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近日，东莞志远工业设备为中科碳和（江苏）科技有限公司完成一批碳基复合材料散热构件的真空扩散焊加工，产品用于大功率器件热管理。
中科碳和科技从事碳基复合材料和新能源热管理材料研发。该散热构件由石墨片和铜片层叠组成，要求界面结合率高、导热通路连续。客户此前用胶粘方式，高温下胶层老化导致热阻上升。
石墨/铜复合材料散热基板是大功率激光器、IGBT模块和AI算力芯片的热门散热材料。石墨面内导热率可达1000~1500 W/(m·K)，铜的导热率约400 W/(m·K)，层叠复合后兼具面内高导热和垂直方向导热。胶粘方式在长期高温下胶层老化、热阻增大，真空扩散焊实现铜和石墨界面的冶金结合，热阻稳定。
技术团队在志远真空热压炉中完成层叠扩散焊接。工件在高真空下升温并施加垂直压力，铜和石墨界面在高温高压下形成扩散结合。设备温度和压力曲线PLC控制，石墨层不碎裂。
石墨/铜扩散焊的难点在于石墨表面化学惰性，铜对石墨润湿性差。通常在石墨表面先镀一层钛或铬作为过渡层，再与铜片扩散焊。工艺温度控制在800~950℃，压力5~20MPa，保温15~30分钟。温度过高石墨会与铜反应生成脆性碳化物，温度过低结合率不足。真空钎焊热压炉精确控制温压曲线，保证石墨层不碎裂、界面结合率高。
| 参数项目 | 典型值 | 说明 |
|---|---|---|
| 散热层 | 石墨片+铜片 | 层叠复合 |
| 过渡层 | Ti/Cr溅射镀 | 改善润湿性 |
| 焊接温度 | 800~950℃ | 控制碳化物生成 |
| 焊接压力 | 5~20MPa | 垂直加压 |
| 真空度 | ≤1×10⁻³Pa | 防止氧化 |
| 界面结合率 | ≥95% | 超声波检测 |
| 热阻 | <0.1 K/W | 界面热阻 |
构件经热阻测试和剪切强度测试，界面结合可靠，导热性能满足大功率器件散热要求。客户表示扩散焊构件适合长期高温工况。东莞志远工业设备出厂前对每件做热阻测试、剪切强度抽检和外观检查。
与胶粘方式相比，扩散焊石墨铜散热基板的优势在于：热阻低且长期稳定，不存在胶层老化问题；可承受更高工作温度；机械强度高。在液冷板数据中心液冷、新能源汽车IGBT和大功率激光器领域，这类高导热散热基板的应用正在快速增长。
石墨/铜扩散焊常见问题有三类。一是石墨层碎裂，主要原因是压力过大或升温不均，解决办法是优化压力曲线、使用均压板。二是结合率不足，主要原因是表面活化不够，解决办法是优化镀钛工艺、提高温度。三是界面热阻偏高，主要原因是表面粗糙度差，解决办法是提高表面平面度。
随着大功率器件热流密度不断提高，石墨/铜、金刚石/铜、碳化硅/铜等新型复合材料散热基板需求增长，真空扩散焊是这类异质材料连接的关键工艺。东莞志远工业设备配备真空热压炉，可承接碳基复合材料散热构件、金属基复合材料基板、层叠结构件的扩散焊加工，支持工艺开发和小批量试制。
石墨/铜散热基板连接主要有胶粘、烧结和真空扩散焊几种方式。胶粘工艺简单成本低但长期高温下胶层老化热阻上升；烧结工艺适合粉末冶金但界面结合率有限；真空扩散焊实现石墨和铜的冶金结合，界面热阻低且长期稳定，是大功率器件散热基板的可靠选择。
在工作温度长期超过150℃或要求长期稳定热阻的场景（如大功率激光器、IGBT模块、AI算力芯片），胶粘方式会逐渐失效。真空扩散焊散热基板可长期在200℃以上稳定工作，界面热阻不随时间增大。东莞志远工业设备在打样阶段会做温度循环试验和长期热阻老化测试，验证工艺可靠性。
真空热压炉配备高精度加热系统和伺服加压系统，温度控制精度±1℃，压力均匀性±2%。真空系统采用机械泵+分子泵组合，极限真空可达10⁻⁴Pa级。工装采用石墨压板和均压垫，保证压力均匀分布在整个结合面。东莞志远工业设备的热压炉支持不同尺寸散热基板的定制工装。
出厂检验每件做热阻测试、剪切强度抽检和外观检查。关键产品做温度循环试验（-40℃~150℃，100次循环）和高温老化试验（150℃×1000小时）。每批次附带热阻测试报告和剪切强度记录，配合客户完成光电子和电力电子行业的质量体系审核。
石墨/铜散热基板真空扩散焊合作流程：客户提供散热基板图纸和热性能要求→工艺方案评审→样品打样→热阻测试、剪切强度和温度循环试验→小批量验证→批量交付。东莞志远工业设备在样品阶段确认石墨规格、铜层厚度和过渡层工艺。
交付内容包括散热基板、热阻测试报告、剪切强度记录和温度循环试验报告。对于光电子和电力电子行业客户，支持按行业标准验收。东莞志远工业设备在碳基复合材料扩散焊领域积累了多年工艺数据，欢迎激光器厂、IGBT模块厂和AI算力散热方案商来厂试样。
从行业发展来看，AI算力和大功率激光器对散热基板热流密度要求不断提高，石墨/铜等新型复合材料散热基板需求快速增长。东莞志远工业设备持续投入异质材料扩散焊工艺研发，欢迎热管理产业链客户长期合作。
碳基复合材料散热构件真空扩散焊在大功率器件热管理场景中，比胶粘方式更长期可靠。东莞志远工业设备在异质材料扩散焊领域积累了丰富工艺数据，配备真空热压炉和热阻测试、剪切强度试验设备，能够为光电子和电力电子客户提供服务。
如果您在石墨/铜散热基板、金属基复合材料基板、层叠结构件扩散焊方面有需求，欢迎携图纸来厂试样或来电咨询。东莞志远工业设备在新型散热材料扩散焊领域有持续投入，欢迎实地考察。