CN117020209A - 一种散热基板及其制备方法 - Google Patents
一种散热基板及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117020209A CN117020209A CN202311295692.2A CN202311295692A CN117020209A CN 117020209 A CN117020209 A CN 117020209A CN 202311295692 A CN202311295692 A CN 202311295692A CN 117020209 A CN117020209 A CN 117020209A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- powder
- precursor powder
- sintering
- copper plate
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 187
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 105
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 105
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 76
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 10
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 8
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 4
- 238000002490 spark plasma sintering Methods 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 6
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 description 5
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N copper molybdenum Chemical compound [Cu].[Mo] WUUZKBJEUBFVMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
- B22F7/04—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
-
- 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
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- 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
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种散热基板及其制备方法，该方法通过将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板，具体的，采用上述方法可以有效将金刚石铜与铜材料融合，最终制备得到一体散热基板，该一体散热基板具有热导率高，热膨胀系数与半导体材料匹配的优点，在降低工艺复杂度和成本的同时，高效发挥金刚石铜复合材料的高导热性能。
Description
技术领域
本发明属于散热基板的技术领域，具体涉及一种散热基板及其制备方法。
背景技术
随着科技水平的发展，电子器件向着高集成化、高功率化和微型化的方向发展，对热管理材料的散热性能要求也不断提高。导致热流密度越来越大，如果不能及时有效的散发出去，将会导致器件性能降低甚至失效，以及因热膨胀系数不匹配导致热应力的产生，严重的会影响电子器件寿命。
传统的导热材料如：金属、合金、陶瓷等，由于导热率低或热膨胀系数高等原因已经不能满足如今高性能的需求。而金刚石具备超高导热系数，其导热率可达2000W/m•k，是目前已知自然界材料中导热率最高的材料，但其难以制备大尺寸，且不易加工成型。金属铜的导热率为400 W/m•k，易加工成型，若将金刚石与铜进行复合，得到的复合材料是一种理想的高导热材料。
但是大尺寸的金刚石铜复合材料仍然存在制备难，价格高昂，且不易加工的缺点，阻碍了其大规模商业化应用，若采用现有技术手段制备得到金刚石铜复合材料，再二次加工附着于电子器件的基板上，来提高电子器件的散热性能，其工艺难度和制造成本可想而知，同时，散热效果可能并不能发挥最大效用。
发明内容
基于此，本发明实施例当中提供了一种散热基板及其制备方法，旨在将金刚石铜复合材料应用于电子器件的基板的同时，降低工艺复杂度和成本，另外，高效发挥金刚石铜复合材料的高导热性能。
本发明实施例的第一方面提供了一种散热基板的制备方法，包括以下步骤：
将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；
提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板。
进一步的，所述将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末的步骤包括：
将金刚石颗粒进行除油粗化处理后，与镀覆原料进行混合，并将混合物装入含氯化物混合物的氧化铝坩埚中；
将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒；
将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末。
进一步的，所述镀覆原料为钨粉、钼粉或钛粉中的一种。
进一步的，所述将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒的步骤中，在氩气气氛下，加热至950℃~1080℃，并保温10min~60min，冷却至室温取出，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒。
进一步的，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：
将铜粉或铜箔平铺在模具内，并在铺好的铜粉或铜箔上放置设有通孔的铜板；
将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；
将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
进一步的，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：
将设有通孔的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；
将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
进一步的，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：
将设有凹槽的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的凹槽后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；
将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
进一步的，所述烧结处理采用真空热压烧结的方式进行，其中，真空热压烧结压力为40 MPa～80MPa，温度为800℃～1020℃，真空度为10-2Pa～10-3Pa，保温时间为10min～60min。
进一步的，所述烧结处理采用放电等离子体烧结的方式进行，其中，放电等离子体烧结压力为20 MPa～40MPa，温度为800℃～1050 ℃，升温速率为50℃/min～100℃/min，保温时间为5min～20min，真空度为10-2Pa～10-3Pa。
本发明实施例的第二方面提供了一种散热基板，包括铜板，以及嵌埋于所述铜板中的前驱体粉末，其中，所述铜板至少存在一侧设置有铜粉或铜箔，所述铜粉或铜箔用于将前驱体粉末和铜板表面覆盖。
与现有技术相比，实施本发明具有如下有益效果：
通过将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板，具体的，采用上述方法可以有效将金刚石铜与铜材料融合，最终制备得到一体散热基板，该一体散热基板具有热导率高，热膨胀系数与半导体材料匹配的优点，在降低工艺复杂度和成本的同时，高效发挥金刚石铜复合材料的高导热性能。
附图说明
图1为本发明提供的一种散热基板的制备方法的实现流程图；
图2为表面镀碳化钼的金刚石颗粒的扫描电镜图；
图3为实施例1中散热基板的俯视结构示意图；
图4为图3沿A-A方向的剖视图；
图5为实施例2中散热基板的纵截面结构示意图；
图6为实施例3中散热基板的纵截面结构示意图；
图7为实施例4中散热基板的纵截面结构示意图；
图8为实施例5中散热基板的纵截面结构示意图；
图9为表面镀碳化钨的金刚石颗粒的扫描电镜图。
以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，为本发明提供的一种散热基板的制备方法的实现流程图，其中，该制备方法具体包括如下步骤：
步骤S01，将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末。
具体的，金刚石颗粒的粒径为50μm～300μm，将金刚石颗粒进行除油粗化处理后，与镀覆原料进行混合，并将混合物装入含氯化物混合物的氧化铝坩埚中，其中，镀覆原料为钨粉、钼粉或钛粉中的一种，但不限于此，在本实施例当中，氯化物混合物通过NaCl:KCl摩尔比为1:1，在玛瑙研钵中研磨30min得到。
进一步的，将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒，具体的，在氩气气氛下，加热至950℃~1080℃，并保温10min~60min，冷却至室温取出，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒，其中，碳化物过渡层的厚度为200nm~2μm，可以理解的，碳化物过渡层为碳化钨、碳化钼或碳化钛等，但并不是对碳化物过渡层的限定。
最后，将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末，需要说明的是，铜粉为球形铜粉、树枝状铜粉或片状铜粉，粒径为3μm～80um，需要说明的是，将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合后，镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒的体积占总体积的30%~70%。
步骤S02，提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板。
在本发明一些实施例当中，将铜粉或铜箔平铺在模具内，铜粉或铜箔为纯铜，纯度大于或等于99.8%，并在铺好的铜粉或铜箔上放置设有通孔的铜板，铜板的材质为纯铜、钨铜或钼铜合金，厚度为0.3mm～50mm，其中，平铺在模具内的铜粉或铜箔的厚度为0.1mm～30mm，随后将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉，同样，平铺在铜板和前驱体粉末上方整体的铜粉或铜箔的厚度为0.1mm～30mm，可以理解的，可将前驱体粉末填满铜板的通孔，也可将前驱体粉末只填充通孔的部分，即前驱体粉末的表面高度不超过铜板表面，需要说明的是，为了使前驱体粉末更靠近发热源，可将前驱体粉末填满，并溢出铜板的通孔，此时再向铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉，以将铜板和前驱体粉末遮盖。
在本发明一些实施例当中，将设有通孔的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉，平铺在铜板和前驱体粉末上方整体的铜粉或铜箔的厚度为0.1mm～30mm，可以理解的，可将前驱体粉末填满铜板的通孔，也可将前驱体粉末只填充通孔的部分，即前驱体粉末的表面高度不超过铜板表面，同理，为了使前驱体粉末更靠近发热源，可将前驱体粉末填满，并溢出铜板的通孔，此时再向铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉，以将铜板和前驱体粉末遮盖。
在本发明一些实施例当中，将设有凹槽的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的凹槽后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉，平铺在铜板和前驱体粉末上方整体的铜粉或铜箔的厚度为0.1mm～30mm，可以理解的，可将前驱体粉末填满铜板的凹槽，也可将前驱体粉末只填充凹槽的部分，即前驱体粉末的表面高度不超过铜板表面，同理，为了使前驱体粉末更靠近发热源，可将前驱体粉末填满，并溢出铜板的通孔，此时再向铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉，以将铜板和前驱体粉末遮盖。
进一步的，采用真空热压烧结或放电等离子体烧结的方式，将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板，具体的，当烧结处理采用真空热压烧结的方式进行时，其中，真空热压烧结压力为40 MPa～80MPa，温度为800℃～1020℃，真空度为10-2Pa～10-3Pa，保温时间为10min～60min；当烧结处理采用放电等离子体烧结的方式进行时，其中，放电等离子体烧结压力为20 MPa～40MPa，温度为800℃～1050 ℃，升温速率为50℃/min～100℃/min，保温时间为5min～20min，真空度为10-2Pa～10-3Pa。
综上，本发明实施例提供的一种散热基板的制备方法，通过将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板，具体的，采用上述方法可以有效将金刚石铜与铜材料融合，最终制备得到一体散热基板，该一体散热基板具有热导率高，热膨胀系数与半导体材料匹配的优点，在降低工艺复杂度和成本的同时，高效发挥金刚石铜复合材料的高导热性能，另外，散热基板其他区域为纯铜，易于机械加工，减小了金刚石/铜复合材料的用量，节省了材料成本和工艺成本，便于实现大规模批量化生产。
本发明另一方面还提出一种散热基板，包括铜板以及嵌埋于铜板中的前驱体粉末，其中，铜板至少存在一侧设置有铜粉或铜箔，铜粉或铜箔用于将前驱体粉末和铜板表面覆盖，可以理解的，铜板、铜粉、铜箔以及前驱体粉末在热处理过后，一体成型为散热基板。
为了便于理解本发明，下面将给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例1
本实施例当中，将表面除油粗化过的平均粒度100μm～120μm金刚石颗粒与平均粒度45μm的钼粉按摩尔比为10:1，通过机械混合得到混合均匀的粉末，后将混合均匀的粉末装入含氯化物混合物的氧化铝坩埚中，具体的，氯化物混合物通过NaCl:KCl摩尔比为1:1，在玛瑙研钵中研磨30min得到，然后将氧化铝坩埚放入管式炉中，在氩气气氛下加热至1050℃，并保温15min，冷却至室温取出，得到表面镀碳化钼的金刚石颗粒，请参阅图2，为表面镀碳化钼的金刚石颗粒的扫描电镜图。
将表面镀碳化钼的金刚石颗粒按总体积60%的体积含量与平均粒度45μm的高纯电解铜粉混合均匀，在模具内平铺一层粒径为20um的球形铜粉1，厚度为0.5mm。随后在球形铜粉1上方放置一块厚度为2mm带通孔的铜板3，再将上述混合均匀的粉末，即前驱体粉末2，装入铜板3的通孔内，再在顶部铺有厚度为2mm的球形铜粉1，即球形铜粉1表面与铜板的间距为2mm。最后进行真空热压烧结，烧结温度950℃，保温时间60min，烧结压力70MPa，真空度为10-2Pa，冷却到室温，得到散热基板，请参阅图3，为实施例1中散热基板的俯视结构示意图，请参阅图4，为图3沿A-A方向的剖视图，也即实施例1中散热基板的纵截面结构示意图。
实施例2
本实施例当中制备得到的散热基板与实施例1中的区别在于，将前驱体粉末2填满，并溢出铜板3的通孔，随后将溢出的前驱体粉末2进行部分抹平，可以理解的，此时再向铜板3和前驱体粉末2上方整体平铺球形铜粉1，在铜板3顶部铺上的球形铜粉1的厚度仍为2mm，即球形铜粉1表面与铜板的间距为2mm，请参阅图5，为实施例2中散热基板的纵截面结构示意图。
实施例3
本实施例当中制备得到的散热基板与实施例1中的区别在于，前驱体粉末2只填充通孔的部分，在铜板3顶部铺上的球形铜粉1的厚度仍为2mm，即球形铜粉1表面与铜板的间距为2mm，请参阅图6，为实施例3中散热基板的纵截面结构示意图。
实施例4
本实施例当中制备得到的散热基板与实施例1中的区别在于，直接在模具内放置一块厚度为1.5mm带通孔的铜板3，再将通过实施例1同样的方法得到的前驱体粉末2装入铜板3的通孔内，再在顶部铺有厚度为1mm的球形铜粉1，即球形铜粉1表面与铜板的间距为1mm，球形铜粉1粒度为20μm。请参阅图7，为实施例4中散热基板的纵截面结构示意图。
实施例5
本实施例当中制备得到的散热基板与实施例1中的区别在于，直接在模具内放置一块厚度为2.5mm带凹槽的铜板3，凹槽深度2mm，将前驱体粉末2填满，并溢出铜板3的凹槽，随后将溢出的前驱体粉末2进行部分抹平，再在顶部铺有厚度为1mm的球形铜粉1，即球形铜粉1表面与铜板的间距为1mm，球形铜粉1粒度为20μm。请参阅图8，为实施例5中散热基板的纵截面结构示意图。
实施例6
本实施例当中制备得到的散热基板与实施例1中的区别在于，将粒度45μm的钼粉换成粒度38μm的钨粉，在氩气气氛下加热至1020℃，并保温45min，冷却至室温取出，得到表面镀碳化钨的金刚石颗粒，请参阅图9，为表面镀碳化钨的金刚石颗粒的扫描电镜图；
将表面镀碳化钨的金刚石颗粒按总体积55%的体积含量与平均粒度45μm的高纯电解铜粉混合均匀。在模具内平铺一层厚度为0.5mm的铜箔。随后在铜箔上方放置一块厚度为1.8mm带通孔的铜板，再将上述混合均匀的粉末，即前驱体粉末，装入铜板的通孔内，再在顶部铺有厚度为1mm的球形铜粉，即球形铜粉1表面与铜板的间距为1mm，球形铜粉粒度为20um。最后进行放电等离子体烧结，升温速率为60℃/min，真空度为10-2Pa，烧结温度900℃，保温时间10min，烧结压力30MPa，冷却到室温，得到散热基板。
将本发明实施例1至实施例6制备得到散热基板，与现有的纯铜PCB基板进行散热性能的比较，其中，将上述样品分别封装于汽车头灯LED芯片中，并在相同的工作条件下，采用热电偶探头测试汽车头灯LED芯片表面温度，测试结果如下表所示：
由上表可知，本发明实施例制备得到散热基板相较于现有的纯铜PCB基板来说，散热效果显著，LED芯片表面温度至少降低8℃。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种散热基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末；
提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板。
2.根据权利要求1所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述将金刚石颗粒的表面镀覆碳化物过渡层，并将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末的步骤包括：
将金刚石颗粒进行除油粗化处理后，与镀覆原料进行混合，并将混合物装入含氯化物混合物的氧化铝坩埚中；
将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒；
将镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒与铜粉进行混合，得到前驱体粉末。
3.根据权利要求2所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述镀覆原料为钨粉、钼粉或钛粉中的一种。
4.根据权利要求2所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述将装有物料的氧化铝坩埚放入管式炉中，并在氩气气氛下进行加热处理，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒的步骤中，在氩气气氛下，加热至950℃~1080℃，并保温10min~60min，冷却至室温取出，得到镀覆有碳化物过渡层的金刚石颗粒。
5.根据权利要求1-4任一项所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：
将铜粉或铜箔平铺在模具内，并在铺好的铜粉或铜箔上放置设有通孔的铜板；
将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；
将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
6.根据权利要求1-4任一项所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：
将设有通孔的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的通孔后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；
将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
7.根据权利要求1-4任一项所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述提供一模具，将前驱体粉末和铜材料按既定要求放入模具中，并进行烧结处理，得到散热基板的步骤包括：
将设有凹槽的铜板放置在模具内，并将前驱体粉末填入铜板的凹槽后，在铜板和前驱体粉末上方整体平铺铜粉；
将装有物料的模具进行烧结处理，以得到散热基板。
8.根据权利要求1所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述烧结处理采用真空热压烧结的方式进行，其中，真空热压烧结压力为40MPa～80MPa，温度为800℃～1020℃，真空度为，保温时间为10min～60min。
9.根据权利要求8所述的散热基板的制备方法，其特征在于，所述烧结处理采用放电等离子体烧结的方式进行，其中，放电等离子体烧结压力为20MPa～40MPa，温度为800℃～1050℃，升温速率为50℃/min～100℃/min，保温时间为5min～20min，真空度为。
10.一种散热基板，其特征在于，包括铜板，以及嵌埋于所述铜板中的前驱体粉末，其中，所述铜板至少存在一侧设置有铜粉或铜箔，所述铜粉或铜箔用于将前驱体粉末和铜板表面覆盖。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311295692.2A CN117020209B (zh) | 2023-10-09 | 2023-10-09 | 一种散热基板及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311295692.2A CN117020209B (zh) | 2023-10-09 | 2023-10-09 | 一种散热基板及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117020209A true CN117020209A (zh) | 2023-11-10 |
| CN117020209B CN117020209B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=88635827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311295692.2A Active CN117020209B (zh) | 2023-10-09 | 2023-10-09 | 一种散热基板及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117020209B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102339945A (zh) * | 2011-10-29 | 2012-02-01 | 华南师范大学 | 散热基板为金刚石粉-铜粉复合材料的大功率发光二极管 |
| CN102383014A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-03-21 | 华中科技大学 | 高温共混表面金属化制备金刚石-铜复合材料的方法 |
| CN103276265A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-09-04 | 北京科技大学 | 金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法 |
| CN104046833A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-17 | 南昌航空大学 | 一种高导热性能的金刚石/铜复合材料及其制备方法 |
| CN104630527A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-05-20 | 北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司 | 一种制备铜基金刚石复合材料的方法 |
| CN107649688A (zh) * | 2017-08-21 | 2018-02-02 | 武汉速博酷新材料科技有限公司 | 一种易加工的金刚石导热复合材料及其制备方法和应用 |
| CN108179302A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-06-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种高导热金刚石/铜复合材料的制备方法 |
| CN111455205A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-28 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种具有夹层结构的高导热低膨胀Diamond-Cu复合材料的制备方法 |
| CN111500892A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-08-07 | 哈尔滨锦威科技有限公司 | 大尺寸薄片状超高热导率金刚石/铜复合材料的制备方法 |
| CN111992708A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-11-27 | 中南大学 | 一种制备高性能金刚石/铜复合材料的方法 |
| CN112974809A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种金刚石/铜复合材料表面覆铜的方法 |
| CN113758326A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-07 | 中南大学 | 一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器及其制备方法 |
| CN114717441A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-07-08 | 河南黄河旋风股份有限公司 | 一种低成本制备低密度高热导率的金刚石/铜复合材料的方法 |
| CN116550975A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-08-08 | 赣州金顺科技有限公司 | 一种金刚石/铜复合材料制备方法 |
-
2023
- 2023-10-09 CN CN202311295692.2A patent/CN117020209B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102339945A (zh) * | 2011-10-29 | 2012-02-01 | 华南师范大学 | 散热基板为金刚石粉-铜粉复合材料的大功率发光二极管 |
| CN102383014A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-03-21 | 华中科技大学 | 高温共混表面金属化制备金刚石-铜复合材料的方法 |
| CN103276265A (zh) * | 2013-06-09 | 2013-09-04 | 北京科技大学 | 金刚石自支撑膜-金刚石颗粒-金属复合材料的制备方法 |
| CN104046833A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-17 | 南昌航空大学 | 一种高导热性能的金刚石/铜复合材料及其制备方法 |
| CN104630527A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-05-20 | 北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司 | 一种制备铜基金刚石复合材料的方法 |
| CN107649688A (zh) * | 2017-08-21 | 2018-02-02 | 武汉速博酷新材料科技有限公司 | 一种易加工的金刚石导热复合材料及其制备方法和应用 |
| CN108179302A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-06-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种高导热金刚石/铜复合材料的制备方法 |
| CN111455205A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-28 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种具有夹层结构的高导热低膨胀Diamond-Cu复合材料的制备方法 |
| CN111500892A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-08-07 | 哈尔滨锦威科技有限公司 | 大尺寸薄片状超高热导率金刚石/铜复合材料的制备方法 |
| CN111992708A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-11-27 | 中南大学 | 一种制备高性能金刚石/铜复合材料的方法 |
| CN112974809A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种金刚石/铜复合材料表面覆铜的方法 |
| CN113758326A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-07 | 中南大学 | 一种内置铜/金刚石复合构型吸液芯的vc散热器及其制备方法 |
| CN114717441A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-07-08 | 河南黄河旋风股份有限公司 | 一种低成本制备低密度高热导率的金刚石/铜复合材料的方法 |
| CN116550975A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-08-08 | 赣州金顺科技有限公司 | 一种金刚石/铜复合材料制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117020209B (zh) | 2024-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101499409B1 (ko) | 냉각판, 그 제조방법 및 반도체 제조 장치용 부재 | |
| TWI357788B (zh) | ||
| CN102407335B (zh) | 一种高导热led封装材料及其制备方法 | |
| CN111500892A (zh) | 大尺寸薄片状超高热导率金刚石/铜复合材料的制备方法 | |
| CN1944698A (zh) | 一种超高导热、低热膨胀系数的复合材料及其制备方法 | |
| CN104313385A (zh) | 超高导热金刚石/铝复合材料及其制备方法 | |
| CN114309596B (zh) | 一种高导热表面金属化金刚石/铜复合基板制备方法 | |
| JP2024506483A (ja) | 銅板付きの窒化ケイ素セラミック基板の作製方法 | |
| CN103882349A (zh) | 一种纳米碳纤维-铜复合材料的制备方法 | |
| CN104726735B (zh) | 一种具有复合式结构的高定向导热材料及其制备方法 | |
| CN1784784A (zh) | 复合材料及电路或电模块 | |
| EP3872204A1 (en) | Composite member | |
| US20220157691A1 (en) | Diamond-based thermal cooling devices methods and materials | |
| CN117020209B (zh) | 一种散热基板及其制备方法 | |
| CN116550975B (zh) | 一种金刚石/铜复合材料制备方法 | |
| CN117025998B (zh) | 一种嵌埋金刚石铜的散热基板及其制备方法 | |
| GB2607479A (en) | Method for producing composite material | |
| CN113667852B (zh) | 一种高导热Cu-Invar双金属基复合材料的粉末冶金制备方法 | |
| JP2004160549A (ja) | セラミックス−金属複合体およびこれを用いた高熱伝導放熱用基板 | |
| CN108640701A (zh) | 一种氮化硅陶瓷散热翅覆铜板及其制备方法 | |
| TWI640495B (zh) | 複合構件及其用途與製作方法 | |
| KR20220165595A (ko) | 복합재료 및 방열부품 | |
| JP2004055577A (ja) | アルミニウム−炭化珪素質板状複合体 | |
| CN113122188A (zh) | 导热复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN112108654A (zh) | 一种高导热复合材料的制备方法及石墨-铝金属复合材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |