[发明专利]一种金刚石层铺铜基高导热复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高导热复合材料技术领域，特别是涉及一种铜基高导热复合材料及其制备方法。一种金刚石层铺铜基高导热复合材料，依次包括基底层、中间层、金属箔片；所述的中间层由铜网或泡沫铜、金刚石颗粒组成，金刚石颗粒均匀分散在铜网或泡沫铜上。本发明的制备方法，包括以下步骤：顺序放置金属箔片、铜网或泡沫铜、金刚石颗粒、金属箔片，完成材料的冷压装配；冷压装配好的材料进行超声滚压固相焊接；在真空状态下进行热压扩散焊接，完成金刚石层铺铜基高导热复合材料的制备。本发明的金刚石层铺铜基高导热复合材料，金属箔片、铜网、金刚石颗粒经工装顺序放置，经墩压、焊接、热压处理工艺制备而成，具有高热导率和低热膨胀率，且样品轻薄规整。

技术领域

本发明涉及高导热复合材料技术领域，特别是涉及一种铜基高导热复合材料及其制备方法。

背景技术

超声波焊接是一种快速、清洁、高效的装配和连接方法，可用于塑料制品之间、塑料制品与金属之间、金属与金属之间的装配连接。超声波焊接特别适用于金属箔片、细丝以及各类微型器件的焊接，可用于焊接厚薄相差悬殊及多层箔片等特殊焊件，特别适用于高热导率和高电导率的材料，如铝、铜、银等。超声波焊对焊件表面的清洁度要求不高，因其对焊件表面氧化膜有破碎和清理作用，允许少量氧化膜及油污的存在。

随着电子技术的不断发展，对于电子封装材料的要求不断提高，作为新一代电子封装材料的金刚石颗粒增强的Cu、Al、Ag等金属基复合材料，具有优良的热物理性能和良好的机械性能，一般采用金属基体合金化、金刚石表面金属化及先进制造方法三种途径来制备金刚石增强金属基复合材料。金刚石增强金属基复合材料的传统制造方法，如等离子放电烧结法、传统粉末冶金法、高温高压法和无压渗透法，仅适用于实验室制备，难以用于实际工业化生产，且多存在不足。如等离子放电烧结法、无压渗透法难以连续化生产且生产样品较为厚重，传统粉末冶金法制备样品多含有缺陷且热导率低。

发明内容

本发明目的在于弥补现有技术的不足，提供一种新型金属基导热复合材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的一个技术方案是：

一种金刚石层铺铜基高导热复合材料，其特征在于：依次包括基底层、中间层、金属箔片；所述的中间层由负载金刚石颗粒的铜网或泡沫铜组成，所述的金刚石颗粒均匀分散在所述的铜网或泡沫铜上。

所述的基底层为单层金属箔片或多层复合材料；所述的多层复合材料由N层金属箔片和N-1 层中间层交替叠加而成，N≥2。

所述铜网的目数为35-150目；所述泡沫铜的孔径为40-110ppi。

所述的金属箔片为T2型M态紫铜箔，厚度为0.1-0.5mm。

所述的中间层中，所述的金刚石颗粒表面采用磁控溅射或者冷喷涂方式涂覆一层金属薄层，涂层金属为钛、镍或铬，薄层厚度在0-20μm之间。

为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种金刚石层铺铜基高导热复合材料的制备方法，包括以下不步骤：

顺序放置金属箔片、铜网或泡沫铜、金刚石颗粒、金属箔片，完成材料的冷压装配；冷压装配好的材料进行超声滚压固相焊接；在真空状态下进行热压扩散焊接，完成金刚石层铺铜基高导热复合材料的制备。

所述的冷压装配和超声滚压固相焊接重复进行多道工序，上道工序的产物作为下道工序冷压装配的基底层，在基底层上顺序放置铜网或泡沫铜、金刚石颗粒和金属箔片。

所述的超声滚压固相焊接工艺参数为：超声波压力为0.1-0.5MPa，滚压宽度不高于20mm，超声波压头表面粗糙度不高于32Ra，超声波功率2KW以上。

所述的扩散焊工艺参数为：将扩散焊炉内抽真空至0.01Pa之下；以20℃/min速率升温到500℃，保温10min；随后以10℃/min速率升温到850℃，保温30min，压力均为5MPa；随后在真空箱中冷却至室温。