功率器件的散热装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种功率器件的散热装置，包括：功率器件、散热器件，以及连接于功率器件和散热器件之间的导热绝缘器件，其中，导热绝缘器件与功率器件和散热器件均采用焊接或粘接方式连接，导热绝缘器件为陶瓷复合金属基板。通过本发明，可以达到提升功率器件的散热能力、产品的功率密度的效果，满足了电源高效率高功率密度的强烈市场需求。
【专利说明】功率器件的散热装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种功率器件的散热装置。
【背景技术】
[0002]随着技术的发展，越来越多的设备朝着小型化、集成化发展，相应的所有的器件都朝着集成化、小型化方向发展，产品的功率密度越来越高，针对高功率密度，功率器件的散热和绝缘问题都急待解决。
[0003]功率管作为产品的一个重要的功率器件，是产品中的主要发热器件，一般情况下，功率器件都需要通过安装方式和散热器相贴合，将热量传导出去，目前的功率器件与散热器之间的安装方式有以下几种:
[0004]请参考图1，图1是根据相关技术的功率器件与散热器之间的安装示意图，在该安装方式中，功率器件13与散热器11之间采用导热绝缘垫12，导热绝缘垫12加工成所需要的结构尺寸，然后通过螺钉15、绝缘帽14、螺母16将固定功率器件13压接到散热器上，此种装配方式中的导热绝缘垫的导热系数一般较低，基本在3W/mk，而且此导热绝缘垫的强度较差，在散热器上存在毛刺或导热垫装配时稍有偏差的情况下，会出现绝缘失效的问题。
[0005]为了解决该装配方式产生的缺陷，以达到提高散热能力及加大绝缘垫的绝缘强度的目的，业界开始采用一种陶瓷基片的绝缘垫作为散热器与功率器件之间的绝缘介质，陶瓷基片的绝缘垫存在强度较高，导热系数较高的优点，AL203陶瓷片可以达到20-28W/mk，ALN材料其导热系数可以达到100-260W/mk。但由于陶瓷基片本身的脆性较大，对散热器的平面度，陶瓷基片本身的平面度、装配时的扭力的大小的要求都很高，在出现裂纹的时候很难发现，在应用的时候存在弊端。
[0006]针对相关技术中功率器件与散热器之间的安装方式存在绝缘性差或脆性较大等各种弊端的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种功率器件的散热装置，以至少解决上述问题。
[0008]本发明提供的功率器件的散热装置，包括:功率器件、散热器件，以及连接于功率器件和散热器件之间的导热绝缘器件，其中，导热绝缘器件与功率器件和散热器件均采用焊接或粘接方式连接，导热绝缘器件为陶瓷复合金属基板。
[0009]优选地，散热器件为散热基板。
[0010]优选地，散热基板的包括:铜基板或铝基板。
[0011]优选地，陶瓷复合金属基板是在1065°C -1085°c的条件下，由三氧化二铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板与金属熔合形成的，其中，熔合后的金属形成金属基片。
[0012]优选地，三氧化二铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板的双面均熔合覆盖有金属基片。
[0013]优选地，与散热器件连接的金属基片为与三氧化二铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板大小相同的整片金属板，与功率器件连接的金属基片是经过熔合之后再经过蚀刻形成的金属线路板。
[0014]优选地，上述金属为铜。
[0015]优选地，在散热基板与导热绝缘器件焊接之前，散热基板的表面需要进行表面处理操作。
[0016]优选地，焊接方式包括:回流焊接。
[0017]优选地，粘接方式包括:采用导热粘接胶粘接。
[0018]通过本发明，采用焊接方式或粘结方式将陶瓷复合金属基板连接于散热器件和功率器件之间的方式，解决了功率器件与散热器之间的安装方式存在绝缘性差或脆性较大等各种弊端的问题，尤其解决了安装过程中所导致的绝缘耐压问题，进而达到了提升功率器件的散热能力、产品的功率密度的效果，满足了电源高效率高功率密度的强烈市场需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1是根据相关技术的功率器件与散热器之间的安装示意图；
[0021]图2是根据本发明实施例的功率器件的散热装置的结构示意图；
[0022]图3是根据本发明优选实施例的将散热基板与陶瓷复合金属基板结合示意图；
[0023]图4是根据本发明优选实施例的陶瓷复合金属基板的结构示意图；
[0024]图5是根据本发明优选实施例的一个散热基板与多个陶瓷复合金属基板和功率器件的总装示意图。
【具体实施方式】
[0025]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]图2是根据本发明实施例的功率器件的散热装置的结构示意图，如图2所示，该功率器件的散热装置，包括:功率器件21、散热器件22，以及连接于功率器件和散热器件之间的导热绝缘器件23，其中，导热绝缘器件23与功率器件21和散热器件22均采用焊接或粘接方式连接，导热绝缘器23件为陶瓷复合金属基板。
[0027]在本实施例中，散热器件22为散热基板。
[0028]在本实施例中，散热基板的包括:铜基板或铝基板。
[0029]在本实施例中，陶瓷复合金属基板是在1065°C _1085°C的条件下，由三氧化二铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板与金属熔合形成的，其中，熔合后的金属形成金属基片。
[0030]在本实施例中，三氧化二铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板的双面均熔合覆盖有金属基片。
[0031]在本实施例中，与散热器件22连接的金属基片为与三氧化二铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板大小相同的整片金属板，与功率器件21连接的金属基片是经过熔合之后再经过蚀刻形成的金属线路板。
[0032]在本实施例中，上述金属为铜。
[0033]在本实施例中，在散热基板与导热绝缘器件23焊接之前，散热基板的表面需要进行表面处理操作。
[0034]在本实施例中，焊接方式包括:回流焊接。
[0035]在本实施例中，粘接方式包括:采用导热粘接胶粘接。
[0036]下面结合图3至图5对上述实施例提供的功率器件的散热装置进行进一步的说明。
[0037]在实际应用中，陶瓷复合金属基板与散热基板之间的结合可采用两种方案:(I)在散热器生产过程中直接焊接或粘接在散热基板上或陶瓷复合金属基板与散热基板采用普通的回流焊接工艺进行焊接；(2)采用导热粘接胶进行粘接(请参考图3，图3是根据本发明优选实施例的将散热基板与陶瓷复合金属基板结合示意图)，功率器件与新型的功率器件散热器之间可以采用回流焊接工艺或导热粘接胶进行粘接实现连接。
[0038]图4是根据本发明优选实施例的陶瓷复合金属基板的结构示意图，如图4所示，该陶瓷复合金属基板23是由陶瓷基板231与金属基板(232、233)组成的(优选铜基板)，需要说明的是，二者是在一定条件下才能结合在一起的，在本优选实施例中，将高绝缘性的三氧化二铝(Al2O3)陶瓷基板(231)或氮化铝(AlN)陶瓷基板(231)的双面覆上铜金属后，经由高温1065?1085°C的环境加热，使铜金属因高温氧化、扩散与Al2O3材质产生共晶熔体，使铜金属与陶瓷基板黏合，形成陶瓷复合金属基板23，最后依据功率器件安装的要求，安全规格的绝缘要求制成所需线路结构，陶瓷复合金属基板23起到导热及绝缘的作用，针对新型功率器件散热器所用的陶瓷复合金属基板，与散热器连接面的金属基可以考虑整面铺设，而与功率器件连接的金属基面需要考虑安全规则问题而进行蚀刻线路，陶瓷复合金属基板的金属表面需要进行适合焊接的表面处理工艺。
[0039]图5是根据本发明优选实施例的一个散热基板与多个陶瓷复合金属基板和功率器件的总装示意图，如图5所示，由2个功率器件21 (这里采用T0220封装的MOS管)和散热器件22 (采用散热基板)共同形成新型散热器(也即散热装置)，陶瓷复合金属基板(23)焊接MOS管的覆铜面，边缘腐蚀2mm，以满足安全规格的距离要求，陶瓷复合金属基板(23)通过钎焊工艺焊接到散热基板的相应位置，形成散热器结构，T0220封装的MOS管器件通过回流焊接固定在新型散热器结构的相应位置，形成如图5所示的安装方式，安装后将散热器装配到系统板上即可使用。
[0040]在实际应用中，散热基板(22)可以根据需求采用但不限于铜基、铝基等材料，根据散热的要求设计成所需形状，表面进行适合焊接或粘接的表面处理工艺。
[0041]上述实施例提供的功率器件的散热装置主要是通过具有绝缘与导热的功能的陶瓷复合金属基板实现的，为了解决陶瓷复合金属基板的裂纹问题，陶瓷复合金属基板与散热器及功率器件之间采用焊接或粘接工艺，形成需要的结构，解决小型化的散热及生产失效的问题。
[0042]从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果:上述实施例提供的功率器件的散热装置能够很好地解决目前的功率密度的提高所需的功率器件的散热及绝缘问题，且提高了器件的散热能力，可以实现系统上的器件可靠性，减少器件的热失效，实现系统产品的小型化，高可靠性的设计。而且，能够提升产品的效率和功率密度，来满足产品的高效率高功率密度的强烈市场需求。
[0043]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种功率器件的散热装置，其特征在于，包括: 功率器件、散热器件，以及连接于所述功率器件和所述散热器件之间的导热绝缘器件，其中，所述导热绝缘器件与所述功率器件和所述散热器件均采用焊接或粘接方式连接，所述导热绝缘器件为陶瓷复合金属基板。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述散热器件为散热基板。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述散热基板的包括:铜基板或铝基板。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述陶瓷复合金属基板是在1065°C _1085°C的条件下，由三氧化二铝陶瓷基板或氮化铝陶瓷基板与金属熔合形成的，其中，熔合后的金属形成金属基片。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述三氧化二铝陶瓷基板或所述氮化铝陶瓷基板的双面均熔合覆盖有所述金属基片。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，与所述散热器件连接的所述金属基片为与三氧化二铝陶瓷基板或所述氮化铝陶瓷基板大小相同的整片金属板，与所述功率器件连接的所述金属基片是经过熔合之后再经过蚀刻形成的金属线路板。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述金属为铜。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述散热基板与所述导热绝缘器件焊接之前，所述散热基板的表面需要进行表面处理操作。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述焊接方式包括:回流焊接。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述粘接方式包括:采用导热粘接胶粘接。
【文档编号】H01L23/373GK103871983SQ201210551326
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2012年12月18日
【发明者】崔万恒, 陈丽霞, 黄柱 申请人:中兴通讯股份有限公司