本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，涉及一種IGBT用散熱底板及其制造方法。
背景技術(shù)：
：IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)是一種復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件。Al/SiC(鋁碳化硅)復(fù)合材料是一種新型的IGBT散熱材料，其膨脹系數(shù)與IGBT芯片非常接近，密度只有銅的三分之一，熱導(dǎo)率高達(dá)200W，非常符合電動汽車高電壓、大功率IGBT模塊對散熱底板的要求。圖1和圖2示出了IGBT用散熱底板，其包括散熱底板本體1，該散熱底板本體1上設(shè)置有安裝孔2，散熱底板本體1的外周緣和安裝孔2的內(nèi)周緣均為平滑的，該IGBT用散熱底板還包括設(shè)置在散熱底板本體1的外周緣和安裝孔2的內(nèi)周緣的鋁層3。IGBT用散熱底板的制造一般分為兩步，第一步先制作SiC陶瓷多孔預(yù)制體，該預(yù)制體要求與最終的復(fù)合材料產(chǎn)品外形相近，盡可能的減少最終產(chǎn)品的加工量，即形成散熱底板本體1；第二步是將預(yù)制體加熱到600℃～950℃，將熔融的金屬鋁/鋁合金通過某種方式進(jìn)入到前述預(yù)制體的內(nèi)部空隙中，以形成圍繞散熱底板本體1的外周緣和安裝孔2的內(nèi)周緣的鋁層3。對于現(xiàn)有的這種IGBT用散熱底板，在制作完成時或者長期使用過程中，散熱底板本體1四周外周緣的鋁層以及安裝孔2的內(nèi)周緣的鋁層3容易分層脫落，這將導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。本發(fā)明的目的即是針對這種缺陷進(jìn)行改進(jìn)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種鋁層不易脫落的IGBT用散熱底板以及該散熱底板的制造方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種IGBT用散熱底板，該IGBT用散熱底板包括散熱底板本體，該散熱底板本體上設(shè)置有安裝孔，該IGBT用散熱底板還包括貼合所述散熱底板本體的外表面設(shè)置的鋁層，在所述散熱底板本體的外周緣和所述安裝孔的內(nèi)周緣上分別設(shè)置有凹槽。優(yōu)選地，沿所述散熱底板本體的外周緣和所述安裝孔的內(nèi)周緣等間隔的設(shè)置有多個所述凹槽。優(yōu)選地，多個所述凹槽設(shè)置為彼此平行的，并且所述凹槽的中心軸線與所述散熱底板本體的厚度方向具有夾角。優(yōu)選地，所述凹槽的中心軸線與所述散熱底板本體的厚度方向的夾角為45°至60°。優(yōu)選地，相鄰的所述凹槽之間的間距為2mm至5mm。優(yōu)選地，所述凹槽的深度小于3mm，寬度小于5mm。優(yōu)選地，所述凹槽的深度為0.5mm至1.5mm，所述凹槽的寬度為1mm至2mm。優(yōu)選地，所述凹槽形成為貫穿所述所述散熱底板本體的整個厚度方向本發(fā)明還提供了一種IGBT用散熱底板的制造方法，所述IGBT用散熱底板為根據(jù)本發(fā)明的IGBT用散熱底板，該制造方法包括：步驟一、制造所述散熱底板本體；步驟二、制造貼合所述散熱底板本體的外表面設(shè)置的所述鋁層，所述步驟一包括制造具有安裝孔的散熱底板本體預(yù)制體，然后，在所述散熱底板本體預(yù)制體的外周緣和所述安裝孔的內(nèi)周緣上加工所述凹槽，以形成所述散熱底板本體。優(yōu)選地，所述散熱底板本體預(yù)制體的材質(zhì)為碳化硅，通過干壓法、熱壓 鑄法、注射成型或者溶膠-凝膠法制造。優(yōu)選地，所述步驟二包括：將所述散熱底板本體放置到模具中，然后將熔融的鋁液倒入所述模具中以在所述鋁液冷卻后而在所述散熱底板本體的外表面分別形成所述鋁層。采用現(xiàn)有技術(shù)的IGBT用散熱底板，散熱底板本體的外周緣和安裝孔的內(nèi)周緣的均為平滑的平面結(jié)構(gòu)，鋁層與散熱底板本體之間為平面貼合，這種貼合方式，接觸面積較小，因此，為解決鋁層容易開裂脫落的問題，本發(fā)明在散熱底板本體的外周緣和安裝孔的內(nèi)周緣上設(shè)置凹槽，以使得鋁層和散熱底板本體之間的接觸面積增大，從而鋁層能夠更牢固地結(jié)合于散熱底板本體，有效減少鋁層的開裂和脫落問題；另外，相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了這種IGBT用散熱底板的制造方法。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。附圖說明附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的IGBT用散熱底板的俯視圖；圖2是圖1中的IGBT用散熱底板的局部放大圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的IGBT用散熱底板的俯視圖；圖4是圖3中的IGBT用散熱底板的局部放大圖；圖5是圖3中的IGBT用散熱底板的散熱底板本體的立體視圖；圖6是圖5中的散熱底板本體的局部放大圖；圖7為散熱底板本體的局部側(cè)視圖，其中顯示了散熱底板本體的外周緣和安裝孔的內(nèi)周緣處的凹槽與散熱底板本體的厚度方向之間的夾角θ。附圖標(biāo)記說明1散熱底板本體2安裝孔3鋁層4凹槽θ散熱底板本體的外周緣和安裝孔的內(nèi)周緣處的凹槽與散熱底板本體的厚度方向之間的夾角具體實施方式以下對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外，而特別需要說明的是，本申請中的“內(nèi)周緣”和“外周緣”不僅局限于圓形的邊緣。本發(fā)明提供了一種IGBT用散熱底板，該IGBT用散熱底板包括散熱底板本體1，該散熱底板本體1上設(shè)置有安裝孔2，該IGBT用散熱底板還包括貼合所述散熱底板本體1的外表面設(shè)置的鋁層3，在所述散熱底板本體1的外周緣和所述安裝孔2的內(nèi)周緣上分別設(shè)置有凹槽4。采用現(xiàn)有技術(shù)的IGBT用散熱底板，散熱底板本體1的外周緣和安裝孔2的內(nèi)周緣的均為平滑的平面結(jié)構(gòu)，鋁層3與散熱底板本體1之間為平面貼合，這種貼合方式，接觸面積較小，因此，為解決鋁層容易開裂脫落的問題，本發(fā)明在散熱底板本體1的外周緣和安裝孔2的內(nèi)周緣上設(shè)置凹槽4，以使得鋁層3和散熱底板本體1之間的接觸面積增大，從而鋁層3能夠更牢固地結(jié)合于散熱底板本體1，有效減少鋁層3的開裂和脫落問題。其中，散熱底板本體1的外表面包括散熱底板本體1的上表面和下表面、外周緣以及安裝孔2的內(nèi)周緣。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，凹槽4可以設(shè)置為任意適合的形式，例 如，在本實施方式中，沿所述散熱底板本體1的外周緣和所述安裝孔2的內(nèi)周緣等間隔的設(shè)置有多個所述凹槽4，并且本實施方式中，凹槽4設(shè)置為直型凹槽，即凹槽4具有直線型的中心軸線。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，對于現(xiàn)有的IGBT用散熱底板，其散熱底板本體1多為多孔陶瓷預(yù)制體，并采用鋁液凝固的形式形成鋁層3，因此，在散熱底板本體1的孔隙中也會存在有凝固的鋁，且所述孔隙中的鋁與散熱底板本體1的外表面上的鋁層3可以是一體的。進(jìn)一步具體地，多個所述凹槽4設(shè)置為彼此平行的，并且所述凹槽4的中心軸線與所述散熱底板本體1的厚度方向(本實施方式中所述厚度方向與所述安裝孔的中心軸線同向)具有夾角，換言之，凹槽4現(xiàn)對于所述散熱底板本體1的厚度方向(圖示實施方式中所述中心軸線沿豎直方向)，從而有利于鋁層3與散熱底板本體1更加緊密的結(jié)合，更加有效地防止鋁層3的分離和剝落?？梢岳斫獾氖?，凹槽4可以設(shè)置為任意形式，例如，可以為附圖中示出的直線型的凹槽4，也可以是其它形式的凹槽4，例如位于散熱底板本體1的外周緣上或者安裝孔2的內(nèi)周緣上的未貫穿散熱底板本體1的整個厚度方向的圓形凹槽4，但是，為了加工的方便性以及鋁層結(jié)合效果更好，優(yōu)選地，所述凹槽4形成為貫穿所述散熱底板本體1的整個厚度方向。優(yōu)選情況下，所述凹槽4的中心軸線與所述散熱底板本體1的厚度方向的夾角為45°至60°，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)凹槽4的中心軸線與所述散熱底板本體1的厚度方向的夾角處于這一范圍時，鋁層3與散熱底板本體1的結(jié)合效果更好。另外，可以理解的是，相鄰凹槽4之間的間距越小、凹槽4的深度越深且凹槽4的寬度越小的情況下，換言之，也就是凹槽4越密越深的情況下，鋁層3與散熱底板本體1的結(jié)合情況越好，但是，帶來的問題是，相鄰凹槽 4之間的間距越小、凹槽4的深度越深且凹槽4的寬度越小，則意味著凹槽4的加工難度越大，加工效率越低，甚至無法找到合適的機(jī)械化工具來加工過細(xì)過密過深的凹槽，因此，為了在凹槽4的加工難度和散熱底板本體1與鋁層3的結(jié)合效果之間取得平衡，優(yōu)選地，本實施方式中，相鄰的所述凹槽4之間的間距為2mm至5mm，并且，所述凹槽4的深度小于3mm，寬度小于5mm，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述凹槽4的深度為0.5mm至1.5mm，所述凹槽的寬度為1mm至2mm，在這種寬度和深度范圍內(nèi)的凹槽4可以使用電腦機(jī)床快速進(jìn)行加工，并且鋁層3與散熱底板本體1的結(jié)合效果較好。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種IGBT用散熱底板的制造方法，該制造方法包括：步驟一、制造所述散熱底板本體1；步驟二、制造貼合所述散熱底板本體1的外表面設(shè)置的所述鋁層3，其中，所述步驟一包括制造具有安裝孔的散熱底板本體預(yù)制體，然后，在所述散熱底板本體預(yù)制體的外周緣和所述安裝孔的內(nèi)周緣上加工所述凹槽4，以形成所述散熱底板本體1。其中，優(yōu)選地，采用電腦加工的方式形成凹槽4，從而達(dá)到更快速精細(xì)的效果。并且，所述散熱底板本體預(yù)制體的材質(zhì)為碳化硅，可以通過干壓法、熱壓鑄法、注射成型或者溶膠-凝膠法制造。對于所述步驟二，則可以包括：將所述散熱底板本體1放置到模具中，然后將熔融的鋁液倒入所述模具中以在所述鋁液冷卻后而在所述散熱底板本體1的外表面形成所述鋁層3。以下將通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。按照以下步驟制造7組IGBT用散熱底板，每組包括20個IGBT用散熱底板：步驟一、制造具有安裝孔的散熱底板本體預(yù)制體，然后，采用電腦機(jī)床，在散熱底板本體預(yù)制體的外周緣和安裝孔的內(nèi)周緣上加工凹槽，以形成散熱底板本體；步驟二、制造貼合在所述散熱底板本體的外表面的鋁層，具 體地，將步驟一中獲得的散熱底板本體放置到特定模具中，然后將熔融的鋁液倒入所述模具中，待鋁液冷卻凝固后變在散熱底板本體的外表面形成鋁層；其中，上述的各組IGBT用散熱底板中，加工的凹槽的尺寸分別如表1中所示。對按照上述步驟制造的7組IGBT用散熱底板進(jìn)行耐冷耐熱抗沖擊性能測定，具體試驗方法為：將獲得的IGBT用散熱底板放入冰水混合物中，5分鐘后將所述IGBT用散熱底板從冰水混合物(持續(xù)添加冰塊，保持0℃環(huán)境)中拿出，在10秒內(nèi)將所述IGBT用散熱底板放入提前準(zhǔn)備好的沸水(持續(xù)煮沸狀態(tài))中，在沸水環(huán)境中保持5分鐘后將所述IGBT用散熱底板從沸水中撈出，在10秒內(nèi)將所述IGBT用散熱底板再次放入冰水混合物(持續(xù)添加冰塊，保持0℃環(huán)境)中，上述過程為一個循環(huán)。對每組中的20個IGBT用散熱底板分別進(jìn)行上述的耐冷耐熱抗沖擊性能測定，每20個所述循環(huán)觀察一次待測定樣品的鋁層情況(外觀檢測，例如裂紋和脫落情況)，當(dāng)待測定樣品鋁層出現(xiàn)明顯裂紋有脫落傾向時停止對該待測定樣品停止試驗，記錄其之前所經(jīng)歷的上述循環(huán)的次數(shù)，并且對每組中的20個待測定樣品(IGBT用散熱底板)在試驗中所經(jīng)歷的所述循環(huán)的次數(shù)求平均數(shù)，上述的7組IGBT用散熱底板的測定結(jié)果在表2中示出。表1表2組號外觀耐冷熱沖擊(次)1四周、安裝孔內(nèi)壁鋁層結(jié)合牢固，未發(fā)現(xiàn)任何裂紋＞2002四周、安裝孔內(nèi)壁鋁層結(jié)合牢固，未發(fā)現(xiàn)任何裂紋＞2003四周、安裝孔內(nèi)壁鋁層結(jié)合牢固，未發(fā)現(xiàn)任何裂紋＞2004四周、安裝孔內(nèi)壁鋁層結(jié)合牢固，未發(fā)現(xiàn)任何裂紋＜1805四周、安裝孔內(nèi)壁鋁層結(jié)合牢固，未發(fā)現(xiàn)任何裂紋＜1806四周、安裝孔內(nèi)壁有局部區(qū)域鋁層有微小裂紋＜1007四周、安裝孔內(nèi)壁有局部區(qū)域鋁層有微小裂紋＜100參見表1和表2，對比組號為1和7的測定情況可以清楚表明將凹槽設(shè)置為其中心軸線與散熱底板本體的厚度方向具有夾角后，可以大大提升鋁層和散熱底板本體的結(jié)合緊密度；而對比組號為1、2、3和組號為4、5的測定情況可以清楚表明將凹槽設(shè)置為其中心軸線與散熱底板本體的厚度方向的夾角為45°至60°，進(jìn)一步提升了鋁層和散熱底板本體的結(jié)合緊密度；并且，對比組號為1、2、3和組號為6的測定情況可以清楚表明將凹槽設(shè)置為相鄰的凹槽之間的間距小于5mm、凹槽的深度為小于1.5mm并且凹槽的寬度小于2mm后，鋁層和散熱底板本體的結(jié)合緊密度較好。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁1 2 3