鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體成型裝置及利用其的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體成型裝置及利用其的制造方法，更詳細(xì)地涉及如下的鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體制造方法，設(shè)置間隔部，以形成用于將板型的碳化硅質(zhì)加壓含浸來成型的成型模具中發(fā)生彎曲的空間，來將碳化硅質(zhì)的材料含浸在熔融的鋁的狀態(tài)下加壓時(shí)，隨著在間隔部的空間發(fā)生彎曲，無需進(jìn)行基于彎曲成型的其他工序，由此提高生產(chǎn)率。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，在如電力絕緣柵雙極晶體管(IGBT, insulated gate bipolar modetransistor)、功率控制芯片(power control chip)、照明用高功率發(fā)光二極管(LED)等的各種電子部件中，散熱問題成為很重要的問題。為了解決這樣的散熱問題，使用多孔性預(yù)成型體中含浸熔融金屬而成的金屬基復(fù)合材料(metal matrix composite,MMC)用作基板。金屬基復(fù)合材料通過預(yù)成型體的空隙占有的比率等來控制金屬基材的相對(duì)占有率，由此存在能夠得到符合各種產(chǎn)品特性而所需的熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)及強(qiáng)度等。
[0003]尤其，金屬基材復(fù)合材料中，主要使用熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體材料相似而能夠提高散熱性能的招碳化娃質(zhì)復(fù)合體(Aluminum/Silicon Carbide Composite)。
[0004]這種鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制造方法，首先以碳化硅質(zhì)材料的板形態(tài)成型預(yù)成型體，并使成型的預(yù)成型體位于成型模具的內(nèi)部。在內(nèi)部有預(yù)成型體的成型模具攝于加壓熔爐的內(nèi)部的狀態(tài)下投入熔融的鋁合金后實(shí)施加壓，并借助加壓的壓力鋁合金向預(yù)成型體的空隙含浸，由此完成鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制造。
[0005]這種鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體主要使用為安裝有半導(dǎo)體材料的基板的用途，在多孔性碳化硅質(zhì)的內(nèi)部含浸熔融的鋁而硬度高，與安裝的半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)相似而變形最小化，能夠提高散熱效果，從而被廣泛使用。
[0006]將上述鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體使用為基板時(shí)，在安裝各種半導(dǎo)體材料的狀態(tài)下設(shè)有各邊緣部分的位置固定的方式設(shè)置。
[0007]像這樣，固定鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體材質(zhì)的基板的邊緣位置的狀態(tài)下，若在半導(dǎo)體材料中發(fā)生的熱繼續(xù)傳達(dá)到基板，則存在沒有固定的中央位置發(fā)生熱變形的問題。
[0008]最近，為了解決這種問題，制造鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體時(shí)，以能夠具有中央的斷面積大、沿著被固定的邊緣部分?jǐn)嗝娣e縮小的彎曲量的方式實(shí)施成型。設(shè)有彎曲成型的基板，則隨著邊緣部分被固定，斷面積大的中央彎曲部分作用加壓力，由此在邊緣固定的狀態(tài)下對(duì)熱變形的中央部分加壓，因而能夠?qū)嶙冃我鸬淖冃瘟孔钚』瘉碓龃髩勖?br>[0009]如上所述，具有以往技術(shù)的彎曲量的鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體的制造方法在完成加壓含浸后通過后續(xù)工序而成型彎曲，鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體本身很硬，應(yīng)實(shí)施借助鉆石等工具的切削，由此存在難以加工正確的彎曲形狀，費(fèi)用也高的問題。
[0010]并且，具有以往技術(shù)的彎曲量的鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體的另一制造方法在板形狀的碳化硅質(zhì)中加壓含浸鋁合金層時(shí)，形成彎曲的位置成型成厚后實(shí)施二次彎曲加工，整體鋁層變厚而使用為基板時(shí)存在熱膨脹系數(shù)變大的問題。
[0011]即，用于厚厚地形成的鋁合金層的彎曲成型的二次加工時(shí)，會(huì)實(shí)施用于去除鋁合金層的加工，在去除鋁合金層的過程中，若與硬度高的鋁加壓含浸的碳化硅質(zhì)復(fù)合體相接觸，則加工的裝置發(fā)生破損，應(yīng)保持一定的鋁合金層的厚度，將其作為基準(zhǔn)決定中央部分彎曲的厚度，因此鋁合金層應(yīng)保持需要以上的鋁合金厚度，而存在熱膨脹系數(shù)變高的問題。
[0012]并且，具有以往技術(shù)的彎曲量的鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體的再一制造方法在制造鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體的狀態(tài)下，通過后續(xù)加工利用高溫加壓工序而加工彎曲，則用高溫加壓時(shí)在空隙的內(nèi)部中含浸的鋁合金的物理性質(zhì)變化，存在硬度下降，且耐久性下降的問題。
[0013]并且，利用高溫加壓工序?qū)X碳化硅質(zhì)復(fù)合體制造成基板的情況下，整體面都被加壓而發(fā)生彎曲，存在難以控制使用者所需的彎曲量的問題。
[0014]S卩，在設(shè)置基板時(shí)為了最小化高溫變形，應(yīng)只在被固定的設(shè)置面發(fā)生彎曲，但利用高溫加壓工序，則為與設(shè)置面的反面，即安裝有各種部件的基板面中也發(fā)生彎曲而存在難以安裝部件，且安裝的部件之間難以保持電連接的狀體的問題。
[0015]由此，需要如下的成型裝置及利用其的制造方法，制造鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體時(shí)，能夠最小化物理性質(zhì)變化，減少加工次數(shù)，能夠?qū)⒊尚偷膹澢男倍燃庸こ墒褂谜咚璧拇笮?，且最小化鋁合金層的厚度而能夠防止熱膨脹系數(shù)變高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明為用于解決上述問題而發(fā)明的，本發(fā)明所要解決的問題為提供如下的鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體成型裝置及利用其的制作方法，設(shè)有具有彎曲空間的間隔部，以沿著收容用碳化硅質(zhì)材料成型的預(yù)成型體而加壓含浸熔融的鋁合金的狀態(tài)的成型模具的內(nèi)部形成彎曲的方向設(shè)有發(fā)生彎曲的空間，由此在加壓過程中隨著成型彎曲，能夠減少加工次數(shù)。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)問題不局限于以上提到的內(nèi)容，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠根據(jù)以下的記載明確理解以上沒有提到的其他技術(shù)問題。
[0018]為了達(dá)成上述問題，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體成型裝置在對(duì)碳化硅質(zhì)材料的預(yù)成型體中將熔融的鋁合金進(jìn)行加壓含浸，來成型鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體，其中，成型部，以收容上述預(yù)成型體并實(shí)施加壓含浸的模具形態(tài)設(shè)置，在上述成型部的內(nèi)部收容上述預(yù)成型體，若在上述熔融的鋁合金借助流入而含浸的狀態(tài)下進(jìn)行加壓，則隨著上述預(yù)成型體的一側(cè)面變形，中央突出且沿著各邊緣方向斷面積縮小的彎曲成型；加壓熔爐，以能夠收容上述成型部的方式配置，在上述加壓熔爐的內(nèi)部具有空間形態(tài)的含浸空間，上述含浸空間的上部開放，在上述熔融的鋁合金向收容有上述預(yù)成型體的上述成型部流入并含浸的狀態(tài)下進(jìn)行加壓；以及加壓部，配置于上述加壓熔爐的上部，隨著加壓部的上下移動(dòng)，向上述含浸空間提供加壓力，以在上述熔融的鋁合金含浸在上述成型部的狀態(tài)下進(jìn)行加壓。
[0019]并且，本發(fā)明的特征在于，上述成型部包括:成型模具，以成型上述預(yù)成型體時(shí)收容上述預(yù)成型體的模具形態(tài)設(shè)置，在上述成型模具的內(nèi)部形成用于收容上述預(yù)成型體來將上述熔融的鋁合金加壓含浸的空間即成型空間，且在上述成型模具形成有熔爐口，上述熔爐口沿著上述成型空間的一側(cè)與外部的上述加壓熔爐相連通，用于向上述成型空間流入上述熔融的鋁合金；間隔部，配置于上述成型模具的內(nèi)部，設(shè)于在上述成型空間的內(nèi)側(cè)的發(fā)生上述預(yù)成型體的彎曲的一側(cè)面，在上述間隔部的中央的外圍除了邊緣部分形成有貫通的空間形態(tài)的彎曲發(fā)生空間；以及彎曲成型模具，配置于上述成型模具的內(nèi)部，在上述成型空間的一側(cè)面成型上述預(yù)成型體時(shí)，位于上述預(yù)成型體和上述間隔部之間，若在含浸后加壓的壓力以已設(shè)定的壓力以上的壓力加壓，則彎曲成型模具以一側(cè)面的邊緣部分被上述間隔部支撐的狀態(tài)下，在中央沿著空間形態(tài)的上述彎曲發(fā)生空間方向進(jìn)行突出變形，隨著鋁合金在變形的位置中借助冷卻而被固化，發(fā)生彎曲。
[0020]并且，本發(fā)明的特征在于，在上述間隔部的一側(cè)中央部分形成切開部，其從外部邊緣到內(nèi)部邊緣以“一”字形態(tài)分離的方式切開，由此能夠減少支撐上述彎曲成型模具的支撐力來增大上述彎曲成型模具的變形量。
[0021 ] 進(jìn)而，本發(fā)明的特征在于，在上述間隔部的外圍邊緣位置的一側(cè)中央的邊緣位置形成切開槽，上述切開槽的一側(cè)與另一側(cè)以一字形態(tài)連接的“匚”字形態(tài)分離，由此能夠減少支撐上述彎曲成型模具的支撐力來增大上述彎曲成型模具的變形量。
[0022]進(jìn)而，本發(fā)明的特征在于，調(diào)節(jié)上述間隔部的厚度和上述彎曲成型模具的厚度，來根據(jù)上述熔融的鋁合金的加壓壓力，調(diào)節(jié)上述彎曲成型模具變形的變形量和作為變形的空間的上述彎曲發(fā)生空間的大小，由此能夠調(diào)節(jié)彎曲量和彎曲的面積。
[0023]并且，本發(fā)明的特征在于，上述加壓部包括:加壓沖壓機(jī)，配置于上述加壓熔爐的上部，當(dāng)向下部移動(dòng)時(shí)，插入于上述加壓熔爐的上述含浸空間，將設(shè)于內(nèi)部的上述熔融的鋁合金和上述成型部一起加壓；加壓驅(qū)動(dòng)部，配置于上述加壓沖壓機(jī)的上部，與上述加壓沖壓機(jī)相連接來提供上下驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。
[0024]并且，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的鋁碳化硅質(zhì)復(fù)合體制造方法，其中，包括:制造碳化硅質(zhì)材料的預(yù)成型體的步驟；制造成型部的步驟，作為考慮到上述預(yù)成型體的大小含浸熔融的鋁合金而加壓成型的模具形態(tài)，在上述預(yù)成型體將上述熔融的鋁合金加壓含浸時(shí)，中央部分向著一側(cè)方向突出，且同時(shí)成型其斷面積沿著邊緣方向縮小的彎曲；組裝成型部的步驟，以在制造的上述成型部中收容上述預(yù)成型體，沿著一側(cè)方向加壓含浸時(shí)發(fā)生變形而成型使用者所需的上述彎曲；含浸步驟，在將組裝的上述成型部設(shè)于加壓熔爐的含浸空間的狀態(tài)下，向含浸空間投入熔融的鋁合金使其流入上述成型部的內(nèi)部