[发明专利]铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔同时镶嵌陶瓷材料的工艺

摘要

本发明涉及一种铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔同时镶嵌陶瓷材料的工艺，对在压铸过程中覆盖铝金刚石表面的铜箔及陶瓷材料进行事先的刻痕处理，然后把它包裹在金刚石粉料外侧，使其高压压铸渗铝的过程中，很好地与铝金刚石复合材料形成牢固的连接，提高了多芯片组件和大电流功率模块的工作可靠性，满足散热基底材料表面的焊接、机械加工和涂镀处理等需求。通过采用经过刻痕处理的铜箔、陶瓷材料包裹在金刚石粉料外侧，在压铸过程中铜箔、陶瓷材料与铝金刚石复合材料基体实现牢固的连接。

主权项

1.一种铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔同时镶嵌陶瓷材料的工艺，其特征在于：包括如下操作步骤：第一步：将待加工、厚度为0.1‑0.5mm的铜箔(6)固定在机床工作台(7)上；第二步：在铜箔(6)的上方，装有两组刀排，分别为第一刀排座(1)，所述第一刀排座(1)上平行间隔安装有多个第一刻刀(2)，还设置有与第一刀排座(1)平行的第二刀排座(3)，所述第二刀排座(3)上平行间隔安装有多个第二刻刀(4)；第三步：机床工作台(7)带着铜箔(6)沿着X方向做直线运动，使两组刀排在铜箔(6)表面上形成两组具有朝向不同、彼此相间的倒齿状第一刻痕(5)；铜箔(6)表面切入刻痕的深度为0.05‑0.2mm；第四步：第一刻痕(5)加工完毕后，将专用的机床工作台(7)连同铜箔(6)一起旋转90度，对铜箔(6)表面进行与第三步相同的刻痕加工，在该表面加工出第二刻痕；铜箔(6)只需一面实施刻痕加工；第五步：根据压铸散热基板的尺寸要求裁剪两片铜箔(6)材料，其中一片将芯片焊接区域的铜箔(6)材料切割掉；对两片铜箔(6)表面进行防氧化处理；第六步：将待加工、厚度为0.1‑0.5mm的陶瓷片(9)固定在机床工作台(7)上；第七步：用粗颗粒的立式或卧式金刚石砂轮(10)在陶瓷片(9)的一个表面进行磨削，使砂轮的金刚石颗粒分别沿X、Y方向在陶瓷片(9)表面刻出深度为0.03‑0.2mm，深浅不一，方向不同的划痕；第八步：将一面经刻痕后的陶瓷片(9)裁剪成芯片焊接区域的尺寸大小，并镶嵌到铜箔(6)的镂空区域(8)处；铜箔(6)和陶瓷片(9)有刻痕面的朝向一致；第九步：用铝粉和粘接剂调和的浆料填充到铜箔(6)与陶瓷片(9)的联结缝隙中；第十步：将一片镶嵌陶瓷片(9)的铜箔(6)上边部向未刻痕的一侧折弯2‑10mm；再将另一片没有镶嵌陶瓷片(9)的铜箔(6)上边部向未刻痕的一侧折弯2‑10mm；第十一步：将一片镶嵌陶瓷片(9)的铜箔(6)和一片没有镶嵌陶瓷片(9)的铜箔(6)分别装入压铸散热基板的成形模具(11)中，两片铜箔(6)未刻痕面朝向成形模具(11)外侧，金刚石粉料(12)装入两铜箔(6)间的空腔内，刻痕处理过的陶瓷材料面和铜箔(6)面朝向金刚石粉料(12)，振动压实金刚石粉料(12)，使金刚石粉料(12)嵌入陶瓷片(9)和铜箔(6)的刻痕内，装好粉料的成形模具(11)放到预热炉中加热，预热炉的温度设定为450度‑750度；第十二步：当装有粉料的成形模具(11)预热好后，将成形模具(11)放入压铸套模(15)内，然后将熔化的铝液(14)注入套模(15)，压头(13)下降挤压铝液(14)，使铝溶液渗透入金刚石粉料(12)的间隙中，同时也渗入陶瓷片(9)和铜箔(6)刻痕的凹槽中；当铝液(14)凝固以后，陶瓷片(9)表面、铜箔(6)表面与压铸铝就形成了犬牙交错的咬合状态，铝金刚石复合基体材料的一个表面就形成了一层连接牢固的纯铜合金层，另一表面就覆盖了芯片焊接区域镶嵌陶瓷片(9)的铜箔(6)。