CN218333774U - 一种双dbc板制备的绝缘衬底结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，包括上壳板和下壳板，上壳板和下壳板均由双面陶瓷覆铜板制备而成，上壳板和下壳板之间密封连接形成蒸汽腔，蒸汽腔内灌注有液体工质并设有吸液芯，吸液芯固接于下壳板。双DBC板制备的绝缘衬底结构基于相变原理，通过工质相变进行高速散热，具有导热率高、启动迅速，散热能力大、均温效果好等优点，整体导热能力和均温能力大幅提升，能够满足器件对散热日益增长的需求。双面陶瓷覆铜板中间的陶瓷层具有高绝缘性，可以作为隔离元件与其他元件进行电气隔离，能够满足绝缘衬底的使用要求。

Description

一种双DBC板制备的绝缘衬底结构

技术领域

本实用新型属于绝缘衬底技术领域，具体涉及一种双DBC板制备的绝缘衬底结构。

背景技术

绝缘衬底作为功率半导体器件重要的组成元件，为芯片提高机械支撑，作为无源电路为芯片提供电路需求以及与端子的电传导，作为隔离元件与其他元件进行电气隔离，同时也作为散热元件进行散热。随着半导体功率器件的广泛应用，其工作功率不断增加，导致发热量不断飙升。良好的散热是保证器件正常工作和提供使用寿命的最要手段。绝缘衬底作为最贴近发热元件的散热元件其较高的导热效率是保证器件有效散热的关键。

现有技术的绝缘衬底存在以下技术问题：

常见的绝缘衬底通常是在中间陶瓷层两表面覆盖金属层，比如氧化铝或氮化铝陶瓷覆铜板，但是中间陶瓷层导热率往往较低，导致绝缘衬底整体导热率偏低，无法满足器件对散热日益增长的需求；

利用相变技术的热管技术虽然能够使导热率远远超过现有材料导热极限，然而市场常见热管多以铜、铝和不锈钢等金属为壳体，往往不能作为隔离元件与其他元件进行电气隔离，无法满足绝缘衬底的使用要求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，具有较高的导热率，可以作为隔离元件与其他元件进行电气隔离，能够满足绝缘衬底的使用要求。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，包括上壳板和下壳板，上壳板和下壳板均由双面陶瓷覆铜板制备而成，上壳板和下壳板之间密封连接形成蒸汽腔，蒸汽腔内灌注有液体工质并设有吸液芯，吸液芯固接于下壳板。

进一步，上壳板和下壳板之间设有支撑环，支撑环两端分别密封连接于上壳板和下壳板，蒸汽腔由上壳板、下壳板和支撑环合围而成。

进一步，支撑环采用铜材质。

进一步，支撑环通过钎焊与上壳板和下壳板进行密封连接。

进一步，上壳板或支撑环上设有注液孔。

进一步，吸液芯采用铜粉、铜纤维或者铜丝网烧结于下壳板。

进一步，液体工质为去离子水、乙醇或丙酮等常见工质。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

与现有技术的绝缘衬底相比，双DBC板制备的绝缘衬底结构基于相变原理，通过工质相变进行高速散热，具有导热率高、启动迅速，散热能力大、均温效果好等优点，整体导热能力和均温能力大幅提升，能够满足器件对散热日益增长的需求。

双面陶瓷覆铜板中间的陶瓷层具有高绝缘性，可以作为隔离元件与其他元件进行电气隔离，能够满足绝缘衬底的使用要求。

附图说明

图1为本实施例一种双DBC板制备的绝缘衬底结构的示意图。

图2为本实施例一种双DBC板制备的绝缘衬底结构的剖面示意图。

图中：

1、下壳板；2、支撑环；3、吸液芯；4、上壳板；5、注液孔；6、蒸汽腔。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1、图2所示，一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，包括：上壳板4、吸液芯3、下壳板1、支撑环2。

支撑环2沿上壳板4和下壳板1的边缘设置，上壳板4、下壳板1和支撑环围成蒸汽腔6。

上壳板4、下壳板1与支撑环通过钎焊密封，吸液芯3通过石墨模具烧结在下壳板上1。

蒸汽腔6内通过注液孔5灌入液体工质并抽为真空或者负压。

上壳板4和下壳板1均为双面覆铜的陶瓷覆铜板(DBC)，中间的陶瓷层采用氧化铝或氮化铝等半导体功率器件常用金属陶瓷，陶瓷厚度和表面覆铜层厚度由器件工作电压决定。

吸液芯3采用铜粉、铜纤维或者铜丝网等结构材料烧结在下壳板1上。

支撑环2采用铜环蚀刻而成，通过钎焊与上壳板4和下壳板1进行密封连接。

在上壳板4或支撑环2上设置注液孔5，通过注液孔5向蒸汽腔6内注入吸液芯阵列饱和吸液量的50％～150％左右的液体工质。

液体工质优选为去离子水，并通过真空泵对蒸汽腔6进行抽真空。

与现有技术的绝缘衬底相比，双DBC板制备的绝缘衬底结构基于相变原理，通过工质相变进行高速散热，具有导热率高、启动迅速，散热能力大、均温效果好等优点，整体导热能力和均温能力大幅提升，能够满足器件对散热日益增长的需求。

双面陶瓷覆铜板中间的陶瓷层具有高绝缘性，可以作为隔离元件与其他元件进行电气隔离，能够满足绝缘衬底的使用要求。

一种双DBC板制备的绝缘衬底结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)板材准备：双面陶瓷覆铜板放入除油剂内，超声波高温清洗10Min以上，取出放入去离子水中，超声波清洗10Min以上，而后风干备用。通过该步骤得到绝缘衬底结构所需的上壳板4和下壳板1。

(2)吸液芯烧结：将铜粉或者铜纤维放入模具中刮平，在其上面放上下壳板1，盖上模具上盖，用夹具夹紧。翻过来，放入气氛炉中进行烧结，烧结后取出备用。

(3)衬底密封：通过点胶机把焊膏涂覆在下壳板1带有吸液芯3的一面和支撑环2上，并把点涂焊膏后的下壳板1和支撑环2依次放入模具中，然后进一步放入上壳板4，最后采用夹具夹紧模具，放入气氛炉中进行钎焊连接。

(4)液体工质灌注并抽真空：通过注液孔5向蒸汽腔6内注入50％～150％左右的液体工质，在低于工质结冰温度下冷冻5min后进行抽真空，并密封注液孔5。

本实施例的绝缘衬底制备方法解决了陶瓷均热板制造复杂且形状误差难以控制的缺点，绝缘衬底基于相变传热原理，具有均温快、导热能力强，同时具有制备方便和热匹配性高等特点，可直接应用半导体功率器件。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，其特征在于：包括上壳板和下壳板，上壳板和下壳板均由双面陶瓷覆铜板制备而成，上壳板和下壳板之间密封连接形成蒸汽腔，蒸汽腔内灌注有液体工质并设有吸液芯，吸液芯固接于下壳板。

2.按照权利要求1所述的一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，其特征在于：上壳板和下壳板之间设有支撑环，支撑环两端分别密封连接于上壳板和下壳板，蒸汽腔由上壳板、下壳板和支撑环合围而成。

3.按照权利要求2所述的一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，其特征在于：支撑环采用铜材质。

4.按照权利要求2所述的一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，其特征在于：支撑环通过钎焊与上壳板和下壳板进行密封连接。

5.按照权利要求2所述的一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，其特征在于：上壳板或支撑环上设有注液孔。

6.按照权利要求1所述的一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，其特征在于：吸液芯采用铜粉、铜纤维或者铜丝网烧结于下壳板。

7.按照权利要求1所述的一种双DBC板制备的绝缘衬底结构，其特征在于：液体工质为去离子水、乙醇或丙酮。

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