[發明專利]一種基于超聲波固相疊層的銅鉬銅復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810300193.0
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108673976A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 金偉;張洪濤;朱訓明;王云峰;王波
• 申請（專利權）人: 威海萬豐鎂業科技發展有限公司
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B32B15/20;B32B37/00;B32B37/10
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 張慧芳;馬千會

本發明公開了一種基于超聲波固相疊層的銅鉬銅復合材料的制備方法，按下述步驟進行，步驟一，在基板上通過超聲能量逐層堆積銅箔，實現各層銅箔之間的固相連接，直至達到銅材所需厚度；步驟二，在上述銅材之上通過超聲能量逐層堆積鉬箔，實現各層鉬箔之間的固相連接，直至達到鉬材所需厚度；步驟三，在上述鉬材上通過超聲能量逐層堆積銅箔，實現各層銅箔之間的固相連接，直至達到銅材所需厚度。通過本發明制得的銅鉬銅復合材料界面結合強度高、無變形，成本低，效率高，易于實現批量化生產，可以廣泛用于電子工業中。

技術領域

本發明屬于電子功能復合技術領域，特別涉及一種基于超聲波固相疊層的銅鉬銅復合材料的制備方法。

背景技術

銅具有高的導熱導電性能，易于加工成形，因而在電子工業中得到了廣泛的應用，但是銅較軟、熱膨脹系數大，限制了它的進一步應用。難熔金屬鉬則具有強度高、熱膨脹系數小、彈性模量大等特點。因此，將銅和鉬復合，充分發揮各自的優勢，可得到單一金屬所不可能具有的特殊性能。

銅鉬銅層狀復合材料是一種熱膨脹系數可調，熱導率高，耐高溫性能優異，在電子封裝中得到了廣泛的應用。目前是國內外大功率電子元器件首選的電子封裝材料，并能與Be0、Al₂0₃陶瓷匹配，廣泛用于微波、通訊、射頻、航空航天、電力電子、大功率半導體激光器、醫療等行業。例如，現在國際上流行的BGA封裝就大量采用該材料作為基板。另外，在微波封裝和射頻封裝領域，也大量采用該材料做熱沉。在軍用電子設備中，它常常被采用為高可靠線路板的基體材料。

銅鉬銅層狀復合材料的性能受其加工工藝影響，歐洲專利文獻(EP1553627A1)闡述了一種銅-鉬銅-銅三層復合板的制造方法，他們采用了軋制復合的方法，鉬銅坯料先經60％以上的預變性，然后兩面覆銅板進行軋制復合而成，這種軋制復合的方法生產銅-鉬銅-銅三層復合板，銅-鉬銅-銅三層界面靠軋制壓力結合，復合板材料界面結合強度低，在后續的軋制生產過程中，由于經過了60％以上的預變形，應力比較大，容易產生界面分層、邊部開裂的現象，導致產品合格率低，成本高。

國內目前也有采用爆炸焊接復合法制備銅鉬銅復合材料，借助炸藥爆炸產生的高強化學能驅動復板高速碰撞基板，碰撞點產生的瞬間高溫高壓不僅破壞了金屬表面的氧化膜，露出了新鮮的表面，而且在露出新鮮金屬表面上形成一層具有塑性變形、熔化、擴散的類似于流體以及波形冶金結合特征的焊接過渡區，實現不同金屬的強固結合。但是爆炸焊存在著工藝復雜，生產過程不易控制等問題。

而超聲波金屬焊接是一種非常適用于箔材、細絲、多層箔片的焊接方法，而且尤其對高導熱、高導電及物理性能相差較大的材料，也可以實現高強度連接。超聲波焊接的這種優點為銅鉬銅多層復合電子封裝材料的制備提供了新的方法。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種基于超聲波固相疊層的銅鉬銅復合材料的制備方法，采用本發明方法生產的銅鉬銅復合材料具有界面結合強度高、無變形的優點，成本低，效率高，易于實現批量化生產，可以廣泛用于電子工業中。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于超聲波固相疊層的銅鉬銅復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將銅箔置于基板上，超聲能量通過超聲壓頭傳遞到銅箔上，實現銅箔和基板的固相連接；將第二層銅箔置于第一層銅箔之上，通過超聲能量實現兩者的固相連接，周而復始，直至達到銅材所需厚度；

（2）將鉬箔置于銅材之上，超聲能量通過超聲壓頭傳遞到鉬箔上，實現鉬箔和銅材的固相連接；將第二層鉬箔置于第一層鉬箔之上，通過超聲能量實現兩者的固相連接，周而復始，直至達到鉬材所需厚度；

（3）將銅箔置于鉬材上，超聲能量通過超聲壓頭傳遞到銅箔上，實現銅箔和鉬材的固相連接；將第二層銅箔置于第一層銅箔之上，通過超聲能量實現兩者的固相連接，周而復始，直至達到銅材所需厚度。