一种散热基板及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种散热基板及其制备方法，该方法通过将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板，具体的，采用上述方法可以有效将金刚石铜与铜材料融合，最终制备得到一体散热基板，该一体散热基板具有热导率高，热膨胀系数与半导体材料匹配的优点，在降低工艺复杂度和成本的同时，高效发挥金刚石铜复合材料的高导热性能。铜复合材料的高导热性能。铜复合材料的高导热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种散热基板及其制备方法


[0001]本专利技术属于散热基板的
，具体涉及一种散热基板及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技水平的发展，电子器件向着高集成化、高功率化和微型化的方向发展，对热管理材料的散热性能要求也不断提高。导致热流密度越来越大，如果不能及时有效的散发出去，将会导致器件性能降低甚至失效，以及因热膨胀系数不匹配导致热应力的产生，严重的会影响电子器件寿命。
[0003]传统的导热材料如：金属、合金、陶瓷等，由于导热率低或热膨胀系数高等原因已经不能满足如今高性能的需求。而金刚石具备超高导热系数，其导热率可达2000W/m
•
k，是目前已知自然界材料中导热率最高的材料，但其难以制备大尺寸，且不易加工成型。金属铜的导热率为400 W/m
•
k，易加工成型，若将金刚石与铜进行复合，得到的复合材料是一种理想的高导热材料。
[0004]但是大尺寸的金刚石铜复合材料仍然存在制备难，价格高昂，且不易加工的缺点，阻碍了其大规模商业化应用，若采用现有技术手段制备得到金刚石铜复合材料，再二次加工附着于电子器件的基板上，来提高电子器件的散热性能，其工艺难度和制造成本可想而知，同时，散热效果可能并不能发挥最大效用。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术实施例当中提供了一种散热基板及其制备方法，旨在将金刚石铜复合材料应用于电子器件的基板的同时，降低工艺复杂度和成本，另外，高效发挥金刚石铜复合材料的高导热性能。
[0006]本专利技术实施例的第一方面提供了一种散热基板的制备方法，包括以下步骤：将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板。
[0007]进一步的，所述将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末的步骤包括：将金刚石颗粒进行除油粗化处理后，与镀覆原料进行混合，并将混合物装入含氯化物混合物的氧化铝坩埚中；将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒；将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末。
[0008]进一步的，所述镀覆原料为钨粉、钼粉或钛粉中的一种。
[0009]进一步的，所述将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加
热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒的步骤中，在氩气气氛下，加热至950℃~1080℃，并保温10min~60min，冷却至室温取出，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒。
[0010]进一步的，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：将铜粉或铜箔平铺在模具内，并在铺好的铜粉或铜箔上放置设有通孔的铜板；将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
[0011]进一步的，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：将设有通孔的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
[0012]进一步的，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：将设有凹槽的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的凹槽后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
[0013]进一步的，所述烧结处理采用真空热压烧结的方式进行，其中，真空热压烧结压力为40 MPa～80MPa，温度为800℃～1020℃，真空度为10
‑2Pa～10
‑3Pa，保温时间为10min～60min。
[0014]进一步的，所述烧结处理采用放电等离子体烧结的方式进行，其中，放电等离子体烧结压力为20 MPa～40MPa，温度为800℃～1050 ℃，升温速率为50℃/min～100℃/min，保温时间为5min～20min，真空度为10
‑2Pa～10
‑3Pa。
[0015]本专利技术实施例的第二方面提供了一种散热基板，包括铜板，以及嵌埋于所述铜板中的前驱体粉末，其中，所述铜板至少存在一侧设置有铜粉或铜箔，所述铜粉或铜箔用于将前驱体粉末和铜板表面覆盖。
[0016]与现有技术相比，实施本专利技术具有如下有益效果：通过将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板，具体的，采用上述方法可以有效将金刚石铜与铜材料融合，最终制备得到一体散热基板，该一体散热基板具有热导率高，热膨胀系数与半导体材料匹配的优点，在降低工艺复杂度和成本的同时，高效发挥金刚石铜复合材料的高导热性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提供的一种散热基板的制备方法的实现流程图；图2为表面镀碳化钼的金刚石颗粒的扫描电镜图；图3为实施例1中散热基板的俯视结构示意图；图4为图3沿A
‑
A方向的剖视图；
图5为实施例2中散热基板的纵截面结构示意图；图6为实施例3中散热基板的纵截面结构示意图；图7为实施例4中散热基板的纵截面结构示意图；图8为实施例5中散热基板的纵截面结构示意图；图9为表面镀碳化钨的金刚石颗粒的扫描电镜图。
[0018]以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明。
具体实施方式
[0019]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0020]需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0022]请参阅图1，为本专利技术提供的一种散热基板的制备方法的实现流程图，其中，该制备方法具体包括如下步骤：步骤S01，将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种散热基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板。2.根据权利要求1所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末的步骤包括：将金刚石颗粒进行除油粗化处理后，与镀覆原料进行混合，并将混合物装入含氯化物混合物的氧化铝坩埚中；将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒；将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末。3.根据权利要求2所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述镀覆原料为钨粉、钼粉或钛粉中的一种。4.根据权利要求2所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒的步骤中，在氩气气氛下，加热至950℃~1080℃，并保温10min~60min，冷却至室温取出，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：将铜粉或铜箔平铺在模具内，并在铺好的铜粉或铜箔上放置设有通孔的铜板；将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；将装...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗广圣，程振之，王子豪，肖世翔，周卫平，高飞，杨文俊，彭懿霖，杨丰喜，王圣明，李子健，黄紫豪，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：