CN111644719A - 一种冷却板的钎焊结构及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷却板的钎焊结构及其制造工艺，包括基板、钎焊料和盖板。基板开设有外围方形凸台、冷却槽和梯形凸台；盖板开设有外围方形凹槽和内部方形凹槽；外围方形凸台被钎焊表面包围；梯形凸台底部的宽度b1比内部方形凹槽的宽度b2小0.05~0.1mm，梯形凸台侧面与竖直面的角度θ为10~15°；基板的外围方形凸台插入到盖板的外围方形凹槽内；基板的梯形凸台插入到盖板的内部方形凹槽内。在基板和盖板表面生成耐腐蚀耐高温的涂层；然后采用脉冲激光清洗所有与钎焊料接触的表面，以提高焊接质量；最后进行真空钎焊。本发明可以大幅度延长冷却板的使用寿命，防止制造过程中的冷却槽堵塞，提高冷却效果。可应用于功率半导体的冷却。

Description

一种冷却板的钎焊结构及其制造工艺
技术领域
本发明涉及半导体装备领域，具体涉及一种冷却板的钎焊技术。
背景技术
在电力电子行业中,功率半导体器件的冷却至关重要,如IGBT、MOSFET、二极管及整流桥等在应用时，往往需要使得其最高温度控制在一个合理的范围内，由于它们大多功率较大、发热大，普通的风冷散热器已远远无法满足冷却要求。目前工程上大多采用液冷散热,其冷却板大多为开槽钎焊式。
目前开槽钎焊式冷却板的缺点主要有：(1)长期使用后，流道内会发生较严重的电化学腐蚀现象，会进一步污染冷却液，并阻塞管路，影响流量开关的性能，结构可靠性不高；(2)在钎焊过程中，由于流道尺寸小，熔融的焊料会由于毛细现象堵塞微流道，从而影响冷却板的冷却效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷却板的钎焊结构及其制造工艺，以解决微流道在制造工程中的堵塞问题，并延长冷却板的使用寿命。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下。
一种冷却板的钎焊结构，包括基板(1)、钎焊料(2)和盖板(3)；其特征在于：钎焊料(2)放置于基板(1)的钎焊面(14)和盖板(3)的钎焊面(33)之间；基板(1)上开设有外围方形凸台(11)、冷却槽(12)和梯形凸台(13)；盖板(3)上开设有外围方形凹槽(31)和内部方形凹槽(32)；外围方形凸台(11)被钎焊表面(14)包围；梯形凸台(13)底部的宽度b1比内部方形凹槽(32)的宽度b2小0.05~0.1mm，梯形凸台(13)侧面与竖直面的角度θ为10~15°；基板(1)的外围方形凸台(11)插入到盖板(3)的外围方形凹槽(31)内；基板(1)的梯形凸台(13)插入到盖板(3)的内部方形凹槽(32)内；基板(1)的梯形凸台(13)与盖板(3)的内部方形凹槽(32)之间放置钎焊料(2)，且梯形凸台(13)的下表面与钎焊料(2)相接触，内部方形凹槽(32)的底面与钎焊料(2)相接触。
所述的基板(1)和盖板(3)材料均为铝合金。
一种冷却板的钎焊结构制造工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：在基板(1)表面和盖板(3)表面分别生成一层耐腐蚀耐高温的涂层；
步骤二：采用脉冲激光清洗所有与钎焊料(2)接触的表面，以提高焊接质量；
步骤三：在基板(1)和盖板(3)的所有钎焊表面之间填入钎焊料(2)；
步骤四：对基板(1)和盖板(3)进行真空钎焊，钎焊温度为590℃，气压为5.0x10-3 Pa。
所述的耐腐蚀耐高温的涂层为氧化铝陶瓷涂层或磷酸铝无机涂层。
本发明具有的有益效果。本发明在基板和盖板表面生成耐高温耐腐蚀的涂层，可以避免在使用过程中微流道的电化学腐蚀，大幅度提高冷却板的使用寿命。本发明采用激光清洗钎焊表面，具有效率高、效果好且无需后续清理的特点，且激光清洗后在钎焊表面形成的微织构可以大幅度提升盖板和基板之间的钎焊强度。本发明利用基板的梯形凸台插入到盖板的内部方形凹槽后，可以形成尺寸为数十微米的间隙，使得钎焊时钎焊料熔融之后由于毛细现象堵塞住该间隙，从而保证相邻冷却槽之间密封，同时防止熔融钎焊料进入到冷却槽；将基板的方形凸台插入到盖板的外围方形凹槽后，可以防止熔融的钎焊料在焊接过程中由于毛细现象堵塞冷却道。
附图说明
图1是本发明装置的总体结构示意图。
图2是本发明基板的结构示意图。
图3是本发明盖板的结构示意图。
图中：1基板，2钎焊料，3盖板，11 外围方形凸台， 12 冷却槽， 13 梯形凸台， 14钎焊面，31 外围方形凹槽， 32 内部方形凹槽， 33 钎焊面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
一种冷却板的钎焊结构，如图1所示，包括基板1、钎焊料2和盖板3。所述基板的结构如图2所示，所述盖板的结构如图3所示。本发明的特征在于：钎焊料2放置于基板1的钎焊面14和盖板3的钎焊面33之间；基板1开设有外围方形凸台11、冷却槽12和梯形凸台13；盖板3开设有外围方形凹槽31和内部方形凹槽32；外围方形凸台11被钎焊表面14包围；梯形凸台13底部的宽度b1比内部方形凹槽32的宽度b2小0.05~0.1mm，梯形凸台13侧面的与竖直面的角度θ为10~15°；基板1的外围方形凸台11插入到盖板3的外围方形凹槽31内；基板1的梯形凸台13插入到盖板3的内部方形凹槽32内；基板1的梯形凸台13与盖板3的内部方形凹槽32之间放置钎焊料2，且梯形凸台13的下表面与钎焊料2相接触，内部方形凹槽32的底面与钎焊料2相接触。
实施例1
基板1和盖板3的材质均为6061铝合金，钎焊料材质为4107铝合金。冷却槽12的宽度为0.5mm，梯形凸台13底部的宽度b1为0.5mm，内部方形凹槽32的宽度b2为0.55mm，梯形凸台13侧面的与竖直面的角度θ为10°。
步骤一：将基板1和盖板3表面进行阳极氧化，获得耐腐蚀耐高温的氧化铝陶瓷涂层；
步骤二：采用100瓦脉冲激光清洗所有与钎焊料2接触的表面，激光清洗参数为：功率100瓦，扫描速度10m/s，频率100KHZ，光斑直径0.05微米。
步骤三：在基板1和盖板3的所有钎焊表面之间填入钎焊料2；
步骤四：进行真空钎焊，钎焊温度为590℃，气压为5.0x10-3 Pa；
所用的耐腐蚀耐高温的涂层为氧化铝陶瓷涂层。
经检测表明，采用本发明制造的冷却板使用寿命提高了190%，冷却槽无堵塞，冷却效果提高310%。
实施例2
基板1和盖板3的材质均为6061铝合金，钎焊料材质为4107铝合金。冷却槽12的宽度为0.5mm，梯形凸台13底部的宽度b1为0.5mm，内部方形凹槽31的宽度b2为0.6mm，梯形凸台13侧面的与竖直面的角度θ为15°。
步骤一：在基板1和盖板3表面进行化学沉积，获得耐腐蚀耐高温的磷酸铝涂层；
步骤二：采用100瓦脉冲激光清洗所有与钎焊料2接触的表面，激光清洗参数为：功率100瓦，扫描速度10m/s，频率100KHZ，光斑直径0.05微米。
步骤三：在基板1和盖板3的所有钎焊表面之间填入钎焊料2；
步骤四：进行真空钎焊，钎焊温度为590℃，气压为5.0x10-3 Pa。
经检测表明，采用本发明制造的冷却板使用寿命提高了220%，冷却槽无堵塞，冷却效果提高32%。

Claims (4)

1.一种冷却板的钎焊结构，包括基板(1)、钎焊料(2)和盖板(3)；其特征在于：钎焊料(2)放置于基板(1)的钎焊面(14)和盖板(3)的钎焊面(33)之间；基板(1)上开设有外围方形凸台(11)、冷却槽(12)和梯形凸台(13)；盖板(3)上开设有外围方形凹槽(31)和内部方形凹槽(32)；外围方形凸台(11)被钎焊表面(14)包围；梯形凸台(13)底部的宽度b1比内部方形凹槽(32)的宽度b2小0.05~0.1mm，梯形凸台(13)侧面与竖直面的角度θ为10~15°；基板(1)的外围方形凸台(11)插入到盖板(3)的外围方形凹槽(31)内；基板(1)的梯形凸台(13)插入到盖板(3)的内部方形凹槽(32)内；基板(1)的梯形凸台(13)与盖板(3)的内部方形凹槽(32)之间放置钎焊料(2)，且梯形凸台(13)的下表面与钎焊料(2)相接触，内部方形凹槽(32)的底面与钎焊料(2)相接触。
2.根据权利要求1所述的一种冷却板的钎焊结构，其特征在于：所述的基板(1)和盖板(3)材料均为铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种冷却板的钎焊结构制造工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：在基板(1)表面和盖板(3)表面分别生成一层耐腐蚀耐高温的涂层；
步骤二：采用脉冲激光清洗所有与钎焊料(2)接触的表面，以提高焊接质量；
步骤三：在基板(1)和盖板(3)的所有钎焊表面之间填入钎焊料(2)；
步骤四：对基板(1)和盖板(3)进行真空钎焊，钎焊温度为590℃，气压为5.0x10-3 Pa。
4.根据权利要求3所述的一种冷却板的钎焊结构制造工艺，其特征在于：所述的耐腐蚀耐高温的涂层为氧化铝陶瓷涂层或磷酸铝无机涂层。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112723899A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 淮安市浩远机械制造有限公司 一种氧化铝陶瓷钎焊合金钢复合耐磨板及其制备工艺
CN115106671A (zh) * 2022-08-22 2022-09-27 度亘激光技术（苏州）有限公司 封装方法及封装夹具

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08100963A (ja) * 1994-08-05 1996-04-16 Hitachi Ltd 流体分岐ブロックおよびその製造方法
JP2004241553A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Denso Corp 電子部品の放熱構造
CN101102657A (zh) * 2007-07-24 2008-01-09 杨洪武 微槽群吸液芯片、微槽群吸液芯以及集成热管散热器
CN105209213A (zh) * 2014-02-14 2015-12-30 亚伊色尔株式会社 构造体的制造方法、构造体和热交换体
CN206717222U (zh) * 2017-05-22 2017-12-08 深圳市晟达真空钎焊技术有限公司 微流道密封腔换热器的真空钎焊焊接结构
CN108520866A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 宁波江丰电子材料股份有限公司 焊接结构及半导体零件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08100963A (ja) * 1994-08-05 1996-04-16 Hitachi Ltd 流体分岐ブロックおよびその製造方法
JP2004241553A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Denso Corp 電子部品の放熱構造
CN101102657A (zh) * 2007-07-24 2008-01-09 杨洪武 微槽群吸液芯片、微槽群吸液芯以及集成热管散热器
CN105209213A (zh) * 2014-02-14 2015-12-30 亚伊色尔株式会社 构造体的制造方法、构造体和热交换体
CN206717222U (zh) * 2017-05-22 2017-12-08 深圳市晟达真空钎焊技术有限公司 微流道密封腔换热器的真空钎焊焊接结构
CN108520866A (zh) * 2018-04-27 2018-09-11 宁波江丰电子材料股份有限公司 焊接结构及半导体零件

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112723899A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 淮安市浩远机械制造有限公司 一种氧化铝陶瓷钎焊合金钢复合耐磨板及其制备工艺
CN115106671A (zh) * 2022-08-22 2022-09-27 度亘激光技术（苏州）有限公司 封装方法及封装夹具
CN115106671B (zh) * 2022-08-22 2022-11-25 度亘激光技术（苏州）有限公司 封装方法及封装夹具

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