[发明专利]翅柱式散热板及其成型工艺

说明书

本发明公开了翅柱式散热板及其成型工艺，包括以下步骤：S1：镀镍，对碳化硅颗粒表面进行化学镀镍；S2：混粉，将镀镍后的碳化硅粉与铜粉进行混合以得到均匀混合粉末；S3：混炼造粒，将上述得到的均匀混合粉末与粘结剂在密炼机中混炼，混炼后的物料经造粒机制成喂料颗粒；S4：注射，将S3中得到的喂料颗粒在注塑机中注射成型散热板生坯；S5：脱脂，将S4中得到的散热板生坯在脱脂炉中进行脱脂；S6：烧结，在具有还原气氛或还原气与惰性气体混合气氛的烧结炉中进行高温烧结。本申请采用粉末注射成型，在形状上可以更加多样，有利于批量生产，而且可以降低重量并降低热膨胀系数，减少与芯片的热膨胀系数不匹配的问题，减少芯片失效风险。

技术领域

本发明涉及散热板技术领域，具体为翅柱式散热板及其成型工艺。

背景技术

在电动汽车的整体结构当中，整车控制系统、电池管理系统和电机控制器是电动汽车研发的三大关键技术。其中 IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极型晶体管是电动汽车的核心部件，IGBT 是一种功率半导体开关，在运行过程中会存在功率损耗，损失的电能会以热的形式耗散到周围的环境当中。由于半导体材料对温度反应敏感，一旦散热不充分便会造成设备性能下降，甚至造成烧毁等不可逆损失，对汽车的安全行驶构成严重威胁；同时，IGBT 模块价格昂贵。 另一方面，在 IGBT 功率模块中，芯片的封装是由多种材料叠加而成的，各层材料的温度特性不同，热应力便是其中之一，热应力的产生对于设备的安全可靠运行构成了极大的威胁。针对 IGBT 液冷散热模块，在翅柱式冷板研究方面，可以按照散热模块冷板结构将其分为三种，分别为带有铜基板的翅柱式液冷结构、不带有铜基板的平板式液冷结构以及不带有铜基板的翅柱式液冷结构。对于全铜的散热板而言，密度高，重量大，一般使用挤压成型工艺，这样的工艺不仅价格昂贵，而且成型出的散热板容易产生与芯片的热膨胀系数不匹配问题，造成芯片失效。

发明内容

为解决现有技术的不足，本申请提供了翅柱式散热板成型工艺，包括以下步骤：

S1：镀镍，对碳化硅颗粒表面进行化学镀镍；

S2：混粉，将镀镍后的碳化硅粉与铜粉进行混合以得到均匀混合粉末；

S3：混炼造粒，将步骤S2中得到的均匀混合粉末与粘结剂在密炼机中混炼，混炼后的物料经造粒机制成喂料颗粒；

S4：注射，将步骤S3中得到的喂料颗粒在注塑机中注射成型散热板生坯；

S5：脱脂，将步骤S4中得到的散热板生坯在脱脂炉中进行脱脂；

S6：烧结，在具有还原气氛或还原气与惰性气体混合气氛的烧结炉中进行高温烧结。

进一步的，采用β碳化硅，颗粒尺寸为10~20μm，镀镍介质为有机镍及硼氢化钠醇溶液，pH=9～9.5，溶液温度为40~60℃。

进一步的，所述步骤S2中，镀镍碳化硅颗粒体积分数为10~20%，采用球磨机进行球磨得到混合粉末。

进一步的，所述步骤S3中，粘结剂包括POM 75-85wt%、SA 1.2-2.2wt% 、小烛树蜡1.5-2.5wt% 、PP 4-8wt% 、BHT 0.9-3.4wt% 和SEBS 2.3-4.8 wt%。

进一步的，所述步骤S3中，将粘结剂与步骤S2中的混合粉末在密炼机中进行混炼，混炼的温度为160-190℃，混炼的时间为50-110min。

进一步的，所述步骤S3中，制成喂料颗粒的直径为2-5mm。

进一步的：所述步骤S4中，注射温度为140-190℃，注射压力为45-85MPa。

进一步的，所述步骤S4中，脱脂温度110-130℃，脱脂时间2-10h。

进一步的，所述步骤S5中，烧结温度900-1150℃，烧结时间为1-6h。