一种高导热金属基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111041312A(43)申请公布日2020.04.21(21)申请号201911068541.7C23C14/24(2006.01)(22)申请日2019.11.05C23C14/18(2006.01)(71)申请人上海乾乐欣展实业有限公司地址201403上海市奉贤区茂园路661号865室(72)发明人周文英程展李长岭张剑丁金龙施华吴伟夏海燕别红玲(74)专利代理机构上海点威知识产权代理有限公司31326代理人许晓琳(51)Int.Cl.C22C26/00(2006.01)B22F3/105(2006.01)C22C1/05(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种高导热金属基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高导热金属基复合材料，由如下重量份的组分构成：钛/金刚石颗粒50-60份、铝粉35-45份、铜粉2-3份、铬粉1-2份、氮化铝粉0.01-0.1份。其制备方法包括采用真空微蒸镀法在金刚石颗粒表面包覆钛层，取铝粉、铜粉、铬粉、氮化铝粉，与钛/金刚石颗粒于球磨机中混合均匀；将上步获得的混合粉末移入放电等离子烧结系统中进行烧结，得到所述高导热金属基复合材料。本发明通过在金刚石颗粒表面镀覆钛层，使金刚石表面金属化，使其与金属基材可形成良好的化学结合，在复合材料中添加少量铜、铬，并加入微量的氮化铝，可以显著提高材料的热导率，并且维持较低的热膨胀系数。本发明高导热金属基复合材料可用于电子封装材料。CN111041312ACN111041312A权利要求书1/2页1.一种高导热金属基复合材料，其特征在于，由如下重量份的组分构成：所述钛/金刚石颗粒是指表面包覆钛镀层的金刚石颗粒。2.根据权利要求1所述的一种高导热金属基复合材料，其特征在于，所述钛/金刚石颗粒的钛镀层厚度控制在1-1.5μm。3.根据权利要求1所述的一种高导热金属基复合材料，其特征在于，所述金刚石的粒径为110-120μm。4.根据权利要求1所述的一种高导热金属基复合材料，其特征在于，所述铝粉、铜粉、铬粉的粒径控制在100-150μm。5.根据权利要求1所述的一种高导热金属基复合材料，其特征在于，所述氮化铝粉的粒径控制在20-50μm。6.一种高导热金属基复合材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，采用真空微蒸镀法在金刚石颗粒表面包覆钛层，具体是将金刚石颗粒、三氯化钛、氢化钛粉末混合，真空环境下加热至650-850℃，在金刚石颗粒表面形成钛镀层，获得钛/金刚石颗粒；步骤二，取铝粉、铜粉、铬粉、氮化铝粉，与钛/金刚石颗粒于球磨机中混合均匀；步骤三，将上步获得的混合粉末移入放电等离子烧结系统中进行烧结，得到所述高导热金属基复合材料；其中，铝粉、铜粉、铬粉、氮化铝粉，与钛/金刚石颗粒的质量配比如下：7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钛/金刚石颗粒的钛镀层厚度控制在1-1.5μm。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金刚石的粒径为110-120μm；所述铝粉、铜粉、铬粉的粒径控制在100-150μm；所述氮化铝粉的粒径控制在20-50μm。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤二中，球磨机转速为300-350r/min，球磨时间2-3小时。2CN111041312A权利要求书2/2页10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤三中，系统真空度为2-8Pa，烧结压力50-70MPa，保温时间10-15min。3CN111041312A说明书1/5页一种高导热金属基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及电子封装材料技术领域，具体为一种高导热金属基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]电子封装材料的应用需要考虑两大基本性能要求，首先是高热导率，实现热量的快速传递，保证芯片可以在理想的温度条件下稳定工作；同时需要具有可调控的热膨胀系数，从而与芯片和各级封装材料保持匹配，降低热应力的不良影响。[0003]随着电子工业的发展和高密度封装技术的进步，电子器件面积越来越小，功能集成越来越多，使得电路的工作温度不断上升，这一趋势导致电子产品对于散热的要求越来越高。尤其是近年来以氮化镓、碳化硅及金刚石为代表的第三代半导体材料的发展，第三代半导体材料具有禁带宽度大、临界击穿电场强度高、载流子的饱和漂移速率以及迁移率大，介电常数非常小等特点，在高频、高压、高功率等领域具有非常广阔的前景，而这些领域的电子器件对于散热的要求更为严苛。因此电子产品卓越的性能和稳定的可靠性越来越依赖于高导热性能的电子封装材料。[0004]金刚石具有自然材料中最高的热导率，可以达到600-2200W/(m·K)，同时热膨胀系数和密度也仅有1.0×10-6/K