專利名稱：鎢銅、鉬銅合金熱沉材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于對鎢銅合金熱沉材料的改進，尤其涉及一種線膨脹系數(shù)符合要求， 且熱導率高的鎢銅合金熱沉材料。
背景技術(shù)：
鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，是一種常用于例如CPU、IC、固態(tài)微波管等高氣密性封裝 熱沉基片。然而其熱導率仍然不理想，為此人們努力改進提高。人們?yōu)樘岣咂鋵嵝?、散?性能，通常采用增加其中銅的含量，然而銅含量的增加，雖然能提高合金熱沉材料的導熱性 能，但作為熱沉材料的另一性能要求，則要求其線膨脹系數(shù)CTE，要盡可能與芯片匹配，然而 過量提高銅含量，會導致熱沉材料線膨脹系數(shù)與芯片的不匹配，工作長期熱脹冷縮過程，易 因熱膨脹不一致，造成芯片損壞失效。理想的熱沉材料，應(yīng)是線膨脹系數(shù)CTE，基本與芯片匹 配，而又具有盡可能高的導熱性能，特別是Z向(厚度)導熱性，使封裝芯片等電子器件熱 量，得以迅速導出，以提高其功率密度，實現(xiàn)高功率，減小體積實現(xiàn)器件的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種Z向熱傳導性能明顯優(yōu)于現(xiàn) 有相同合金熱沉材料，且線膨脹系數(shù)基本保持不變的鎢銅、鉬銅合金熱沉材料。本發(fā)明另一目的在于提供一種上述鎢銅、鉬銅合金熱沉材料制備方法。本發(fā)明目的實現(xiàn)，主要改進是在得到的鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，面上開設(shè)有眾多 Z向穿通的通孔，并在各通孔中鉚嵌有伸至上下平面的銅柱芯，從而通過增設(shè)銅柱芯的高熱 傳導，提高了 Z向快速導熱性能，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，實現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說，本發(fā)明 鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，包括由鎢、銅或鉬、銅微?；旌现瞥傻暮辖穑涮卣髟谟诤辖鸢迕?有眾多Z向穿通通孔，各通孔中鉚嵌有與板兩面齊平的銅芯，使所述熱沉材料線膨脹系數(shù) 為6-8ppm/°C，熱導率較未鉚嵌銅芯至少增加10%及以上。本發(fā)明所說鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，其鎢銅、鉬銅合金熱沉材料基板制備同現(xiàn)有 技術(shù)，例如按現(xiàn)有技術(shù)熔滲法或混粉法制備，此屬于現(xiàn)有技術(shù)，并且鎢、銅或鉬、銅比例，視 封裝芯片要求而定，此也為現(xiàn)有技術(shù)，即基板制備不屬本專利限定之列。鉚嵌穿透銅芯，可以是均布于整個板面，也可以是主要集中于安放于芯片等器件 區(qū)域。其開孔形式，可以是小孔多孔方式，也可以是大孔少孔方式?？傞_孔面積，視鎢銅、鉬 銅比例，以滿足線膨脹系數(shù)為6-8ppm/°C，熱導率較未鉚嵌銅芯增加10%及以上，最好為使 其熱導率較未鉚嵌銅芯增加20%或以上。所述銅芯截面形狀，可以是圓形，也可以是其他多 邊形，為有利于打孔生產(chǎn)，本發(fā)明較好采用圓柱結(jié)構(gòu)銅芯。銅芯兩端面與兩面板面齊平，有 利于快速導熱。鉚嵌結(jié)構(gòu)，使得嵌入銅芯形成類似鉚釘形式，與通孔周面形成緊配合，與原 基板共同導熱，并且保證較高的氣密性。本發(fā)明另一目的實現(xiàn)，鎢銅、鉬銅合金熱沉材料制備方法，其特征在于在鎢銅、鉬 銅合金熱沉材料板面加工慣通孔，插入銅芯柱或用熔融銅液填充，加工兩面使銅芯與板面3齊平。本發(fā)明所說，插入銅芯柱，可以是單個銅芯逐孔插入，也可以將銅板加工成與開孔 合金熱沉材料孔對應(yīng)的釘板，整體插入，本發(fā)明尤其采用后者。所說熔融銅液填充，可以是將開孔合金熱沉材料，放入熔融銅溶液中充填，也可以 用熔融銅溶液澆注填孔，冷卻后磨加工兩面。本發(fā)明鎢銅合金熱沉材料，相對于現(xiàn)有技術(shù)，由于在鎢銅合金熱沉材料面上開有Z 向(厚度)通孔，鉚嵌結(jié)構(gòu)銅芯，大大提高了其Z向熱傳導，可以將基板封裝內(nèi)面熱量迅速 傳導給封裝外面，使熱量得到迅速散發(fā)，熱導率可以較未鉚嵌銅芯至少增加10%以上，有利 于實現(xiàn)封裝器件的小型化和高功率；芯柱形成的鉚嵌型可以確保氣密性要求，樣品測試漏 氣率< 5X10_9Pa/m7s。本發(fā)明制備方法簡單，可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。以下結(jié)合若干個示例性實施例，示例性說明及幫助進一步理解本發(fā)明，但實施例 具體細節(jié)僅是為了說明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構(gòu)思下全部技術(shù)方案，因此不應(yīng)理解為對 本發(fā)明總的技術(shù)方案的限定，一些在技術(shù)人員看來，不偏離本發(fā)明構(gòu)思的非實質(zhì)性增加和/ 或改動，例如以具有相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡單改變或替換，均屬本發(fā)明保護范 圍。


附圖為本發(fā)明鎢銅合金熱沉材料結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1 參見附圖，選用45mmX45mmXl. 1mm、鎢含量為85襯％的鎢銅板1，按計 算好比例打穿透孔。然后再選用45mmX45mmX 1. 3mm的無氧銅片，在無氧銅片經(jīng)CNC加工 出與鎢銅板穿透孔同位(同排列)、同數(shù)量，釘板狀整體銅芯，其中釘狀銅芯高度為1.2mm。 將打孔的鎢銅板插入銅芯釘板，送入高溫爐中，在1400°C溫度下進行熔滲，使得銅芯2與鎢 銅板1上穿透孔緊密結(jié)合，最后通過研磨將兩面包覆銅去除，加工得到最終產(chǎn)品。測試線膨 脹系數(shù)(CTE)為7ppm/°C，熱導率(TC) 220W/M. K左右，漏氣率彡5 X 10_9Pa/m7s。實施例2 如實施例1，其中銅芯采用逐一插入方式，插入開孔鎢銅板中，兩面碾壓 使銅芯脹孔與鎢銅板形成鉚嵌，研磨加工兩平面。實施例3 如實施例1，將開孔鎢銅板，放入熔融銅溶液或用熔融銅溶液澆注填孔， 冷卻后研磨加工兩面。比較例例1鎢含量為85wt%的鎢銅板，熱導率180W/M· K左右，線膨脹系數(shù) (CTE)為 7ppm/°C。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在本專利構(gòu)思及具體實施例啟示下，能夠從本專利公 開內(nèi)容及常識直接導出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到也可采用其他 方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征間的相互不同組合，例如根據(jù)設(shè)計銅芯 間距變化，銅芯直系變化，等等的非實質(zhì)性改動，同樣可以被應(yīng)用，都能實現(xiàn)與上述實施例 基本相同功能和效果，不再一一舉例展開細說，均屬于本專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，包括由鎢、銅或鉬、銅微粒混合制成的合金，其特征在于合 金板面有眾多Z向穿通通孔，各通孔中鉚嵌有與板兩面齊平的銅芯，使所述熱沉材料線膨 脹系數(shù)為6-8ppm/°C，熱導率較未鉚嵌銅芯至少增加10%及以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，其特征在于打孔鉚嵌銅芯為整個板 面區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，其特征在于熱導率較未鉚嵌銅芯增 加20%或以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述鎢銅、鉬銅合金熱沉材料，其特征在于打孔為圓形孔。
5.鎢銅、鉬銅合金熱沉材料制備方法，其特征在于在鎢銅、鉬銅合金熱沉材料板面加工 慣通孔，插入銅芯柱或用熔融銅液填充，加工兩面使銅芯與板面齊平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述鎢銅、鉬銅合金熱沉材料制備方法，其特征在于插入銅芯柱為 將銅板加工成與開孔合金熱沉材料孔對應(yīng)的釘板整體插入。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于對鎢銅、鉬銅合金熱沉材料的改進，其特征是鎢銅合金板面有眾多Z向穿通通孔，各通孔中鉚嵌有與板兩面齊平的銅芯，使所述熱沉材料線膨脹系數(shù)為6-8ppm/℃，熱導率較未鉚嵌銅芯至少增加10％及以上。相對于未嵌銅芯，大大提高了其Z向熱傳導，可以將基板封裝內(nèi)面熱量迅速傳導給封裝外面，使熱量得到迅速散發(fā)，熱導率可以較未鉚嵌銅芯至少增加10％以上，有利于實現(xiàn)封裝器件的小型化和高功率；芯柱形成的鉚嵌型可以確保氣密性要求，樣品測試漏氣率≤5×10-9Pa/m3/s。本發(fā)明制備方法簡單，可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C22C9/00GK102051498SQ20091021337
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者況秀猛, 張遠, 朱德軍, 魏濱 申請人:江蘇鼎啟科技有限公司