[發(fā)明專利]一體化水冷直封大功率電子元件散熱裝置及其制造方法

有效

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• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103337587A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔國峰;范玥;趙杰
• 申請（專利權(quán)）人: 惠州市力道電子材料有限公司
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種一體化水冷直封大功率電子元件散熱裝置及其制造方法。

背景技術(shù)

為了有效解決大功率器件在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化的過程中放出的大量熱量的散熱問題。以LED為例，常規(guī)的辦法是采用高導(dǎo)熱的陶瓷電路板，陶瓷電路板自身絕緣。在陶瓷上面加工電子電路。隨后，將LED燈珠封裝（焊接，金絲綁定）的陶瓷基板上。然后采用導(dǎo)熱膠，將陶瓷基板（背板是陶瓷）粘貼在散熱器（鋁或銅）表面上。進(jìn)行水冷或風(fēng)冷散熱。這種散熱的局限在于，陶瓷和散熱器之間的連接，必須使用導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱性能很低（<5W/mK）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種一體化水冷直封大功率電子元件散熱裝置及其制造方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種一體化水冷直封大功率電子元件散熱裝置，其在散熱器表面上依次設(shè)有氧化鋁絕緣層、緩沖層、一級導(dǎo)電層、二級導(dǎo)電層、可焊層；或者，其在散熱器表面上依次設(shè)有氮化鋁絕緣層、氮化鉭層、緩沖層、一級導(dǎo)電層、二級導(dǎo)電層、可焊層。

所述的氧化鋁絕緣層的厚度為10-100μm。

所述的緩沖層金屬為Ti、W、Mo三種金屬中的任意兩種形成的合金；緩沖層的厚度為300-850??。

所述的一級導(dǎo)電層金屬為Ag、Cu、Au、Al、Ni、Fe中的一種或至少兩種形成的合金；一級導(dǎo)電層的厚度為300-850?。

所述的二級導(dǎo)電層金屬為Ag、Cu、Au中的一種或至少兩種形成的合金；二級導(dǎo)電層的厚度為0.03-1.2mm。

所述的可焊層金屬為化學(xué)鍍鎳/?浸金、化學(xué)鍍/?電鍍銀或化學(xué)鍍/?電鍍錫；所述的可焊層的厚度為5-20μm。

一種一體化水冷直封大功率電子元件散熱裝置的制造方法，包括以下步驟：

1）用陽極氧化法在散熱器表面上形成一層氧化鋁絕緣層；

2）采用物理沉積法，在氧化鋁絕緣層表面形成一層緩沖層；

3）采用物理沉積法，在緩沖層表面形成一級導(dǎo)電層；

4）采用電化學(xué)沉積法，在一級導(dǎo)電層表面形成二級導(dǎo)電層；

5）在二級導(dǎo)電層表面進(jìn)行貼膜、蝕刻，形成線路，再采用電化學(xué)沉積法，鍍上可焊層金屬；

或者，包括以下步驟：

1）用物理沉積法在散熱器表面上形成一層氮化鋁絕緣層；

2）用物理沉積法在氮化鋁絕緣層表面形成一層氮化鉭層；

3）采用物理沉積法，在氮化鉭層表面形成一層緩沖層；

4）采用物理沉積法，在緩沖層表面形成一級導(dǎo)電層；

5）采用電化學(xué)沉積法，在一級導(dǎo)電層表面形成二級導(dǎo)電層；

6）在二級導(dǎo)電層表面進(jìn)行貼膜、蝕刻，形成線路，再采用電化學(xué)沉積法，鍍上可焊層金屬；

步驟1）中，陽極氧化法所用的陽極氧化液為硫酸-草酸體系，硫酸的濃度為0.16-0.2mol/L，草酸的濃度為0.16-0.2mol/L，陽極氧化液中還含有0.1-0.15wt%的稀土鹽，所述的稀土鹽為硝酸釔、硫酸鈰、硫酸鑭中的至少一種；陽極氧化法中，電壓為100V，石墨為陰極，氧化時間為3-4h。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的散熱裝置適合于大功率器件的散熱，因?yàn)閷⑸崞骱碗娮与娐坊搴隙橐唬哂休^好的散熱效果，也無需使用導(dǎo)熱膠，從而避免因?qū)崮z的導(dǎo)熱系數(shù)太低造成散熱瓶頸，進(jìn)而影響熱傳導(dǎo)效率。

具體實(shí)施方式

一種一體化水冷直封大功率電子元件散熱裝置，其在散熱器表面上依次設(shè)有氧化鋁絕緣層、緩沖層、一級導(dǎo)電層、二級導(dǎo)電層、可焊層；或者，其在散熱器表面上依次設(shè)有氮化鋁絕緣層、氮化鉭層、緩沖層、一級導(dǎo)電層、二級導(dǎo)電層、可焊層。

對應(yīng)的，一種一體化水冷直封大功率電子元件散熱裝置（絕緣層為氧化鋁）的制造方法，包括以下步驟：

1）用陽極氧化法在散熱器表面上形成一層氧化鋁絕緣層；

2）采用物理沉積法，在氧化鋁絕緣層表面形成一層緩沖層；

3）采用物理沉積法，在緩沖層表面形成一級導(dǎo)電層；

4）采用電化學(xué)沉積法，在一級導(dǎo)電層表面形成二級導(dǎo)電層；

5）在二級導(dǎo)電層表面進(jìn)行貼膜、蝕刻，形成線路，再采用電化學(xué)沉積法，鍍上可焊層金屬；

所述的散熱器為鋁質(zhì)水冷散熱器。

所述的氧化鋁絕緣層的厚度為10-100μm。

所述的緩沖層金屬為Ti、W、Mo三種金屬中的任意兩種形成的合金；緩沖層的厚度為300-850??。