合金采用中频坩祸进行熔制，熔制温度为900°C保温30min后，倾转中频坩祸将铝合金溶液通过已加热至750°C的石墨流槽注压力溶渗模具中；
[0046]待铝合金溶液浸没预制件，通过液压机将压力溶渗模具加压至20MPa，当其温度降至500°C后撤掉压力，得到IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化产品。
[0047]实施例2
[0048](I) S形水冷管的制备:以含96wt %的碳化硅粉末、3.2wt %石墨粉末和0.8wt %碳化硼为主原料，向上述主原料中加入质量为主原料质量3%的聚乙烯醇粘结剂、0.5%的甘油增塑剂、0.4%的氨水分散剂、8 %乳化液体石蜡润滑剂和20 %的去离子水，然后进行球磨并配制成固相含量为72wt%的水基碳化硅塑性泥料；
[0049]将水基碳化硅塑性泥料在真空练泥机上反复练泥10次后，将其放入挤管机内并辅之以模具，在I5MPa压力下挤压得到基础密度为2.0Og/cm3的S形水冷管坯体;随后用直径小于S形水冷管坯体内径0.5mm的S形不锈钢绳撑住管材坯体内壁进行保形；
[0050]随后对S形水冷管坯体进行阴干10天，阴干后在90°C温度下干燥6小时；然后在氩气气氛下保护下无压烧结至2100°C，并保温I小时，得到壁厚0.5mm，内径3mm，致密度为3.14g/cm3超薄壁碳化硅陶瓷S形水冷管。
[0051 ] (2)取碳化硅颗粒，粒度63μπι: 28μπι:5ym = 8:4:l,并添加碳化硅质量5 %的模数为2.8的水玻璃，并添加8%的去离子水进行混合40min，得到碳化硅混合物。之后将碳化硅混合物铺入压坯模具中，确保其压实后厚度为0.5mm，再将S形水冷管放入其中间位置，最后将压实后厚度为5mm的碳化娃混合物加入后，在200MPa下进行压制成碳化娃固相含量为75vol%的坯件，确保S行管位于矩形板状坯体中心位置。矩形板状坯体尺寸为190mm*140mm*8mm，S形水冷管的进、出水口在矩形板状坯体同一侧边。将矩形板状坯件升温至80 °C空气条件下脱脂4小时后，在氮气保护下升至800°C并保温70min，得到预制件。
[0052](3)在一块尺寸为230mm*180mm*30mm的微晶玻璃板中心区域160mm*110mm上均勾加工出Φ 的紧密排布的深孔，孔截面为菱形。
[0053](4)将预制体置于带多个齿形孔石墨板模具表面，其上覆盖卡具，卡具底部的厚度为4mm，四周壁厚为20mm，卡具与带多个齿形孔的石墨板模具通过石墨螺栓连接，确保卡具底部和四周内壁与预制件之间留有2mm的均勾空隙；卡具底部开8个Φ lmm-Φ 20mm的通孔，保证后续铝合金溶液浇注时作为铝合金溶液进入的通道。
[0054](5)将固定有预制件的带多个齿形孔的长方体模具放入压力溶渗模具中，并预热至 700°C;
[0055]将硅含量为8wt%的铝合金采用中频坩祸进行熔制，熔制温度为1000°C保温30min后，倾转中频坩祸将铝合金溶液通过已加热至800°C的石墨流槽注压力溶渗模具中；
[0056]待铝合金溶液浸没预制件，通过液压机将压力溶渗模具加压至8MPa，当其温度降至500°C后撤掉压力，得到IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化产品。
【主权项】
1.一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤: (1)制备S形水冷管，然后将其埋入带粘结剂的碳化硅颗粒中压坯得到矩形板状坯体，之后对矩形板状坯体进行脱脂形成预制件； 所述S形水冷管管为碳化硅陶瓷管； (2)制备一面带多个齿形孔的长方体模具； 所述的模具材料为金属、石墨、陶瓷或微晶玻璃； 所述齿形孔的截面形状为圆形、椭圆形、菱形、方形、三角形、和梯形中的一种或一种以上； (3)将预制件置于带多个齿形孔的长方体模具的上表面，并通过卡具将预制件的位置固定； 所述卡具的材料为石墨或金属； 所述卡具的形状为倒扣的无盖长方体空盒，卡具底部开有4-8个Φ lmm-Φ 20mm的通孔； (4)将固定有预制件的带多个齿形孔的长方体模具放入压力溶渗模具中，并预热至6500C-700 °C； 对铝合金进行熔制，得到铝合金溶液，熔制温度为900°C-1000°C，时间为20min-40min;然后将铝合金溶液注入压力溶渗模具中； 待铝合金溶液浸没预制件时，将压力溶渗模具加压至8-20MPa，当其温度降至500°C以下后撤掉压力，得到IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化产品。2.根据权利要求1所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述S形水冷管的截面呈圆形或椭圆形，壁厚为0.5mm-2mm，内径为2mm-4mm03.根据权利要求2所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，所述S形水冷管的制备方法为: 以含90wt % -96wt %碳化娃粉末、3.2wt % -8.0wt %石墨粉和0.8wt % -2.0wt %碳化硼为主原料，向上述主原料中加入质量为主原料质量3-5%的粘结剂、0.5-0.8%的增塑剂、0.4-0.6%的分散剂、8-12%的润滑剂和20-22%的去离子水，然后进行球磨得到固相含量为68-72wt %的水基碳化硅塑性泥料； 对水基碳化硅塑性泥料反复练泥6-10次后，将其放入挤管机内并辅之以模具挤压得到所需的S形水冷管坯体，随后采用直径小于S形水冷管坯体内径0.3-0.8mm的S形不锈钢绳撑住S形水冷管坯体内壁进行保形； 将S形水冷管坯体进行3-10天的阴干，阴干后在温度为60°C-90°C的条件下，干燥6-10小时;然后在氩气气氛下保护下无压烧结至18000C-21000C，并保温0.5-1.5小时，得到S形水冷管； 所述的粘结剂为聚乙烯醇溶胶； 所述的增塑剂为甘油； 所述的分散剂为氨水； 所述的润滑剂为乳化的液体石蜡。4.根据权利要求1所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的粘结剂为磷酸二氢铝溶胶、水玻璃溶胶、氢氧化铝溶胶、聚乙烯醇溶胶和糊精中的一种或一种以上。5.根据权利要求1所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的碳化娃颗粒为粒径在Ιμπι-ΙΟΟμπι的两种以上的碳化娃颗粒的混合物，压坯后矩形板状坯体内碳化硅颗粒的固相含量为65-75vol %。6.根据权利要求1所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的压坯压力为60MPa-200Mpa，压坯后S形水冷管位于矩形板状坯体中心位置，且其进出水口位于矩形板状坯体同一侧边，进水口位置稍高于出水口。7.根据权利要求1所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(I)所述脱脂的方式为将板状坯体放入管式脱脂炉中，待粘结剂中挥发组分挥发完全后，将脱脂炉温度升至800°C-120(TC，保温40-80min后随脱脂炉冷却，从而获得预制件。8.根据权利要求1中的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的微晶玻璃中含有石膏成分，其含量占微晶玻璃总质量的5wt%-15wt% ο9.根据权利要求1所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述卡具的底部厚度为2mm-4_，四周的壁厚为2mm-20_ ；卡具通过金属或石墨螺栓与带多个齿形孔的长方体模具连接，使卡具底部和四周内壁与预制件之间留有0.的空隙。10.根据权利要求1所述的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板的一体化制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的铝合金中含有5-1 Owt %的硅。
【专利摘要】本发明公开了属于半导体器件制造领域的一种IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板一体化制备方法。所述制备方法为：先加工一面带多个齿形孔的长方体模具和S形水冷管，将S形水冷管埋入碳化硅颗粒中压制成矩形板状坯体后，对其脱脂得到预制件；然后将预制件置于带多个齿形孔的长方体模具上表面后，将其放入压力溶渗模具中，并将铝合金溶液注入压力溶渗模具中，待其浸没预制件时，将压力溶渗模具加压至8MPa-20MPa，当其温度降至500℃以下时撤掉压力即可。由该制备方法获得的产品为一体化的IGBT用带S形水冷管的齿状水冷板，工艺简单易于控制，制得产品能够为IGBT提供最佳的冷却效果，适于高功率密度IGBT产品使用。
【IPC分类】C04B35/565, B22D19/00, C04B35/622
【公开号】CN105562660
【申请号】CN201510926650
【发明人】范叶明, 郭宏, 张习敏, 韩媛媛, 樊建中
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月14日