[发明专利]一种制备高性能铝基复合材料散热基板的方法

说明书

一种制备高性能铝基复合材料散热基板的方法，包括加工设备，加工设备的具体结构为：包括真空加热炉，所述真空加热炉内放置钢制坩埚，所述钢制坩埚内底面设置有强氧化剂，所述强氧化剂和钢制坩埚的上表面同时放置成形模具，成形模具上表面放置铝块，所述真空加热炉一端通过管路连接真空泵，另一端通过管路连接氮气罐；采用压力浸渗法，形成了具有更高致密度的铝基陶瓷复合材料，铝基陶瓷复合材料由一种金属基体和非金属增强相构成，其中铝为金属基体，非金属增强相可为金刚石、石墨烯等，以金刚石为例，本工艺通过高压浸渗，使铝液填充在金刚石颗粒的空隙间。

技术领域

本发明涉及散热期间加工技术领域，尤其是一种制备高性能铝基复合材料散热基板的方法。

背景技术

铝基导热复合材料具有高热导率、与封装芯片相匹配的热膨胀系数、质量轻、刚度大等特点，是目前理想的大功率集成电路模块封装散热材料。多芯片组件和大电流功率模块是航天航空、国防建设、民用交通、输变电系统等的核心部件，目前常见的金属基复合散热材料有铝石墨烯、铝金刚石和铝碳化硅等。

金刚石是自然界中最硬的物质，其热导能达到2000W/m·K，随着技术的进步，人工金刚石粉料的价格逐渐在下降，但金刚石在高温下会发生高温裂解。石墨烯的热导高达3500W/m·K。但石墨烯在550℃以上易氧化，与空气中的氧气反应生成二氧化碳，产生“失重”现象。碳化硅其本身的热导较低，所制备的复合材料热导并不理想。因此，如果能够解决陶瓷材料的高温裂解和失重问题，铝金刚石和铝石墨烯复合材料将成为导热复合材料的最佳选择之一。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种制备高性能铝基复合材料散热基板的方法，从而采用压力浸渗法，形成了具有更高致密度的铝基陶瓷复合材料，铝基陶瓷复合材料由一种金属基体和非金属增强相构成，其中铝为金属基体，非金属增强相可为金刚石、石墨烯等，以金刚石为例，本工艺通过高压浸渗，使铝液填充在金刚石颗粒的空隙间。

本发明所采用的技术方案如下：

一种制备高性能铝基复合材料散热基板的方法，包括加工设备，加工设备的具体结构为：包括真空加热炉，所述真空加热炉内放置钢制坩埚，所述钢制坩埚内底面设置有强氧化剂，所述强氧化剂和钢制坩埚的上表面同时放置成形模具，成形模具上表面放置铝块，所述真空加热炉一端通过管路连接真空泵，另一端通过管路连接氮气罐；

操作过程如下：

第一步：准备陶瓷颗粒，将陶瓷颗粒进行配比，通过振动和压实工作，将陶瓷颗粒压制成粉料块；

第二步：通过模具钢隔板、铝箔支撑成形模具，将第一步中得到的石粉料块装入成形模具的两铝箔之间的凹槽内；

第三步：在钢制坩埚内部凹槽内铺上一层强氧化剂；

第四步：将成形模具放入钢制坩埚内部，将计算好体积的铝块放置在成形模具上，同钢制坩埚一起放入真空加热炉中；

第五步：真空泵工作，开始抽真空，真空度达到10Pa-10^-2Pa，停止抽真空；

第六步：真空加热炉开始进行加热，加热温度设定650-800℃，加热时间30-120分钟,保温60-240分钟；随着加热的开始，真空加热炉内残留的氧气与强氧化剂会发生反应，进一步去氧。

第七步：将铝锭放入融铝炉中，设置加热温度为650℃-850℃，打开加热开关，使铝锭熔化，制备精炼的铝液，为后面铝液的浇铸和挤压做准备；

第八步：打开压力机压槽的加热开关，对压力机压槽进行预热，设定温度为400℃-500℃；

第九步：待加热炉中铝块完全融化并覆盖成型模具后，氮气罐工作，开始充入氮气，待真空加热炉的炉内、外压强平衡后，停止充入氮气；