2)的材质为无氧铜，所述上端盖(1)和下端盖(3)的材质为无氧铜和/或含铜的合金。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述层压烧结的条件包括：温度为1000-1200℃，时间为2-5h。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述共烧层压散热结构(2)的制备方式包括：

(1)将铜片进行蚀刻，以形成第一铜片(21)、第二铜片(22)和第三铜片(23)；

(2)将蚀刻后得到的第一铜片(21)、第二铜片(22)和第三铜片(23)分别进行第一表面氧化，使得在第一铜片(21)、第二铜片(22)和第三铜片(23)的至少一个表面上形成氧化亚铜层；

(3)将第一表面氧化后的第一铜片(21)、第二铜片(22)和第三铜片(23)进行层压共烧。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一表面氧化的条件包括：氧含量为300-400ppm，氧化时间为0.5-1.0h。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，层压共烧的条件包括：温度为1000-1200℃，时间为2-5h。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，以形成具有第一通孔区域(211)、第二通孔区域(212)以及位于第一通孔区域(211)和第二通孔区域(212)之间的非通孔区域a(213)的第一铜片(21)，其中，第一通孔区域(211)和第二通孔区域(212)内具有通孔a。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，以形成具有第三通孔区域(231)、第四通孔区域(232)以及位于第三通孔区域(231)和第四通孔区域(232)之间的非通孔区域b(233)的第三铜片(23)，其中，第三通孔区域(231)和第四通孔区域(232)内具有通孔b。

25.根据权利要求20所述的方法，其中，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，以形成矩形铜框的第二铜片(22)，且该铜框相对的两个侧边上设置有连接该两个侧边的第一铜条(221)。

26.根据权利要求23-25中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：将第一表面氧化后的第一铜片(21)、第二铜片(22)和第三铜片(23)进行层压共烧，使得第一铜片(21)上的通孔a与第三铜片(23)上的通孔b至少部分交错设置。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，第一铜片(21)上的通孔a与第三铜片(23)上的通孔b为全部交错设置。

28.根据权利要求18所述的方法，其中，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，形成具有第一蓄流槽(11)的上端盖(1)。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述上端盖(1)的最大厚度为1-4mm，所述第一蓄流槽(11)的深度为0.5-3mm。

30.根据权利要求18所述的方法，其中，该方法还包括：将铜片进行蚀刻，形成具有第二蓄流槽(33)和第三蓄流槽(34)的下端盖(3)，所述第二蓄流槽(33)和第三蓄流槽(34)之间设置有第二铜条(35)，所述第二铜条(35)用于阻隔第二蓄流槽(33)和第三蓄流槽(34)之间冷却液的流动。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述下端盖(3)的最大厚度为1-4mm，所述第二蓄流槽(33)的深度为0.5-3mm，所述第三蓄流槽(34)的深度为0.5-3mm。

32.根据权利要求18所述的方法，其中，该方法还包括：将铜片进行蚀刻后进行第二表面氧化，以在上端盖(1)与共烧层压散热结构(2)接触的上端盖(1)的表面上形成氧化亚铜层和/或在下端盖(3)与共烧层压散热结构(2)接触的下端盖(3)的表面上形成氧化亚铜层。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述第二表面氧化的条件包括：氧含量为400-450ppm，氧化时间为0.5-1.0h。

34.一种DBC基板组件，其特征在于，该基板组件包括权利要求1-17中任意一项所述的芯片散热器以及权利要求18-33中任意一项所述的方法制得的芯片散热器。

35.根据权利要求34所述的基板组件，该基板组件还包括设置在芯片散热器的上端盖(1)上的覆铜陶瓷板(4)。

36.根据权利要求35所述的基板组件，所述覆铜陶瓷板(4)上设置有芯片。

Images