[發明專利]一種電子封裝用石墨-銅鉬基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010355340.1
• 申請日: 2020-04-29
• 公開（公告）號: CN111375774B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 李亮;董龍龍;劉躍;霍望圖;張于勝;盧金文;黎棟棟
• 申請（專利權）人: 西安稀有金屬材料研究院有限公司;西北有色金屬研究院
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;B22F1/145;B22F1/16;B22F1/12;B22F1/14;B22F1/054;B22F9/04;B22F9/22;B22F3/14;C22C9/00;C22C27/04
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種電子封裝用石墨?銅鉬基復合材料的制備方法，該方法包括：一、將電解銅粉依次經高溫氧化和高能球磨處理得到氧化銅粉；二、將氧化銅粉、鱗片石墨與鉬粉球磨混合得到復合粉末；三、將復合粉末進行還原處理得到石墨負載銅納米顆粒復合粉末；四、將石墨負載銅納米顆粒復合粉末進行真空熱壓燒結，得到石墨?銅鉬基復合材料。本發明通過將電解銅粉氧化成氧化銅粉并與其它組分粉末混合后再還原，構建石墨負載銅納米顆粒結構，將石墨均勻分散在銅粉末中，有效降低了石墨團聚現象，解決了石墨與銅之間不潤濕導致的石墨在銅基體中難以分散均勻的問題，同時強化界面結合，得到力學性能優異、高熱導率和低熱膨脹系數的石墨?銅鉬基復合材料。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種電子封裝用石墨-銅鉬基復合材料的制備方法。

背景技術

隨著現代電子信息產業的飛速發展，電子元器件的設計越來越微型化和復雜化，產生的熱量越來越多，散熱問題成為衡量電子產品可靠性的因素之一。若散熱不達標，將嚴重影響電子元器件的功能，甚至導致機器不能正常工作。因而，電子封裝材料的性能需要滿足更高的要求。

銅鉬復合材料是第一代熱管理材料，其熱導率為184W·m^-1K^-1～197W·m^-1K^-1，現今已難以滿足電子封裝材料的性能要求。石墨擁有比較低的熱膨脹系數和在片層方向高達10000W·m^-1K^-1～2000W·m^-1K^-1的導熱率，是一種優異的金屬基電子封裝材料增強相。將石墨引入銅鉬材料來制備石墨-銅鉬基復合材料，有望獲得優異的力學性能、高熱導率和低熱膨脹系數。但石墨和銅之間不潤濕，而且石墨在銅基體中難以分散均勻，如何解決這些問題，是提高復合材料性能的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種電子封裝用石墨-銅鉬基復合材料的制備方法。該方法通過將電解銅粉氧化成氧化銅粉并與其它組分粉末混合后再還原，構建石墨負載銅納米顆粒結構，將石墨均勻分散在銅粉末中，有效降低了石墨團聚現象，解決了石墨與銅之間不潤濕導致的石墨在銅基體中難以分散均勻的問題，同時強化界面結合，得到力學性能優異、高熱導率和低熱膨脹系數的石墨-銅鉬基復合材料。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種電子封裝用石墨-銅鉬基復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、制備氧化銅粉：將電解銅粉在高溫下進行氧化，然后進行高能球磨處理，得到氧化銅粉；所述氧化銅粉為表面包覆氧化銅膜的銅粉；

步驟二、制備復合粉末：將步驟一中得到的氧化銅粉、鱗片石墨與鉬粉按照44.5：(2.25～18)：(5.1～51)的質量比進行球磨混合，得到復合粉末；

步驟三、制備石墨負載銅納米顆粒復合粉末：將步驟二中得到的復合粉末放置于管式爐中，在還原氣氛條件下進行還原處理，得到石墨負載銅納米顆粒復合粉末；

步驟四、制備石墨-銅鉬基復合材料：將步驟三中得到的石墨負載銅納米顆粒復合粉末進行真空熱壓燒結，得到石墨-銅鉬基復合材料。

由于銅粉具有良好的塑性，高能球磨會導致銅粉形成片層結構，達不到細化的目的。本發明將電解銅粉氧化和高能球磨細化后得到氧化銅粉，即表面包覆氧化銅膜的銅粉，氧化銅的塑性較銅粉低，因此氧化銅粉在與鱗片石墨、鉬粉球磨混合過程中不易成片且得到進一步細化，形成了均勻的混合粉末，經還原后生成銅納米顆粒附著在石墨上，得到石墨負載銅納米顆粒復合粉末，從而將石墨均勻分散在銅粉末中，有效降低了石墨團聚現象，解決了石墨與銅之間不潤濕導致的石墨在銅基體中難以分散均勻的問題。同時，由于石墨之間存在著銅納米顆粒，相比石墨之間的界面結合力，銅和石墨之間的界面結合力更強，即界面結合得到強化，從而經真空熱壓燒結得到力學性能優異、高熱導率和低熱膨脹系數的石墨-銅鉬基復合材料，大大改善了石墨-銅鉬基復合材料的性能。