CN109309065A - 一种散热元件及其制备方法和igbt模组 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种散热元件及其制备方法和IGBT模组；所述散热元件包括导热体和散热本体，所述导热体为陶瓷覆铝铜导热体；所述散热本体为铝硅碳散热本体；所述陶瓷覆铝铜导热体包括陶瓷绝缘板、铜层和位于所述陶瓷绝缘板的相对的两个表面上的第一铝层和第二铝层，所述陶瓷绝缘板将所述第二铝层与所述第一铝层隔离，所述铜层通过渗铝一体成型的第二铝层结合在所述陶瓷绝缘板上；所述陶瓷绝缘板通过渗铝一体成型的所述第一铝层结合在所述铝硅碳散热本体上；所述IGBT模组含有上述散热元件。本公开中所述散热元件的铜层与铝相比具有更高的导热效率，并提高了导热体对于电器元件的支撑，提高了导热体的结构强度，延长了使用寿命。

Description

一种散热元件及其制备方法和IGBT模组
技术领域
本公开涉及散热器技术领域，具体地，涉及一种散热元件及其制备方法和IGBT模组。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，广泛应用于各种电子设备上。随着变频器等高电流电子设备的发展，对于IGBT芯片的性能提出了更高的要求，IGBT芯片承受更高的电流，其工作时产生的热量不断增加。现有IGBT芯片直接封装采用真空焊接技术，封装的过程共包括3个工艺：陶瓷覆铝导热体的制备、铝硅碳散热本体的处理和陶瓷覆铝导热体与铝硅碳散热本体的焊接。真空焊接技术不仅复杂、生产周期长，焊接过程中产生气泡或者焊料层不均匀都会使焊层形成形状大小不同的空洞；焊层中的空洞会引发电流密集效应导致热电击穿、热传导不良等，使其封装良品率下降，并且使用寿命缩短。
因此亟需一种新的散热装置克服现有技术中真空焊接的缺陷，得到热传导效果更好的散热装置。
发明内容
本公开的目的是提供一种散热元件，该散热元件具有良好的热传导效果，结构简单，加工工艺难度低。
为了实现上述目的，本公开提供一种散热元件，所述散热元件包括导热体和散热本体，所述导热体为陶瓷覆铝铜导热体；所述散热本体为铝硅碳散热本体；所述陶瓷覆铝铜导热体包括陶瓷绝缘板、铜层和位于所述陶瓷绝缘板的相对的两个表面上的第一铝层和第二铝层，所述陶瓷绝缘板将所述第二铝层与所述第一铝层隔离，所述铜层通过渗铝一体成型的第二铝层结合在所述陶瓷绝缘板上；所述陶瓷绝缘板通过渗铝一体成型的所述第一铝层结合在所述铝硅碳散热本体上。
通过上述技术方案，本公开所述的散热元件与真空焊接得到的散热元件相比金属层具有更少的空洞，散热元件的强度更高，良品率更高，延长了使用寿命；该散热元件具有更薄的铝层，提高了散热元件的导热效率；本公开提供的散热元件各层面之间的结合面无空隙，具有更高的连接强度和热传导效率，并且铝层较软使散热装置耐冷热冲击性能更优越；同时本公开中散热元件的铜层与铝相比具有更高的导热效率，并提高了导热体对于电器元件的支撑，提高了导热体的结构强度，延长了使用寿命。
本公开还提供了一种散热元件的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1.将碳化硅多孔骨架、陶瓷绝缘板和铜层装入渗铝模具，并使得所述碳化硅多孔骨架与所述陶瓷绝缘板之间具有第一空隙且所述陶瓷绝缘板与所述铜层之间具有第二空隙；
S2.在压力铸渗条件下，将熔融铝液加入所述渗铝模具并填充至所述第一空隙和所述第二空隙中并且进行抽真空和加压的操作，然后进行冷却脱模；
S3.通过蚀刻去除所述第一空隙和所述第二空隙中的部分铝金属，以使得所述第一空隙中的剩余铝金属形成第一铝层而所述第二空隙中的剩余铝金属形成第二铝层；或者，通过蚀刻去除所述第二空隙中的部分铝金属，以使得所述第二空隙中的剩余铝金属形成第二铝层；且所述陶瓷绝缘板将所述第二铝层与所述第一铝层隔离，所述第二铝层和所述铝硅碳散热本体隔离。
通过上述技术方案，本公开提供的散热元件制备方法通过熔融的铝液或者铝合金液一体成型生产陶瓷覆铝铜导热体并将陶瓷覆铝铜导热体与铝硅碳散热本体连接起来，将真空焊接技术中陶瓷覆铝铜导热体的制备、铝硅碳散热本体的处理和陶瓷覆铝铜导热体与铝硅碳散热本体的焊接3个步骤合为一个步骤，缩短了散热元件的生产周期；同时采用一体化成型的方法增强了所述散热元件的结构强度与耐冲击性能，延长了使用寿命。
本公开还提供了上述方法制备得到的散热元件。
本公开还提供了一种IGBT模组，该IGBT模组包括IGBT电路板和如上所述的散热元件。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是无槽的散热元件结构剖视图。
图2是有槽的散热元件结构剖视图。
图3是有槽的散热元件渗铝模具内部结构剖视图。
附图标记说明
1 铝硅碳散热本体 2 陶瓷绝缘板
3 第一铝层 4 第二铝层
5 散热柱 6 铜层
7 槽 8 第一空隙
9 第二空隙 10 第三空隙
11 渗铝模具 12 碳化硅多孔骨架
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开第一方面提供了一种散热元件，该散热元件包括导热体和散热本体，所述导热体为陶瓷覆铝铜导热体；所述散热本体为铝硅碳散热本体1；所述陶瓷覆铝铜导热体包括陶瓷绝缘板2、铜层6和位于所述陶瓷绝缘板2的相对的两个表面上的第一铝层3和第二铝层4，所述陶瓷绝缘板2将所述第二铝层4与所述第一铝层3隔离，所述铜层6通过渗铝一体成型的第二铝层4结合在所述陶瓷绝缘板2上；所述陶瓷绝缘板2通过渗铝一体成型的所述第一铝层3结合在所述铝硅碳散热本体1上。
通过上述技术方案，本公开所述的散热元件与真空焊接得到的散热元件相比金属层具有更少的空洞，散热元件的强度更高，良品率更高，延长了使用寿命；该散热元件具有更薄的铝层，提高了散热元件的导热效率；本公开提供的散热元件各层面之间的结合面无空隙，具有更高的连接强度和热传导效率，并且铝层较软使散热装置耐冷热冲击性能更优越；同时本公开中散热元件的铜层6与铝相比具有更高的导热效率，并提高了导热体对于电器元件的支撑，提高了导热体的结构强度，延长了使用寿命。
根据本公开第一方面，优选地，所述陶瓷绝缘板2为氧化铝陶瓷板、增韧氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或氮化硅陶瓷板；上述材质的陶瓷板具有较低的密度和较高的硬度，有利于延长使用寿命，所述陶瓷绝缘板2通过将所述第一铝层3和第二铝层4隔离达到绝缘的效果。
根据本公开第一方面，优选地，所述铝硅碳散热本体1上通过渗铝一体成型的第一铝层3结合有一个或多个陶瓷覆铝铜导热体；多个所述陶瓷覆铝铜导热体彼此间隔地设置；所述多个陶瓷覆铝铜导热体之间的间隔可以依据需求自由设置，本公开对此没有特别的要求；并且相对于同一块铝硅碳散热本体1，陶瓷绝缘板2与第一铝层3、第二铝层4的设置方式有多种：例如可以设置一块陶瓷绝缘板2，其第一铝层3为一个，第二铝层4为1个或多个，多个第二铝层4彼此间隔；或者，所述陶瓷绝缘板2为多个，所述第一铝层3和第二铝层4的数量与陶瓷绝缘板2相同。不同的陶瓷绝缘板2与第一铝层3和第二铝层4的设置可以满足不同的散热设计需求。
根据本公开第一方面，优选地，所述铝硅碳散热本体1包括碳化硅多孔骨架12和通过渗铝一体成型的结合在所述碳化硅多孔骨架12内部的铝；所述碳化硅多孔骨架12可以与渗铝一体化增强所述铝硅碳散热本体1的结构强度和其他部件的连接强度。
根据本公开第一方面，优选地，所述第一铝层3和所述第二铝层4为纯铝层和/或铝合金层；所述第一铝层3的厚度为0.02～0.15mm，所述陶瓷绝缘板2的厚度为0.25～1mm，所述第二铝层4的厚度为0.02～0.15mm，所述铜层6的厚度为0.2～0.6mm；所述铝层和铝合金层均可以满足散热装置的导热设计，并且铝层和铝合金层硬度较低，耐冷热冲击性能更优越，采用所述厚度的铝层、铜层6与陶瓷绝缘板2可能提高陶瓷覆铝导热体的效率与结构强度，延长使用寿命。
根据本公开第一方面，作为本公开的一种优选的实施方式，所述铝硅碳散热本体1与所述第一铝层3相连接的表面为平整表面；所述陶瓷覆铝铜导热体凸起于所述铝硅碳散热本体1的平整表面上。
根据本公开第一方面，作为本公开的另一种优选的实施方式，所述铝硅碳散热本体1上开设有一个或多个槽7；所述陶瓷覆铝铜导热体嵌入所述槽7内；采用上述具有槽7的铝硅碳散热本体1，将所述陶瓷覆铝导热体通过渗铝一体成型地嵌入所述槽7内，避免了蚀刻时贴膜边缘发生破裂影响蚀刻图案，增强了蚀刻的精准性，并提高了散热元件的强度与稳定性。
其中，在所述铝硅碳散热本体1上开设一个或多个槽7的操作可通过数控机床(CNC)实现。
根据本公开第一方面，优选地，所述铜层6的上表面与所述铝硅碳散热本体1的所述槽7以外的上表面形成平整表面；形成的平整表面有利用后续蚀刻时贴膜，使贴膜不发生破裂，按照预设进行蚀刻提高蚀刻的精准性。
根据本公开第一方面，优选地，所述铝硅碳散热本体1上还设置有一个或多个散热柱5；所述散热柱5的一端与铝硅碳散热本体1固定连接，散热柱5的另一端为自由端；所述散热柱5与设置在所述铝硅碳散热本体1相对于所述陶瓷覆铝导热体一侧的表面上；所述散热柱5可以传导IGBT模组所散发出的热量，提高散热效率。
根据本公开第一方面，优选地，所述散热柱5为铝柱、铝合金柱和铝覆铜柱中的至少一种；所述散热柱5一体成型地连接在所述铝硅碳散热本体1上；一体成型的散热柱5与铝硅碳散热本体1之间的连接强度更高，可以延长散热装置的使用寿命。
本公开第二方面提供了一种散热元件的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1.将碳化硅多孔骨架12、陶瓷绝缘板2和铜层6装入渗铝模具11，并使得所述碳化硅多孔骨架12与所述陶瓷绝缘板2之间具有第一空隙8且所述陶瓷绝缘板2与所述铜层6之间具有第二空隙9；
S2.在压力铸渗条件下，将熔融铝液加入所述渗铝模具11并填充至所述第一空隙8和所述第二空隙9中并且进行抽真空和加压的操作，然后进行冷却脱模；
S3.通过蚀刻去除所述第一空隙8和所述第二空隙9中的部分铝金属，以使得所述第一空隙8中的剩余铝金属形成第一铝层3而所述第二空隙9中的剩余铝金属形成第二铝层4；或者，通过蚀刻去除所述第二空隙9中的部分铝金属，以使得所述第二空隙9中的剩余铝金属形成第二铝层4；且所述陶瓷绝缘板2将所述第二铝层4与所述第一铝层3隔离，所述第二铝层4和所述铝硅碳散热本体1隔离。
通过上述技术方案，本公开提供的散热元件制备方法通过熔融的铝液或者铝合金液一体成型生产陶瓷覆铝铜导热体并将陶瓷覆铝铜导热体与铝硅碳散热本体1连接起来，将真空焊接技术中陶瓷覆铝铜导热体的制备、铝硅碳散热本体1的处理和陶瓷覆铝铜导热体与铝硅碳散热本体1的焊接3个步骤合为一个步骤，缩短了散热元件的生产周期；同时采用一体化成型的方法增强了所述散热元件的结构强度与耐冲击性能，延长了使用寿命。
根据本公开第二方面，优选地，所述压力铸渗条件包括：预热的温度为500～700℃；熔融铝液的温度为500～700℃，抽真空的压力为50～100Pa，加压的压力为4～10MPa；所述熔融铝液为纯铝或铝合金；所述条件下进行压力渗铝一体成型可以减少所述第一铝层3、第二铝层4以及散热柱5金属层中的空洞，提高生产质量与良品率。
根据本公开第二方面，优选地，所述碳化硅多孔骨架12与所述渗铝模具11的壁之间还具有第三空隙10，所述第三空隙10用于形成散热柱5；所述方法可以使散热柱5形成与铝硅碳散热本体1连接一次完成，避免后续焊接散热柱5，提高了散热柱5与铝硅碳散热本体1之间的连接稳固性；所述第三空隙10可以呈梳齿状，所述齿状突起用于形成散热柱5。
根据本公开第二方面，优选地，相对于同一块所述铝硅碳散热本体1，所述陶瓷绝缘板2的设置数量为一块或多块；多块所述陶瓷绝缘板2彼此间隔地设置；相对于同一块铝硅碳散热本体1，陶瓷绝缘板2与第一铝层3、第二铝层4的设置方式有多种：例如可以设置一块陶瓷绝缘板2，其第一铝层3为一个，第二铝层4为1个或多个，多个第二铝层4彼此间隔的与陶瓷绝缘2板连接；或者，所述陶瓷绝缘板2为多个，所述第一铝层3和第二铝层4的数量与陶瓷绝缘板2相同。不同的陶瓷绝缘板2与第一铝层3和第二铝层4的设置可以满足不同的散热设计需求。
根据本公开第二方面，作为本公开的一种优选的实施方式，所述铝硅碳散热本体1与所述第一铝层3相连接的表面为平整表面；所述陶瓷覆铝铜导热体凸起于所述铝硅碳散热本体1的平整表面上；此时，需要蚀刻去除所述第一空隙8和所述第二空隙9中的部分铝金属，以使得所述第一空隙8中的剩余铝金属形成第一铝层3而所述第二空隙9中的剩余铝金属形成第二铝层4。
根据本公开第二方面，作为本公开的另一种优选的实施方式，所述铝硅碳散热本体1上开设有一个或多个槽7；所述陶瓷覆铝导热体嵌入所述槽7内所述陶瓷覆铝铜导热体嵌入所述槽7内；采用上述具有槽7的铝硅碳散热本体1，将所述陶瓷覆铝导热体通过渗铝一体成型地嵌入所述槽7内，避免了蚀刻时贴膜边缘发生破裂影响蚀刻图案，增强了蚀刻的精准性，并提高了散热元件的强度与稳定性；此时，通过蚀刻去除所述第二空隙9中的部分铝金属，以使得所述第二空隙9中的剩余铝金属形成第二铝层4。
其中，在所述铝硅碳散热本体1上开设一个或多个槽7的操作可通过数控机床(CNC)实现。
根据本公开第二方面，优选地，所述铜层6的上表面与所述铝硅碳散热本体1的所述槽7以外的上表面形成平整表面；形成的平整表面有利用后续蚀刻时贴膜，使贴膜不发生破裂，按照预设进行蚀刻提高蚀刻的精准性。
根据本公开第二方面，优选地，所述陶瓷绝缘板2为氧化铝陶瓷板、增韧氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或氮化硅陶瓷板；所述第一铝层3的厚度为0.02～0.15mm，所述陶瓷绝缘板2的厚度为0.25～1mm，所述第二铝层4的厚度为0.02～0.15mm，所述铜层6的厚度为0.2～0.6mm；上述材质的陶瓷板具有较低的密度和较高的硬度，有利用延长使用寿命；采用所述厚度的铝层与陶瓷绝缘板2可以提高陶瓷覆铝导热体的导热效率与结构强度，延长使用寿命。
根据本公开第二方面，优选地，蚀刻可以采用本领域技术人员常规使用的各种方法，参数可以为常规使用的参数，例如蚀刻的操作包括依次进行的贴膜、曝光、显影、腐蚀、去膜和水洗的步骤。
本公开第三方面提供了上述方法制备得到的散热元件。
本公开第四方面提供了一种IGBT模组，该IGBT模组包括IGBT电路板和如上所述的散热元件。
下面通过实施例进一步说明本公开，但是本公开并不因此受到任何限制。
实施例1
本实施例用于说明散热元件的制备方法。
将厚度为4.5mm、长为215mm、宽为110mm的碳化硅多孔骨架12、三个厚度为0.38mm、长为67mm、宽为61mm的氧化铝陶瓷绝缘板2和三个厚度为0.3mm、长为67mm、宽为61mm的铜层6装入渗铝模具11，并使得所述碳化硅多孔骨架12与所述陶瓷绝缘板2之间具有0.05mm的第一空隙8且所述陶瓷绝缘板2与所述铜层6之间具有0.05mm第二空隙9；所述三个陶瓷绝缘板2并排置于所述碳化硅多孔骨架12的上方，三个陶瓷绝缘板2之间的距离为6.9mm；所述三个铜层6分别位于所述2个陶瓷绝缘板2的正上方。
所述渗铝模具11的壁与碳化硅多孔骨架12之间还具有第三空隙10，用于形成散热柱5；所述第三空隙10呈梳齿状，所述长为8mm的齿状突起用于形成散热柱5，所述每个齿状突起彼此之间的间隔为0.8mm。
预热所述渗铝模具11使其温度为600℃，向所述渗铝模具11中加入700℃的熔融铝液，抽真空至渗铝模具11内压力为80Pa，然后加压至压力为7Mpa，待所述铝液冷却至室温定型后脱模，所述碳化硅多孔骨架12与结合在其内部的铝形成铝硅碳散热本体1。
贴膜后蚀刻去除所述第一空隙8和所述第二空隙9中的部分铝金属，使得所述第一空隙8中的剩余铝金属形成厚度为0.05mm的第一铝层3而所述第二空隙9中的剩余铝金属形成厚度为0.05mm的第二铝层4，且所述陶瓷绝缘板2将所述第二铝层4与所述第一铝层3和所述铝硅碳散热本体1隔离。
蚀刻完成后得到本实施例所述的散热元件。
实施例2
本实施例用于说明散热元件的制备方法。
将厚度为4.5mm、长为215mm、宽为110mm的碳化硅多孔骨架12、1个厚度为0.63mm、长为207mm、宽为77mm的氮化铝陶瓷绝缘板2和三个厚度为0.3mm、长为65mm、宽为64mm的铜层6装入渗铝模具11，所述铜层6彼此之间具有5mm的间隔，并使得所述碳化硅多孔骨架12与所述陶瓷绝缘板2之间具有0.05mm的第一空隙8且所述陶瓷绝缘板2与所述铜层6之间具有0.05mm第二空隙9。
所述渗铝模具11的壁与碳化硅多孔骨架12之间还具有第三空隙10，用于形成散热柱5；所述第三空隙10呈梳齿状，所述长为8mm的齿状突起用于形成散热柱5，所述每个齿状突起彼此之间的间隔为0.8mm。
预热所述渗铝模具11使其温度为600℃，向所述渗铝模具11中加入700℃的熔融铝液，抽真空至渗铝模具11内压力为80Pa，然后加压至压力为7Mpa，待所述铝液冷却至室温定型后脱模，所述碳化硅多孔骨架12与结合在其内部的铝形成铝硅碳散热本体1。
贴膜后蚀刻去除所述第一空隙8和所述第二空隙9中的部分铝金属，使得所述第一空隙8中的剩余铝金属形成厚度为0.05mm的第一铝层3而所述第二空隙9中的剩余铝金属形成3个厚度为0.05mm的第二铝层4，所述第二铝层4彼此之间具有5mm的间隔，且所述陶瓷绝缘板2将所述第二铝层4与所述第一铝层3和所述铝硅碳散热本体1隔离。
蚀刻完成后得到本实施例所述的散热元件。
实施例3
本实施例用于说明散热元件的制备方法。
将厚度为4.5mm的碳化硅多孔骨架12、三个厚度为0.32mm、长为67mm、宽为61mm的增韧氧化铝陶瓷绝缘板2和三个厚度为0.3mm、长为65mm、宽为59mm的铜层6装入渗铝模具11；所述碳化硅多孔骨架12的长为210mm、宽为110mm，并通过数控机床(CNC)在碳化硅多孔骨架12上开设有三个并排的深为0.72mm、长为67mm、宽为61mm的槽7，两个槽7之间具有6.9mm的间隔；所述陶瓷绝缘板2和铜层6置于所述槽7中，所述三个铜层6分别位于所述三个陶瓷绝缘板2的正上方，并使得所述碳化硅多孔骨架12的槽底与所述陶瓷绝缘板2之间具有0.05mm的第一空隙8且所述陶瓷绝缘板2与所述铜层6之间具有0.05mm的第二空隙9。
所述渗铝模具11的壁与碳化硅多孔骨架12之间还具有第三空隙10，用于形成散热柱5；所述第三空隙10呈梳齿状，所述长为8mm的齿状突起用于形成散热柱5，所述每个齿状突起彼此之间的间隔为0.8mm。
预热所述渗铝模具11使其温度为600℃，向所述渗铝模具11中加入700℃的熔融铝液，抽真空至渗铝模具11内压力为80Pa，然后加压至压力为7Mpa，待所述铝液冷却至室温定型后脱模，所述碳化硅多孔骨架12与结合在其内部的铝形成铝硅碳散热本体1。
贴膜后蚀刻去除所述第二空隙9中的部分铝金属，使得所述第一空隙8中的铝金属形成厚度为0.05mm的第一铝层3而所述第二空隙9中的剩余铝金属形成厚度为0.05mm的第二铝层4；所述陶瓷绝缘板2将所述第二铝层4与所述第一铝层3隔离，且所述第二铝层4和所述铝硅碳散热本体1隔离；所述第二铝层4和铜层6与槽7的边缘均具有1mm的空隙。
蚀刻完成后得到本实施例所述的散热元件。
对比例1
将碳化硅颗粒与铝粉混合后经过冷压成型、热压、退火和保温制备得到铝硅碳散热本体。
将陶瓷覆铜导热体采用SnPbAg焊料于氢气气氛下185℃预热，265℃焊接至所述铝硅碳散热本体；所述陶瓷覆铜导热体包括厚度为0.32mm的氧化铝陶瓷绝缘板和厚度为0.3mm的第一铜片、第二铜片，所述第一铜片和第二铜片氧化焊接于所述陶瓷绝缘板的相对的两个表面上；制备得到本对比例散热元件。
测试实施例1
对实施例1-3与对比例1中得到的散热元件进行冷热循环试验。
将获得的散热元件放入冰水混合物中，30分钟后将所述散热元件从冰水混合物(持续添加冰块，保持0℃环境)中拿出，在室温下放置10分钟后将所述散热元件放入150℃烘箱中，在150℃中保持30分钟后将所述散热元件从烘箱中取出，在室温下放置10分钟后将所述IGBT用散热底板再次放入冰水混合物(持续添加冰块，保持0℃环境)中，上述过程为一个循环。对每组中的20个散热元件分别进行上述的耐冷耐热抗冲击性能测定，每20个所述循环观察一次待测定样品的铝层情况(外观检测，例如裂纹和脱落情况)，当待测定样品铝层出现明显裂纹有脱落倾向时停止对该待测定样品停止试验，记录其之前所经历的上述循环的次数，并且对每组中的20个待测定散热元件在试验中所经历的所述循环的次数求平均数，上述的各组散热元件的测定结果如表1所示。
表1
100次循环后外观 耐冷热冲击次数
实施例1 良好 200
实施例2 良好 1000
实施例3 良好 500
对比例1 线路槽出现裂纹 100
经表1中实施例1-3与对比例1比较可以看出，本公开制备得到的散热元件具有更优越的耐冷热冲击性能，具有更高的连接强度。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (21)

1.一种散热元件，所述散热元件包括导热体和散热本体，其特征在于，所述导热体为陶瓷覆铝铜导热体；所述散热本体为铝硅碳散热本体(1)；所述陶瓷覆铝铜导热体包括陶瓷绝缘板(2)、铜层(6)和位于所述陶瓷绝缘板(2)的相对的两个表面上的第一铝层(3)和第二铝层(4)，所述陶瓷绝缘板(2)将所述第二铝层(4)与所述第一铝层(3)隔离，所述铜层(6)通过渗铝一体成型的第二铝层(4)结合在所述陶瓷绝缘板(2)上；所述陶瓷绝缘板(2)通过渗铝一体成型的所述第一铝层(3)结合在所述铝硅碳散热本体(1)上。
2.根据权利要求1所述的散热元件，其中，所述陶瓷绝缘板(2)为氧化铝陶瓷板、增韧氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或氮化硅陶瓷板。
3.根据权利要求1所述的散热元件，其中，所述铝硅碳散热本体(1)上通过渗铝一体成型的第一铝层(3)结合有一个或多个陶瓷覆铝铜导热体；多个所述陶瓷覆铝铜导热体彼此间隔地设置。
4.根据权利要求1所述的散热元件，其中，所述铝硅碳散热本体(1)包括碳化硅多孔骨架(12)和通过渗铝一体成型的结合在所述碳化硅多孔骨架(12)内部的铝。
5.根据权利要求1所述的散热元件，其中，所述第一铝层(3)和所述第二铝层(4)为纯铝层和/或铝合金层；所述第一铝层(3)的厚度为0.02～0.15mm，所述陶瓷绝缘板(2)的厚度为0.25～1mm，所述第二铝层(4)的厚度为0.02～0.15mm，所述铜层(6)的厚度为0.2～0.6mm。
6.根据权利要求1所述的散热元件，其中，所述铝硅碳散热本体(1)与所述第一铝层(3)相连接的表面为平整表面。
7.根据权利要求1所述的散热元件，其中，所述铝硅碳散热本体(1)上开设有一个或多个槽(7)；所述陶瓷覆铝铜导热体嵌入所述槽(7)内。
8.根据权利要求7所述的散热元件，其中，所述铜层(6)的上表面与所述铝硅碳散热本体(1)的所述槽(7)以外的上表面形成平整表面。
9.根据权利要求1所述的散热元件，其中，所述铝硅碳散热本体(1)上还设置有一个或多个散热柱(5)；所述散热柱(5)的一端与铝硅碳散热本体(1)固定连接，散热柱(5)的另一端为自由端；所述散热柱(5)与设置在所述铝硅碳散热本体(1)相对于所述陶瓷覆铝导热体一侧的表面上。
10.根据权利要求9所述的散热元件，其中，所述散热柱(5)为铝柱、铝合金柱和铝覆铜柱中的至少一种；所述散热柱(5)通过渗铝一体成型地连接在所述铝硅碳散热本体(1)上。
11.一种散热元件的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1.将碳化硅多孔骨架(12)、陶瓷绝缘板(2)和铜层(6)装入渗铝模具(11)，并使得所述碳化硅多孔骨架(12)与所述陶瓷绝缘板(2)之间具有第一空隙(8)且所述陶瓷绝缘板(2)与所述铜层(6)之间具有第二空隙(9)；
S2.在压力铸渗条件下，将熔融铝液加入所述渗铝模具(11)并填充至所述第一空隙(8)和所述第二空隙(9)中并且进行抽真空和加压的操作，然后进行冷却脱模；
S3.通过蚀刻去除所述第一空隙(8)和所述第二空隙(9)中的部分铝金属，以使得所述第一空隙(8)中的剩余铝金属形成第一铝层(3)而所述第二空隙(9)中的剩余铝金属形成第二铝层(4)；或者，通过蚀刻去除所述第二空隙(9)中的部分铝金属，以使得所述第二空隙(9)中的剩余铝金属形成第二铝层(4)；且所述陶瓷绝缘板(2)将所述第二铝层(4)与所述第一铝层(3)隔离，所述第二铝层(4)和所述铝硅碳散热本体(1)隔离。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述压力铸渗条件包括：预热的温度为500～700℃；熔融铝液的温度为500～700℃，抽真空的压力为50～100Pa，加压的压力为4～10MPa；所述熔融铝液为纯铝或铝合金。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述碳化硅多孔骨架(12)与所述渗铝模具(11)的壁之间还具有第三空隙(10)，所述第三空隙(10)用于形成散热柱(5)。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，相对于同一块所述铝硅碳散热本体(1)，所述陶瓷绝缘板(2)的设置数量为一块或多块；多块所述陶瓷绝缘板(2)彼此间隔地设置。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述铝硅碳散热本体(1)与所述第一铝层(3)相连接的表面为平整表面。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述铝硅碳散热本体(1)上开设有一个或多个槽(7)；所述陶瓷覆铝导热体嵌入所述槽(7)内。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述渗铝模具(11)的壁使得所述铜层(6)的上表面与所述铝硅碳散热本体(1)的所述槽(7)以外的上表面形成平整表面。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述陶瓷绝缘板(2)为氧化铝陶瓷板、增韧氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或氮化硅陶瓷板；所述第一铝层(3)的厚度为0.02～0.15mm，所述陶瓷绝缘板(2)的厚度为0.25～1mm，所述第二铝层(4)的厚度为0.02～0.15mm，所述铜层(6)的厚度为0.2～0.6mm。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，蚀刻的操作包括依次进行的贴膜、曝光、显影、腐蚀、去膜和水洗的步骤。
20.权利要求11-19中任意一项所述的方法制备得到的散热元件。
21.一种IGBT模组，其特征在于，该IGBT模组包括IGBT电路板和权利要求1-10和20中任意一项所述的散热元件。
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