【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及新材料制備，尤其涉及一種多層cpc復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、cpc復(fù)合材料又稱為銅/鉬銅/銅復(fù)合材料。隨著微電子封裝密度的不斷增加，要求封裝材料具有更高的傳熱性能，另外為了減小導(dǎo)致陶瓷基板及焊料失效的熱應(yīng)力，封裝材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能與陶瓷及半導(dǎo)體材料相匹配。在這樣的市場需求中，銅/鉬銅/銅復(fù)合材料應(yīng)運而生。
2、現(xiàn)有的銅/鉬銅/銅材料制備工藝有很多，包括軋制法，爆炸法，熱壓-軋制法等工藝。其中，軋制法是把清洗后的銅板及鉬銅板通過鉚釘連接后，再用軋機對板材進行復(fù)合軋制，得到最終產(chǎn)品。爆炸法是把清洗后的銅板和鉬銅板材通過爆炸焊接方式使銅板和鉬銅板連接到一起，得到復(fù)合材料的方法。熱壓-軋制法是先用銅板和鉬銅板通過熱壓工藝焊接到一起，再通過軋制方式提高銅板和鉬銅板的結(jié)合力，得到厚度要求的銅/鉬銅/銅復(fù)合材料。不論爆炸法還是軋制法都需要將銅板和鉬銅板先復(fù)合在一起，再通過軋制來提高銅板和鉬銅板的結(jié)合力，得到銅/鉬銅/銅復(fù)合材料。上述幾種制備工藝都需要先制備出鉬銅材料，再把鉬銅材料和銅板進行復(fù)合，制備工藝流程繁瑣，而且板材界面結(jié)合力差，難以有效提升整體材料的綜合性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種多層cpc復(fù)合材料及其制備方法。本專利技術(shù)通過在制備鉬銅材的過程中，通過原子擴散的作用，將銅板與鉬銅板結(jié)合在一起，再通過軋制作用進一步提高板材間的結(jié)合力，在減少制備工藝的流程的基礎(chǔ)上提高了板材間結(jié)合強度，降低了板材界面間的缺陷，有助
2、本專利技術(shù)的一種多層cpc復(fù)合材料及其制備方法是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
3、本專利技術(shù)的第一個目的是提供一種多層cpc復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟1，制備混合粉料：
5、將鉬粉、銅粉與混合助劑進行混粉處理，隨后干燥，得到混合粉料。
6、需要說明的是，本專利技術(shù)在探究過程中發(fā)現(xiàn)，如果直接將鉬粉與銅粉混合，會存在混粉不均勻的問題，故本專利技術(shù)優(yōu)選的通過在鉬粉和銅粉的基礎(chǔ)上添加混合助劑的方式進行混粉處理，以使鉬粉和銅粉能夠充分混勻，以便于在后續(xù)過程中形成組分均一的鉬銅層材料，先將鉬粉與銅粉混勻形成組分均勻的混合粉料。
7、步驟2，壓制處理：
8、將所述混合粉料進行壓制處理，得到坯料。
9、需要說明的是，本專利技術(shù)先通過壓制處理將其壓制成坯料，以便于將混合粉料制成鉬銅層材料。
10、步驟3，熱壓半熔滲處理：
11、將所述坯料放置于兩個銅板之間，形成銅板/坯料/銅板三明治結(jié)構(gòu)的預(yù)制體；將所述預(yù)制體進行熱壓半熔滲處理，以實現(xiàn)鉬銅合金層與兩側(cè)銅板的初步復(fù)合，得到多層cpc前驅(qū)體。
12、需要說明的是，本專利技術(shù)通過將坯料放置于兩個銅板之間，形成銅板/坯料/銅板三明治結(jié)構(gòu)的預(yù)制體，以便于在后續(xù)熱壓半熔滲技術(shù)對預(yù)制體進行處理。且在熱壓半熔滲處理過程中，所述預(yù)制體中的中間層，即所述坯料中的銅粉會形成熔融狀并充分包裹在鉬粉周圍，進而形成鉬銅合金層；同時所述預(yù)制體中上下兩側(cè)的銅板通過擴散作用，使得銅板中的原子擴散到中間層形成的鉬銅合金層中，以在制備鉬銅合金層的同時實現(xiàn)鉬銅合金層與兩側(cè)銅板的初步復(fù)合，得到具有“銅層、鉬銅合金層和銅層”的多層cpc復(fù)合材料，從而簡化了制備工藝流程，節(jié)省了制備成本。
13、步驟4，后處理：
14、將所述多層cpc前驅(qū)體進行平整處理后，依次進行軋制處理和退火處理，即得到所述多層cpc復(fù)合材料。
15、需要說明的是，本專利技術(shù)通過平整處理以使多層cpc前驅(qū)體的兩側(cè)銅層表面光滑，無缺陷，表面粗糙度≤0.5μm。且修整后的多層cpc前驅(qū)體中，銅層、鉬銅合金層和銅層的厚度比為1.08～1.28:1:1.08～1.28。
16、本專利技術(shù)根據(jù)實際所需的厚度對上述得到的修整后的多層cpc前驅(qū)體進行軋制處理，以通過軋制處理實現(xiàn)增強多層材料界面間結(jié)合力。
17、本專利技術(shù)采用多級升溫并多級調(diào)節(jié)壓力的方式進行熱壓半熔滲處理，能夠?qū)崿F(xiàn)銅層與鉬銅層的初步結(jié)合。且在本專利技術(shù)一些優(yōu)選的實施例中，請參閱圖1，所述熱壓半熔滲處理通過以下步驟進行：
18、1)以每升溫100℃增加0.5mpa～1.5mpa的升壓方式，升溫至400℃～600℃同時將工作壓力增加至4mpa～6mpa后，進行第一階段保溫處理，以使在該條件下預(yù)熱熱壓模具，防止因升溫過快造成模具開裂。其中，在本專利技術(shù)一些更優(yōu)選的實施例中，所述第一階段保溫處理的時間為10min～15min，以確保能夠通過第一階段保溫處理實現(xiàn)預(yù)熱熱壓模具。在本專利技術(shù)另一些更優(yōu)選的實施例中，在30min～40min的時間內(nèi)升溫至400℃～600℃。
19、2)以每升溫100℃增加2.5mpa～3.5mpa的升壓方式，升溫至600℃～900℃同時將工作壓力增加至15mpa～20mpa后，進行第二階段保溫處理，以使在該條件下，銅板能消除部分的加工應(yīng)力，為后續(xù)半熔滲制備cpc前驅(qū)體做準備。其中，在本專利技術(shù)一些更優(yōu)選的實施例中，所述第二階段保溫處理的時間為10min～20min，以實現(xiàn)消除銅板應(yīng)力的目的。在本專利技術(shù)另一些更優(yōu)選的實施例中，在30min～40min的時間內(nèi)升溫至600℃～900℃。
20、3)以每升溫100℃增加2.5mpa～3.5mpa的升壓方式，升溫至1020℃～1080℃同時將工作壓力增加至20mpa～30mpa后，進行第三階段保溫處理，以使在該條件下，實現(xiàn)銅板軟化，排出銅板內(nèi)部氣體的目的。其中，在本專利技術(shù)一些更優(yōu)選的實施例中，所述第三階段保溫處理的時間為10min～15min，以實現(xiàn)銅板軟化，排出銅板內(nèi)部氣體。在本專利技術(shù)另一些更優(yōu)選的實施例中，在5min～10min的時間內(nèi)升溫至1020℃～1080℃。
21、4)在保持壓力為20mpa～30mpa的條件下，升溫至1250℃～1380℃后，進行第四階段保溫處理，以使在該條件下發(fā)生熔滲反應(yīng)，使得銅液能夠滲入到鉬銅板里，并在鉬銅兩側(cè)表面形成銅層，得到cpc預(yù)制體。其中，在本專利技術(shù)一些更優(yōu)選的實施例中，所述第四階段保溫處理的時間為10min～30min，以銅液能夠滲入到鉬銅板中，使得各層間充分結(jié)合。在本專利技術(shù)另一些更優(yōu)選的實施例中，在20min～30min的時間內(nèi)升溫至1250℃～1380℃。
22、5)在保持壓力為20mpa～30mpa的條件下，降溫至<1000℃后卸載壓力，隨后冷卻至室溫，得到多層cpc前驅(qū)體，以使在該條件下發(fā)生消除cpc預(yù)制體的結(jié)合應(yīng)力，防止材料發(fā)生變形。其中，在本專利技術(shù)一些更優(yōu)選的實施例中，先于15min～20min的時間內(nèi)降溫至1000℃并于1000℃下保溫10min～20min后再卸載壓力，以消除cpc預(yù)制體材料應(yīng)力。
23、在本專利技術(shù)一些更優(yōu)選的實施例中，在進行熱壓半熔滲處理之前，先于模具腔體里將坯料放置于兩個銅板之間，形成銅板/坯料/銅板三明治結(jié)構(gòu)的預(yù)制體；并且保證采用的模具的高度高于材料的整體本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種多層CPC復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熱壓半熔滲處理通過以下步驟進行：以每升溫100℃增加0.5MPa～1.5MPa的升壓方式，升溫至400℃～600℃同時將工作壓力增加至4MPa～6MPa后，進行第一階段保溫處理；
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一階段保溫處理的時間為10min～15min；
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鉬粉的粒度為20μm～400μm；所述銅粉的粒度為30μm～500μm；
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合助劑為乙醇；
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)制體的三明治結(jié)構(gòu)中，銅板、坯料和銅板的質(zhì)量比為1.1～1.3:1:1.1～1.3。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述壓制處理時，所述坯料的密度控制在7.8g/cm3～8.9g/cm3。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述軋制處理通過多次軋制至所需厚度
9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述退火處理的溫度為550℃～800℃，退火保溫時間為2h～8h。
10.一種權(quán)利要求1～9任意一項所述的制備方法制備的多層CPC復(fù)合材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多層cpc復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熱壓半熔滲處理通過以下步驟進行：以每升溫100℃增加0.5mpa～1.5mpa的升壓方式，升溫至400℃～600℃同時將工作壓力增加至4mpa～6mpa后，進行第一階段保溫處理；
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一階段保溫處理的時間為10min～15min；
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鉬粉的粒度為20μm～400μm；所述銅粉的粒度為30μm～500μm；
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合助劑為...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡珊珊，何飛蘭，李聰維，
申請(專利權(quán))人：西安四維新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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