CN207097805U - 一种散热装置和igbt模组 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种散热装置和IGBT模组。所述散热装置包括导热体和散热本体，所述导热体包括陶瓷覆铝导热体；所述散热本体上开设有一个或多个槽；所述陶瓷覆铝导热体嵌入所述槽内；所述IGBT模组包括IGBT电路板和如上所述的散热装置；所述散热装置通过将所述陶瓷覆铝导热体置入所述散热本体的槽内可以使一体成型时陶瓷覆铝导热体的铝层厚度易于控制，一体成型的散热装置表面平整；并且在所述散热装置表面进行蚀刻时，贴膜边缘不易破裂，便于按照预期设计进行电路蚀刻。
Description
技术领域
本公开涉及散热器技术领域，具体地，涉及一种散热装置和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，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。
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。
实用新型内容
本公开的目的是提供一种散热装置，该散热装置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装置，所述散热装置包括导热体和散热本体，所述导热体包括陶瓷覆铝导热体；所述散热本体上开设有一个或多个槽；所述陶瓷覆铝导热体嵌入所述槽内。
其中，在所述散热本体上开设一个或多个槽的操作可通过数控机床(CNC)实现。
通过上述技术方案，将所述陶瓷覆铝导热体置入所述散热本体的槽内可以使一体成型时陶瓷覆铝导热体的铝层厚度易于控制，一体成型的散热装置表面平整；并且在所述散热装置表面进行蚀刻时，贴膜边缘不易破裂，便于按照预期设计进行电路蚀刻。
可选地，所述散热本体为铝硅碳散热本体；所述铝硅碳散热本体包括碳化硅多孔骨架和填充在所述碳化硅多孔骨架内的铝。
可选地，所述陶瓷覆铝导热体包括陶瓷绝缘板和设置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，并且所述陶瓷绝缘板通过所述第一铝层一体成型地连接在所述散热本体上；所述陶瓷绝缘板将所述第二铝层与所述第一铝层隔离，且所述第二铝层和所述散热本体隔离。
可选地，所述第二铝层的上表面与所述散热本体的所述槽以外的上表面形成平整表面。
可选地，所述第二铝层与陶瓷绝缘板连接表面的相对表面还一体成型地连接有铜层，所述铜层的厚度为0.2～0.6mm。
可选地，所述铜层的上表面与所述散热本体的所述槽以外的上表面形成平整表面。
可选地，所述第一铝层的厚度为0.02～0.15mm，所述陶瓷绝缘板的厚度为0.25～1mm，所述第二铝层的厚度为0.02～1.0mm。
可选地，所述第一铝层和所述第二铝层为纯铝层和/或铝合金层，所述陶瓷绝缘板为氧化铝陶瓷板、增韧氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或氮化硅陶瓷板。
可选地，所述散热本体上还设置有一个或多个散热柱；所述散热柱的一端与散热本体固定连接，散热柱的另一端为自由端；所述散热柱设置在所述散热本体相对于所述陶瓷覆铝导热体一侧的表面上。
可选地，所述散热柱选自铝柱、铝合金柱和铝覆铜柱中的至少一种，所述散热柱一体成型地连接在所述散热本体上。
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装置。
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是不具有铜层的散热装置剖视图。
图2是具有铜层的散热装置剖视图。
图3是不具有铜层的散热装置的俯视图。
附图标记说明
1 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 槽
7 铜层
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。
本公开提供一种散热装置，所述散热装置包括导热体和散热本体1，所述导热体包括陶瓷覆铝导热体；所述散热本体1上开设有一个或多个槽6；所述陶瓷覆铝导热体嵌入所述槽6内。
其中，在所述散热本体1上开设一个或多个槽6的操作可通过数控机床(CNC)实现。
通过上述技术方案，将所述陶瓷覆铝导热体置入所述散热本体1的槽6内可以使一体成型时陶瓷覆铝导热体的铝层厚度易于控制，一体成型的散热装置表面平整；并且在所述散热装置表面进行蚀刻时，贴膜边缘不易破裂，便于按照预期设计进行电路蚀刻。
可选地，所述散热本体1为铝硅碳散热本体；所述铝硅碳散热本体包括碳化硅多孔骨架和填充在所述碳化硅多孔骨架内的铝；所述填充在碳化硅多孔骨架内的铝可以通过一体成型的方式填充在碳化硅多孔骨架内；还可以使用粉末冶金法制备铝硅碳散热本体：先制备得到碳化硅颗粒，将所述碳化硅颗粒按照一定的比例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；所述填充在碳化硅多孔骨架内的铝可以增强散热本体的结构强度以及连接强度。
可选地，所述陶瓷覆铝导热体包括陶瓷绝缘板2和设置于所述陶瓷绝缘板2的相对的两个表面上的第一铝层3和第二铝层4，并且所述陶瓷绝缘板2通过所述第一铝层3一体成型地连接在所述散热本体1上；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和所述散热本体1隔离；所述第一铝层3一体成型的连接散热本体1和陶瓷绝缘板2，各层级结构之间无空洞与裂隙，可以提高散热装置的强度、耐压性与散热效率，延长使用寿命。
可选地，所述第二铝层4的上表面与所述散热本体1的所述槽6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。
可选地，所述第二铝层4与陶瓷绝缘板2连接表面的相对表面还一体成型地连接有铜层7，所述铜层7的厚度为0.2～0.6mm；添加铜层7形成陶瓷覆铜铝导热体，有利于热量的传导并提高了陶瓷覆铝铜导热体对于电器元件的支撑，提高陶瓷覆铝铜导热体的结构强度，延长使用寿命。
可选地，所述铜层7的上表面与所述散热本体1的所述槽6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。
可选地，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0.02～1.0mm；采用所述厚度的铝层与陶瓷绝缘板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。
可选地，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，上述材质的陶瓷绝缘板2具有较低的密度和较高的硬度，有利于延长使用寿命。
可选地，所述散热本体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设置在所述散热本体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。
可选地，所述散热柱5选自铝柱、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散热本体1上；一体成型的散热柱5与散热本体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装置。
下面结合附图进一步详细说明本公开的散热装置。
如图1所示，所述散热装置包括陶瓷覆铝导热体、铝硅碳散热本体和散热柱5；所述铝硅碳散热本体的厚度为4.5mm、长为215mm、宽为110mm；所述铝硅碳散热本体上通过数控机床开设有3个深度为0.92mm、长为67mm、宽为61mm槽6，槽6彼此之间间隔6.9mm，所述陶瓷覆铝导热体嵌入所述槽6内；所述368个散热柱5设置在所述铝硅碳散热本体嵌入所述陶瓷覆铝导热体一侧表面的相对表面上；所述铝硅碳散热本体与散热柱5相连接的表面为平整表面。
所述陶瓷覆铝导热体包括厚度为0.32mm、长为67mm、宽为61mm的陶瓷绝缘板2和设置于所述陶瓷绝缘板2的相对的两个表面上的厚度为0.1mm的第一铝层3和厚度为0.5mm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，所述第二铝层4与槽之间具有1mm的间隔；第一铝层3一体成型的连接在铝硅碳散热本体上，使铝硅碳散热本体与第一铝层3的结合面形成铝浸渗层提高陶瓷覆铝导热体与铝硅碳散热本体的连接强度；所述第一铝层3、第二铝层4和绝缘陶瓷板2之间也是一体成型的。陶瓷覆铝导热体的第二铝层4上可以蚀刻形成IGBT电路板，陶瓷覆铝导热体支撑IGBT芯片并且产生导热和绝缘的效果，保证IGBT模组工作的安全性。
所述散热柱5的长度为8mm，一体成型的连接在铝硅碳散热本体上；所述散热柱5直径为4mm的一端与铝硅碳散热本体固定连接，直径为3mm的另一端为自由端；所述散热柱5的外表面与冷却液接触，将IGBT运行的热量传递给冷却液。
如图2所示作为本公开优选地一种实施方式，所述第二铝层4与陶瓷绝缘板2连接表面的相对表面还一体成型地连接有厚度为0.3mm的铜层7形成陶瓷覆铜铝导热体；所述铝硅碳散热本体的厚度为4.5mm、长为215mm、宽为110mm，所述铝硅碳散热本体上通过数控机床开设有3个深度为0.82mm、长为67mm、宽为61mm槽6，槽6彼此之间间隔6.9mm，所述陶瓷覆铝铜导热体嵌于所述槽6内；所述陶瓷覆铝铜导热体的第一铝层3厚度为0.1mm，第二铝层4厚度为0.1mm，陶瓷绝缘板2厚度为0.32mm、长为67mm、宽为61mm，所述第二铝层4和铜层7与槽之间均具有1mm的间隔；铜层7上可以蚀刻形成IGBT电路板。
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 (11)
1.一种散热装置，所述散热装置包括导热体和散热本体(1)，其特征在于，所述导热体包括陶瓷覆铝导热体；所述散热本体(1)上开设有一个或多个槽(6)；所述陶瓷覆铝导热体嵌入所述槽(6)内。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热本体(1)为铝硅碳散热本体；所述铝硅碳散热本体包括碳化硅多孔骨架和填充在所述碳化硅多孔骨架内的铝。
3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述陶瓷覆铝导热体包括陶瓷绝缘板(2)和设置于所述陶瓷绝缘板(2)的相对的两个表面上的第一铝层(3)和第二铝层(4)，并且所述陶瓷绝缘板(2)通过所述第一铝层(3)一体成型地连接在所述散热本体(1)上；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)和所述散热本体(1)隔离。
4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述第二铝层(4)的上表面与所述散热本体(1)的所述槽(6)以外的上表面形成平整表面。
5.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述第二铝层(4)与陶瓷绝缘板(2)连接表面的相对表面还一体成型地连接有铜层(7)，所述铜层(7)的厚度为0.2～0.6mm。
6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述铜层(7)的上表面与所述散热本体(1)的所述槽(6)以外的上表面形成平整表面。
7.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，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0.02～1.0mm。
8.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，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。
9.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热本体(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)设置在所述散热本体(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所述的散热装置，其特征在于，所述散热柱(5)选自铝柱、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散热本体(1)上。
11.一种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中任意一项所述的散热装置。
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| CN201720925959.5U CN207097805U (zh) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | 一种散热装置和igbt模组 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2019019857A1 (zh) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | 比亚迪股份有限公司 | 散热元件及其制备方法和igbt模组 |
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2017
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