CN105728719A - 一种高导热铜基电子封装基板的制备方法 - Google Patents

一种高导热铜基电子封装基板的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105728719A
CN105728719A CN201610158829.3A CN201610158829A CN105728719A CN 105728719 A CN105728719 A CN 105728719A CN 201610158829 A CN201610158829 A CN 201610158829A CN 105728719 A CN105728719 A CN 105728719A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
graphene microchip
copper
thermal
high heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610158829.3A
Other languages
English (en)
Inventor
郝俊杰
崔倩月
赵翔
郭志猛
罗骥
邵慧萍
赵磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201610158829.3A priority Critical patent/CN105728719A/zh
Publication of CN105728719A publication Critical patent/CN105728719A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F2003/023—Lubricant mixed with the metal powder

Abstract

本发明公开了一种铜基复合材料基板的制备方法，属于集成电路产业的电子封装领域。复合材料原料采用石墨烯微片等导热系数各向异性的碳材料与细铜粉，经过滚动球磨混合均匀后，双向压制成为原始坯体，采取双向压制热压烧结法，制备出石墨烯微片在基体中平行于散热方向取向分布的高导热铜基复合材料基板，将电子封装基板导热系数提高了2～3倍，并且与半导体电子元件线膨胀系数相匹配。

Description

一种高导热铜基电子封装基板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电子封装铜基复合材料，属于电子电气、集成电路领域。特别是提供了一种利用石墨的导热率各向异性的电子封装基板制备技术，解决了集成电路基板导热性差，线膨胀系数不匹配，材料力学性能差等问题。
技术背景
集成电路板的散热性能是保证各类仪器、生活电器电子设备正常运行的重要指标之一，作为集成电路依靠板的基板则是核心部件。集成电路在运作过程产生的热量极大，未能及时散开会导致集成电路工作效率降低甚至烧毁，集成电路基板通过与电子元件线膨胀系数的良好匹配以及优异的散热性能，保证集成电路持续稳定的运作并稳固固定电子元件。
随着电子工业迅猛发展，电子信息技术对电子产品的小型化、便携化、多功能、低成本提出了更高要求，这需要集成电路的更密集化，为满足此要求，电子封装起着决定性作用。传统意义上，基板材料主要分为陶瓷基板、金属基板和有机树脂基板，而金属基板可将高导热率和较低热膨胀系数的材料结合起来，通过改变增强相的种类、体积分数、排列方式等来制备出实际应用的电子封装基板，因而具有极大发展空间。
铜基复合材料中的基体铜，有优良的导热性能，但其热膨胀系数高，为满足基板与电子元件线膨胀系数匹配的要求，在铜中添加如石墨烯、鳞片石墨、石墨纤维等碳材料，可显著降低材料的线膨胀系数，同时，通过工艺使碳材料在铜基体中定向排列，可极大增强某一单向的导热性。在实际应用中，该工艺可极大提高材料利用率。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种高导热电子封装基板，通过加压工艺与烧结工艺的改进，设计出一种区别于常规冷压烧结工艺(图1)的热压烧结工艺(图2)，生产出一种具有石墨烯微片平行散热方向取向性的电子封装基板，如图2(b)所示。原工艺的冷压压制与普通管式炉烧结的成品中，石墨烯微片在铜基体中排列不规则，无明显取向性(图1(b))；而采用双向压制工艺与热压烧结工艺后，可得到铜基体中的石墨烯微片取向排列的材料(图2(b))；该石墨烯微片取向排列的电子封装基板，不仅与电子元件线膨胀系数匹配，还能够使电子封装基板的导热提高2～3倍，甚至更高，大大提高材料集成电路板的使用寿命，并降低制备成本，这将会引领电子封装研究领域的历史性变革。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种高导热电子封装基板的制备方法，其特征在于：通过双向压制热压烧结使石墨烯微片定向排列，使得具有导热系数的各向异性的石墨烯微片呈平行于散热方向取向分布。
具体制备方法是：原料混合粉由50～60vol％铜粉70μm和40～50vol％石墨烯微片50μm组成。
将上述各组分按比例配料，加入机油为润滑剂，在滚动球磨机中混合成为均匀粉体，在室温下冷压双向压制成为坯体，如图2(a)所示，之后经750～850℃双向热压烧结2～2.5h，得到高导热电子封装基板原材料。
本发明的优点
1.采用高压热压工艺使石墨烯微片在铜基体中定向排列，增强基板材料在石墨烯微片排列方向的导热性。
2.采用高压热压烧结工艺进一步减弱石墨烯微片与铜基体之间的热阻，可使材料的导热性提高2～3倍，甚至更高。
3.热压法制备复合材料基板，使石墨烯微片定向排列更好，可快速工业化生产，节约生产时间。
附图说明
图1常规冷压方法及烧结后的电子封装基板中石墨烯微片排列方式
图1a常规压制方法，
图1b电子封装基板中石墨烯微片的排列方式；
1.上冲头；2.石墨烯微片；3.基体；4.基板表面；
图2为垂直于导热面压制方式及基板中石墨烯微片的排列方式示意图
图2a)垂直于导热面压制烧结方法，
图2b电子封装基板中石墨烯微片的排列方式；
1.上冲头；2.石墨烯微片；3.铜基体；4.基板表面；5.下冲头
具体实施方式
实施例1
一种高导热电子封装复合材料基板，原料混合粉由60vol％铜粉70μm和40vol％石墨烯微片50μm组成。
将上述各组分按比例配料，加入机油为润滑剂，在滚动球磨机中混合成为均匀粉体，在室温下冷压双向压制成为坯体，之后经800℃双向热压烧结2h，得到石墨烯微片取向排列的高导热电子封装基板原材料。沿平行于石墨烯微片方向的导热系数达400w/m·k。
实施例2
一种高导热电子封装复合材料基板，原料混合粉由55vol％铜粉70μm和45vol％石墨烯微片50μm组成。
将上述各组分按比例配料，加入机油为润滑剂，在滚动球磨机中混合成为均匀粉体，在室温下冷压双向压制成为坯体，之后经800℃双向热压烧结2h，得到石墨烯微片取向排列的高导热电子封装基板原材料。沿平行于石墨烯微片方向的导热系数达450w/m·k。
实施例3
一种高导热电子封装复合材料基板，原料混合粉由50vol％铜粉70μm和50vol％石墨烯微片50μm组成。
将上述各组分按比例配料，加入机油为润滑剂，在滚动球磨机中混合成为均匀粉体，在室温下冷压双向压制成为坯体，之后经800℃双向热压烧结2h，得到石墨烯微片取向排列的高导热电子封装基板原材料。沿平行于石墨烯微片方向的导热系数达500w/m·k。

Claims (2)

1.一种高导热铜基电子封装基板的制备方法，其特征在于：通过双向压制热压烧结使石墨烯微片定向排列，使得具有导热系数的各向异性的石墨烯微片呈平行于散热方向取向分布。
2.如权利要求1所述一种高导热铜基电子封装基板的制备方法，其特征在于：具体制备方法是：原料混合粉由50～60vol％铜粉70μm和40～50vol％石墨烯微片50μm组成；将上述各组分按比例配料，加入机油为润滑剂，在滚动球磨机中混合成为均匀粉体，在室温下冷压双向压制成为坯体，之后经750～850℃双向热压烧结2～2.5h，得到高导热电子封装基板原材料。
CN201610158829.3A 2016-03-18 2016-03-18 一种高导热铜基电子封装基板的制备方法 Pending CN105728719A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610158829.3A CN105728719A (zh) 2016-03-18 2016-03-18 一种高导热铜基电子封装基板的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610158829.3A CN105728719A (zh) 2016-03-18 2016-03-18 一种高导热铜基电子封装基板的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105728719A true CN105728719A (zh) 2016-07-06

Family

ID=56250897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610158829.3A Pending CN105728719A (zh) 2016-03-18 2016-03-18 一种高导热铜基电子封装基板的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105728719A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107116210A (zh) * 2016-10-27 2017-09-01 北京科技大学 石墨片定向层状排列的铜基复合材料散热片及其制备方法
CN107325542A (zh) * 2017-07-14 2017-11-07 上海大学 各向异性导热的尼龙6/石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN112377463A (zh) * 2020-11-11 2021-02-19 江苏优格曼航空科技有限公司 一种高速磁悬浮风机后盖散热壳及其制备方法
CN113881867A (zh) * 2021-10-13 2022-01-04 佛山市南海宝碳石墨制品有限公司 一种高导热碳铜的快速制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1524972A (zh) * 2003-09-17 2004-09-01 中国科学院长春应用化学研究所 钨铝合金烧结体的制备方法
WO2006103798A1 (ja) * 2005-03-29 2006-10-05 Hitachi Metals, Ltd. 高熱伝導性黒鉛粒子分散型複合体及びその製造方法
CN101117673A (zh) * 2007-09-13 2008-02-06 上海大学 含板状碳化钨晶粒的硬质合金的制备方法
CN103993192A (zh) * 2014-04-04 2014-08-20 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种通过石墨烯增强金属材料的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1524972A (zh) * 2003-09-17 2004-09-01 中国科学院长春应用化学研究所 钨铝合金烧结体的制备方法
WO2006103798A1 (ja) * 2005-03-29 2006-10-05 Hitachi Metals, Ltd. 高熱伝導性黒鉛粒子分散型複合体及びその製造方法
CN101117673A (zh) * 2007-09-13 2008-02-06 上海大学 含板状碳化钨晶粒的硬质合金的制备方法
CN103993192A (zh) * 2014-04-04 2014-08-20 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种通过石墨烯增强金属材料的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
许尧等: "热压烧结制备石墨/铜复合材料的热性能研究", 《热加工工艺》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107116210A (zh) * 2016-10-27 2017-09-01 北京科技大学 石墨片定向层状排列的铜基复合材料散热片及其制备方法
CN107325542A (zh) * 2017-07-14 2017-11-07 上海大学 各向异性导热的尼龙6/石墨烯纳米复合材料及其制备方法
CN112377463A (zh) * 2020-11-11 2021-02-19 江苏优格曼航空科技有限公司 一种高速磁悬浮风机后盖散热壳及其制备方法
CN113881867A (zh) * 2021-10-13 2022-01-04 佛山市南海宝碳石墨制品有限公司 一种高导热碳铜的快速制备方法
CN113881867B (zh) * 2021-10-13 2022-05-17 佛山市南海宝碳石墨制品有限公司 一种高导热碳铜的快速制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105728719A (zh) 一种高导热铜基电子封装基板的制备方法
JP6351585B2 (ja) 樹脂含浸窒化ホウ素焼結体およびその用途
CN103911565B (zh) 一种高导热石墨晶须定向增强金属基复合材料的制备方法
CN101486575B (zh) 轻质高导热复合材料及其制备方法
CN103367270B (zh) 带激光焊接层的铝碳化硅复合材料及其制备方法
CN103882349B (zh) 一种纳米碳纤维-铜复合材料的制备方法
CN100436616C (zh) 近全致密高W或Mo含量W-Cu或Mo-Cu复合材料的制备方法
CN103981382A (zh) 一种高导热金刚石/铜基复合材料的制备方法
CN106905865B (zh) 一种填充石墨烯各向异性高导热导电预成型胶带及制备方法
CN104293308A (zh) 一种高导热石墨膜及其制备工艺
US11613797B2 (en) Ceramic composite material
CN103533809B (zh) 一种散热材料及其制作的散热器
JP2016522151A (ja) 高密度圧縮加工膨張黒鉛粒子を含む複合黒鉛放熱材及びその製造方法
CN104779228A (zh) 一种功率半导体模块三维封装的结构和方法
CN112251026A (zh) 一种填料有序倾斜排列的导热垫片及其制备方法
CN107732000A (zh) 应用于厚膜热压烧结的加压装置、热电厚膜及柔性热电器件
CN103131155A (zh) 高导热性的塑化陶瓷材料及其制备方法与应用
CN103540806B (zh) 一种复合材料Al-Y2W3O12及其制备方法
CN105531818A (zh) 半导体装置的制造方法以及半导体装置
CN102555311B (zh) 交互鳍结构型高散热膜片及其制造方法
CN103382534B (zh) W-Cu-SiC三元复合材料及其制备方法
CN104602454A (zh) 一种ptfe高频金属基纳米复合材料电路基板的制作方法
CN105399083B (zh) 铝-石墨复合材料制备工艺
CN107204557A (zh) 换向器、使用该换向器的电机及换向器的制备方法
CN102358924A (zh) 通过快速热压制备梯度硅铝合金电子封装材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160706

RJ01 Rejection of invention patent application after publication