专利名称：铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铝碳化硅基板的压铸方法，尤其是涉及一种铝质螺纹孔加工基材 的铝碳化硅基板的制备方法。
背景技术：
铝碳化硅材料具有质量小、刚度高、热膨胀系数小、热导率高、几何精度稳定性好 等多种优点，成为各类多芯片组件和大电流功率模块(如IGBT模块)理想的基板材料，但 是，由于铝碳化硅基板材料的刚度高、脆性大，在铝碳化硅基材上攻丝易产生爆裂、崩纹等 缺陷，造成螺纹孔失效，降低产品的合格率，增加制造成本。
发明内容
本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种铝质螺纹孔加工基材的铝 碳化硅基板的制备方法，避免攻丝时发生爆裂、崩纹等缺陷，提高产品的合格率，降低制造 成本。为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案
一种铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，在压铸铝碳化硅基板时，在每 个螺纹孔对应位置嵌入纯铝或铝合金型芯。进一步的
所述型芯呈圆柱形，其中部设有环形凸起段或环形内凹段。所述环形凸起段或环形内凹段的横截面为正多边形。所述环形凸起段或环形内凹段的横截面为正六边形。所述型芯设有用于冷却水或气体循环的通孔。在压铸所述铝碳化硅基板时采用如下压铸成型工艺
步骤1、在旋转式坩埚加热炉中放入铝锭，加热至55(T600°C保温，保温的同时抽真空 至0.广10Pa，完成抽真空后继续加热至68(T78(TC，保温直至铝锭完全融化；
步骤2、在真空条件下，将粒度为1000目 2500目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液 中，使用搅拌装置搅拌，使碳化硅粉末在铝液中分散均勻；
步骤3、搅拌的同时，使用超声发生装置产生24. (Γ30. OkHz的超声波，利用超声波的作 用除去气体与杂质，并使得碳化硅粉末更加细化、分散均勻；
步骤4、然后将铝碳化硅熔液从坩埚加热炉中定量注入普通或真空压铸机内，进行基板 的精密压铸；
步骤5、基板冷却后，脱模成型。本发明的技术效果在于
本发明公开的一种铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，在每个螺纹孔对 应位置预埋并压铸纯铝或铝合金型芯，从而避免后续攻丝时发生爆裂、崩纹等缺陷，提高产 品的合格率，降低制造成本；另外，环形凸起段、环形内凹段及冷却水或气体循环通孔确保铝碳化硅基板结合的牢固度。
图1为带有环形凸起段型芯的铝碳化硅基板的压铸结构示意图。图2为带有环形内凹段型芯的铝碳化硅基板的压铸结构示意图。图3为型芯带有冷却水或气体循环通孔的铝碳化硅基板的压铸结构示意图。图4为带有环形凸起段(横截面为正六边形)型芯的三维结构示意图。图5为带有环形内凹段(横截面为正六边形)型芯的三维结构示意图。图6为带有环形凸起段(横截面为正六边形)及通孔的型芯的三维结构示意图。图7为带有环形内凹段(横截面为正六边形)及通孔的型芯的三维结构示意图。图8为本发明实施例中采用的坩埚加热炉的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。如图1、2、3所示，在压铸铝碳化硅基板1时，在每个螺纹孔对应位置嵌入纯铝或铝 合金型芯2，压铸过程中，型芯2表层微熔，压铸后，型芯2与周边的铝碳化硅材料1牢固结 合而不会脱落，在纯铝或铝合金型芯2处后续加工螺纹孔时，不会出现爆裂、崩纹等缺陷。 如图1、4所示，型芯2呈圆柱形，其中部设有环形凸起段201，如图2、5所示，型芯2呈圆柱 形，其中部设有环形内凹段202，环形凸起段201或环形内凹段202为横截面为正多边形，在 本实施例中，环形凸起段201或环形内凹段202的横截面为正六边形，横截面为正多边形的 环形凸起段201或环形内凹段202可增强型芯2与周边铝碳化硅材料1结合的牢固度，可 以有效的防止加工时发生旋转、松动、脱落等问题。如图3、6、7所示，型芯2的中部设有环 形凸起段201或环形内凹段202，并且还设有用于冷却水或气体循环的通孔3，在压铸时，冷 却水或气体流经通孔3，确保在压铸过程中型芯2表层微熔并与周边的铝碳化硅材料1结合 牢固，而不会被熔化。
本发明在进行铝碳化硅基板的压铸时，采用先制备铝碳化硅熔液，然后进行压铸 的工艺，具体实施方式
如下
如图5所示，为本发明的实施例中采用的旋转式坩埚加热炉的结构示意图，其中，5— 坩埚，6—超声复合搅拌装置，7—招水熔液，8—控制线路通道，9一超声波发生器，10—碳化 硅粉添加装置，11 一出液口，12—炉体。超声复合搅拌装置6在制备铝碳化硅熔液的过程 中，一边搅拌，一边由超声波发生器9发出超声波，用于清除铝碳化硅熔液中的气体及杂 质。实施例1、
将铝锭置于坩埚加热炉中，加热至570°C保温，抽真空至5Pa，完成抽真空后继续加热 至720°C，保温直至铝锭完全融化；将粒度为1800目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液中， 打开超声复合搅拌装置，坩埚以lOr/min的速率转动，3飞个超声复合搅拌装置同时发出频 率为27kHz的超声波，持续搅拌清除气体及杂质7、分钟，待杂质上浮或沉淀完全并且碳化 硅粉末在铝液中分散均勻后，将熔液定量注入精密压铸机中，带有环形凸起段201 (横截面 为正六边形)的型芯2嵌入模具中与螺纹孔相对应的位置，合模后精密压力铸造；铝碳化硅基板1冷却后，脱模成型，成型后的铝碳化硅基板1如图1。实施例2、
将铝锭置于坩埚加热炉中，加热至60(TC保温，抽真空至0. lPa，完成抽真空后继续加 热至780°C，保温直至铝锭完全融化；将粒度为1000目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液 中，打开超声复合搅拌装置，坩埚以lOr/min的速率转动，3飞个超声复合搅拌装置同时发 出频率为MkHz的超声波，持续搅拌清除气体及杂质7、分钟，待杂质上浮或沉淀完全并且 碳化硅粉末在铝液中分散均勻后，将熔液定量注入精密压铸机中，带有环形内凹段202 (横 截面为正六边形)的型芯2嵌入模具中与螺纹孔相对应的位置，合模后精密压力铸造；铝碳 化硅基板1冷却后，脱模成型，成型后的铝碳化硅基板1如图2。实施例3、
将铝锭置于坩埚加热炉中，加热至550°C保温，抽真空至lOPa，完成抽真空后继续加热 至680°C，保温直至铝锭完全融化；将粒度为2500目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液中， 打开超声复合搅拌装置，坩埚以lOr/min的速率转动，3飞个超声复合搅拌装置同时发出频 率为30kHz的超声波，持续搅拌清除气体及杂质7、分钟，待杂质上浮或沉淀完全并且碳化 硅粉末在铝液中分散均勻后，将熔液定量注入精密压铸机中，带有环形凸起段201或环形 内凹段202 (横截面为正六边形)及通孔3的型芯2嵌入模具中与螺纹孔相对应的位置，合 模后精密压力铸造，压铸时冷却水或气体流经通孔3 ；铝碳化硅基板1冷却后，脱模成型，成 型后的铝碳化硅基板1如图3。
权利要求
1.一种铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，其特征在于在压铸铝碳化 硅基板时，在每个螺纹孔对应位置嵌入纯铝或铝合金型芯。
2.按照权利要求1所述的铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，其特征在 于所述型芯呈圆柱形，其中部设有环形凸起段或环形内凹段。
3.按照权利要求2所述的铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，其特征在 于所述环形凸起段或环形内凹段的横截面为正多边形。
4.按照权利要求3所述的铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，其特征在 于所述环形凸起段或环形内凹段的横截面为正六边形。
5.按照权利要求1所述的铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，其特征在 于所述型芯设有用于冷却水或气体循环的通孔。
6.按照权利要求1至5任一项所述的铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方 法，其特征在于在压铸所述铝碳化硅基板时采用如下压铸成型工艺步骤1、在旋转式坩埚加热炉中放入铝锭，加热至55(T600°C保温，保温的同时抽真空 至0.广10Pa，完成抽真空后继续加热至68(T78(TC，保温直至铝锭完全融化；步骤2、在真空条件下，将粒度为1000目 2500目的粉末化的碳化硅加入熔融的铝液 中，使用搅拌装置搅拌，使碳化硅粉末在铝液中分散均勻；步骤3、搅拌的同时，使用超声发生装置产生24. (Γ30. OkHz的超声波，利用超声波的作 用除去气体与杂质，并使得碳化硅粉末更加细化、分散均勻；步骤4、然后将铝碳化硅熔液从坩埚加热炉中定量注入普通或真空压铸机内，进行基板 的精密压铸；步骤5、基板冷却后，脱模成型。
全文摘要
本发明涉及一种铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，其特征在于在压铸铝碳化硅基板时，在每个螺纹孔对应位置嵌入纯铝或铝合金型芯。本发明公开的一种铝质螺纹孔加工基材的铝碳化硅基板的制备方法，在每个螺纹孔对应位置预埋纯铝或铝合金型芯，从而避免后续攻丝时发生爆裂、崩纹等缺陷，提高产品的合格率，降低制造成本；另外，型芯采用环形凸起段、环形内凹段及冷却水或气体循环通孔确保铝碳化硅基板结合的牢固度。
文档编号B22D19/00GK102145382SQ20111007385
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者傅蔡安, 季坤, 郭丽萍 申请人:江苏时代华宜电子科技有限公司, 郭丽萍