[發明專利]一種鋁碳化硅基板骨架的制備模具及其制備方法

有效

• 申請號: 201310379216.9
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103433486A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 胡娟;舒陽會;彭錦波
• 申請（專利權）人: 湖南航天工業總公司
• 主分類號: B22F3/03
• 分類號: B22F3/03;B22F3/26
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 郭立中;李發軍

技術領域

本發明涉及一種多孔鋁碳化硅骨架的制備領域，具體為一種制備鋁碳化硅基板骨架的模具及鋁碳化硅基板的制備方法。

背景技術

鋁碳化硅復合材料具有質量輕、熱導率高、熱膨脹系數低、比強度高等優異特性，可以用于電子封裝散熱基板，也可以用于制造精密儀器的關鍵部件；是減少載荷，取代鎢銅合金電子封裝材料的先進復合材料。

國內目前通常采用電阻燒結爐燒結鋁碳化硅復合材料的碳化硅骨架（專利文獻1），然后采用真空壓力浸漬工藝在碳化硅骨架上滲鋁合金，再機械加工成工件。當鋁碳化硅基板與其他零件結合使用時，如散熱片，通常是在鋁碳化硅基板的周緣部位打孔或攻絲，用螺絲將底板固定在散熱片等上，如果基板上存在微小的凹凸，則基板和散熱片之間存在會產生縫隙，會存在基板與組件之間的導熱性下降。

因此，為了使基板與散熱片結合時不產生間隙，要求采用帶有一定拱度的鋁碳化硅基板。采用具有規則形狀的模具對基板熱壓成型，獲得的拱面彎曲度參次不齊，同樣會使基板與散熱片之間產生縫隙影響導熱。

如果采用機械加工對基板表面數控車而形成拱面的方法，鋁碳化硅復合材料的硬度僅次于金剛石，屬于難加工材料之一，且必須使用金剛石等工具進行加工，存在加工難度大，加工周期長，成本高等問題。另外，在鋁碳化硅基板上打孔或攻絲存在相同的問題。

日本電氣化學工業株式會社采用在鋁碳化硅復合材料表面覆鋁的工藝，然后在鋁合金上機械加工成拱面，機械加工易造成拱面鋁層厚度分布不均勻，中間部位的鋁層厚，從而引起拱面導熱不均勻，導致基板與芯片焊接時變形。

日本電氣化工業株式會社的專利鋁-碳化硅復合體中提到在碳化硅的散熱面采用成型或者機械加工骨架的方法形成彎曲形狀，成型方法沒有提及模具的設計；采用機械加工形成彎曲形狀增加了制備工序，增加了成本。

發明內容

為了克服現有的制備鋁碳化硅基板存在的上述不足，本發明旨在提供一種制備鋁碳化硅基板的及鋁碳化硅基板的制備方法，該模具及制備方法加工工藝簡單，生產效率高、成本低，適用性強。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種制備鋁碳化硅基板骨架的模具，包括上模、下模和型腔；其結構特點是，所述上模的下表面具有向下延伸的凸臺，所述下模的上表面為凹球面，該凹球面與鋁碳化硅基板的底面拱度一致；所述上模的凸臺設置在與鋁碳化硅基板打孔或攻絲的位置對應處。

由此，制備的碳化硅骨架時，在需要打孔或攻絲的對應位置預留出所需孔洞，在真空浸滲時使孔洞充滿鋁合金；同時，制備的碳化硅骨架的一面帶有所需的拱度，真空浸滲后，在鋁合金上機械加工形成拱面；骨架成型模具的下模表面設計成凹球面，使所成型的碳化硅骨架的一面具有所需的拱度。

以下為本發明的進一步改進的技術方案：

為了方便脫模，上模具有一定的拔模斜度，所述上模向下延伸的凸臺為錐臺形凸臺。更進一步地，所述錐臺母線與其軸心線的夾角不大于5°。

本發明還提供了一種利用上述制備鋁碳化硅基板骨架的模具及制備鋁碳化硅基板的方法，其包括如下步驟：

a）將碳化硅粉末300質量份、高溫粘接劑2~4質量份和低溫粘結劑1-3質量份混合；

b）將步驟a）所得混合物干燥，并過篩造粒；

c）將造粒后的混合物置于所述型腔內，并在70~120MPa的壓力下模壓成型得碳化硅骨架；

d）從型腔內取出碳化硅骨架，并將碳化硅骨架放入微波爐內加熱至600℃～800℃，并保溫和冷卻，得到有一定強度的多孔碳化硅骨架；

e）將多孔碳化硅骨架在6～10MPa的壓力下浸滲鋁合金熔液，得鋁碳化硅基板。

作為一種具體的多孔碳化硅骨架結構，所述多孔碳化硅骨架的孔隙率為25%～40%。

進一步地，在步驟e）中，多孔碳化硅骨架浸滲鋁合金熔液在真空條件下進行，溫度為750℃～850℃。

進一步地，所述鋁碳化硅基板的外表面進行鍍鎳磷合金處理，鎳磷合金厚度為10μm～20μm

進一步地，所述鋁碳化硅基板表面的鋁合金層厚度不超過0.5mm。