[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)熱活性復(fù)合封裝材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711085350.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107841669B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚映君;蔡正旭;王煒;張國(guó)清;元琳琳;齊岳峰;季辰宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬與稀土應(yīng)用研究所
• 主分類號(hào): H01L23/29
• 分類號(hào): H01L23/29;H01L21/56;H01L33/52;C22C26/00;C22C21/00;C22C1/10;C22C1/05
• 代理公司: 11100 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉徐紅<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開(kāi)了一種高導(dǎo)熱活性復(fù)合封裝材料及其制備方法，屬于金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域。該復(fù)合材料由SnAg₄Ti₄合金粉、鋁粉和金剛石顆粒增強(qiáng)體組成，金剛石顆粒的體積百分?jǐn)?shù)為50％?70％，鋁粉的體積百分?jǐn)?shù)為25％?49％，SnAg₄Ti₄合金粉的體積百分?jǐn)?shù)為1％?5％。采用真空氣霧化制粉爐制備活性釬料SnAg₄Ti₄合金粉，機(jī)械混粉后，將混合粉放入等放電等離子燒結(jié)爐內(nèi)制得金剛石/鋁復(fù)合材料。燒結(jié)后復(fù)合材料的界面結(jié)合較好，致密度較高，其熱導(dǎo)率達(dá)703W/m·K，熱膨脹系數(shù)降至7.9×10^?6/K，致密度達(dá)到97.8％以上，本發(fā)明操作性強(qiáng)，工藝簡(jiǎn)單，可用于電子封裝等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)熱活性復(fù)合封裝材料及其制備方法，具體涉及一種采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備高導(dǎo)熱金剛石/鋁復(fù)合封裝材料及其生產(chǎn)方法，主要用于超大規(guī)模集成電路的散熱基板，屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電子工業(yè)的發(fā)展和高密度封裝技術(shù)的進(jìn)步，使得電路的工作溫度不斷上升，導(dǎo)致傳統(tǒng)的散熱基板已經(jīng)不能滿足其性能要求。因此研究高導(dǎo)熱、低膨脹系數(shù)散熱基板新材料具有很大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。由于單一的散熱基板材料不能同時(shí)滿足超大規(guī)模集成電路對(duì)導(dǎo)熱性能和膨脹系數(shù)的要求，因此，復(fù)合散熱基板材料的研發(fā)已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。

目前，國(guó)內(nèi)外已有不少科研機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)和研究了高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)及低密度的復(fù)合散熱基板材料，金剛石/鋁復(fù)合材料具有較優(yōu)異的理論熱物理性能，被認(rèn)為是高性能電子封裝及散熱基板材料的不二之選。由于鋁不是碳化物形成元素，且和金剛石完全沒(méi)有親和力，因此鋁是完全不潤(rùn)濕金剛石的。克服金剛石和鋁的界面潤(rùn)濕性問(wèn)題已經(jīng)成為獲得高性能金剛石/鋁復(fù)合材料的必要條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)金剛石與鋁之間潤(rùn)濕性差、結(jié)合強(qiáng)度不夠高等問(wèn)題，提供一種具有高導(dǎo)熱性能的高體積分?jǐn)?shù)金剛石增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料以及制備方法，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備大規(guī)模集成電路散熱基板用高導(dǎo)熱金剛石/鋁復(fù)合封裝材料，該方法簡(jiǎn)單易行，利于批量生產(chǎn)。本發(fā)明主要解決了金剛石與鋁連接難的問(wèn)題，從而獲得高熱導(dǎo)率、低膨脹系數(shù)的散熱基板材料。

本發(fā)明采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)，添加活性釬料，通過(guò)直接基體鋁的合金化(在基體鋁中加入微量能與金剛石發(fā)生反應(yīng)生成碳化物活性元素)，制備得到高導(dǎo)熱率、低膨脹系數(shù)的金剛石/鋁復(fù)合材料。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種高導(dǎo)熱活性復(fù)合封裝材料，由活性釬料SnAg₄Ti₄合金粉、鋁粉和金剛石顆粒增強(qiáng)體混合而成，其中金剛石顆粒增強(qiáng)體在材料中所占的體積百分?jǐn)?shù)為50％-70％，鋁粉的體積百分?jǐn)?shù)為25％-49％，SnAg₄Ti₄合金粉的體積百分?jǐn)?shù)為1％-5％。

所述的金剛石顆粒粒度尺寸為50-200μm，鋁粉粒度為20-100μm，SnAg₄Ti₄合金粉粒度為10-20μm。

本發(fā)明技術(shù)方案還提出了用于制備上述金剛石/鋁復(fù)合材料的制備方法，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備大規(guī)模集成電路散熱基板用高導(dǎo)熱金剛石/鋁復(fù)合封裝材料。

一種高導(dǎo)熱活性復(fù)合封裝材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備SnAg₄Ti₄合金粉：采用真空氣霧化制粉爐制備活性釬料SnAg₄Ti₄合金粉，并對(duì)合金粉進(jìn)行篩分，得到所需粒徑的SnAg₄Ti₄合金粉；