[發明專利]一種銅基金剛石散熱片及其制備方法

有效

• 申請號: 202010705770.1
• 申請日: 2020-07-21
• 公開（公告）號: CN111805988B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 蔣孟瑤;蔣向上
• 申請（專利權）人: 蔣孟瑤
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B15/04;B32B15/20;B32B33/00;B32B37/06;B32B37/10;C22C9/00;B22F3/14;B22F3/24;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明公開了一種銅基金剛石散熱片及其制備方法，所述銅基金剛石散熱片依次包括銅箔底層、金剛石顆粒層、銅箔頂層；所述銅箔底層與銅箔頂層均由銅、銀組成，按質量比計，銅:銀＝7?8:2?3。本發明所提供的銅基金剛石散熱片不但在形狀薄、尺寸小的外形上滿足半導體元件的散熱要求，還具備了高導熱率、低膨脹系數，抗壓強度和抗拉強度高的特點，是5G時代電子元件的最理想的散熱材料。

技術領域

本發明屬于金剛石復合材料制造領域，具體涉及一種銅基金剛石散熱片的及其制備方法。

背景技術

電子技術通信進入5G時代，集成電路向著大規模、高集成、大功率方向深入發展。電子元器件發熱量迅速增加，微處理器等半導體元件常常因工作溫度過高而影響工作，有關研究數據表明，當半導體元件表面溫度≥70℃時，每升高1℃，半導體元件的可靠性下降5％，誘發各種工作故障。傳統的金屬導熱材料無法滿足現代半導體元件的散熱需求，新一代的高導熱率材料也就應運而生，例如金屬復合材料、碳纖維材料、硅晶材料、人造金剛石、石墨烯等新一代散熱材料被應用到半導體元件的導熱裝置。新一代的導熱材料，始終存在著一個高導熱率與材料的抗壓強度、抗拉強度之間矛盾，也就是材料的導熱率提高了，抗壓強度、抗拉強度就降低了，反之抗壓強度、抗拉強度能夠滿足工作條件的要求，而導熱率又達不到工作條件的最佳狀態。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高強度、高導熱、低成本的銅基金剛石散熱片及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明一種銅基金剛石散熱片，所述銅基金剛石散熱片依次包括銅箔底層、金剛石顆粒層、銅箔頂層；所述銅箔底層與銅箔頂層的成份均由銅、銀組成，按質量比計，銅:銀＝7-8:2-3。

優選的方案，所述銅箔底層、銅箔頂層的厚度均為0.07～0.1㎜。

優選的方案，所述銅基金剛石散熱片中，金剛石顆粒層的質量分數為60％～94％。

優選的方案，所述金剛石顆粒的晶型為單晶，形狀為六面體，所述金剛石顆粒的粒徑為10～60目。

在本發明中，同一片銅基金剛石散熱片中采用相同尺寸的金剛石顆粒。

優選的方案，所述金剛石顆粒含有銅鍍層，所述銅鍍層的厚度≤0.01毫米，優選為0.005～0.009毫米。

本發明一種銅基金剛石散熱片的制備方法，包括如下步驟：

步驟1

按一層軟質材料，一條銅箔、一層金剛石顆粒、再一條銅箔、一層軟質材料的層疊方式，將待成型的一片或2片銅基金剛石散熱片組裝于石墨模具中，常溫下雙向壓制獲得冷壓坯；

步驟2

然后將冷壓坯進行凈化熱處理，凈化熱處理后所得坯體進行真空恒溫保存，所述凈化熱處理的溫度≤600℃，

步驟3

將步驟2所得坯體置于熱壓機上，上下同時加壓、加溫壓制，即銅基金剛石散熱。

優選的方案，步驟1中，所述銅箔的制備方法為：按設計比例配取純銅粉、純銀粉，混合，獲得混合粉，將混合粉于680℃～750℃的溫度下熱壓成型，然后再延伸成0.07～0.1㎜厚度的銅箔。

在本發明的，銅箔的制備過程中，銅粉與銀粉幾乎沒有質量損失，即按銅:銀＝7-8:2-3的設計比例配取銅粉、銀粉即可。

在本發明中控制銅箔的厚度為0.07～0.1㎜的厚度，可以確保金剛石在銅基金剛石散熱片中的占比，同時保證銅基金剛石散熱片的熱導率，同時也可以保證在壓制過程中不會被刺穿，在冷壓成坯時不會發生位移，導致散熱片熱導率不穩定。