一種鉬銅復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉬銅復(fù)合材料的制備方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。該方法的步驟包括：首先以金屬鉬板作為基材，采用滲銅的方法使金屬銅滲入到基材表層；然后通過電鑄方法在鉬板上覆銅使銅層加厚；最后經(jīng)過軋制得到鉬銅復(fù)合材料。該方法的特點(diǎn)是金屬銅與基材的結(jié)合效果好，銅層厚度可控。本發(fā)明方法制備的鉬銅復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，特別是微電子工業(yè)中。
【專利說明】一種鉬銅復(fù)合材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鑰銅復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明方法制備的鑰銅復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，特別是微電子工業(yè)，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著通訊和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，集成電路不斷向高功率、微型化和輕量化方向發(fā)展，這對電路和器件本身散熱要求大幅提高，同時(shí)也給配套的電子封裝材料提出更高的要求。不僅要求材料具有高導(dǎo)熱性和可調(diào)節(jié)的熱膨脹系數(shù)外，而且還要求具有更小的重量和體積、更高的致密度和更好的氣密性。
[0003]鑰銅復(fù)合材料具有膨脹系數(shù)低及高導(dǎo)熱系數(shù)，并且膨脹系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)可以調(diào)節(jié)控制。由于其突出的優(yōu)點(diǎn)，近年來該復(fù)合材料在大規(guī)模集成電路和大功率微波器件中獲得廣泛應(yīng)用，特別是用于熱沉、電子封裝材料。
[0004]目前制備復(fù)合金屬板材的方法多數(shù)采用軋制復(fù)合的方法，就是將金屬壓力加工理論應(yīng)用于金屬復(fù)合板制備的一種方法，即通過大的壓下量軋制兩層、多層金屬或合金，依靠原子間金屬鍵的相互吸引使各組元層結(jié)合的一種復(fù)合方法。由于銅和鑰的金屬性質(zhì)存在著較大的差異，銅具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱和易于加工、熱膨脹系數(shù)高等性能，而難熔金屬鑰具有熱膨脹系數(shù)低、強(qiáng)度高和彈性模量大等特性，因而通過復(fù)合軋制易存在銅和鑰的界面缺陷等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鑰銅復(fù)合材料的制備方法，該方法具有金屬銅與鑰板結(jié)合效果好的特點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種鑰銅復(fù)合材料的制備方法，包括:首先以金屬鑰板作為基材，采用滲銅的方法使金屬銅滲入到基材表層；然后通過電鑄方法在鑰板上覆銅使銅層加厚；最后經(jīng)過軋制得到鑰銅復(fù)合材料。
[0008]所述的鑰板為多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為7%?30%，厚度是0.1?100.0mm。
[0009]所述的滲銅的方法是在鑰板兩側(cè)置放金屬銅(純銅)，在1100?1500°C非氧化性氣氛下使金屬銅滲入到鑰板表層。恒溫時(shí)間(滲銅時(shí)間)可在0.5?5h之間，使銅滲入到鑰板表面。
[0010]鑰板兩側(cè)置放的金屬銅，可以是金屬銅板、銅箔、銅絲或者銅棒。金屬銅的量和外形尺寸、滲銅時(shí)間以及鑰板的孔隙率決定銅滲入到鑰層內(nèi)的深度、鑰板表面的銅層厚度和及其范圍，即決定鑰銅合金層/銅層的厚度以及相應(yīng)的表面范圍。
[0011 ] 所述的電鑄方法，為在硫酸銅溶液中，在鑰板兩側(cè)電鑄銅，將金屬銅覆于鑰板兩側(cè)的鑰銅合金或銅上以加厚銅層。銅層加厚后的厚度根據(jù)電鑄時(shí)間和電流密度參數(shù)來決定。
[0012]在滲銅之前，還包括一個(gè)將鑰板清洗、烘干的步驟。
[0013]在滲銅之后，還包括一個(gè)將滲銅的鑰板清洗后浸泡在酸液中，再用清水沖洗的步驟，以去除滲銅后的鑰板表面污物。所述的酸液為5?50% (體積比)的鹽酸，浸泡時(shí)間為3秒?3分鐘。
[0014]在鑰板電鑄銅之后，還包括一個(gè)退火處理步驟。所述的退火處理為將覆銅的鑰板在700?900°C非氧化性氣氛下恒溫0.5?3h。
[0015]軋制的目的主要是控制厚度，增加銅與基材的結(jié)合，提高銅的致密性、光潔度和平整度。
[0016]本發(fā)明的特點(diǎn)是通過電鑄將金屬銅覆于鑰銅合金或銅層上，因此銅與鑰基材的結(jié)合效果好，銅層厚度可控。本發(fā)明方法制備的鑰銅復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，特別是微電子工業(yè)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是鑰銅復(fù)合材料斷面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]為了說明本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明方法的實(shí)施包括以下步驟:
[0019]1.選用孔隙率為7%?30%、厚度是0.1?100.0mm的多孔鑰板作為基材，經(jīng)清洗烘干后在鑰板兩側(cè)置放金屬薄銅板或銅箔、銅絲、銅棒；
[0020]2.將該鑰板和銅的金屬物置于爐內(nèi)，在1100?1500°C非氧化性氣氛下恒溫
0.5?5h，使銅滲入到鑰板表層。銅的量、外形尺寸、恒溫時(shí)間以及鑰板孔隙率決定銅滲入到鑰層內(nèi)的深度、鑰板表面的銅層厚度和范圍；
[0021]3.去除滲銅后的鑰板表面污物。將滲銅的鑰板刷洗后浸入到5?50% (體積比)的鹽酸里3秒?3分鐘，再用清水沖洗干凈；
[0022]4.將鑰板置于硫酸銅溶液中進(jìn)行電鑄以加厚銅層；
[0023]5.退火處理。將覆銅的鑰板洗凈并烘干后置于爐內(nèi)，在700?900°C非氧化性氣氛下恒溫0.5?3h ;
[0024]6.軋制。
[0025]如圖1所示，為本發(fā)明制備得到的鑰銅復(fù)合材料的斷面示意圖，其中，I為銅層，2為鑰層，3為鑰銅合金層。本發(fā)明制備得到的鑰銅復(fù)合材料依次包括銅層1、鑰銅合金層3、鑰層2、鑰銅合金層3和銅層I。
[0026]實(shí)施例1
[0027]首先選用孔隙率9%、外形尺寸60X 120mm、厚3mm的多孔鑰板作為基材，浸入10%(體積比)的鹽酸60秒、取出水洗烘干后，將65X 125mm、厚0.1mm的兩塊銅箔置于鑰板兩側(cè)并用細(xì)銅絲緊固放入爐內(nèi)，溫度1200°C、恒溫時(shí)間1.5h ;然后將滲銅的鑰板去除表面污物后再浸入到40% (體積比)的鹽酸中30秒，取出后用清水沖洗干凈；第三電鑄銅，電鑄銅在酸性硫酸銅溶液中進(jìn)行，即CuSO4.H2O:180g/L、H2SO4:50g/L,電流密度:1.9A/dm2，時(shí)間:4.5h，電鑄后的鑰板用清水洗凈烘干；第四將覆銅的鑰板進(jìn)行退火處理，即在850°C氫氣氛下，恒溫Ih ;第五利用雙輥軋機(jī)在室溫下以厚度要求為3.1mm進(jìn)行軋制。經(jīng)過軋制后的鑰板即為鑰銅復(fù)合材料，該復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度不低于200Mpa。
[0028]實(shí)施例2
[0029]采用孔隙率15%、60X 120mm、厚5mm的多孔鑰板作為基材，將基材酸洗烘干后，取Φ1.5 X 65mm的銅棒/絲和鉬板尺寸對應(yīng)地各放置一層于兩側(cè)(即在鉬板兩側(cè)分別平行地平鋪一層銅棒/絲)，用小于Φ I的銅絲緊固后置于1100°C氫氣氛下的爐內(nèi)恒溫0.5h，之后取出鑰板將表面清理干凈再浸入到20% (體積比)的鹽酸內(nèi)lmin，接著在硫酸銅溶液中電鑄銅，即CuSO4.H2O:200g/L、H2SO4:50g/L,電流密度:3.0A/dm2，時(shí)間:5h。將覆銅的鑰板洗凈烘干后于830°C氮?dú)鈿夥障?，恒?h ;退火處理后的鑰板在室溫下用雙輥軋機(jī)以厚度要求為5.2mm進(jìn)行軋制。軋制出的鑰板即為鑰銅復(fù)合材料，該復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度不低于200Mpao
[0030]本發(fā)明鑰銅復(fù)合材料的制備方法，首先以多孔金屬鑰板作為基材，采用滲銅的方法使金屬銅滲入到基材表層；然后通過電鑄的方法使銅層加厚至要求厚度；最后經(jīng)過軋制得到所需厚度的鑰銅復(fù)合材料。該方法制備得到的鑰銅復(fù)合材料，金屬銅與基材的結(jié)合效果好，銅層厚度可控。
【權(quán)利要求】
1.一種鑰銅復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:首先以金屬鑰板作為基材，采用滲銅的方法使金屬銅滲入到基材表層；然后通過電鑄方法在鑰板上覆銅使銅層加厚；最后經(jīng)過軋制得到鑰銅復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的鑰板為多孔結(jié)構(gòu)，厚度為0.1?100.0mm。
3.如權(quán)利要求1所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的滲銅的方法是在鑰板兩側(cè)置放金屬銅，在1100?1500°C非氧化性氣氛下使金屬銅滲入到鑰板表層。
4.如權(quán)利要求3所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:鑰板兩側(cè)置放的金屬銅為金屬銅板、銅箔、銅絲或者銅棒。
5.如權(quán)利要求1所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的電鑄方法為在硫酸銅溶液中，在鑰板兩側(cè)電鑄銅。
6.如權(quán)利要求1所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:在滲銅之前，還包括一個(gè)將鑰板清洗、烘干的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:在滲銅之后，還包括一個(gè)將滲銅的鑰板清洗后浸泡在酸液中，再用清水沖洗的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的酸液為5?50體積％的鹽酸，浸泡時(shí)間為3秒?3分鐘。
9.如權(quán)利要求1所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:在鑰板電鑄銅之后，還包括一個(gè)退火處理步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的鑰銅復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的退火處理為將覆銅的鑰板在700?900°C非氧化性氣氛下恒溫0.5?3h。
【文檔編號】B23P13/00GK104289856SQ201310306089
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】惠志林, 周增林, 林晨光, 李艷 申請人:北京有色金屬研究總院