鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法

2023-12-04 16:38:11

專利名稱：鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁碳化矽基板的壓鑄方法，尤其是涉及一種鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法。
背景技術：
鋁碳化矽材料具有質量小、剛度高、熱膨脹係數小、熱導率高、幾何精度穩定性好等多種優點，成為各類多晶片組件和大電流功率模塊(如IGBT模塊)理想的基板材料，但是，由於鋁碳化矽基板材料的剛度高、脆性大，在鋁碳化矽基材上攻絲易產生爆裂、崩紋等缺陷，造成螺紋孔失效，降低產品的合格率，增加製造成本。

發明內容
本申請人針對上述的問題，進行了研究改進，提供一種鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，避免攻絲時發生爆裂、崩紋等缺陷，提高產品的合格率，降低製造成本。為了解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案
一種鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，在壓鑄鋁碳化矽基板時，在每個螺紋孔對應位置，從一側嵌入一個鋼製型芯或從兩側分別嵌入一個鋼製型芯；壓鑄完成並冷卻後拔去鋼製型芯，在基板上形成底孔；二次壓鑄時，在底孔中壓鑄純鋁或鋁合金。進一步的
所述鋼製型芯為圓錐形。所述鋼製型芯為多邊形錐形。所述鋼製型芯為六角錐形。在壓鑄所述鋁碳化矽基板時採用如下壓鑄成型工藝
步驟1、在旋轉式坩堝加熱爐中放入鋁錠，加熱至55(T60(TC保溫，保溫的同時抽真空至0.1~10Pa，完成抽真空後繼續加熱至680~780TC，保溫直至鋁錠完全融化；
步驟2、在真空的條件下，將粒度為1000目 2500目的粉末化的碳化矽加入熔融的鋁液中，使用攪拌裝置攪拌，使碳化矽粉末在鋁液中分散均勻；
步驟3、攪拌的同時，使用超聲發生裝置產生24. 0~30. OkHz的超聲波，利用超聲波的作用除去氣體與雜質，並使得碳化矽粉末更加細化、分散均勻；
步驟4、然後將鋁碳化矽熔液從坩堝加熱爐中定量注入普通或真空壓鑄機內，進行基板的精密壓鑄；
步驟5、基板冷卻後，脫模成型。本發明的技術效果在於
本發明公開的一種鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，在每個螺紋孔對應位置壓鑄純鋁或鋁合金基材，從而避免後續攻絲時發生爆裂、崩紋等缺陷，提高產品的合格率，降低製造成本。


圖1為一次壓鑄後的示意圖。圖2為二次壓鑄後的示意圖。圖3為圓錐形鋼製型芯結構示意圖。圖4為六角錐形鋼製型芯結構示意圖。圖5為本發明實施例中採用的坩堝加熱爐的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。在壓鑄鋁碳化矽基板時，如圖1，在每個螺紋孔對應位置嵌入兩個鋼製型芯1，兩個鋼製型芯1從基板2的兩側插入(也就是說，兩個鋼製型芯1從模具的型腔兩側插入);壓鑄完成並冷卻後拔去鋼製型芯1，在基板2上形成底孔3(在一側插入一個鋼製型芯1，可同樣在壓鑄後形成底孔);二次壓鑄時，在底孔3中壓鑄純鋁或鋁合金，從而在底孔3中形成純鋁或鋁合金材質的螺紋孔加工基材，壓鑄完成後，得到螺紋孔加工基材為純鋁或鋁合金的鋁碳化矽基板，鋁碳化矽基板如圖2所示，在純鋁或鋁合金材質的螺紋孔加工基材上後續加工螺紋孔時，不會出現爆裂、崩紋等缺陷。鋼製型芯1可以為圓錐形(如圖3)，也可以為多邊形錐形，本實施例中為六角錐形(如圖4)，使用多邊形錐形的鋼製型芯1，可使螺紋孔加工基材與鋁碳化矽基板結合得更加牢固，可以有效的防止加工時基材的旋轉、鬆動、脫落等問題。本發明在進行鋁碳化矽基板的一次壓鑄時，採用先製備鋁碳化矽熔液，然後進行壓鑄的工藝，具體實施方式
如下
如圖5所示，為本發明的實施例中採用的旋轉式坩堝加熱爐的結構示意圖，其中，5— 坩堝，6—超聲複合攪拌裝置，7—招水熔液，8—控制線路通道，9一超聲波發生器，10—碳化矽粉添加裝置，11 一出液口，12—爐體。超聲複合攪拌裝置6在製備鋁碳化矽熔液的過程中，一邊攪拌，一邊由超聲波發生器9發出超聲波，用於清除鋁碳化矽熔液中的氣體及雜質。實施例1、
將鋁錠置於坩堝加熱爐中，加熱至570°C保溫，抽真空至5Pa，完成抽真空後繼續加熱至720°C，保溫直至鋁錠完全融化；將粒度為1800目的粉末化的碳化矽加入熔融的鋁液中， 打開超聲複合攪拌裝置，坩堝以lOr/min的速率轉動，3飛個超聲複合攪拌裝置同時發出頻率為27kHz的超聲波，持續攪拌清除氣體及雜質7、分鐘，待雜質上浮或沉澱完全並且碳化矽粉末在鋁液中分散均勻後，將熔液定量注入精密壓鑄機中；兩個圓錐形鋼製型芯1從兩側插入專用壓鑄模中，合模後進行壓力鑄造；基板冷卻後，從兩側拔去鋼製型芯1，在基板2 上形成底孔3 ；在同一臺壓鑄機上進行二次壓鑄，在底孔3中壓鑄純鋁或鋁合金，從而在底孔3中形成純鋁或鋁合金材質的螺紋孔加工基材，壓鑄完成後，脫模成型。實施例2、
將鋁錠置於坩堝加熱爐中，加熱至60(TC保溫，抽真空至0. lPa，完成抽真空後繼續加熱至780°C，保溫直至鋁錠完全融化；將粒度為1000目的粉末化的碳化矽加入熔融的鋁 液中，打開超聲複合攪拌裝置，坩堝以lOr/min的速率轉動，3飛個超聲複合攪拌裝置同時發出頻率為24kHz的超聲波，持續攪拌清除氣體及雜質7、分鐘，待雜質上浮或沉澱完全並且碳化矽粉末在鋁液中分散均勻後，將熔液定量注入精密壓鑄機中；兩個六角錐形鋼製型芯 1從兩側插入專用壓鑄模中，合模後進行壓力鑄造；基板冷卻後，從兩側拔去鋼製型芯1，在基板2上形成底孔3 ；在同一臺壓鑄機上進行二次壓鑄，在底孔3中壓鑄純鋁或鋁合金，從而在底孔3中形成純鋁或鋁合金材質的螺紋孔加工基材，壓鑄完成後，脫模成型。
實施例3、 將鋁錠置於坩堝加熱爐中，加熱至550°C保溫，抽真空至lOPa，完成抽真空後繼續加熱至680°C，保溫直至鋁錠完全融化；將粒度為2500目的粉末化的碳化矽加入熔融的鋁液中， 打開超聲複合攪拌裝置，坩堝以lOr/min的速率轉動，3飛個超聲複合攪拌裝置同時發出頻率為30kHz的超聲波，持續攪拌清除氣體及雜質7、分鐘，待雜質上浮或沉澱完全並且碳化矽粉末在鋁液中分散均勻後，將熔液定量注入精密壓鑄機中；兩個圓錐形鋼製型芯1從兩側插入專用壓鑄模中，合模後進行壓力鑄造；基板冷卻後，從兩側拔去鋼製型芯1，在基板2 上形成底孔3 ；從模具中取出基板2，在另一臺壓鑄機上進行二次壓鑄，在底孔3中壓鑄純鋁或鋁合金，從而在底孔3中形成純鋁或鋁合金材質的螺紋孔加工基材，壓鑄完成後，脫模成型。
權利要求
1.一種鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，其特徵在於在壓鑄鋁碳化矽基板時，在每個螺紋孔對應位置，從一側嵌入一個鋼製型芯或從兩側分別嵌入一個鋼製型芯；壓鑄完成並冷卻後拔去鋼製型芯，在基板上形成底孔；二次壓鑄時，在底孔中壓鑄純鋁或鋁合金。
2.按照權利要求1所述的鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，其特徵在於所述鋼製型芯為圓錐形。
3.按照權利要求1所述的鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，其特徵在於所述鋼製型芯為多邊形錐形。
4.按照權利要求3所述的鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，其特徵在於所述鋼製型芯為六角錐形。
5.按照權利要求1至4任一項所述的鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，其特徵在於在壓鑄所述鋁碳化矽基板時採用如下壓鑄成型工藝步驟1、在旋轉式坩堝加熱爐中放入鋁錠，加熱至55(T600°C保溫，保溫的同時抽真空至0.廣10Pa，完成抽真空後繼續加熱至68(T78(TC，保溫直至鋁錠完全融化；步驟2、在真空條件下，將粒度為1000目 2500目的粉末化的碳化矽加入熔融的鋁液中，使用攪拌裝置攪拌，使碳化矽粉末在鋁液中分散均勻；步驟3、攪拌的同時，使用超聲發生裝置產生24. (Γ30. OkHz的超聲波，利用超聲波的作用除去氣體與雜質，並使得碳化矽粉末更加細化、分散均勻；步驟4、然後將鋁碳化矽熔液從坩堝加熱爐中定量注入普通或真空壓鑄機內，進行基板的精密壓鑄；步驟5、基板冷卻後，脫模成型。
全文摘要
本發明涉及一種鋁碳化矽基板的鋁質螺紋孔加工基材的壓鑄方法，其特徵在於在壓鑄鋁碳化矽基板時，在每個螺紋孔對應位置，從一側嵌入一個鋼製型芯，或從兩側分別嵌入一個鋼製型芯；壓鑄完成並冷卻後拔去鋼製型芯，在基板上形成底孔；二次壓鑄時，在底孔中壓鑄純鋁或鋁合金。本發明在鋁碳化矽基板的每個螺紋孔對應位置壓鑄純鋁或鋁合金基材，從而避免後續攻絲時發生爆裂、崩紋等缺陷，提高產品的合格率，降低製造成本。
文檔編號B22D17/00GK102151817SQ20111007384
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者傅蔡安, 季坤, 陳敏 申請人:江蘇時代華宜電子科技有限公司, 郭麗萍