一种在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法

摘要

一种在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法，将经过刻痕处理的钼箔覆盖在金刚石粉料外面，在压铸过程中使其牢固地与铝金刚石材料连接在一起；钼箔的一表面刻有交叉的、开口朝向不同的倒齿状凹痕，金刚石粉料和钼箔装入压铸成形模具内，金刚石粉料位于两钼箔之间，经过刻痕处理的钼箔表面朝向金刚石粉料，金刚石粉料振动实压紧后嵌入钼箔的凹痕内，成形模具在渗铝压铸前必须进过预热处理，预热后的成形模具须放入压铸套模，并进行渗铝压铸。熔化的铝液压铸渗透到金刚石粉料的缝隙中，并渗入钼箔表面凹痕，与钼箔形成犬牙交错、互相咬合的状态，使钼箔、熔铝和金刚石粉牢牢地融为一体，在铝金刚石表面形成可以加工、可进行各种涂镀处理的均匀的钼层。

权利要求

1.一种在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法，其特征在于：包括如下操作步骤：第一步：根据压铸基板的尺寸要求，裁剪厚度为0.1-0.5mm的钼箔(2)；

第二步：将待加工的钼箔(2)放置在真空吸盘上，吸盘抽真空，使钼箔(2)牢牢地固定在吸盘；

第三步：在钼箔(2)的上方，装有一把硬质刀具(1)，硬质刀具(1)具有锋利的刃口，硬质刀具(1)在钼箔(2)表面切入0.05-0.2mm的深度；硬质刀具(1)与钼箔(2)表面的角度为45°-

80°；硬质刀具(1)采用硬质尖刀或硬质尖针；

第四步：让硬质刀具(1)沿着X方向做往复运动，真空吸盘沿着硬质刀具往复运动的垂直方向作连续的进给运动，使刀具在钼箔(2)上形成刻痕；

第五步：硬质刀具(1)在做往复运动的时候，当运动到往复回程的停顿点处，硬质刀具(1)作或左或右的摇摆运动，使硬质刀具(1)在每一个往复的行程中在钼箔(2)上刻出第一刻痕(3)；

第六步：第一刻痕(3)完毕后，将钼箔(2)旋转90度，对钼箔(2)表面进行与第四和第五步相同的刻痕加工，将该表面加工出第二刻痕(4)；

第七步：将钼箔(2)的上部往未刻痕的一侧折弯2-10mm；

第八步：将两片钼箔(2)装入压铸IGBT基板的成形模具中，钼箔(2)的未刻痕面朝向模具外侧，金刚石粉料(5)装入两钼箔(2)间的空腔内，刻痕处理过的钼箔(2)面朝向金刚石粉料(5)，压实金刚石粉料(5)，使金刚石粉料(5)嵌入钼箔(2)的刻痕内，装好粉料的成形模具放到预热炉中加热，预热炉的温度设定为压铸铝熔点-100—+150度；钼箔(2)的外部为内模，内模的外部设置有套模(9)，还包括压头(7)，所述压头(7)压向铝液(8)；

第九步：当装有粉料的成形模具预热好后，将成形模具放入压铸套模(9)，熔化的铝液(8)注入套模，挤压铝液(8)，使铝溶液渗透入金刚石粉料(5)的间隙中，同时也渗入钼箔(2)刻痕处凹槽中；当铝液凝固以后，钼箔(2)表面与压铸铝就形成了犬牙交错的咬合状态，铝金刚石复合基体材料的表面就形成了一层连接牢固的纯钼层。

说明书

一种在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法

技术领域

[0001] 本发明涉及散热器件加工工艺技术领域，尤其是一种在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法,所得的是表面覆盖钼层的铝金刚石复合材料所制备的大功率IGBT的散热器件。

背景技术

[0002] 铝金刚石材料具有热导率高、膨胀系数小且热膨胀系数可调、质量轻、刚度大、机械强度适中等优点，已成为各类多芯片组件和大电流功率模块理想的基底材料。

[0003] 大功率IGBT器件是动力机车、输变电系统等的核心部件，目前大功率IGBT器件普遍采用铝金刚石复合材料作散热基板。铝金刚石复合材料制成的散热基板，需要与芯片材料进行焊接封装工作，故对其表面有较高的平整度加工要求和实施镀镍等涂镀加工的要求，而金刚石是一种高硬材料，对其进行切削加工非常困难，目前在铝金刚石复合材料表面也很难直接实现镀镍等涂镀加工，因此需要在铝金刚石表面牢固地形成一层与铝金刚石材料的低膨胀性能匹配的即可进行切削加工又能实现涂镀加工的金属。大功率IGBT器件由于要经受30万次以上零下30度至零上150度冷热的循环实验，对它散热基板有极高的可靠性要求，因此与铝金刚石材料所连接的金属层必须与基体复合材料牢固结合在一起，而且能在多次的冷热循环中，不发生连接失效，不出现分离剥落、出现鼓包等现象。

发明内容

[0004] 本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法，从而对在压铸过程中覆盖铝金刚石表面的钼箔进行事先的刻痕处理，然后把它包裹在金刚石粉料外侧，使其在金刚石粉料高压压铸渗铝的过程中，很好地与压铸铝产生熔融现象并与复合材料之间形成牢固的连接，实现了对IGBT散散热基板表面可进行机械加工和涂镀处理钼层的覆盖。

[0005] 本发明所采用的技术方案如下：

[0006] 一种在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法，包括如下操作步骤：

[0007] 第一步：根据压铸基板的尺寸要求，裁剪厚度为0.1-0.5mm的钼箔；

[0008] 第二步：将待加工的钼箔放置在真空吸盘上，吸盘抽真空，使钼箔牢牢地固定在吸盘；

[0009] 第三步：在钼箔的上方，装有一把硬质刀具，硬质刀具的切削刃形状，硬质刀具在钼箔表面切入0.05-0.2mm的深度；

[0010] 第四步：让硬质刀具沿着X方向做往复运动，真空吸盘沿着硬质刀具往复运动的垂直方向作连续的进给运动，使刀具在钼箔上形成刻痕；

[0011] 第五步：硬质刀具在做往复运动的时候，当运动到往复回程的停顿点处，硬质刀具作或左或右的摇摆运动，使硬质刀具在每一个往复的行程中在钼箔上刻出第一刻痕；

[0012] 第六步：第一刻痕完毕后，将钼箔旋转90度，对钼箔表面进行与第四和第五步相同的刻痕加工，将该表面加工出第二刻痕；

[0013] 第七步：将钼箔的上部往未刻痕的一侧折弯2-10mm；

[0014] 第八步：将两片钼箔装入压铸IGBT基板的成形模具中，钼箔的未刻痕面朝向模具外侧，金刚石粉料装入两钼箔间的空腔内，刻痕处理过的钼箔面朝向金刚石粉料，压实金刚石粉料，使金刚石粉料嵌入钼箔的刻痕内，装好粉料的成形模具放到预热炉中加热，预热炉的温度设定为压铸铝熔点-100-+150度；

[0015] 第九步：当装有粉料的成形模具预热好后，将成形模具放入压铸套模，熔化的铝液注入套模，挤压铝液，使铝溶液渗透入金刚石粉料的间隙中，同时也渗入钼箔刻痕处凹槽中；当铝液凝固以后，钼箔表面与压铸铝就形成了犬牙交错的咬合状态，铝金刚石复合基体材料的表面就形成了一层连接牢固的纯钼层。

[0016] 其进一步技术方案在于：

[0017] 第三步中，硬质刀具与钼箔表面的角度为45°-80°。

[0018] 硬质刀具采用硬质尖刀或硬质尖针。

[0019] 第八步中，钼箔的外部为内模，内模的外部设置有套模，还包括压头，所述压头压向铝液。

[0020] 本发明的有益效果如下：

[0021] 本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过采用经过刻痕处理的钼箔包裹在金刚石粉料外侧，在压铸过程中钼箔与铝金刚石复合材料基体产生融合，实现牢固的连接。

附图说明

[0022] 图1为本发明硬质刀具的结构示意图。

[0023] 图2为本发明硬质刀具与钼箔。

[0024] 图3为本发明第五步刻痕完毕后的结构示意图。

[0025] 图4为本发明第六步的操作示意图。

[0026] 图5为本发明第六步刻痕完毕后的结构示意图。

[0027] 图6为本发明第八步操作示意图。

[0028] 图7为本发明第九步操作示意图。

[0029] 图8为本发明加工完毕后的结构示意图。

[0030] 其中：1、硬质刀具；2、钼箔；3、第一刻痕；4、第二刻痕；5、金刚石粉料；6、内模；7、压头；8、铝液；9、套模。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

[0032] 如图1所示，本实施例的在铝金刚石复合材料表面覆盖钼箔的工艺方法，包括如下操作步骤：

[0033] 第一步：根据压铸基板的尺寸要求，裁剪厚度为0.1-0.5mm的钼箔2；

[0034] 第二步：将待加工的钼箔2放置在真空吸盘上，吸盘抽真空，使钼箔2牢牢地固定在吸盘；

[0035] 第三步：在钼箔2的上方，装有一把硬质刀具1，硬质刀具1的切削刃形状，硬质刀具1在钼箔2表面切入0.05-0.2mm的深度；

[0036] 第四步：让硬质刀具1沿着X方向做往复运动，真空吸盘沿着硬质刀具往复运动的垂直方向作连续的进给运动，使刀具在钼箔2上形成刻痕；

[0037] 第五步：硬质刀具1在做往复运动的时候，当运动到往复回程的停顿点处，硬质刀具1作或左或右的摇摆运动，使硬质刀具1在每一个往复的行程中在钼箔2上刻出第一刻痕3；

[0038] 第六步：第一刻痕3完毕后，将钼箔2旋转90度，对钼箔2表面进行与第四和第五步相同的刻痕加工，将该表面加工出第二刻痕4；

[0039] 第七步：将钼箔2的上部往未刻痕的一侧折弯2-10mm；

[0040] 第八步：将两片钼箔2装入压铸IGBT基板的成形模具6中，钼箔2的未刻痕面朝向模具外侧，金刚石粉料5装入两钼箔2间的空腔内，刻痕处理过的钼箔2面朝向金刚石粉料5，压实金刚石粉料5，使金刚石粉料5嵌入钼箔2的刻痕内，装好粉料的成形模具放到预热炉中加热，预热炉的温度设定为压铸铝熔点-100-+150度；

[0041] 第九步：当装有粉料的成形模具预热好后，将成形模具放入压铸套模9，熔化的铝液8注入套模，挤压铝液8，使铝溶液渗透入金刚石粉料5的间隙中，同时也渗入钼箔2刻痕处凹槽中；当铝液8凝固以后，钼箔2表面与压铸铝就形成了犬牙交错的咬合状态，铝金刚石复合基体材料的表面就形成了一层连接牢固的纯钼层。

[0042] 第三步中，硬质刀具1与钼箔2表面的角度为45°-80°。

[0043] 硬质刀具1采用硬质尖刀或硬质尖针。

[0044] 第八步中，钼箔2的外部为内模6，内模6的外部设置有套模9，还包括压头7，压头7压向铝液8。

[0045] 由于钼箔2表面具有交叉的和不同方向的刀具刻出来的凹痕，当金刚石粉料5镶嵌入凹痕内，并在熔化的铝液8压铸渗透到凹痕处，融化的铝液8会在钼箔2凸起部分产生微溶现象，并深入凹痕与钼箔2形成互相咬合的状态，使钼箔2、熔铝和金刚石粉料5牢牢地融为一体，在铝金刚石表面形成可以加工的均匀的钼层。如图8所示。

[0046] 以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。