CN103949472A - 一种铜-钼铜-铜三层复合板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜-钼铜-铜三层复合板及其制造方法，本发明的铜板（4）和钼铜合金板的界面有一层电镀铜作为过渡层，采用高温热压烧结的工艺后，界面结合强度高，在后续的轧制生产过程中，界面不容易产生分层，同时可以减小后续的加工变形量，减少边部的开裂现象，因此本发明提供的铜/钼铜/铜电子封装材料界面结合强度高，产品合格率高，成本低，可以广泛的应用于电子工业中。
Description
技术领域
本发明涉及电子功能复合材料领域，具体指一种铜-钼铜-铜三层复合板及其制造方法。
背景技术
铜具有高的导热导电性能，易于加工成形，因而在电子工业中得到了广泛的应用，但是铜较软、热膨胀系数大，限制了它的进一步应用。难熔金属钼则具有强度高、热膨胀系数小、弹性模量大等特点。因此，将铜和钼铜复合，充分发挥各自的优势，可得到单一金属所不可能具有的特殊性能，如可设计的热膨胀系数和良好的导电导热性能。
欧洲专利文献（EP1553627A1）阐述了一种铜-钼铜-铜三层复合板的制造方法，他们采用了轧制复合的方法，钼铜坯料先经60%以上的预变性，然后两面覆铜板进行轧制复合而成，这种轧制复合的方法生产铜-钼铜-铜三层复合板，铜-钼铜-铜三层界面靠轧制压力结合，复合板材料界面结合强度低，在后续的轧制生产过程中，由于经过了60%以上的预变形，应力比较大，容易产生界面分层、边部开裂的现象，导致产品合格率低，成本高。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何提高铜-钼铜-铜三层复合板的界面结合强度高，使得在后续的轧制生产过程中，界面不容易产生分层，同时可以减小后续的加工变形量，减少边部的开裂现象，提高产品合格率高，降低成本低。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铜-钼铜-铜三层复合板的制备方法，包括下述步骤：
步骤一：将钼铜合金板预先电镀2-5微米厚的纯铜，得到镀铜的钼铜合金板；
步骤二：将面积不小于镀铜的钼铜合金板的铜板放置在镀铜的钼铜合金板两侧，一起放置在热压烧结炉的压模上，加压至10-25Mpa,在气氛保护状态下加热至800-1000℃，保温保压0.5-4小时。随后保持压力不变随炉冷却，即得具有冶金结合的铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
步骤三：将步骤二中所得铜-钼铜-铜三层复合锭坯从上述热压烧结炉中冷却后取出，在气氛保护状态下加热至300-1000℃进行轧制减薄加工至设定厚度的铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
步骤四：将步骤三中所得减薄之铜-钼铜-铜三层复合锭坯进行先酸洗后冷轧，再在气氛保护状态下加热到300-1000℃进行热处理即得成品铜-钼铜-铜三层复合板。
优选地，所述的气氛保护状态是真空状态，或者是氢气、氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳中任意一种或二种气体之混合气体的保护状态。
优选地，所述铜板面积大于钼铜合金板，但不超过10%。
优选地，所述铜板为普通电解铜板，所述钼铜合金板为普通粉末冶金方法制备的钼铜合金板，其中钼铜合金中铜含量为20-50wt.%。
本发明还提供一种铜-钼铜-铜三层复合板，所述铜-钼铜-铜三层复合板是由本发明提供的制备方法制备得到的。
（三）有益效果
本方法的铜和钼铜合金的界面有一层电镀铜做为过渡层，采用高温热压烧结的工艺后，使得铜-钼铜-铜三层复合板的界面结合强度高，在后续的轧制生产过程中，界面不容易产生分层，同时可以减小后续的加工变形量，减少边部的开裂现象，因此本方法生产的铜/钼铜/铜 三层复合板界面结合强度高，产品合格率高，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明提供的一种铜-钼铜-铜三层复合板的制作工艺示意图；
图2：铜-钼铜-铜三层复合板结构示意图；
图中：1、热压烧结炉；2、上压模；3、下压模；4、铜板；5、镀铜的钼铜合金板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
该铜-钼铜-铜三层复合板的制备方法，包括下述步骤：
步骤一：将钼铜合金板预先电镀2-5微米厚的纯铜，得到镀铜的钼铜合金板5；
步骤二：将镀铜的钼铜合金板5两侧覆盖比其面积大10%的铜板4，一同置于热压烧结炉中1中的下压模3上；
步骤三：启动热压烧结炉1，使上压模2向下压，紧密压在铜板4上，形成10-25Mpa的压力，随后从室温开始升温至800-1000℃，并通入气氛保护。保温保压0.5-4小时后，保持压力不变随炉冷却，即得铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
步骤四：将步骤三中所得铜-钼铜-铜三层复合锭坯从上述热压烧结炉1中取出，在气氛保护下加热至300-1000℃进行轧制减薄加工至设定厚度的铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
步骤五：将步骤四中所得减薄之铜-钼铜-铜三层复合锭坯进行先 酸洗后冷轧，再在气氛保护状态下加热到300-1000℃进行热处理即得成品铜-钼铜-铜三层复合板。
所述的气氛保护状态是真空状态，或者是氢气、氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳中任意一种或二种气体之混合气体的保护状态。
实施例1，参照图1，铜-钼铜-铜三层复合板的制造，镀铜钼铜合金板5尺寸为（100×80×15）毫米，铜板4尺寸为（120×100×17.5）毫米，将铜板夹住钼铜合板放置于下压模3的中心位置，启动热压烧结炉1，使上压模2向下压在铜板4上，形成15Mpa的压力，随后在氢气氛保护下加热至850℃，保温保压30分钟，随后保持压力不变随炉冷却。冷却后取出复合好的锭坯，中间层为钼铜合金，两面包覆了17.5毫米厚的铜层。
将复合锭坯在气氛保护下加热至800℃，保温20分钟，取出，经5个道次热轧至2毫米厚。将热轧后的复合板在稀硫酸中清洗，去除氧化皮，然后冷轧到1毫米厚的板材即为本发明的成品铜-钼铜-铜三层复合板板材。
实施例2：铜-钼铜-铜三层复合板的制造，镀铜钼铜合金板5尺寸为（80×50×20）毫米，铜板4尺寸为（100×60×20）毫米，将铜板4夹住钼铜合板放置于下压模3的中心位置，启动热压烧结炉1，使上压模2向下压在铜板上，形成20Mpa的压力，随后在真空环境下加热至900℃，真空度为10-4托，保温保压3小时，随后保持压力不变随炉冷却。冷却后取出复合好的锭坯，中间层为钼铜合金，两面包覆了20毫米厚的铜层。
将复合锭坯在氢气和氮气（氢气体积：氮气体积=3：1）的混合气氛中加热到850℃，保温30分钟，热轧至1.8毫米厚。然后在上述混合气氛中对其进行800℃温度热处理1小时，冷却后于稀硫酸中清洗，再冷轧至1.0毫米厚，重复前述热处理，再冷轧至0.4毫米厚，就得到了成品铜-钼铜-铜三层复合板板材。
通过实验测量剪切强度，参照GB6396-1995，将轧制复合得到的铜-钼铜-铜三层复合板退火后加工成剪切拉伸试样1，将本发明方法得到的铜-钼铜-铜三层复合板复合层板退火后加工成剪切拉伸试样2，试样1和试样2尺寸和形状如图所示2所示，所用检测仪器为Instron8042电子万能拉伸试验机，拉伸速度为2mm/min，a是试样总厚度，b为试样宽度，其中a为2mm，b为5mm。
轧制复合得到的铜-钼铜-铜三层复合板与本发明方法得到的铜-钼铜-铜三层复合板，其成品率以及材料界面强度比较如下表：
| 制造方法 | 轧制复合 | 本发明方法 |
| 界面结合强度（MPa） | 80 | 100 |
| 成品率 | 60% | 80% |
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种铜-钼铜-铜三层复合板的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：将钼铜合金板电镀2-5微米厚的纯铜，得到镀铜的钼铜合金板（5）；
步骤二：将面积不小于镀铜的钼铜合金板（5）的铜板（4）放置在镀铜的钼铜合金板（5）两侧，一起放置在热压烧结炉（1）的压模上，加压至10-25Mpa,在气氛保护状态下加热至800-1000℃，保温保压0.5-4小时，保持压力不变随炉冷却，得到具有冶金结合的铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
步骤三：将步骤二中所得铜-钼铜-铜三层复合锭坯从所述的热压烧结炉（1）中冷却后取出，在气氛保护状态下加热至300-1000℃进行轧制减薄加工至设定厚度的铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
步骤四：将步骤三中所得减薄的铜-钼铜-铜三层复合锭坯先酸洗后冷轧，再在气氛保护状态下加热到300-1000℃进行热处理，得到成品铜-钼铜-铜三层复合板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的气氛保护状态是真空状态，或者是氢气、氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳中任意一种或二种气体之混合气体的保护状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜板（4）面积比镀铜的钼铜合金板（5）大，但不超过10%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜板（4）为普通电解铜板（4），所述钼铜合金板为普通粉末冶金方法制备的钼铜合金板，其中钼铜合金中铜含量为20-50wt.%。
5.一种铜-钼铜-铜三层复合板，其特征在于，所述铜-钼铜-铜三层复合板是根据权利要求1至4中任意一项所述的方法得到的。
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