[發(fā)明專利]一種鋁碳化硅水冷齒板的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010880961.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN111992832B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁天昊;何娟;景文甲;劉磊;王鵬沖;王津舵
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海億特立新材料有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23P15/00;B22D17/00;B22D23/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開了一種鋁碳化硅水冷齒板的制備方法，采用高壓鍛造法，在高溫高壓下將多孔碳化硅預制體浸透在鋁合金的熔融金屬中，控制浸滲壓力和保壓時間，冷卻后脫模得到厚度3～7mm的鋁碳化硅復合體；選用含鎂元素的鋁合金，控制鋁水熔煉溫度和模具溫度，利用高壓鍛造法制備鋁合金水冷齒板；采用焊接方式將制備的鋁碳化硅復合體與制備的鋁合金水冷齒板進行連接制成鋁碳化硅水冷齒板。本發(fā)明通過焊接的方式將齒柱和鋁碳化硅復合體平板底座連接，解決了傳統(tǒng)工藝漏齒斷齒的問題，焊接強度高，焊接孔洞率低，體現(xiàn)了本發(fā)明工藝的優(yōu)越性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于封裝基板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁碳化硅水冷齒板的制備方法。

背景技術(shù)

目前市場上混合動力汽車(HEV)，充電電動汽車(PEV)和軌道交通等通常使用電機驅(qū)動功率模塊和IGBT模塊，這些模塊運行時會產(chǎn)生非常大的熱量。為了冷卻這些電子功率模塊，市場上最有效的的方法采用的是水循環(huán)冷卻。水冷齒板能夠?qū)⒐β誓K上的大量的熱用高效率的傳導方式傳導到冷卻液中，從而構(gòu)成冷卻循環(huán)的重要組成部分。

目前鋁碳化硅水冷齒板使用的是一次性一體浸滲成型的方式制備而來，此制備工藝在密閉的腔體內(nèi)，將熔融的鋁液真空滲壓到模具中的多孔碳化硅平板和模具孔位中。由于水冷齒板模具中的孔位(齒位)密集，而且都是盲孔狀態(tài)，在負壓的情況下滲入的鋁液容易出現(xiàn)不致密、漏齒、短齒等不良現(xiàn)象；同時該方法脫模困難，且少量循環(huán)后模具極易損壞，因此有良率低，成本高，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣難的問題。

另外，在將多孔碳化硅預制體浸滲鋁液并冷卻時，由于平板部分(鋁碳化硅復合體)和齒部分(鋁合金)的熱膨脹系數(shù)差距大而產(chǎn)生的熱應力發(fā)生殘留，造成脫模困難并出現(xiàn)裂痕等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋁碳化硅水冷齒板的制備方法，解決傳統(tǒng)一體化工藝制備鋁碳化硅復合體的水冷齒板在成型過程中漏齒、短齒、斷齒和脫模困難，良品率低等難題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋁碳化硅水冷齒板的制備方法，包括以下步驟：

S1、采用高壓鍛造法，在高溫高壓下將多孔碳化硅預制體浸透在鋁合金的熔融金屬中，控制浸滲壓力和保壓時間，冷卻后脫模得到厚度3～7mm的鋁碳化硅復合體；

S2、選用含鎂元素的鋁合金，控制鋁水熔煉溫度和模具溫度，利用高壓鍛造法制備鋁合金水冷齒板；

S3、采用焊接方式將步驟S1制備的鋁碳化硅復合體與步驟S2制備的鋁合金水冷齒板進行連接制成鋁碳化硅水冷齒板。

具體的，步驟S1中，鋁合金的加熱溫度為720～760℃，多孔碳化硅預制體的加熱溫度為700～740℃，浸滲壓力為1～5Mpa，保壓時間為30～60分鐘。

具體的，步驟S1中，多孔碳化硅預制體的體積率為55％～70％。

具體的，步驟S1中，鋁碳化硅復合體中鋁合金層的平均厚度為50～150μm，鋁碳化硅復合體的焊接面平面度＜50微米。

具體的，步驟S1中，鋁碳化硅復合體中鋁合金層的平均厚度為50～100μm，鋁碳化硅復合體的焊接面平面度＜50微米。

具體的，步驟S2中，控制鋁水熔煉溫度為680～720℃，模具加熱溫度為 220～280℃，注射壓力為20～30Mpa，保壓時間10～20s，出模冷卻得到壓鑄好的鋁合金水冷齒板。所述的鋁碳化硅水冷齒板的制備方法，其特征在于，步驟S2中，鋁合金水冷齒板的平板面厚度為300～500μm，鋁合金水冷齒板無齒面的平面度＜40μm。

具體的，步驟S3中，使用真空釬焊，在氧氣含量低于50pp情況下，預熱溫度為200～250℃，然后控制釬焊溫度為600～615℃完成釬焊。

具體的，步驟S3中，制備的鋁碳化硅水冷齒板的孔洞率＜0.5％。