The invention relates to a preparation method of high thermal conductivity diamond / copper composite material, which relates to a preparation method of composite material. The aim of the present invention is to solve the problem that the preparation method of the existing diamond copper composite material can not achieve the problem of near net forming, high quality and large batch preparation of large size sheet samples. Preparation method: the diamond powder is loaded into the mold and made into a preform. The preform is placed in the crucible, and the pure copper or massive copper alloy is placed on the upper part of the preform. The vacuum is evacuated, the molten copper is heated under the inert gas protection, pressure impregnation, pressure protection cooling, pressure relief, and final release. The method can achieve high efficiency and mass production, high mechanical properties, high rate of finished product, can prepare large size sheet samples, increase the thermal conductivity of sample, low preparation cost, less impurity content, and can be reused for molding molds and crucibles. The invention is suitable for preparing diamond / copper composite materials with high thermal conductivity.
【技术实现步骤摘要】
一种高导热金刚石/铜复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种复合材料的制备方法。
技术介绍
随着芯片集成度的不断提高,电子封装向小型化、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,因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。高品质金刚石是世界上目前已知热导率最高的物质,可达到1800-2000W/(m·K),且室温下是绝缘体,还具有介电常数低、热膨胀系数低等特点,但单一的金刚石不易做成封装材料,而且成本很高,较理想的是做成金属基复合材料。金属铜具有优良的导电性能和导热性能,金属铜的热导率为404W/(m·K),热膨胀系数16.8×10-6/K;金刚石/铜基复合材料具有热导率高于传统金属合金及氮化铝陶瓷材料、热膨胀系数与半导体材料相匹配、在海水盐雾环境中耐腐蚀等优点,因此适用于相控阵雷达等电子封装和热管理材料。金刚石/铜基复合材料制备的难点在于:(1)金刚石与铜的润湿性差,1150℃时金刚石与铜的润湿角为145°;(2)金刚石与铜高温没有固相反应发生,碳在铜中没有固溶度,因此难以烧结出致密的复合材料。通过金刚石表面改性,如加入强碳化物形成元素,可以一定程度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/铜基复合材料的热导率和热膨胀系数。(3)金刚石石墨化问题,在空气中,金刚石773K以下可能完全石墨化。真空条件下,970K-1670K金刚石开始发生部分石墨化现象,当温度高于2070K,金刚石完全石墨化 ...
【技术保护点】
1.一种高导热金刚石/铜复合材料的制备方法,其特征在于:该方法按以下步骤进行:步骤一:称取表面包覆有镀膜层的金刚石原粉装入成型模具中并进行振实处理,做成预制体;将预制体放置于坩埚中,将块状纯铜或块状铜合金放置于坩埚中预制体上部,将坩埚放置于气压浸渗炉中;或称取金刚石原粉装入成型模具中并进行振实处理,做成预制体;将预制体放置于坩埚中,将块状铜合金放置于坩埚中预制体上部,将坩埚放置于气压浸渗炉中;所述成型模具的材质为高纯石墨或等静压石墨;所述坩埚的材质为高纯石墨或等静压石墨;步骤二:将气压浸渗炉抽真空至真空度为0.1~1Pa;步骤三:在惰性气体保护下将气压浸渗炉升温至块状纯铜或块状铜合金熔点以上100~250℃并保温1h~3h;所述惰性气体压强为0.1~1MPa;步骤四:向气压浸渗炉内通入惰性气体并保压,保压结束后冷却,卸压和脱模,即完成;所述惰性气体的气压为1~10MPa;所述保压的时间为10min~3h。
【技术特征摘要】
1.一种高导热金刚石/铜复合材料的制备方法,其特征在于:该方法按以下步骤进行:步骤一:称取表面包覆有镀膜层的金刚石原粉装入成型模具中并进行振实处理,做成预制体;将预制体放置于坩埚中,将块状纯铜或块状铜合金放置于坩埚中预制体上部,将坩埚放置于气压浸渗炉中;或称取金刚石原粉装入成型模具中并进行振实处理,做成预制体;将预制体放置于坩埚中,将块状铜合金放置于坩埚中预制体上部,将坩埚放置于气压浸渗炉中;所述成型模具的材质为高纯石墨或等静压石墨;所述坩埚的材质为高纯石墨或等静压石墨;步骤二:将气压浸渗炉抽真空至真空度为0.1~1Pa;步骤三:在惰性气体保护下将气压浸渗炉升温至块状纯铜或块状铜合金熔点以上100~250℃并保温1h~3h;所述惰性气体压强为0.1~1MPa;步骤四:向气压浸渗炉内通入惰性气体并保压,保压结束后冷却,卸压和脱模,即完成;所述惰性气体的气压为1~10MPa;所述保压的时间为10min~3h。2.根据权利要求1所述的高导热金刚石/铜复合材料的制备方法,其特征在于:步骤一所述块状纯铜或块状铜合金与振实处理后的表面包覆有镀膜层的金刚石原粉的质量比为(0.85~2.07):1。3.根据权利要求1或2所述的高导热金刚石/铜复合材料的制备方法,其...
【专利技术属性】
技术研发人员:武高辉,芶华松,林秀,张强,丁伟,陈国钦,修子杨,姜龙涛,熊美玲,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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