[发明专利]一种铜基金刚石散热片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铜基金刚石散热片及其制备方法，所述铜基金刚石散热片依次包括铜箔底层、金刚石颗粒层、铜箔顶层；所述铜箔底层与铜箔顶层均由铜、银组成，按质量比计，铜:银＝7‑8:2‑3。本发明所提供的铜基金刚石散热片不但在形状薄、尺寸小的外形上满足半导体元件的散热要求，还具备了高导热率、低膨胀系数，抗压强度和抗拉强度高的特点，是5G时代电子元件的最理想的散热材料。

技术领域

本发明属于金刚石复合材料制造领域，具体涉及一种铜基金刚石散热片的及其制备方法。

背景技术

电子技术通信进入5G时代，集成电路向着大规模、高集成、大功率方向深入发展。电子元器件发热量迅速增加，微处理器等半导体元件常常因工作温度过高而影响工作，有关研究数据表明，当半导体元件表面温度≥70℃时，每升高1℃，半导体元件的可靠性下降5％，诱发各种工作故障。传统的金属导热材料无法满足现代半导体元件的散热需求，新一代的高导热率材料也就应运而生，例如金属复合材料、碳纤维材料、硅晶材料、人造金刚石、石墨烯等新一代散热材料被应用到半导体元件的导热装置。新一代的导热材料，始终存在着一个高导热率与材料的抗压强度、抗拉强度之间矛盾，也就是材料的导热率提高了，抗压强度、抗拉强度就降低了，反之抗压强度、抗拉强度能够满足工作条件的要求，而导热率又达不到工作条件的最佳状态。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高强度、高导热、低成本的铜基金刚石散热片及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种铜基金刚石散热片，所述铜基金刚石散热片依次包括铜箔底层、金刚石颗粒层、铜箔顶层；所述铜箔底层与铜箔顶层的成份均由铜、银组成，按质量比计，铜:银＝7-8:2-3。

优选的方案，所述铜箔底层、铜箔顶层的厚度均为0.07～0.1㎜。

优选的方案，所述铜基金刚石散热片中，金刚石颗粒层的质量分数为60％～94％。

优选的方案，所述金刚石颗粒的晶型为单晶，形状为六面体，所述金刚石颗粒的粒径为10～60目。

在本发明中，同一片铜基金刚石散热片中采用相同尺寸的金刚石颗粒。

优选的方案，所述金刚石颗粒含有铜镀层，所述铜镀层的厚度≤0.01毫米，优选为0.005～0.009毫米。

本发明一种铜基金刚石散热片的制备方法，包括如下步骤：

步骤1

按一层软质材料，一条铜箔、一层金刚石颗粒、再一条铜箔、一层软质材料的层叠方式，将待成型的一片或2片铜基金刚石散热片组装于石墨模具中，常温下双向压制获得冷压坯；

步骤2

然后将冷压坯进行净化热处理，净化热处理后所得坯体进行真空恒温保存，所述净化热处理的温度≤600℃，

步骤3

将步骤2所得坯体置于热压机上，上下同时加压、加温压制，即铜基金刚石散热。

优选的方案，步骤1中，所述铜箔的制备方法为：按设计比例配取纯铜粉、纯银粉，混合，获得混合粉，将混合粉于680℃～750℃的温度下热压成型，然后再延伸成0.07～0.1㎜厚度的铜箔。

在本发明的，铜箔的制备过程中，铜粉与银粉几乎没有质量损失，即按铜:银＝7-8:2-3的设计比例配取铜粉、银粉即可。

在本发明中控制铜箔的厚度为0.07～0.1㎜的厚度，可以确保金刚石在铜基金刚石散热片中的占比，同时保证铜基金刚石散热片的热导率，同时也可以保证在压制过程中不会被刺穿，在冷压成坯时不会发生位移，导致散热片热导率不稳定。