[發明專利]一種具有層狀結構的電子封裝復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110184901.7
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN102268705A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 張迎九;馬麗;王鵬;李建欣
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C25D5/10
• 分類號: C25D5/10;C25D5/00;C25D15/00;C25D5/50
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 王瑞麗

技術領域

本發明涉及一種具有層狀結構的電子封裝復合材料的制備方法，所涉及的領域為電子封裝材料領域。

背景技術

電子封裝材料指用以支撐、保護半導體芯片和電子電路的基片、底板、外殼的材料，主要應用于電子器件中，如大功率脈沖微波管、激光二極管、集成電路模塊、電力電子器件、MCM、CPU等元器件中，與Si、GaAs、Al₂O₃和BeO等電子材料相匹配，且具有散熱的作用。理想的電子封裝材料需滿足以下幾個要求:具有高導熱率，以及時將半導體芯片工作時產生的熱量散發出去，防止器件因過熱而失效；熱膨脹系數與硅、砷化鎵等芯片及基片材料相匹配，避免芯片的熱應力損壞；有足夠的強度和剛度，支撐、保護芯片；成本盡可能低，滿足商業化需求；特殊場合材料密度需盡可能小（如航空航天設備、移動通信設備中）。

然而在微電子技術高速發展的今天，半導體集成電路封裝密度越來越大，常用的電子封裝材料其熱導率和熱膨脹系數遠不能滿足要求，故發展新型電子封裝材料成為電子器件發展的關鍵之一。作為微電子封裝熱沉材料的新一代產品，金屬基復合材料除具有高導熱和低膨脹等優良特性之外，還具有易加工，機械性能良好和導電的特點。金剛石是已知自然界中熱導率最高的物質，單晶金剛石熱導率可達2000W/(m·K),其熱膨脹系數也很低。但只有金剛石不易制成封裝材料，價格也過于昂貴，因此理想的選擇是金剛石與其他材料復合，獲得包含金剛石的復合材料，其中較好的選擇是制備金剛石與金屬復合的電子封裝復合材料。銅、銀、鋁在金屬中具有最好的導電和導熱能力，金剛石與銅、銀和鋁復合可以保證所制備的材料具有較高的導熱性能，同時金剛石較小的熱膨脹系數，可保證所獲得的材料又有低膨脹特性，因此是一種理想的選擇。

目前，金剛石與銅等金屬復合所得到的電子封裝復合材料的主要制備方法有粉末冶金法、層疊復合化法、機械合金化法、溶滲法。這些方法不是設備昂貴，成本高昂，就是產品尺寸難以做大，操作復雜，不易控制，且產品致密度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有層狀結構的電子封裝復合材料的制備方法，提高產品獲得效率，降低成本，實現快速獲得金屬層與金剛石/金屬層交替排列（金屬-金剛石/金屬）的層狀復合結構的電子封裝復合材料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種具有層狀結構的電子封裝復合材料的制備方法，包括如下步驟：

第一步，對陰極板、陽極板進行預處理；

第二步，在電鍍設備內設置水平兩個陽極板和一個陰極板，陰極板設置在兩個陽極板之間；

第三步，在電鍍設備內加入鍍液，采用交替使用金剛石/金屬復合電鍍和普通金屬電鍍的方法在所述陰極板上進行電鍍，通過翻轉陰極板獲得金剛石/金屬層與金屬層交替排列的電子封裝復合材料。

進一步，所述的采用的金剛石/金屬復合電鍍工藝是指金剛石與金屬銅、銀以及含有其他微量元素的銅或銀合金的復合鍍；鍍渡中加入的金剛石顆粒粒度為0.1μm?～200μm，金剛石顆粒在每個金剛石/金屬層中含量為小于75vt%。

進一步，鍍液中加入的金剛石顆粒，其外面可鍍覆少量易碳化元素，該易碳化元素包括鉻（Cr）、硼(B)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鐵（Fe）、鉬(Mo)、鉿（Hf）、釩（V）中的一種或幾種。

進一步，在鍍液中可加入少量易碳化元素顆粒或碳化物，如鉻、硼、碳化鉻中的一種或幾種。

進一步，在鍍液中可加入少量可與銅或銀共沉積、析出易碳化元素的原料，如鉻酐、鈦鹽、鋯鹽中的一種或幾種。

????進一步，所述的陰極板成分為純銅（銀）、銅（銀）與易碳化元素合金、金剛石與銅（銀）混合板、金剛石與銅（銀）及易碳化元素混合板、鍍覆易碳化元素的金剛石與銅（銀）的混合板。不同的極板，對應不同的鍍液成分。

進一步，對所述第三步電鍍好的電子封裝復合材料，進行退火工藝處理，提高結合強度，減少應力，增強導熱性。

進一步，所述退火工藝為：將電子封裝復合材料產品放入高溫爐中，在溫度為500-1080℃，氬氣為保護氣條件下進行退火，或者進行真空熱處理退火。