热沉材料及其制备方法以及电子封装材料技术

本发明专利技术公开了一种热沉材料及其制备方法电子封装材料，制备方法包括以下步骤：依次层叠下高导热材料层、下低膨胀系数材料层、中间材料层、上低膨胀系数材料层以及上高导热材料层，制备预制热沉材料；对下高导热材料层以及上高导热材料层加压，加热预制热沉材料，轧制，制备依次层叠的下高导热层、下低膨胀系数层、中间层、上低膨胀系数层以及上高导热层的热沉材料。通过对不同高导热性层以及低膨胀系数层的材料以及厚度的选择和搭配配合优化的热压处理方法和参数高效获得了具有高导热性低膨胀系数的热沉材料。胀系数的热沉材料。胀系数的热沉材料。

【技术实现步骤摘要】
热沉材料及其制备方法以及电子封装材料


[0001]本专利技术涉及电子封装材料领域，特别是涉及一种热沉材料及其制备方法以及电子封装材料。

技术介绍

[0002]随着电子元器件向集成化发展，纳米量级的线宽线槽可以使芯片上分布更多的电子元器件，而在电子元器件运算工作的同时，会产生大量的热。在芯片面积不能大幅增大的前提下，芯片上元器件的数目越多，单位面积上芯片的发热越多。散热问题已经成为阻碍电子元器件行业最严峻的问题。尤其是为满足“摩尔定律”的规律，许多公司开始采用3D堆叠技术来满足芯片的应用需求，使得对电子元器件散热需求越来越高。
[0003]微电子封装热沉材料作用有两个：一是吸收电子元器件发出的热量，二是把吸收的热量向低温环境传递，保证元器件、组件和系统工作于适当的温度环境。然而传统微电子封装热沉材料热导率有限(为300W/(m
·
K))，无法满足更大功率的芯片散热需求，而且由于多层热沉材料需要多次热压复合导致生产效率下降。

技术实现思路

[0004]基于此，为了提高多层热沉材料的生产效率以及热导率，有必要提供一种热沉材料及其制备方法以及电子封装材料。
[0005]本专利技术一方面提供了一种热沉材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0006]S10：依次层叠下高导热材料层、下低膨胀系数材料层、中间材料层、上低膨胀系数材料层以及上高导热材料层，所述下高导热材料层、所述下低膨胀系数材料层、所述中间材料层、所述上低膨胀系数材料层以及所述上高导热材料层的厚度比为(1～2):(1～2):(4～10):(1～2):(1～2)，制备预制热沉材料；
[0007]其中，中间材料层包括依次交替层叠的中间高导热材料层以及中间低膨胀系数材料层，所述中间高导热材料层的层数为n，所述中间低膨胀系数材料层的层数为m，n＝m+1且m为0～3的整数；
[0008]下高导热材料、中间高导热材料以及上高导热材料的导热系数各自独立地为100W/(m
·
K)～500W/(m
·
K)，下低膨胀系数材料、中间低膨胀系数材料以及上低膨胀系数材料的膨胀系数各自独立地为6.0
×
10
‑6/K～8.0
×
10
‑6/K；
[0009]下高导热材料、下低膨胀系数材料、中间高导热材料、中间低膨胀系数材料、所述上低膨胀系数材料以及所述上高导热材料的表面粗糙度各自独立地为0.3μm～1.6μm；
[0010]S20：对所述下高导热材料层以及所述上高导热材料层加压，加热所述预制热沉材料，轧制，制备具有依次层叠的下高导热层、下低膨胀系数层、中间层、上低膨胀系数层以及上高导热层的热沉材料。
[0011]在其中一个实施例中，满足以下一个或多个条件：
[0012](1)所述下高导热材料、所述中间高导热材料以及所述上高导热材料各自独立地
选自铜、铝以及银中的一种或多种；
[0013](2)所述下低膨胀系数材料、所述中间低膨胀系数材料以及所述上低膨胀系数材料各自独立地选自钼、钼铜合金以及钨铜合金中的一种或多种；
[0014](3)所述热沉材料的厚度为0.5mm～3mm。
[0015]在其中一个实施例中，所述中间低膨胀系数材料以及所述上低膨胀系数材料满足以下一个或多个条件：
[0016](1)所述钼铜合金的组成以重量百分比计，包括60％～80％的钼以及20％～40％的铜；
[0017](2)所述钨铜合金的组成以重量百分比计，包括50％～70％的钨以及30％～50％的铜。
[0018]在其中一个实施例中，满足以下一个或多个条件：
[0019](1)m为0，所述预制热沉材料包括厚度比为(1～2):(1～2):(4～6):(1～2):(1～2)的所述下高导热材料层、所述下低膨胀系数材料层、所述中间高导热材料层、所述上低膨胀系数层材料以及所述上高导热材料层；
[0020](2)m为1～3的整数，所述预制热沉材料包括厚度比为(1～2):(1～2):(3～7):(1～2):(1～2):(1～2)的所述下高导热材料层、所述下低膨胀系数材料层、所述中间高导热材料层、所述中间低膨胀系数材料层、所述上低膨胀系数材料层以及所述上高导热材料层。
[0021]在其中一个实施例中，步骤S20中对所述下高导热层以及所述上高导热层施加180Mpa～220Mpa的压力。
[0022]在其中一个实施例中，所述加热的条件包括：加热时间为60分钟～120分钟，加热温度为800℃～900℃。
[0023]在其中一个实施例中，所述轧制的条件包括：轧制压力为50吨～70吨，轧制下量为40％～60％。
[0024]在其中一个实施例中，在步骤S10之前对所述下高导热材料层、所述下低膨胀系数材料层、所述中间材料层、所述上低膨胀系数材料层以及所述上高导热材料层进行表面粗化、清洗以及干燥的步骤。
[0025]进一步地，本专利技术还提供一种热沉材料，按照上述的制备方法制得的。
[0026]更进一步地，本专利技术还提供一种电子封装材料，包括上述的热沉材料。
[0027]上述热沉材料通过对不同高导热性层以及低膨胀系数层表面粗糙度的限定材料以及厚度的选择和搭配，以及进一步配合优化的热压处理方法和参数实现不同材料层间界面上的原子互相渗透，实现原子级别的键合，高效获得具有高导热性，以及在高温区具有低膨胀系数的热沉材料，上述热沉材料满足在800℃钎焊(银铜焊)时管壳不变形。
附图说明
[0028]图1为五层热沉材料的结构图；
[0029]图2为七层热沉材料的结构图；
[0030]图3为热仿真中使用的仿真模型(a)为侧视图，(b)为俯视图；
[0031]图4为热仿真结果图(a)为传统CPC141，(b)为传统CPC232，(c)为实施例1提供的；
[0032]附图标记说明：
[0033]10：热沉材料，101：上高导热层，102：上低膨胀系数层，103：中间层，1031：第一中间高导热层，1032：中间低膨胀系数层，1033：第二中间高导热层，104：下高导热层，105下低膨胀系数层，201：顶盖，202：引线框架，203：热沉材料，204：焊锡，205：散热器，206：芯片。
具体实施方式
[0034]本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
[0035]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热沉材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：依次层叠下高导热材料层、下低膨胀系数材料层、中间材料层、上低膨胀系数材料层以及上高导热材料层，所述下高导热材料层、所述下低膨胀系数材料层、所述中间材料层、所述上低膨胀系数材料层以及所述上高导热材料层的厚度比为(1～2):(1～2):(4～10):(1～2):(1～2)，制备预制热沉材料；其中，中间材料层包括依次交替层叠的中间高导热材料层以及中间低膨胀系数材料层，所述中间高导热材料层的层数为n，所述中间低膨胀系数材料层的层数为m，n＝m+1且m为0～3的整数；下高导热材料、中间高导热材料以及上高导热材料的导热系数各自独立地为100W/(m
·
K)～500W/(m
·
K)，下低膨胀系数材料、中间低膨胀系数材料以及上低膨胀系数材料的膨胀系数各自独立地为6.0
×
10
‑6/K～8.0
×
10
‑6/K；下高导热材料、下低膨胀系数材料、中间高导热材料、中间低膨胀系数材料、所述上低膨胀系数材料以及所述上高导热材料的表面粗糙度各自独立地为0.3μm～1.6μm；S20：对所述下高导热材料层以及所述上高导热材料层加压，加热所述预制热沉材料，轧制，制备具有依次层叠的下高导热层、下低膨胀系数层、中间层、上低膨胀系数层以及上高导热层的热沉材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，满足以下一个或多个条件：(1)所述下高导热材料、所述中间高导热材料以及所述上高导热材料各自独立地选自铜、铝以及银中的一种或多种；(2)所述下低膨胀系数材料、所述中间低膨胀系数材料以及所述上低膨胀系数材料各自独立地选自钼、钼铜合金以及钨铜合金中的一种或多种；(3)所述热沉材料的厚度为0.5mm～3mm。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟恒，
申请(专利权)人：佛山华智新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：