一种带有翅片结构的铜铝复合基板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种带有翅片结构的铜铝复合基板，包括铜铝复合基板以及均匀的分布在铜铝复合基板上的若干翅片，铜铝复合基板包括铝基板和铜基板，若干翅片采用冷锻或温锻工艺一体地形成在铝基板上，铝基板和铜基板通过冶金结合成型工艺形成铜铝复合基板，且冶金结合成型工艺温度为500至1000℃、压强为500至1000MPa。本实用新型带有翅片结构的铜铝复合基板可直接作为IGBT/IGBT/Mosfet等发热量大的电力电子器件的封装底板，且可取代器件封装中传统的平面铜基板，直接集成液冷翅片结构，降低成本，其散热性能比纯铝基板提高30～40%，进而保证铜基板与铝基板的复合强度，便于后期检测和改善。
【专利说明】
一种带有翅片结构的铜铝复合基板
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种散热技术及装置，尤其涉及一种带有翅片结构的铜铝复合基板。【背景技术】
[0002]电力电子设备元器件的温度是影响电力电子设备性能和可靠性的关键因素，在 IGBT/IGCT等功率模块散热方面，通常是在模块的设计阶段应用直接冷却技术，直接冷却结构是将散热鳍片集成在功率模块的基板上，这种结构使IGBT模块在安装固定时不再需要通过导热界面材料来连接模块基板和支撑底板，因而使模块的总热阻大大降低，但这种常规的带翅片基板，往往采用纯铜或者纯铝基板，存在散热效率低、成本高，可靠性差等方面的不足。
[0003]其次，为提高散热性能，常采用钎焊、爆炸焊、螺丝固定、塞铜工艺将铜和铝结合， 但铜和铝之间的亲和力较差，结合比较困难，会出现介面热阻，后期缺陷检测和改善较为困难。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种带有翅片结构的铜铝复合基板，该带有翅片结构的铜铝复合基板采用新型铜铝结合技术，保证铜铝材料复合强度，提高散热性能，降低产品重量以及成本。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决:
[0006] —种带有翅片结构的铜铝复合基板，包括铜铝复合基板以及均匀的分布在所述铜铝复合基板上的若干翅片，所述铜铝复合基板包括铝基板和铜基板，若干所述翅片采用冷锻或温锻工艺一体地形成在所述铝基板上，所述铝基板和所述铜基板通过冶金结合成型工艺形成铜铝复合基板，且冶金结合成型工艺温度为500至1000°C、压强为500至lOOOMPa。
[0007]上述技术方案中，所述铝基板和所述铜基板通过冶金结合成型工艺形成铜铝复合基板的温度为750°C、压强为800MPa。
[0008]上述技术方案中，所述铝基板的厚度为1mm至9mm，所述铝基板边缘开设有若干通孔。
[0009]上述技术方案中，若干所述通孔均匀地开设在所述铝基板边缘处，若干所述通孔关于所述铝基板的中心线相互对称。
[0010]上述技术方案中，所述铜基板的外表面为平直结构，所述铜基板的厚度为0.3mm至 5mm 〇
[0011]上述技术方案中，若干所述翅片材质为错，若干所述翅片的高度为3mm至15mm。
[0012]上述技术方案中，若干所述翅片的形状为三角形、菱形、圆形、椭圆形、方形、矩形中的任意一种或混合多种。
[0013]上述技术方案中，若干所述翅片采用冷锻或温锻工艺一体地形成在所述铝基板上，冷锻或温锻的工艺温度为-10 °C?500 °C。
[0014]有益效果:本实用新型与现有技术相比较，其具有以下有益效果:[〇〇15]本实用新型带有翅片结构的铜铝复合基板可直接作为IGBT/IGBT/Mosfet等发热量大的电力电子器件的封装底板，同时可以取代器件封装中传统的平面铜基板，直接集成液冷翅片结构，减少客户的液冷设计工作及整体采购成本，其散热性能比纯铝基板提高30 ?40%，其次，保证铜基板与铝基板的复合强度，便于后期检测和改善复合强度，便于后期检测和改善。【附图说明】
[0016]图1为带有翅片结构的铜铝复合基板结构示意图；
[0017]图2为带有翅片结构的铜铝复合基板后视图。【具体实施方式】
[0018]参阅图1?2,一种带有翅片结构的铜铝复合基板，包括铜铝复合基板1以及均匀的分布在铜铝复合基板1上的若干翅片2,铜铝复合基板1包括铝基板3和铜基板4,若干翅片2 采用冷锻或温锻工艺一体地形成在铝基板3上，铝基板3和铜基板4通过冶金结合成型工艺形成铜铝复合基板1，且冶金结合成型工艺温度为500至1000 °C、压强为500至lOOOMPa。用以保证铜基板4与铝基板3复合强度，便于后期检测和改善，铜铝复合基板1在保证散热性能的情况下，降低产品重量和成本，其散热性能比纯铝基板提高30?40%，其总体成本比纯铜低 35%左右，若干翅片2采用冷锻或温锻工艺一体地形成在铝基板3上，若干翅片2与铝基板3降低产品重量，减少总体液冷系统的成本。
[0019]本实施例中，铝基板3和铜基板4通过冶金结合成型工艺形成铜铝复合基板1的温度为750°C、压强为SOOMPa，提高铜基板4与铝基板3的复合强度，铜铝复合基板1的界面形成冶金结合后有良好的工艺性能，这是界面为机械结合或范德华力结合的冷复合材料不能比拟的，错基板3和铜基板4可以达到很尚的结合强度，使铜错复合基板1有优良的工艺性能。
[0020]铝基板3的厚度可以根据电力电子器件的发热模块以及安装结构设定，具体地，铝的热膨胀系数比铜的大，具体地，铝基板3厚度为1mm至9mm之间，能够快速的散发较大的热应力，从而使得芯片性能提高，铝基板3边缘开设有若干通孔31，若干通孔31是为了提供与部件连接，便于安装。
[0021]若干通孔31均匀地开设在铝基板3边缘处。具体地，若干通孔31关于铝基板3的中心线相互对称，便于安装，提高工作效率。
[0022]铜基板4的厚度可以根据电力电子器件的发热模块以及安装结构设定，铜的热膨胀系数比铝的小，具体地，铜基板4厚度为0.3mm至5mm，在较大的热应力下形变量小，以使芯片在相对变化小的位置中稳定运行。
[0023]铜基板4的外表面为平直结构，铜基板4直接与芯片内部焊接在一起，降低热应力过大的风险，提供高效的铜材对热源导热。
[0024]具体地，铜错复合基板1的总厚度为2mm至10_。
[0025]若干翅片2的的形状为三角形、菱形、圆形、椭圆形、方形、矩形、异形柱体、片状体的任意一种或混合多种，本实施例中，若干翅片2材质为错，若干翅片2的形状为直径0.3_至5mm、高度3mm至15mm的圆柱体，翅片2可以降低产品重量，减少总体液冷系统的成本。
[0026]可以根据实际工作需求，改变若干翅片2的形状来提高散热效率。
[0027]若干翅片2采用冷锻或温锻工艺一体地形成在所述铝基板3上，冷锻或温锻的工艺温度为_l〇°C?500°C。
[0028]若干翅片2之间的间距根据散热要求可设计调整，由于铝的热膨胀系数比较大，会产生较大的热应力，理论设计出的〇.3mm-3.5mm的间距可以保证了若干翅片2不相互抵触。 [〇〇29]综上所述，本实用新型带有翅片结构的铜铝复合基板可直接作为IGBT/IGBT/ Mosfet等发热量大的电力电子器件的封装底板，同时可以取代器件封装中传统的平面铜基板，直接集成液冷翅片结构，减少客户的液冷设计工作及整体采购成本，其散热性能比纯铝基板提高30?40%，其次，保证铜基板与铝基板的复合强度，便于后期检测和改善。
[0030]上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【主权项】
1.一种带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，包括铜铝复合基板(1)以及均匀的 分布在所述铜铝复合基板(1)上的若干翅片(2)，所述铜铝复合基板(1)包括铝基板(3)和铜 基板(4)，若干所述翅片(2)采用冷锻或温锻工艺一体地形成在所述铝基板(3)上，所述铝基 板(3)和所述铜基板(4)通过冶金结合成型工艺形成铜铝复合基板(1)，且冶金结合成型工 艺温度为500至1000°C、压强为500至lOOOMPa。2.根据权利要求1所述的带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，所述铝基板(3) 和所述铜基板(4)通过冶金结合成型工艺形成铜铝复合基板(1)的温度为750°C、压强为 800MPa〇3.根据权利要求2所述的带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，所述铝基板(3) 的厚度为1_至9_，所述铝基板(3)边缘开设有若干通孔(31)。4.根据权利要求3所述的带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，若干所述通孔 (31)均匀地开设在所述铝基板(3)边缘处，若干所述通孔(31)关于所述铝基板(3)的中心线 相互对称。5.根据权利要求1所述的带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，所述铜基板(4) 的外表面为平直结构，所述铜基板(4)的厚度为0.3mm至5_。6.根据权利要求1所述的带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，若干所述翅片 (2)材质为错，若干所述翅片(2)的高度为3mm至15_。7.根据权利要求6所述的带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，若干所述翅片 (2)的形状为三角形、菱形、圆形、椭圆形、方形、矩形中的任意一种或混合多种。8.根据权利要求1所述的带有翅片结构的铜铝复合基板，其特征在于，若干所述翅片 (2)采用冷锻或温锻工艺一体地形成在所述铝基板(3)上，冷锻或温锻的工艺温度为-10°C ?50(TC〇
【文档编号】H01L23/373GK205609502SQ201521124401
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】吴斌
【申请人】昆山固特杰散热产品有限公司