[发明专利]在铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔的方法

说明书

一种在铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔的方法，将经过刻痕处理的铜箔覆盖在金刚石粉料外面，在压铸过程中使其牢固地与铝金刚石材料连接在一起；铜箔的一表面刻有凹痕，先将铜箔紧贴压铸成形模具相向的两内侧面，然后将金刚石粉料灌入两铜箔之间，经过刻痕处理的铜箔表面朝向金刚石粉料，振动压实金刚石粉料，并使其嵌入铜箔的凹痕内，再将装入金刚石粉料和铜箔的压铸成形模具放入加热炉中预热，预热后的成形模具须放入压铸套模，并进行渗铝压铸。熔化的铝液在压头的挤压下，渗入金刚石粉料的空隙形成铝金刚石复合材料，使铜箔、熔铝和金刚石粉牢牢地融为一体，在铝金刚石表面形成可以加工、可进行镀镍等加工的均匀的铜层。

技术领域

本发明涉及散热器件加工工艺技术领域，尤其是在铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔的方法,所得的是表面覆盖铜合金层的铝金刚石复合材料所制备的大功率半导体芯片的散热器件。

背景技术

铝金刚石材料具有热导率高、热膨胀系数可调、质量轻、刚度大、机械强度适中等优点，已成为未来多芯片组件和大电流功率模块最理想的散热基底材料。

多芯片组件和大电流功率模块是航天航空、国防建设、民用交通、输变电系统等的核心部件，目前高端的多芯片组件和大电流功率模块已开始采用铝金刚石复合材料作散热基底材料。铝金刚石复合材料制成的散热基板，通常需要与芯片材料进行焊接封装工作，故对其表面有较高的平整度加工要求和实施镀镍等涂镀加工的要求，而金刚石是一种高硬材料，对其进行切削加工非常困难，目前在铝金刚石复合材料表面也很难直接实现镀镍等涂镀加工，因此需要在铝金刚石表面牢固地形成一层即可进行切削加工又能实现涂镀加工的金属。由于多芯片组件和大电流功率模块对散热基底材料有极高的可靠性要求，因此与铝金刚石材料所连接的金属层必须与基体复合材料牢固结合在一起，而且能在多次的冷热循环中，不发生连接失效，不出现分离剥落、出现鼓包等现象。

发明内容

铜是一种导热性能很好的金属材料，其覆盖的铝金刚石复合材料表面，能充分发挥铝金刚石材料优异的导热性能，但由于铜的热膨胀性能与铝金刚石的差异较大，为了避免这两种材料在结合过程中出现连接失效，不出现分离剥落、出现鼓包等缺陷，本申请人提供一种在铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔的方法，对在压铸过程中覆盖铝金刚石表面的铜箔进行事先的刻痕处理，然后把它包裹在金刚石粉料外侧，使其在金刚石粉料高压压铸渗铝的过程中，很好地与压铸铝产生熔融现象并与复合材料之间形成牢固的连接，保证了对多芯片组件和大电流功率模块的散热基底材料表面的机械加工和涂镀处理需求。

本发明所采用的技术方案如下：

一种在铝金刚石复合材料表面覆盖铜箔的方法，包括如下操作步骤：

第一步：将待加工厚度为0.1-0.5mm的铜箔放置在真空吸盘上，所述真空吸盘安装于机床工作台上；

第二步：在铜箔的上方，装有两组刀排组件，分别为第一刀排座，所述第一刀排座上平行间隔安装有多个第一刻刀，与第一刀排座平行的第二刀排座，所述第二刀排座上平行间隔安装有多个第二刻刀；

第三步：专用的机床工作台带着铜箔沿着X方向做直线运动，使两组刀排组件在铜箔上形成两组具有朝向不同、彼此相间的倒齿状第一刻痕；铜箔表面切入刻痕的深度为0.05-0.2mm；

第四步：第一刻痕加工完毕后，将专用的机床工作台连同铜箔一起旋转90度，对铜箔表面进行与第三步相同的刻痕加工，将该表面加工出第二刻痕；

第五步：根据压铸散热基板的尺寸要求裁剪铜箔；

第六步：将铜箔的上边部向未刻痕的一侧折弯2-10mm；

第七步：将两片铜箔装入压铸散热基板的成形模具中，铜箔的未刻痕面朝向成形模具外侧，金刚石粉料装入两铜箔间的空腔内，刻痕处理过的铜箔面朝向金刚石粉料，振动压实金刚石粉料，使金刚石粉料嵌入铜箔的刻痕内，装好粉料的成形模具放到预热炉中加热，预热炉的温度设定为450度-750度；