【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热管理材料制备，特别涉及一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗及其制备方法。
技术介绍
1、随着芯片集成度的迅猛增加，集成电路单位面积发热量越来越大，为了迅速将热量散发出去，对封装材料性能提出了更高要求。特别在一些航空航天和军事国防领域，一些大功率元器件，如激光二级管，大功率示波器等发热量较高的器件封装中；在5g通讯基站和5g手机的电子封装领域中，传统封装材料由于热导率低、热膨胀系数高、密度高等缺点，已经越来越无法适应发展需要。金刚石是目前除石墨烯外已知热导率最高的物质，热导率在1500～2000w/(m·k)。铜是热传导和微电子器件中十分重要的金属，其热导率可达400w/(m·k)，但具有相对较高的热膨胀系数。通过改变金刚石与铜的体积分数，可以使金刚石铜复合材料在具有高热导率的同时，也可以使其热膨胀系数能与硅、锗、asga等半导体实现良好匹配。因此金刚石铜已成为重要的新一代金属基热管理复合材料。
2、由于金刚石与铜之间不润湿、不互溶，界面结合差，所以金刚石铜复合材料难以烧结致密。通过金刚石颗粒表面改性，如，加入强碳化物形成元素在颗粒表面包覆金属膜层，可以改善金刚石与铜的润湿性。或通过在铜中加入强碳化物形成元素，对铜进行微合金化来改善金刚石与铜的润湿性。另外，就是通过压力和温度同时作用来提高金刚石铜复合材料的致密度。目前，人们对金刚石铜复合材料的研究都是围绕如何获得高热导率和低热膨胀系数，从提高材料致密度、降低材料界面热阻、控制金刚石体积分数和粒度、提高材料均匀度等方面开展研究，目标是改善界面结合，提高材料
3、哈尔滨工业大学在cn102732764a专利申请中，采用化学镀铜的金刚石颗粒与铜粉混合，通过热压烧结法制得了热导率500w/m.k、热膨胀系7.8×10-6/k的金刚石铜复合材料。东南大学在cn111676385a专利申请中，将金刚石颗粒与锆粉、铜粉混合，采用sps烧结法制得的金刚石铜复合材料的热导率在583～605w/(m·k)。以上热压烧结法、sps烧结法采用通用的热压炉、sps炉进行烧结，制备工艺简单，制备效率较高，但制件形状单一，难以制备厚度小于1mm的片材，且不好实现批量化生产。
4、河南黄河旋风股份有限公司在cn114717441a专利申请中，提出了金刚石铜复合材料高温高压烧结制备法，将镀钨金刚石颗粒与铜粉装于六面顶压机中，在950℃～1350℃、5gpa～7gpa条件下完成烧结致密。这种高温高压烧结法制备速度快，制备的材料密度高。但受限于六面顶压机内部腔体容积，高温高压烧结法制备产量较低。
5、北京有色金属研究总院在cn103184363a专利申请中，采用压力熔渗法，在真空热压熔渗炉中，在1200℃、50mpa温度压力下制备了金刚石铜复合材料，材料热导率为620w/(m·k)。由于压力熔渗法是在金刚石预制体骨架中发生纯铜或铜合金熔体的液相浸渗，因而能促进界面结合、改善组织均匀性，有利于提高热导率。但受限于机械加压方式，压力熔渗法不易实现规模化批量生产，在制件形状尺寸上也受到一定制约。而气压熔渗法则在一定程度上弥补了以上压力熔渗法的不足。
6、哈尔滨工业大学在cn108179302a专利申请中，提出了一种气压熔渗法制备金刚石铜复合材料的方法。先通过成型模具制得金刚石铜颗粒预制体骨架，然后将纯铜或铜合金块料置于预制体骨架上方，通入微正压的惰性气体进行升温，使纯铜或铜合金熔化并向下流到预制体骨架中，同时，充气打压实施气压熔渗。采用镀w金刚石颗粒和铜铬合金熔渗块，在1mpa、1300℃下气压熔渗制得了厚度1.54mm、边长80mm的正方形金刚石铜复合材料片材，材料热导率为533w/(m·k)。这种气压熔渗法在制备较大尺寸薄片状金刚石铜复合材料上有优势，且容易实现批量化生产。但纯铜及铜合金块料置于预制体骨架上方，这种常规叠渗方式不利于预制体骨架中气体的充分脱除，容易在骨架中产生包气缺陷，因此而降低材料致密度，影响导热性能。而且，这种叠渗方式在熔渗完后不能实现成型模具与熔体液池的脱出分离，使得在冷却时成型模具与熔体液池凝固在一起，从而大大增加了脱模的难度和工作量。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，包括：
2、取金刚石颗粒，将金刚石颗粒装入成型模具，振实处理；
3、将装料后的成型模具吊装在气压熔渗炉顶部，将熔渗剂块料装入气压熔渗炉中的熔炼坩埚中，将气压熔渗炉抽真空到1-10pa；
4、升温使熔炼坩埚中的溶渗剂块料熔融，得到熔体液池；
5、熔炼坩埚上升至将成型模具浸没在熔体液池中；
6、向气压溶渗炉内充入保护气体，保压；
7、保压结束后，降熔炼坩埚至成型模具从熔体液池中完全脱出分离，冷却，取出成型模具，脱模，得到高导热金刚石铜复合材料制件。
8、其进一步的优选技术方案为：金刚石颗粒选自包覆w、mo、cr、ti、cu等金属镀膜的金刚石颗料或未作表面金属镀膜处理的金刚石颗粒中的任一种，所述金刚石颗粒的粒径为100-300μm。
9、其进一步的优选技术方案为：金刚石颗粒为包覆w、cr、cu金属镀膜的金刚石颗粒。
10、其进一步的优选技术方案为：金属镀膜的厚度为30-3000nm。
11、其进一步的优选技术方案为：振实处理，具体为将装料的成型模具放在超声波振动台上，以15-40khz的频率振动5-20min。
12、其进一步的优选技术方案为：溶渗剂为1-10mm的纯铜块料或1-10mm的铜合金块料，所述铜合金选自铜硼、铜铬、铜锆、铜钛中的任一种。
13、其进一步的优选技术方案为：升温使熔炼坩埚中的溶渗剂块料熔融，具体为：通电升温到熔渗剂块料熔点以上100-200℃后保温1-3h。
14、其进一步的优选技术方案为：向气压溶渗炉内充入保护气体，具体为，气压熔渗炉内充入高压氮气或氩气至炉内气压达到5-15mpa。
15、其进一步的优选技术方案为：保压，具体为保压10-60min。
16、其进一步的优选技术方案为：高导热金刚石铜复合材料热导率为530-657w/(m.k)。
17、本专利技术的高导热金刚石铜复合材料气压熔渗方法是一种真空完全浸泡式气压熔渗方式，为了克服现有气压熔渗法脱气不充分和脱模困难的不足，解决现有金刚石铜复合材料制备方法对大尺寸薄片形状制件制备困难和可量产工艺实施困难的问题，提出了一种金刚石铜复合材料真空完全浸泡式气压熔渗制备方法，有利于实现金刚石铜复合材料高质量、大批量制备。
18、1、本专利技术提出的真空完全浸泡式压力熔渗方法能有效脱除金刚石颗粒预制体骨架中的残存气体，消除叠渗式气压熔渗中包气影响。气压通过熔体液池的传递使得浸入到成型模具中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，包括：取金刚石颗粒，将金刚石颗粒装入成型模具，振实处理；
2.根据权利要求1所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述金刚石颗粒选自包覆W、Mo、Cr、Ti、Cu金属镀膜的金刚石颗料或未作表面金属镀膜处理的金刚石颗粒中的任一种，所述金刚石颗粒的粒径为100-300μm。
3.根据权利要求1所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述金刚石颗粒为包覆W、Cr、Cu金属镀膜的金刚石颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述金属镀膜的厚度为30-3000nm。
5.根据权利要求1所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述振实处理，具体为将装料的成型模具放在超声波振动台上，以15-40kHZ的频率振动5-20min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述溶渗剂为1-10mm的纯铜块料或1-10m
7.根据权利要求6所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述升温使熔炼坩埚中的溶渗剂块料熔融，具体为：通电升温到熔渗剂块料熔点以上100-200℃后保温1-3h。
8.根据权利要求6所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述向气压溶渗炉内充入保护气体，具体为：气压熔渗炉内充入高压氮气或氩气至炉内气压达到5-15MPa。
9.根据权利要求6所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述保压，具体为保压10-60min。
10.一种高导热金刚石铜复合材料，其特征在于，所述高导热金刚石铜复合材料根据权利要求1-9任一方法制备所得，热导率为530-657W/(m.k)。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，包括：取金刚石颗粒，将金刚石颗粒装入成型模具，振实处理；
2.根据权利要求1所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述金刚石颗粒选自包覆w、mo、cr、ti、cu金属镀膜的金刚石颗料或未作表面金属镀膜处理的金刚石颗粒中的任一种，所述金刚石颗粒的粒径为100-300μm。
3.根据权利要求1所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述金刚石颗粒为包覆w、cr、cu金属镀膜的金刚石颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述金属镀膜的厚度为30-3000nm。
5.根据权利要求1所述的一种高导热金刚石铜复合材料气压熔渗制备方法，其特征在于，所述振实处理，具体为将装料的成型模具放在超声波振动台上，以15-40khz的频率振动5-20min。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞雄，颜君毅，王铁军，
申请(专利权)人：安泰环境工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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