IGBT模组散热装置及其散热基板结构的制作方法

一种IGBT模组散热装置及其散热基板结构，主要透过弧形区段可缓冲二者的膨胀变形度，进而使热基板与散热器的接合面可预防产生裂缝。

背景技术：

习用的陶瓷基板可以应用在LED基板或者被动元件基板，在基板上设有多个以散热鳍片所组成的散热组，将基板运作所产生的热透过空气、冷却剂产生热交换作用，将基板上的热量带离保护基板及其上的晶片稳定性。

IGBT模组主要应用在电动车、铁路机车及机动车组的交流电电动机的输出控制，且IGBT模组具有驱动电流小，导通电阻低等优点，大幅应用在上述车辆领域。

然而，习用的散热基板及散热器都是以金属材料所构成，且二者为异相材质，因此二者为不同的热膨胀系数，而晶片运作产生热能时，热传导至基板及散热器，产生不同热膨胀变形度，而使基板与散热器的接合面产生裂缝，导致晶片热能传导散热效能衰减，基板上的热量无法完全被带离，换言之即是散热性差，造成基板上的晶片在长期高温下使用寿命降低的问题。

技术实现要素：

本实用新型所解决的主要技术问题即在于提供一种IGBT模组散热装置及其散热基板结构，散热本体藉由该第一粗化结构能增加晶片基板与第一表面的结合性的强度。

本实用新型所解决的另一技术问题即在于提供一种IGBT模组散热装置及其散热基板结构，该散热基板结构由第二表面与散热器结合固定，藉由第二粗化结构增加散热器与第二表面的结合性的强度。

本实用新型所解决的再一技术问题即在于提供一种IGBT模组散热装置及其散热基板结构，弧形区段可缓冲二者的膨胀变形度，进而使热基板与散热器的接合面可预防产生裂缝。

本实用新型所采用的技术手段如下。

可达成上述实用新型目的的散热基板结构，至少包含：一散热本体，由一碳化矽陶瓷基材以及包覆该碳化矽陶瓷基材的一铝合金外层所组成；一第一表面，设于该散热本体的一侧，其于该第一表面形成有一第一粗化结构；一第二表面，设于该第一表面的另一侧，该第二表外侧缘面朝向中段缘面形成一弧形区段，并于该第二表面形成一第二粗化结构。

本实用新型更提供一种IGBT模组散热装置，其至少包含有：一应用上述技术的散热基板结构；至少一晶片组，由一晶片基板及一IGBT晶片所构成，该晶片组设置于该散热基板结构；该晶片基板上设有IGBT晶片，并以金属线连接至外部电极；一散热器，设于散热基板结构的第二表面，该散热器一侧对应该第二表面，该散热器另一侧设有至少一个以上的散热组件。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该第一粗化结构的粗糙度介于0.15μm与10.0μm之间。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该第二粗化结构的粗糙度介于0.15μm与10.0μm之间。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该第一粗化结构及该第二粗化结构全面披覆一镀膜层。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该镀膜层可为化学方式形成镀膜或电镀形成镀膜。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该第一粗化结构及该第二粗化结构形成的方式可选择为压花、喷砂及车铣痕迹。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该第一表面设置有至少一功能区，又该功能区外侧缘面涂布一阻隔层而形成。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该第一表面于该镀膜层缘面内局部涂布至少一阻隔层形成至少一功能区。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该散热基板结构的该第一表面设有一导热固定层与该晶片基板固定。

在本实用新型一较佳实施例中，其中该第二表面下方组合一散热器，该散热器一侧对应该第二表面，该散热器另一侧设有至少一个以上的散热组件，并以多个结合件将该散热本体与该散热器锁固一体。

在本实用新型一较佳实施例中，其中，该第一表面设有一上盖体，该第一表面设置至少一个以上的功能区，该些晶片组设置于该功能区，又，该晶片组与该散热本体之间设有一导热固定层。

透过上述说明，本实用新型可以获得的优点简要如下：本实用新型能提供散热基板结构或者IGBT模组散热装置透过第一、第二表面上所设置的第一、第二粗化结构结合性的强度，此外弧形区段可缓冲二者的膨胀变形度，进而使热基板与散热器的接合面可预防产生裂缝，保持晶片组的稳定性进而增加整体的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构立体图，其显示第一表面上的结构配置态样。

图2为本实用新型的结构图，其显示该散热本体的组成状态。

图3为该散热本体的局部结构放大图，显示出该第一、第二粗化结构与第二表面具有弧形区段态样。

图4为该第一、第二粗化结构上设置镀膜层态样。

图5为第一表面上设有功能区、阻隔层的实施态样。

图6为第一表面上的功能区与阻隔层以框体的实施态样的结构示意图。

图7为散热基板结构与一散热器组合的实施方式结构立体图。

图8为散热基板结构与IGBT模组结合后的结构示意图。

图号说明：

100 散热基板结构

10 散热本体

11 碳化矽陶瓷基材

12 铝合金层

21 第一表面

211 第一粗化结构

212 功能区

22 第二表面

221 第二粗化结构

23 弧形区段

30 晶片组

31 晶片基板

32 IGBT晶片

33 导热固定层

40 上盖体

50 散热器

51 散热组件

A 镀膜层

B 阻隔层

D 导热胶层

S 结合件。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型所提供的散热基板结构100，至少包括有：一散热本体10，于该散热本体10定义一第一表面21及一第二表面22。

该散热本体10采取以一铝合金外层12包覆一碳化矽陶瓷基材11的技术，该碳化矽陶瓷基材11具有质地轻、耐热以及低膨胀率的功效；并配合铝合金具有高热传导性以及质地轻的材料特性，可减轻散热本体10结构的重量，并快速散发热量。

该第一表面21设于散热本体10的上方，该第二表面22设置在散热本体10的下方，该第一表面21形成有第一粗化结构211，该第二表面22外侧缘面朝向中段缘面形成一弧形区段23，并于第二表面22形成第二粗化结构221，散热基板结构100藉由该第一粗化结构211 能增加晶片基板31与第一表面(21)的结合性的强度，以及，散热基板结构100由第二表面22与散热器50结合固定，藉由第二粗化结构221增加散热器50与第二表面22的结合性的强度，如图2至图3所示，该第一表面21设有一第一粗化结构211，该第二表面22设有第二粗化结构221，该第一、第二粗化结构211、221可设置呈相同高度或者高度不一的结构态样，增加与该第一、第二粗化结构211、221接触的结合强度，当第一表面21设有晶片组藉由第一粗化结构211更可提升晶片组与散热本体10的结合力。

请继续参阅图1至图3，在本实用新型的实施方式中，该第一、第二粗化结构211、221主要能透过喷砂(如金钢砂、氧化铝、石榴砂或以钢珠珠击法)的方式在该散热本体10的第一、第二表面21、22上形成；或者透过压花制造出规则或不规则的图案；或者以车铣加工的方式在第一、第二表面21、22上形成铣削痕迹；又，为了方便该散热组件222组合在第二表面22，因此第二粗化结构221的粗化值介于0.15μm与10.0μm之间，而第一粗化结构211为了能迅速散热，因此，第一粗化结构211的粗化值要介于0.15μm与10.0μm之间。

请参阅图4，在本实施方式中，该散热本体10可透过化学方式或电镀方式于该第一、第二粗化结构211、221上形成一镀膜层A，该镀膜层A能提供该第一、第二粗化结构211、221具有良好的结合性。

请参阅图5，在本实施方式中，该第一表面21能界定出至少一个以上的功能区212，在图5中共有四个功能区212，并且该功能区212上覆盖有镀膜层A；在本实施方式中该第一粗化结构211设置于该功能区212外侧，并定义为阻隔层B，该阻隔层B与该镀膜层A形成一段差区域，该功能区212能提供至少一个以上的晶片组30安装，又该阻隔层B与该功能区212有断差的设计能防止晶片透过焊接于该功能区212时，造成焊料溢流的状况发生。

请参阅图6，在本实施方式中主要应用图5的概念，另行研发一种散热基板结构100，在本实施方式中，在该第一表面21上全面披覆有一镀膜层A，并且镀膜层A上设置有功能区212，在该功能区212外侧涂布一阻隔层B 而形成，同样具有图5可防止焊料溢流的优点及提高散热性的优势。

请参阅图7，在本实施方式中，该散热基板结构100下方可选择性的组合一散热器50，该散热器50上设有多个散热组件51，该些散热组件51能选择柱状或鳍片状的结构者，该散热器50一侧具有对应该第二表面22的弧形区域23的凹弧面，在该凹弧面上可涂布导热胶等结合物质形成一导热胶层D，再以结合件S例如螺栓与螺帽将该散热基板结构100与该散热器50锁固一体，藉由该散热器50将散热基板结构100的热量引导至散热组件51，并透过流体将该散热组件51热量迅速带离，具有加速散热保护散热基板结构100上的元件。

请参阅图8，在本实施方式中即将该IGBT模组整合到该散热基板结构100上，应用图1至图7的散热基板结构100的技术特征，更包含有：在图1至图7上的散热基板结构100上设置至少一晶片组30，由一晶片基板31及IGBT晶片32所构成，该晶片组30设置于该散热基板结构100；该晶片基板31上设有IGBT晶片32，并以金属线连接至外部电极；且该散热基板结构100下方设有一如图7所述的散热器50，更详细介绍该晶片组30的特点，该晶片组30包含有一晶片基板31及一IGBT晶片32所构成，该晶片组30可设置在如图5、6上的功能区212，并透过焊料焊接在该第一表面21，又该晶片组30透过多个金属线(图未示)连接到外部电极，该散热基板结构100第一表面21与该晶片基板31之间设有导热固定层33，该第一表面21上设有一上盖体40，该上盖体40与该第一表面21接触，并透过该第一粗化结构211能增加结合性，该第二表面22可选择组装一散热器50，该散热器50的功能与图7的结构相同，故不多加赘述；是以，实际实施时，散热基板结构100藉由该第一粗化结构211 能增加晶片基板31与第一表面21的结合性的强度，以及，散热基板结构100由第二表面22与散热器50结合固定，藉由第二粗化结构221增加散热器50与第二表面22的结合性的强度，此外，散热基板结构100外部为铝合金层12与散热器50二者为异相材质，因热传导会产生不同热膨胀变形度，而弧形区段23可缓冲二者间膨胀变形度，进而使铝合金层12与散热器50的接合面可预防产生裂缝，能将散热基板结构100的热能迅速带离，有助于保持晶片组30的稳定性，增加产品的使用寿命。

本实用新型能提供散热基板结构100或者IGBT模组散热装置透过第一、第二表面21、22上所设置的第一、第二粗化结构211、221一方面增加结合强度。再者，弧形区段23可缓冲铝合金层12与散热器50间膨胀变形度，进而使散热基板结构100与散热器50的接合面可预防产生裂缝，将散热基板结构100上的热量迅速带离，保持晶片组30的稳定性进而增加整体的使用寿命。