一种定向高导热金刚石/金属基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于超音速激光沉积制备定向高导热金刚石/金属基复合材料的方法，本发明专利技术方法中，金属基粉末在全固态下进行沉积，无需经历传统制备工艺中熔化再凝固的过程，并且以一种低热输入方式对金刚石进行沉积，完全避免了高温环境下金刚石的热损伤以及石墨化的倾向，极大程度上保留原始粉末颗粒的物理化学性质，金刚石通过加速至超音速的金属基颗粒的剧烈塑性形变而沉积，结合界面为机械结合及其他结合方式，所以无需对金刚石颗粒进行表面金属化处理，也无需高压加压设备，复合材料中最大导热轨迹即是富含金刚石的沉积轨迹，在制备过程中，金刚石沉积区域可实现实时的控制，从而实现对高导热方向的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种定向高导热金刚石/金属基复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种基于超音速激光沉积制备定向高导热金刚石/金属基复合材料的方法。
技术介绍
随着微电子技术的高速发展，半导体集成电路封装密度越来越大，运行速度越来越快。然而，高集成度和高运行速度，使得器件发出的热量迅速增加，导致电路板的工作环境温度升高，微处理器及功率半导体器件在应用过程中常常因为温度过高而无法正常工作。另一方面，器件工作时的热循环常会产生较大的应力，若材料之间热膨胀系数不匹配会引起微电子电路和器件的热疲劳失效。现有的电子封装材料，如W/Cu、Mo/Cu、SiCp/Al、SiCp/Cu、BeO/Cu等复合材料的热导率也仅在120～210W/(m·K)的范围内，还无法满足高功率集成电路的要求。因此，研究开发具有更高导热性能(热导率≥400W/(m·K))且热膨胀系数与半导体材料完全匹配的超高热导材料具有重要意义。传统的散热材料如Cu、Al具有较高的热导率，但是热膨胀系数与Si、InP、GaAs等半导体材料相差太大，器件工作时会产生较大的应力，很容易引起芯片和陶瓷基片炸裂或焊点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向高导热金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：/n(1)将金刚石粉末与高导热金属粉末进行球磨混合，形成均匀的复合粉末，备用；/n(2)取低导热金属粉末作为超音速激光沉积的填充相，备用；/n(3)喷涂之前，分别对步骤(1)、步骤(2)准备好的粉末进行保温处理，然后再进行还原处理；/n(4)对基体进行清洗，去除表面油污，然后吹干，采用超音速激光沉积技术在基体上先沉积经过步骤(3)处理的金刚石与高导热金属的复合粉末，再沉积经过步骤(3)处理的低导热金属粉末作为填充，从而制备出单层含有复合粉末及低导热金属粉末的单层沉积层，然后通过逐层累加的方式制备出一种定向高导热金刚石/...

【技术特征摘要】
1.一种定向高导热金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：
(1)将金刚石粉末与高导热金属粉末进行球磨混合，形成均匀的复合粉末，备用；
(2)取低导热金属粉末作为超音速激光沉积的填充相，备用；
(3)喷涂之前，分别对步骤(1)、步骤(2)准备好的粉末进行保温处理，然后再进行还原处理；
(4)对基体进行清洗，去除表面油污，然后吹干，采用超音速激光沉积技术在基体上先沉积经过步骤(3)处理的金刚石与高导热金属的复合粉末，再沉积经过步骤(3)处理的低导热金属粉末作为填充，从而制备出单层含有复合粉末及低导热金属粉末的单层沉积层，然后通过逐层累加的方式制备出一种定向高导热金刚石/金属基复合材料；
超音速激光沉积时，粉末颗粒在拉瓦尔喷嘴中加速至超音速，喷嘴与基体垂直方向偏离±10°范围内；激光束与喷嘴轴线呈20～30°夹角；激光光斑辐照基体的区域与粉末沉积区域重合；
超音速激光沉积的工作参数为：采用半导体激光，波长为960～1100nm，功率密度为3～5×105W/cm2，扫描速度为20～60mm/s，喷涂距离为20～40mm，送粉量为30～60g/min，载气预热温度为400～800℃，载气压力为3～5MPa，载气为压缩空气或氮气中的一种。


2.如权利要求1所述定向高导热金刚石/金属基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所得复合粉末中，金刚石粉末的体积分数为50％～80％。


3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建华，王健君，李波，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33