[发明专利]一种金刚石铜基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种金刚石铜基复合材料的制备方法，包括以下重量百分比的原料制备而成：金刚石20‑50％，锆0.5‑2.5％，铒0.02‑0.05％，铌0.01‑0.05％，钽0.01‑0.05％，稀土偶联剂0.5‑1.5％，铝锆偶联剂1‑3％，余量为铜。其制备方法为：将金刚石、锆、铒、铌、钽、稀土偶联剂、铝锆偶联剂及磨球加入球磨罐中球磨，得混合粉体；在惰性气体保护下将混合粉体加热至700‑900℃保温1‑3h后，然后压制成型，得压坯；将压坯进行等离子放电烧结，得金刚石铜基复合材料。本发明制备的金刚石铜基复合材料热导率达到520W/(m·K)以上，热膨胀系数低于3.0×10‑6m/k，可作为优异的电子封装材料，市场前景广阔。

技术领域

本发明涉及导热材料技术领域，具体是一种金刚石铜基复合材料的制备方法。

背景技术

以金刚石为增强相、铜为基体材料的金刚石/铜复合材料，通过调节金刚石体积分数实现高热导和可调热膨胀，可满足系统散热和组装工艺的要求，是一种极具竞争力的新型电子封装材料。随着电子封装材料向小型化、轻量化和高性能的方向发展，使得电路的工作温度不断上升，系统单位体积发热率不断增大导致系统工作不稳定。为了获得稳定的性能，必须改善散热条件，从而电子封装在微电子领域的重要性不断提升，伴随着新型电子封装材料的需求也在不断增加，研究具有高热导率的封装材料是当今市场的需求。

然而金刚石/铜复合材料的制备难点在于：金刚石与铜的润湿性极差的问题，其表面不易被金属及焊料所浸润，导致无法与其他材料进行连接，严重阻碍其在电子封装行业的应用。通过金刚石表面改性，如加入强碳化合物元素(W、B、Ti，Cr)，从而改善金刚石与铜的润湿性。但改性的同时又带来增加界面热阻的新问题，影响金刚石/铜复合材料的热导率和热膨胀系数。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决金刚石与铜的润湿性、导热性差的问题，提供一种新型的金刚石铜基复合材料的制备方法。本发明制备的金刚石铜基复合材料具有高热导率、低膨胀系数的特点，可广泛应用在电子封装材料。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金刚石铜基复合材料，包括以下重量百分比的原料制备而成：金刚石20-50％，锆0.5-2.5％，铒0.02-0.05％，铌0.01-0.05％，钽0.01-0.05％，稀土偶联剂0.5-1.5％，铝锆偶联剂1-3％，余量为铜。

本发明还提供所述金刚石铜基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照上述比例称取原料，将金刚石、锆、铒、铌、钽、稀土偶联剂、铝锆偶联剂及磨球加入球磨罐中球磨，得混合粉体；

(2)将混合粉体在惰性气体保护下加热至700-900℃保温1-3h后，然后压制成型，得压坯；

(3)将压坯进行等离子放电烧结，得金刚石铜基复合材料。

优选地，所述磨球为氧化锆磨球，球料比为5-10:1。

优选地，所述球磨是在转速为300-500r/min下球磨2-4h。

优选地，所述稀土偶联剂为WOT型稀土偶联剂，为市售产品。

优选地，所述压制成型是在压力为30-50MPa下压制成型。

优选地，所述等离子放电烧结是在温度为1050-1150℃、压力为30-40MPa下烧结3-5h。

优选地，所述金刚石、锆、铒、铌、钽的粒径为50μm以下。