[发明专利]一种导热复合材料制备方法

说明书

本发明公开一种导热复合材料制备方法，采用基材层材质的粉料包裹金刚石颗粒得到金刚石复合粒；将金刚石复合粒有序排布在基材层的表面上；采用压制模具将金刚石复合粒压入基材层的表面内，得到半成品一；对半成品一进行烧结，得到半成品二；对半成品二进行磨削处理，使金刚石颗粒露出并且金刚石颗粒与基材层组合构成平整表面，得到成品的导热复合材料。本发明使导热复合材料中的金刚石颗粒有序排布，提高导热均匀性，金刚石颗粒裸露在复合材料表面，金刚石颗粒能有效的与发热器件接触，提高导热性能，加工方便、效率高、成本低。

技术领域

本发明涉及导热材料制备技术领域，尤其涉及一种导热复合材料制备方法。

背景技术

金刚石是自然界中热导率最高的物质，常温下热导率为2200～2600W/(m·K)，热膨胀系数约为0.86×10^-6/K，且在室温是绝缘体。金属铜的热导率高、价格低、容易加工，是最常用的封装材料，其热导率为400W/(m·K)，热膨胀系数为17×10^－6/K，符合电子封装基片材料低热膨胀系数和高热导率的使用性能要求。因此，以金刚石为增强相，铜为基体材料的金刚石/铜复合材料具有较好的导热潜力。目前的金刚石/铜复合材料有固相成形和液相成形两种方式，控制温度、时间、压力等条件来制备，常用的制备方法包括高温高压法、放电等离子烧结、粉末冶金法、液相浸渗法等，工艺复杂，实施难度大，设备复杂、投资成本高，并且得到的金刚石/铜复合材料中金刚石的分布情况是随机而不可控的，也就是说，作为增强相的金刚石在基体材料中分布不均匀，复合材料内部界面多且复杂，阻碍了热量的高效传递，复合材料的局部导热性较差，复合材料的热导率提高有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种导热复合材料制备方法，解决目前技术中导热复合材料的金刚石在基体材料中分布不均匀，导致复合材料局部导热较差，影响整体导热性能的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种导热复合材料制备方法，步骤包括：

采用基材层材质的粉料包裹金刚石颗粒得到金刚石复合粒；

将金刚石复合粒有序排布在基材层的表面上；

采用压制模具将金刚石复合粒压入基材层的表面内，得到半成品一；

对半成品一进行烧结，得到半成品二；

对半成品二进行磨削处理，使金刚石颗粒露出并且金刚石颗粒与基材层组合构成平整表面，得到成品的导热复合材料。

本发明所述的导热复合材料制备方法能使导热复合材料中的金刚石颗粒达到有序均匀分布的状况，有效提高复合材料导热均匀性，避免金刚石颗粒集中在基材层中的局部而导致导热不均，可方便灵活的控制复合材料中金刚石颗粒的体积分数，进而根据需要灵活调节复合材料的热导率，通过压入的方式使金刚石颗粒直接嵌入到基材层中，方便、高效的实现了金刚石颗粒在基材层上的均布，然后通过烧结使得用于包裹金刚石颗粒的基材层材质的粉料与基材层融为一体，从而金刚石颗粒与基材层充分结合，烧结能有效去除粉料包裹金刚石颗粒时所用的粘合剂，从而最终得到的复合材料仅包含金刚石颗粒和基材层的材料成分，优化金刚石颗粒与基材层的界面结合状态，提高热量传递效率，相对于现有的加工方法而言加工方便、效率高、成本低，并且通过磨削的处理方式使得复合材料形成光滑平整的表面，从而确保复合材料能充分与发热器件接触，增大接触面积，提高导热效果，由于金刚石颗粒裸露在复合材料表面，从而金刚石颗粒能有效的与发热器件接触，进而有效增大金刚石颗粒与发热器件的接触面积，从而从根本上的提高导热性能。