專利名稱：一種金剛石/鋁復合材料制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子封裝材料領域，涉及一種高導熱、低膨脹的金剛石/鋁復合材料制備方法。
背景技術：
在微電子發(fā)展的今天，芯片的運算速度越來越快。微處理器及半導體器件在應用中時常由于溫度過高而無法正常工作。散熱問題成為電子信息產業(yè)發(fā)展的主要技術瓶頸。第一、二代電子封裝材料的性能已不能滿足目前的需求。金剛石具有著良好的物理性能，其室溫熱導率為600 2200W/ (m -K)，熱膨脹系數O. 8X 10_6/K，且不存在各相異性。將金剛石與導熱性能良好的鋁相結合，在特定的工藝條件下可制備出導熱性能良好的高性能熱控復合材料。中國發(fā)明專利申請公開說明書CN102534331A公開了一種高體積分數金剛石/鋁導熱功能復合材料的制備方法在800-880°C下保溫2-10小時的條件下制備金剛石/鋁復合材料。該專利中所述制備方法較復雜，且在制備高體積分數金剛石顆粒預制體的過程中由于加入多種試劑，不可避免的會有多種雜質殘留于金剛石顆粒表面，影響最終制備的復合材料性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明正是基于上述現有技術存在的缺點，提供一種金剛石/鋁復合材料的制備方法。本發(fā)明的技術解決方案是，選取粒徑為50-330微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層2-20微米的Cr或Mo或Si層，將包覆Cr或Mo或Si層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氬氣或氫氣保護下，350-80(TC熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下700-950°C保溫30-480分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料。本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果，該新型技術路線工藝簡潔，同時由于采用物理氣相沉積的方法沉積Cr或Mo或Si層，熱壓成預制體，省去了使用多種化學試劑反應制備預制體的過程，避免由于添加多種化學試劑殘留雜質元素進而影響復合材料的界面微觀結合性能下降。采用本方法最終制備出的金剛石/鋁復合材料性能顯著提高。
具體實施例方式實施事例1:選取粒徑為50微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層
2微米的Mo層，將包覆Mo層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氫氣保護下，350°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下950°C保溫30分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率812W/ (m · K)，線膨脹系數4. 67 X 10_6/K。實施事例2 選取粒徑為75微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層3微米的Mo層，將包覆Mo層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氫氣保護下，750°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下900°C保溫45分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率842W/ (m · K)，線膨脹系數4. 52 X 10_6/K。實施事例3:選取粒徑為110微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層5微米的Cr層，將包覆Cr層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氬氣保護下，800°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下930°C保溫60分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率806W/ (m · K)，線膨脹系數4. 50 X 10_6/K。實施事例4:選取粒徑為180微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層2微米的Si層，將包覆Si層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氬氣保護下，800°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下950°C保溫30分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率926W/ (m · K)，線膨脹系數4. 21 X 10_6/K。實施事例5:選取粒徑為210微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層3微米的Cr層，將包覆Cr層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氫氣保護下，350°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下910°C保溫45分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率880W/ (m · K)，線膨脹系數4. 17 X 10_6/K。實施事例6:選取粒徑為330微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層20微米的Cr層，將包覆Cr層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氫氣保護下，500°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下700°C保溫240分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率865W/ (m · K)，線膨脹系數4. 11 X 10_6/K。實施事例7:選取粒徑為310微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層10微米的Mo層，將包覆Mo層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氫氣保護下，600°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下750°C保溫480分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率858W/ (m · K)，線膨脹系數4. 13 X 10_6/K。實施事例8:選取粒徑為270微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層12微米的Mo層，將包覆Mo層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氫氣保護下，700°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下810°C保溫480分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率852W/ (m · K)，線膨脹系數4. 15 X 10_6/K。實施事例9 選取粒徑為240微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層7微米的Si層，將包覆Si層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氬氣保護下，450°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下860°C保溫360分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料，熱導率867W/ (m · K)，線膨脹系數4. 21 X 10_6/K。
權利要求
1.一種金剛石/鋁復合材料的制備方法，其特征在于 選取粒徑為50-330微米MBD型人造金剛石顆粒，將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層2-20微米的Cr或Mo或Si層，將包覆Cr或Mo或Si層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氬氣或氫氣保護下，350-800°C熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1. 5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下700-950°C保溫30-480分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子封裝材料領域，涉及一種高導熱金剛石/鋁復合材料制備方法。將金剛石顆粒表面物理氣相沉積一層Cr或Mo或Si層，將包覆Cr或Mo或Si層的金剛石顆粒放置在熱壓爐中，在高純氬氣或氫氣保護下，350-800℃熱壓形成預制體，將金剛石預制體體積的1.5倍的Al-Si合金放置在預制體上，其中，Si的質量含量為15%，然后放入加熱爐中，在高純氮氣保護下保溫30-480分鐘，即可制得金剛石/鋁復合材料。該發(fā)明工藝簡潔易行，制備的復合材料性能優(yōu)異。
文檔編號B22F7/02GK103008669SQ201210500678
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權日2012年11月29日
發(fā)明者劉永正 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院