[发明专利]加压浸渍型金属基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加压浸渍型金属基复合材料的制备方法，尤其涉及一种拟在装入有多孔性预成型体（preform）的模具内通过将熔融浸渍剂加压浸渍于上述多孔性预成型体而获得金属基复合材料（metal matrix composites，MMC）时，即便不如意地上述熔融浸渍剂在上述模具内局部形成早期固化，但能够使上述熔融浸渍剂均匀地加压浸渍于上述多孔性预成型体，同时还能够防止上述多孔性预成型体因侧压及浮力而导致移动的加压浸渍型金属基复合材料的制备方法。

背景技术

在电力绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar mode transistor）、电源控制芯片（power control chip）、照明用高功率发光二极管（LED）等各种电子部件中，散热问题开始成为非常重要的一点。为了解决这种散热问题，将一种熔融金属浸渍于多孔性预成型体而形成的金属基复合材料（metal matrix composites，MMC）作为基板来使用。金属基复合材料通过预成型体的空隙所占比例等，控制金属基的相对占有率，从而能够根据各种产品特性来获得所需的热导率、热膨胀系数以及强度等。

作为金属基复合材料，例如有铝熔融合金加压浸渍于碳成型体或陶瓷成型体的空隙内而形成的铝基碳复合材料或铝基陶瓷复合材料等。

图1及图2是以往的加压浸渍型金属基复合材料的制备方法的示意图，图1旨在说明早期固化中存在的问题，图2旨在说明因侧压及浮力导致的问题。

[早期固化]

首先，如图1a所示，将以陶瓷或碳粉末等为主要原料的多孔性预成型体（preform）30装入模具10内，注入如铝熔融液或铝合金熔融液的熔融浸渍剂40后，如图1b所示，使用冲压机20按压模具10的入口时，因其加压作用，熔融浸渍剂40渗透到多孔性预成型体30的空隙，以此来得到金属基复合材料，即，铝基碳复合材料或铝基陶瓷复合材料。

而根据如上所述的以往的加压浸渍型金属基复合材料的制备方法，模具10和冲压机20相比熔融浸渍剂40温度低，在该接触部分中热量快速转移到外部，由此相比其他部分其温度变低，因此熔融浸渍剂40在模具10和冲压机20相接触的附近S位置出现不需要的早期固化问题。

在这种局部早期固化的部分，熔融浸渍剂40的流动不畅，因此熔融浸渍剂40无法均匀地渗透到多孔性预成型体30的内部，从而导致金属基复合材料存在热量及结构方面的缺陷。

典型的示例为，多孔性预成型体30在自身重量作用下装入并接触模具10的底面，在这种情况下，由于模具10的底部出现早期固化，从而无法实现向多孔性预成型体30的底部的加压浸渍。

[侧压及浮力]

如图2a所示，侧压在如下情况下发生：能够借助在将多孔性预成型体30装入模具10内并将熔融浸渍剂40注入模具10内的过程中，因熔融浸渍剂40下落的冲击作用而形成，或者能够因熔融浸渍剂40被注入的部分和不被注入的部分之间的熔融液的液面高度差异而形成。如图2b所示，浮力因多孔性预成型体30和熔融浸渍剂40的比重差异而形成。

如此，侧压及浮力发生综合作用，多孔性预成型体30的位置及姿势发生变动，尤其在浮力作用下，多孔性预成型体30在悬浮状态下出现位置及姿势的变化。因此，其移动方向及姿势变动表现出不规律性，从而无法进行预测。模具10作为金属，具有不透明性，因此作业人员更无法获知多孔性预成型体30的这种位置及姿势变动。

当完成加压浸渍时，从模具10中取出多孔性预成型体30并进行切除不必要部分的过程，而在这种加压浸渍过程中，当多孔性预成型体30的位置及姿势发生变动时，很难判断在加压浸渍过程之后需要切除哪些不必要的部分。在切除了实际需要的部分的情况下，将导致生产率下降，而在应该被切除的部分反而作为复合材料使用的情况下，将导致产品质量相关可靠性下降。

发明内容

因此，本发明需要解决的问题是提供一种即便在模具内发生熔融浸渍剂的局部早期固化，也可以通过将熔融浸渍剂均匀地加压浸渍于多孔性预成型体，同时，防止多孔性预成型体因侧压及浮力导致移动，从而能够提高生产率以及实现复合材料的精密制造的加压浸渍型金属基复合材料的制备方法。