表面覆金属层的铜金刚石复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种表面覆金属层的铜金刚石复合材料及其制备方法和应用，包括：铜金刚石芯材和包覆在铜金刚石芯材外的表面金属层；铜金刚石芯材包括铜和表面改性的金刚石颗粒；表面金属层包括钨铜、钼铜和铱铜中的一种，铜金刚石芯材的铜和表面金属层中的铜为连续分布相。本发明专利技术的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，表面金属层可使铜金刚石芯材中的金刚石颗粒免于裸露，从而降低了制备成零部件的机械加工难度，降低了表面覆金属层的铜金刚石复合材料的表面粗糙度。表面金属层具有较高的热导率，且膨胀系数与铜金刚石芯材相匹配，使得铜金刚石芯材和表面金属层二者间的界面应力较低，从而满足温度循环要求高的航空航天领域使用。

【技术实现步骤摘要】
表面覆金属层的铜金刚石复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及电子信息工业用的电子封装材料领域，特别地，涉及一种表面覆金属层的铜金刚石复合材料。此外，本专利技术还涉及上述表面覆金属层的铜金刚石复合材料的制备方法和应用。
技术介绍
随着大功率第三代半导体氮化镓等芯片的大量应用和高能激光武器的逐渐列装，对封装材料的散热要求日益严苛。现有的封装材料如铜/钼/铜、铝硅、铝碳化硅等散热能力有限，难以满足大功率电子器件的封装需求，开发新一代高导热封装材料已成为高功率器件发展应用中亟待解决的问题。金刚石是自然界中导热最好的材料，常温下热导率最高可达2200W/(m·K)，热膨胀系数为8.6×10-7/K，符合电子封装材料高导热和低膨胀系数的使用要求。铜是工业领域内最重要的工程材料之一，具有优良的导热和导电性，其热导率为400W/(m·K)，热膨胀系数为17×10-6/K。将金刚石和铜结合起来不但具有较高的热导率，还满足电子封装器件低膨胀和轻质化的要求，是一种极具竞争力的新型电子封装材料。因此，铜金刚石复合材料正逐渐成为新一代封装材料的研究热点。...

【技术保护点】
1.一种表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，包括：/n铜金刚石芯材和包覆在所述铜金刚石芯材外的表面金属层；/n所述铜金刚石芯材包括铜和表面改性的金刚石颗粒；/n所述表面金属层包括钨铜、钼铜和铱铜中的一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，包括：
铜金刚石芯材和包覆在所述铜金刚石芯材外的表面金属层；
所述铜金刚石芯材包括铜和表面改性的金刚石颗粒；
所述表面金属层包括钨铜、钼铜和铱铜中的一种。


2.根据权利要求1所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，
表面金属层中的铜与铜金刚石芯材中的铜为连续分布相。


3.根据权利要求1所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料，其特征在于，
表面金属层的厚度为0.03mm～0.20mm。


4.一种表面覆金属层的铜金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备金属骨架：对金属粉末进行成型处理，制备金属骨架坯料，将金属骨架坯料在真空或者保护气氛中加热烧结，获得孔隙率为15％～45％的金属骨架；
金属骨架机加工：采用数控铣工艺或线切割工艺对金属骨架进行机加工，以形成用于包覆表面改性的金刚石的金属骨架；
装填表面改性的金刚石颗粒：对金刚石颗粒进行表面改性处理，获得表面改性的金刚石颗粒，再将表面改性的金刚石颗粒装填到机加工后的金属骨架内，形成复合坯料；
浸渗铜：将复合坯料与铜置于双室真空气压浸渗炉中，先抽真空并进行加热，使得铜熔化为铜液并浇注到复合坯料上，停止抽真空，再向双室真空气压浸渗炉通入保护气体，增加炉内压力，使得铜液在气体压力作用下浸渗到复合坯料中的金属骨架和表面改性的金刚石颗料孔隙中，冷却，获得表面覆金属层的铜金刚石复合材料。


5.根据权利要求4所述的表面覆金属层的铜金刚石复合材料的制备方法，其特征在于，
浸渗铜的具体步骤包括：将复合坯料置于石墨模具中，将带有复合坯料的石墨模具与铜置于双室真空气压浸渗炉中，先抽真空，对双室进行加热，控制装有石墨模具的处理室的温度为1100℃～1300℃，控制装有铜的处理室的温度为115...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊德赣，陈柯，杨盛良，陈迎龙，肖浩，蒋文评，傅志，袁惠程，
申请(专利权)人：湖南浩威特科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43