CN102601116A - 一种铜基电子封装材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铜基电子封装材料的制备方法，包括下述步骤：a、将钼铜合金板置于石墨模中，使合金板两侧侧面与石墨模内壁形成空腔；b、将铜板置于a工序中两侧空腔，然后将上述石墨模置入气氛保护状态下的加热炉中加热至1100-1500℃，待铜板熔化为液体铜填满空腔并自然冷却得铜-钼铜-铜三层复合锭坯；c、将b工序中所得复合锭坯从加热炉中冷却后取出，在气氛保护下加热至300-1000℃轧制设定厚度的复合锭坯；d、将c工序中所得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℃热处理即得成品复合板。由于铜和钼铜合金的界面熔融结合，界面结合强度高，可以减少边部的开裂现象，产品合格率高，成本低。
Description
技术领域：
本发明涉及电子功能复合材料领域，具体指一种铜基电子封装材料的制备方法。
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(EP 1553627A1)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，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
本发明的目的是提供一种铜基电子封装材料的制备方法，按照该方法制造铜-钼铜-铜三层复合板可以大大加强材料界面结合强度，提高产品合格率，降低成本。
本发明是这样实现的，该铜基电子封装材料的制备方法，包括下述步骤：
a、将钼铜合金板置于内腔容量与该钼铜合金锭大小匹配的石墨模中，使钼铜合金板两侧侧面分别与石墨模内壁之间形成两侧空腔；
b、将铜板置于a工序中所形成之石墨模内的钼铜合金板两侧空腔，然后将已置入钼铜合金板和铜板的上述石墨模置入气氛保护状态下的加热炉中加热至1100-1500℃，待铜板熔化为液体铜填满空腔并自然冷却后即得铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
c、将b工序中所得铜-钼铜-铜三层复合锭坯从上述加热炉中冷却后取出，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；
d、将c工序中所得减薄之铜-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可以是氢气、氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳上述气体中任意一种或二种气体之混合气体的保护状态。
成品率按投料计算，中间工序要切头去尾，边部存在开裂需要剪切，所以整个成品率不高，废料较多。复合层板界面剪切强度的测量，参照GB6396-1995将退火后的复合板材加工成剪切拉伸样，所用检测仪器为Instron8042电子万能拉伸试验机，拉伸速度为2mm/min。
轧制复合方法与本发明方法所得到成品率以及材料界面结合强度比较如下表：
从上表中可以看出，由于本方法的铜和钼铜合金的界面通过熔融结合，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，而且可以减少边部的开裂现象，用本方法生产的铜/钼铜/铜电子封装材料材料界面结合强度高，产品合格率高，成本低。
附图说明
图1是铜-钼铜-铜三层复合板制作结构示意图
1——钼铜合金板、2——铜板、3——石墨模、4——加热炉
具体实施方式
参见图1，该铜基电子封装材料的制备方法，包括下述步骤：
a、将钼铜合金板1置于内腔容量与该钼铜合金锭大小匹配的石墨模3中，使钼铜合金板1两侧侧面分别与石墨模3内壁之间形成两侧空腔；
b、将铜板2置于a工序中所形成之石墨模3内的钼铜合金板1两侧空腔，然后将已置入钼铜合金板1和铜板2的上述石墨模3置入气氛保护状态下的加热炉4中加热至1100-1500℃，待铜板2熔化为液体铜填满空腔并自然冷却后即得铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
c、将b工序中所得铜-钼铜-铜三层复合锭坯从上述加热炉4中冷却后取出，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；
d、将c工序中所得减薄之铜-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可以是氢气、氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳上述气体中任意一种或二种气体之混合气体的保护状态。
本发明的方法制造铜-钼铜-铜三层复合板可采用普通电解铜和普通粉末冶金方法制备的钼铜合金板做原料(钼铜合金中铜含量为20-50wt.％)，将铜熔化，然后在高温下与钼铜合金的表面熔融焊合，
实施例1，参照图1，铜-钼铜-铜三层复合板的制造，取用一模腔尺寸为(100×80×50)立方毫米的石墨模(3)、钼铜合金板1尺寸为(100×80×15)立方毫米，将钼铜合金板1立于石墨模腔的中心位置，使模腔两边各留出17.5毫米的空隙，空隙中放入电解铜块，再将整个组件置入立式钼丝加热炉4中，在气氛保护下加热至1200℃，保温30分钟，缓慢冷却后取出复合好的锭坯，此时锭坯尺寸为(100×80×50)立方毫米，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2：参照图1，取石墨模3，其模腔尺寸为(80×50×45)立方毫米，钼铜合金板1尺寸为(80×50×20)立方毫米。将(80×50×20)立方毫米之钼铜合金板1固定于石墨模3模腔的中心位置，钼铜合金板1两侧各留12.5毫米宽的空隙，于间隙中放入电解铜板2。再将整个组件置于真空加热炉4中加热至1200℃，真空度10-4托，保温30分钟，冷却后取出复合好的锭坯，此时锭坯尺寸为(80×50×45)立方毫米。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。
Claims (2)
1.一种铜基电子封装材料的制备方法，其特征是：包括下述步骤：
a、将钼铜合金板置于内腔容量与该钼铜合金锭大小匹配的石墨模中，使钼铜合金板两侧侧面分别与石墨模内壁之间形成两侧空腔；
b、将铜板置于a工序中所形成之石墨模内的钼铜合金板两侧空腔，然后将已置入钼铜合金板和铜板的上述石墨模置入气氛保护状态下的加热炉中加热至1100-1500℃，待铜板熔化为液体铜填满空腔并自然冷却后即得铜-钼铜-铜三层复合锭坯；
c、将b工序中所得铜-钼铜-铜三层复合锭坯从上述加热炉中冷却后取出，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；
d、将c工序中所得减薄之铜-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。
2.根据权利要求1所述的铜基电子封装材料的制备方法，其特征是：所述的气氛保护状态可以是氢气、氮气、氩气、二氧化碳、一氧化碳上述气体中任意一种或二种气体之混合气体的保护状态。
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