[发明专利]一种铝碳化硅复合材料IGBT基板精密成型工装

说明书

技术领域

本发明涉及铝碳化硅复合材料基板的成型领域，尤其是涉及一种铝碳化硅复合材料IGBT基板真空压力浸渗精密成型工装。

背景技术

铝碳化硅复合材料是一种先进的复合材料，具有密度低、热导率高、热膨胀系数低、刚度高等优点，广泛应用于电子封装领域和航空航天领域等。

铝碳化硅复合材料IGBT基板需要双面覆铝，且需要控制其变形量。目前，采用真空压力浸渗的方法制备此复合材料时，采用不锈钢工装和不锈钢隔板，其成本低，但是由于铝与碳化硅的热膨胀系数相差较大，易产生大量缩孔，影响产品质量；其次，IGBT基板的变形量较大，很难实现均匀双面覆铝。若采用陶瓷隔板，所制备的IGBT基板不仅其中间部位存在缩孔，而且陶瓷隔板很难去除。

中国专利200780014043.3公开了一种“铝-碳化硅复合体和使用该复合体的散热零件”，其制造方法是，是将碳化硅预制件的两面先垫上氧化铝或二氧化硅为主要成分的纤维布，在该纤维布的外面再夹脱模钢板，交叉层叠，在最外层用两块厚钢板夹住并用螺杆拧紧。该专利的关键在于氧化铝或二氧化硅为主要成分的纤维布夹在碳化硅IGBT基板预制件上，通过调整纤维布的层数，达到调整铝碳化硅IGBT基板上的铝合金厚度的目的。采用氧化铝纤维夹在碳化硅IGBT基板预制件上，再用刷了脱模剂的不锈钢板夹住，用螺杆拧紧，在真空压力浸渍炉内渗铝，能实现铝碳化硅IGBT基板双面覆铝合金，但是，所形成的铝合金层不致密，存在大量的微孔。此外，所采用的渗铝方法，后续需要大量的机械加工，且为保证双面覆铝层均匀且不裸露SiC，加工难度很大，加工成本很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、零缺陷、加工余量少、使用范围广的铝碳化硅IGBT基板复合材料真空压力浸渗的渗铝工装。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铝碳化硅复合材料IGBT基板精密成型工装，其特征在于，包括渗铝盒子、导流管和能对SiC预制件进行定位的定位装置，导流管上部与渗铝盒子底面固接；导流管下部插于装有熔融铝合金液的容器中；所述渗铝盒子上部设有置于渗铝盒子内的盖板，渗铝盒子下部设有置于渗铝盒子内的底板，渗铝盒子四侧均设有置于渗铝盒子内的侧板，所述底板上开有熔融铝合金液的浸渗流道；所述侧板之间置有至少两个耐变形的隔板，所述导流管外部套有能减小导流管内的铝合金液凝固速度的保温装置，保温装置上部与渗铝盒子底面贴合。

进一步，所述保温装置为内部填充有石棉的缸套。

进一步，所述盖板和底板上均开有定位装置安装槽；定位装置装于所述定位装置安装槽内。

进一步，所述定位装置可为一开有定位卡槽的定位板，SiC预制件的端部置于定位卡槽中；所述定位卡槽的形状为牙齿形，通过控制定位卡槽的大小与角度将SiC预制件定位，实现对铝碳化硅基板双面的覆铝层厚度的精确控制。

进一步，所述定位装置还可为螺钉或定位销，通过螺钉的长短或者定位销的粗细将SiC预制件定位，从而实现对覆铝层厚度的控制。

进一步，所述浸渗流道包括一个总流道和至少两个分流道，总流道设于底板中心，各分流道均布于底板上，总流道通过底板上加工出的沟槽与各分流道相连通，分流道的截面形状是，直径为6 mm -10mm的圆形或边长为6 mm -10mm的正方形。

进一步，所述侧板、盖板、底板与隔板均由密度≥1.8g/cm³的石墨制成，在高温下只有极小的膨胀或弯曲，耐变形能力强。

进一步，所述导流管上部与渗铝盒子底面的固接方式为焊接；渗铝盒子和导流管均由钢制材料制成。

进一步，所述隔板厚度为5mm-10mm，隔板的双面均涂刷有脱模剂。

进一步，所述渗铝盒子为耐高温不锈钢渗铝盒子，可以承受1000℃高温。

进一步，所述导流管为耐高温不锈钢导流管，同样可以承受1000℃高温。

进一步，所述侧板和与侧板紧邻的SiC预制件之间的间隔为0.5mm -1mm。

进一步，所述隔板和与隔板紧邻的SiC预制件之间的间隔为0.5mm -1mm。