[發(fā)明專利]一種有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110257869.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113306226A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃西娜;岳文;丁首斌;佘丁順;田斌;康嘉杰;付志強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;中國地質(zhì)大學(xué)（北京）鄭州研究院
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B15/20;B32B3/30
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本發(fā)明公開了電子封裝領(lǐng)域的一種有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板制備方法。該方法具體步驟包括：清洗金剛石顆粒與銅箔片；使用預(yù)壓模具在銅箔片表面壓制出有序排布的凹坑；將金剛石顆粒置于有序排布的凹坑內(nèi)；將多層均布金剛石的銅箔片疊加，通過熱壓機(jī)在高溫高壓的條件下使多層均布金剛石的銅箔片擴(kuò)散連接為有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板。本發(fā)明通過在銅箔片表面預(yù)制有序排布的凹坑，有效實現(xiàn)金剛石的精確定位；避免因金剛石顆粒在金屬基體中團(tuán)聚，導(dǎo)致復(fù)合材料熱管理性能不均勻；避免因使用粘結(jié)劑而引入有害雜質(zhì)，導(dǎo)致金剛石/銅超薄復(fù)合板性能降低。本方法操作簡單、效率高、成本低，可以成形微米級厚度的金剛石/銅超薄復(fù)合板。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板制備方法。

技術(shù)背景

隨著電子信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)用需求不斷提升，其核心芯片技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。芯片的運(yùn)行效率不斷提升，功率也在不斷加大，電子產(chǎn)品也不斷向高集成化、微型化以及大功率化方向發(fā)展。如今，電子封裝領(lǐng)域要求材料不僅具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù)，還要具有良好的機(jī)械性能和相對較低的密度。通過在金屬銅中添加金剛石顆粒，控制金剛石顆粒的粒徑大小和體積分?jǐn)?shù)，可以制備熱管理性能滿足電子封裝要求的金剛石/銅復(fù)合材料。

在制備金剛石/銅復(fù)合材料過程中，將增強(qiáng)體顆粒均勻排布在金屬基體中是提高復(fù)合材料熱管理性能的有效途徑。然而在傳統(tǒng)制備方法中，超薄復(fù)合材料的小尺寸預(yù)制坯難以制備，導(dǎo)致金剛石顆粒無法準(zhǔn)確定位；預(yù)先通過粘結(jié)劑與金剛石顆粒混合制備的預(yù)制坯，通常會有金剛石顆粒團(tuán)聚等分布不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致成形的復(fù)合材料熱管性能分散；通過粘結(jié)劑混合制備的預(yù)制坯，殘留的粘結(jié)劑引入有害雜質(zhì)，會阻礙金屬基體擴(kuò)散連接，影響成形質(zhì)量。針對上述技術(shù)問題，需要提出一種有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板制備方法，以解決上述背景中提出的技術(shù)問題：第一，設(shè)計帶有有序排布凸點(diǎn)的預(yù)壓模具，在銅箔片表面對應(yīng)位置壓制出有序排布的凹坑，準(zhǔn)確定位金剛石顆粒，避免超薄預(yù)制坯制備困難和金剛石顆粒無法定位的問題；第二，通過將金剛石顆粒精確定位在銅箔片表面凹坑內(nèi)實現(xiàn)有序排布，避免金剛石顆粒團(tuán)聚造成成形的復(fù)合材料性能不均勻；同時，通過控制預(yù)壓模具表面凸點(diǎn)的尺寸，避免凹坑的預(yù)留孔隙過大，熱壓過程中造成成形缺陷；第三，避免使用粘結(jié)劑混合金剛石顆粒，防止粘結(jié)劑殘留在成形的復(fù)合材料中，導(dǎo)致金剛石/銅超薄復(fù)合板性能降低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下解決方案：

優(yōu)選的，一種有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板制備方法，具體步驟包括：

1）清洗金剛石顆粒與銅箔片，對銅箔片進(jìn)行除銹、去油處理；

2）將帶有有序排布凸點(diǎn)的預(yù)壓模具置于銅箔片表面，施加壓力，使銅箔片表面被壓制出有序排布的凹坑；

3）將金剛石顆粒平鋪于帶有凹坑的銅箔片表面；

4）通過機(jī)械震蕩或人工排布的方法，使金剛石顆粒精確置于有序排布的凹坑內(nèi)；

5）將所制備均布金剛石顆粒的銅箔片逐層疊加，制成預(yù)成形體，置于熱壓模具中，通過熱壓機(jī)在預(yù)定的溫度及壓力下將金剛石顆粒壓入銅金屬基體中，并保溫至銅箔片之間完全擴(kuò)散連接，室溫下冷卻；

6）有序排布的金剛石/銅超薄復(fù)合板制備完成。

優(yōu)選的，步驟1）中，銅箔片的材料為純銅，厚度為100-800μm，熔點(diǎn)為1050-1100℃。

優(yōu)選的，步驟1）中，金剛石顆粒粒徑范圍為80-120μm；成形后金剛石/銅超薄復(fù)合板中金剛石的體積分?jǐn)?shù)為40%-80%。

優(yōu)選的，步驟2）中，為使銅箔片表面被壓出有序排布的凹坑，預(yù)壓模具材料硬度應(yīng)大于銅箔片，表面預(yù)制有序排布的凸點(diǎn)；防止預(yù)留孔隙過大，在熱壓過程中難以熔合或填充，造成金剛石/銅超薄復(fù)合板內(nèi)部孔隙缺陷，凸點(diǎn)的直徑及高度按所用的金剛石顆粒粒徑確定：直徑比金剛石顆粒最大粒徑小40%，高度比金剛石顆粒最大粒徑小60%。