一種硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料及其制備方法。尤其涉及一種與硬玻璃封接的定膨脹合金夾銅復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是真空電子技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，器件的小型化、結(jié)構(gòu)元件的精密化程度不斷提高，對(duì)于與硬玻璃封接的材料要求越來越高。既要與硬玻璃進(jìn)行匹配封接，又要具有較高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、拉伸性能。由于硬玻璃的封接溫度為550?560°C，膨脹系數(shù)a (2Q?5Q(rc)為5X10_6/°C。目前常用的金屬材料是4J29合金(FeNi29Co18),此合金雖能與硬玻璃理想匹配，其膨脹系數(shù)a (2Q?45crc)為5.1?5.5X10_6/°C，但其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能較差，導(dǎo)電率為37% IACS，導(dǎo)熱率為19.26ff/m.k ;而且Co含量高，價(jià)格昂貴，原料成本高。么1-51(:復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)6.4?12.4\10_6/°〇，導(dǎo)熱率150?220W/m.Κ，但它是采用粉末冶金的方法模壓、燒結(jié)而成，工藝復(fù)雜，一致性差。為此研制一種綜合性能優(yōu)良、成本低、加工工藝簡(jiǎn)單的復(fù)合封接材料應(yīng)用于電真空硬玻璃封接領(lǐng)域是目前的當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料及其制備方法，解決了4J29合金、復(fù)合材料Al-SiC等一致性差，導(dǎo)電率偏低的問題。
[0004]一種硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料，包括上表面層、下表面層和中間層，將原料帶材固相復(fù)合軋制成一體的三層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。上表面層和下表面層是定膨脹合金4J29材料，中間層是純銅材料，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20%。
[0005]一種硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料的制備方法，具體步驟及參數(shù)如下:
[0006]1、將0.4?0.8mm厚4J29帶材在1050?1080°C條件下連續(xù)退火；
[0007]2、將4J29帶材和純銅帶材的結(jié)合面進(jìn)行修磨，除去表面的氧化膜；
[0008]3、將打磨好的帶材送入復(fù)合軋機(jī)上，進(jìn)行常溫連續(xù)復(fù)合固相軋制為三層復(fù)合帶材，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20% ;復(fù)合軋機(jī)速度在L O ?2.0m/min ；
[0009]4、經(jīng)過軋制后的三層復(fù)合材料進(jìn)行合金層的擴(kuò)散退火，退火方式采用罩式緩冷，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)猓嘶饻囟葹?50?850°C，保溫時(shí)間2?3小時(shí)后緩慢冷卻；
[0010]5、將經(jīng)擴(kuò)散退火后的三層復(fù)合材料在開坯軋機(jī)下進(jìn)行軋制，乳制變形率控制在10%?30% ；
[0011]6、將上述軋制后的三層復(fù)合材料進(jìn)行中間軟化連續(xù)退火，退火溫度為950?1050°C，連續(xù)走帶速度為1.0?4.5m/min ；
[0012]7、將上述三層復(fù)合材料根據(jù)客戶要求軋制成不同厚度的成品，成品變形率控制在40 ?60%。
[0013]所述純銅帶材為工業(yè)純銅帶材，銅含量為99.7%，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T20254.1-2006。所述純銅帶材厚度為2.4?3.2mm，寬度為150?300mm。
[0014]所述的4J29材料為國(guó)產(chǎn)帶材，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)YB/T5231-2005。所述4J29材料厚度為0.4 ?0.8mm,寬度為 150 ?300mm。
[0015]所述三層復(fù)合4J29-CU-4J29材料，經(jīng)上述工藝制造，其抗拉強(qiáng)度彡430MPa，導(dǎo)熱率彡120ff/m k，導(dǎo)電率彡43% IACSo
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:該材料可以和硬玻璃理想匹配，導(dǎo)熱率高、導(dǎo)電率高、成本低、加工工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量化，保證材料的性能一致性，且生產(chǎn)效率高，滿足市場(chǎng)需求。
【附圖說明】
[0017]圖1為硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，中間層1，下表面層2，上表面層3。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:
[0019]選用厚度比為4J29:Cu:4J29 = 15%:70%:15%的4J29帶材和純銅帶材，其中4J29帶材厚度為0.6mm，純銅帶材厚度為2.8mm。將4J29帶材在1080°C條件下連續(xù)退火；修磨4J29帶材和純銅帶材的結(jié)合面，去除氧化膜；以.1.5m/min的乳制速度，室溫連續(xù)復(fù)合固相軋制為厚度1.4mm三層復(fù)合帶材；復(fù)合帶材進(jìn)行擴(kuò)散退火，加熱溫度為750°C，保溫時(shí)間為2小時(shí)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，罩式緩冷；以28.6%的變形率開坯軋制至1.0mm ;以退火溫度為1000°C，走帶速度為3.5m/min進(jìn)行中間軟化退火；以50%變形率乳制成0.2mm成品。性能如下:
[0020]抗拉強(qiáng)度:458MPa、導(dǎo)熱率139W/mk、導(dǎo)電率70% IACS。
[0021]實(shí)施例2:
[0022]選用厚度比為4J29:Cu:4J29 = 10%:80%:10%的4J29帶材和純銅帶材，其中4J29帶材厚度為0.5mm，純銅帶材厚度為4.0mm。將4J29帶材在1080°C條件下連續(xù)退火；修磨4J29帶材和純銅帶材的結(jié)合面，去除氧化膜；以.1.0m/min的乳制速度，室溫連續(xù)復(fù)合固相軋制為厚度1.5mm三層復(fù)合帶材；復(fù)合帶材進(jìn)行擴(kuò)散退火，加熱溫度為750°C，保溫時(shí)間為2小時(shí)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，罩式緩冷；以30%的變形率開坯軋制至1.05mm ;以退火溫度為1050°C，走帶速度為2.5m/min進(jìn)行中間軟化退火；以40%變形率乳制成0.15mm成品。性能如下:
[0023]抗拉強(qiáng)度:430MPa、導(dǎo)熱率160W/m k、導(dǎo)電率80% IACS。
[0024]實(shí)施例3:
[0025]選用厚度比為4J29:Cu:4J29 = 20%:60%:20%的4J29帶材和純銅帶材，其中4J29帶材厚度為0.6mm，純銅帶材厚度為1.8mm。將4J29帶材在1080°C條件下連續(xù)退火；修磨4J29帶材和純銅帶材的結(jié)合面，去除氧化膜；以.2.0m/min的乳制速度，室溫連續(xù)復(fù)合固相軋制為厚度1.4mm三層復(fù)合帶材；復(fù)合帶材進(jìn)行擴(kuò)散退火，加熱溫度為750°C，保溫時(shí)間為2小時(shí)，氮?dú)獗Ｗo(hù)，罩式緩冷；以28.6%的變形率開坯軋制至1.0mm ;以退火溫度為980°C，走帶速度為4.0m/min進(jìn)行中間軟化退火；以60%變形率乳制成0.15mm成品。性能如下:
[0026]抗拉強(qiáng)度:520MPa、導(dǎo)熱率120W/m k、導(dǎo)電率43% IACS。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料，其特征在于，包括上表面層、下表面層和中間層，上表面層和下表面層是定膨脹合金4J29材料，中間層是純銅材料，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10 ?20%:60 ?80%:10 ?20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的純銅帶材為工業(yè)純銅帶材，銅含量為99.7%，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T20254.1-2006 ;純銅帶材厚度為2.4?3.2mm，寬度為150?300mmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，所述的4J29材料為國(guó)產(chǎn)帶材，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) YB/T5231-2005，厚度為 0.4 ?0.8mm，寬度為 150 ?300mm。
4.一種權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟及參數(shù)如下: 1)將0.4?0.8mm厚4J29帶材在1050?1080°C條件下連續(xù)退火； 2)將4J29帶材和純銅帶材的結(jié)合面進(jìn)行修磨，除去表面的氧化膜； 3)將打磨好的帶材送入復(fù)合軋機(jī)上，進(jìn)行常溫連續(xù)復(fù)合固相軋制為三層復(fù)合帶材，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20% ;復(fù)合軋機(jī)速度在1.0?.2.0m/min ； 4)經(jīng)過軋制后的三層復(fù)合材料進(jìn)行合金層的擴(kuò)散退火，退火方式采用罩式緩冷，爐內(nèi)氣氛為氮?dú)?，退火溫度?50?850°C，保溫時(shí)間2?3小時(shí)后緩慢冷卻； 5)將經(jīng)擴(kuò)散退火后的三層復(fù)合材料在開坯軋機(jī)下進(jìn)行軋制，乳制變形率在10%?30% ； 6)將上述軋制后的三層復(fù)合材料進(jìn)行中間軟化連續(xù)退火，退火溫度為950?1050°C，連續(xù)走帶速度為1.0?4.5m/min ； 7)將上述三層復(fù)合材料根據(jù)客戶要求軋制成不同厚度的成品，成品變形率在40?60%。
【專利摘要】一種硬玻璃封裝用三層復(fù)合材料及其制備方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。包括上表面層、下表面層和中間層，上表面層和下表面層是定膨脹合金4J29材料，中間層是純銅材料，三層的厚度比：4J29：Cu：4J29＝10～20％：60～80％：10～20％。優(yōu)點(diǎn)在于，該材料可以和硬玻璃理想匹配，導(dǎo)熱率高、導(dǎo)電率高、成本低、加工工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量化，保證材料的性能一致性，且生產(chǎn)效率高，滿足市場(chǎng)需求。
【IPC分類】C21D8-00, B32B15-01
【公開號(hào)】CN104553134
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410852372
【發(fā)明人】于敏, 張 榮, 蔡凱洪, 彭偉峰, 張樂
【申請(qǐng)人】北京北冶功能材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日