CN102994815B - 一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法 - Google Patents

一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电子封装材料领域，涉及一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法。将金刚石颗粒制备成预制体，金刚石预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.3-1.8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900-950℃保温30-60分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料。通过上述无压浸渗技术制备金刚石/铝复合材料导热性能优异，可满足大功率电子封装材料的需求。

Description

一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法
技术领域
本发明属于电子封装材料领域，涉及一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法。
背景技术
在微电子发展的今天，芯片的运算速度越来越快。微处理器及半导体器件在应用中时常由于温度过高而无法正常工作。散热问题成为电子信息产业发展的主要技术瓶颈。第一、二代电子封装材料的性能已不能满足目前的需求。
金刚石具有着良好的物理性能，其室温热导率为600～2200W/(m·K)，热膨胀系数0.8×10-6/K，且不存在各相异性。将金刚石与导热性能良好的铝相结合，在特定的工艺条件下可制备出导热性能良好的高性能热控复合材料。
中国发明专利申请公开说明书CN102534331A公开了一种高体积分数金刚石/铝导热功能复合材料的制备方法：在800-880℃下保温2-10小时的条件下制备金刚石/铝复合材料。该专利中所述的保温时间过长通常会导致金刚石的石墨化、表面氧化、内部晶体破裂等现象，这些对于最终制备的复合材料性能有较大的影响。
发明内容
本发明正是基于上述现有技术存在的缺点，提供一种高导热金刚石/铝复合材料的制备方法。本发明的技术解决方案是，选取粒径为91-126微米MBD型人造金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，金刚石预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.3-1.8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900-950℃保温30-60分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料。
本发明具有的优点和有益效果，该技术路线可实现金刚石/铝复合材料的快速制备，由于添加了适量的Si元素以及采用较高的温度，可以大大提高液态铝合金的活性，加快浸渗速度，实现快速制备，避免长时间的高温过程，进而避免了金刚石的石墨化、表面氧化、内部晶体破裂等现象，最终制备出的金刚石/铝复合材料性能显著提高。
具体实施方式
实施事例1：
选取91微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900℃保温30分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率852W/(m·K)，线膨胀系数4.46×10-6/K。
实施事例2：
选取100微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.3倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下910℃保温35分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率867W/(m·K)，线膨胀系数4.41×10-6/K。
实施事例3：
选取106微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.6倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下925℃保温45分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率817W/(m·K)，线膨胀系数4.37×10-6/K。
实施事例4：
选取126微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下950℃保温60分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率788W/(m·K)，线膨胀系数4.31×10-6/K。
实施事例5：
选取110微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900℃保温30分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率961W/(m·K)，线膨胀系数4.35×10-6/K。
实施事例6：
选取126微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.4倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下940℃保温50分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率827W/(m·K)，线膨胀系数4.29×10-6/K。
实施事例7：
选取120微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.7倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下925℃保温30分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率933W/(m·K)，线膨胀系数4.36×10-6/K。
实施事例8：
选取115微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下945℃保温55分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率855W/(m·K)，线膨胀系数4.29×10-6/K。
实施事例9：
选取98微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下930℃保温40分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率848W/(m·K)，线膨胀系数4.33×10-6/K。

Claims (1)

1.一种高导热金刚石/铝复合材料的制备方法，其特征在于：
选取粒径为91-126微米MBD型人造金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，金刚石预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.3-1.8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900-950℃保温30-60分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料。
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