[发明专利]制备结构可控预制件装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热复合材料领域的预制件制备装置，具体地，涉及一种利用层铺法制备粉末厚度可控的制备结构可控预制件装置及方法。

背景技术

近年来，随着航空、大规模集成电路、军事通讯、微电子等方面技术的快速发展，集成电路集成度的增加，功率不断增大使得对电子封装材料的导热性能要求逐渐增高，传统的电子封装材料有Al、Cu、W-Cu、Mo-Cu合金等，其导热率低、热膨胀率高、密度大，存在一定的缺陷。颗粒增强铝基复合材料作为新型功能材料之一，其具有较高的导热率、较低的膨胀系数、低的密度，在电子封装领域有着广阔的应用前景。颗粒增强铝基复合材料通过调整增强颗粒的大小和体积分数以及不同颗粒之间的配比，可以对其物理和力学性能进行调控，从而满足电子封装材料的要求。

经对现有技术的文献检索发现，刘君武等(近净成形制备SiC_p/Al复合材料Ⅱ：SiC预成形坯自发熔渗ZL101，中国有色金属学报，2007，17(12)：2023-2027)通过无压浸渍法制备出的预制件的结构种类较单一，不能灵活控制SiC多孔骨架的结构，制备出的铝碳化硅复合材料的导热率为136W/(m.k)至118W/(m.k)，室温至100℃的平均线热膨胀系数介于9.98x10^-6K^-1至7.69x10^-6K^-1之间，其导热率较低，平均线膨胀系数较大，不能满足大功率电子封装的散热要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种制备结构可控预制件装置,该设备结构简单，易于操作，可实现自动化，有良好的实用价值。

根据本发明的一个方面，提供一种制备结构可控预制件装置，包括：支架1、铣刀2、制冷台3、制冷杯4、水平移动工作台5、竖直移动工作台6、竖直支撑导轨7和支撑台8，竖直支撑导轨7两端分别与支架1连接，竖直移动工作台6与竖直支撑导轨7相对设置且两端分别与支架1连接，支撑台8分别与竖直移动工作台6和竖直支撑导轨7连接，水平移动工作台5与支撑台8连接，制冷杯4设置在水平移动工作台5上与水平移动工作台5连接，制冷台3设置在制冷杯4内，铣刀2连接至支架1上部。

根据本发明的另一个方面，提供一种利用制备结构可控预制件装置制备粉末预制件的方法，包括以下步骤：

步骤1：将不同种类的粉末颗粒加入粘结剂混合均匀；

步骤2：将制冷台3放入制冷杯4中，调整竖直工作台6使得其与铣刀2达到合适的距离，同时启动铣刀使其高速旋转；

步骤3：启动水平工作台5使其沿着X轴正方向运动，到达合适位置，将某一种类粉末颗粒涂抹于制冷台3上，待其冷却凝固后移动水平工作台5使其沿着X轴负向运动，通过铣刀2，使其竖直方向上多余厚度的颗粒去除；

步骤4：再次启动水平工作台5使其沿着X轴正向移动，到达合适位置，启动竖直工作台6使其往Z轴负向移动一定距离，将另一种颗粒抹于步骤3得到的颗粒层上，待其冷却凝固后移动水平工作台5使其沿着X轴负向移动，通过铣刀2，使其Z轴方向上的多余颗粒去除；

步骤5：重复步骤3和步骤4若干次得到结构可控、梯度功能颗粒预制块。

优选地，步骤1中的粉末颗粒包括碳化硅、石墨、碳纳米管或硅粉。

优选地，制冷方式为液氮制冷。

优选地，竖直工作台6每一步移动的距离为0.1mm～0.001mm。

优选地，步骤3和步骤4重复的次数为100-500次。

本发明利用层铺法，通过涂抹和铣刀的铣削得到片层厚度均匀、结构可控的梯度粉末预制件。与现有技术相比，本发明具有装置结构简单，易于实现自动控制，且效率高、成本低廉的有益效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明制备结构可控预制件装置的结构示意图。

图中，1为支架、2为铣刀、3为制冷台、4为制冷杯、5为水平移动工作台、6为竖直移动工作台、7为竖直支撑导轨和8为支撑台。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。