专利名称：钨铜、钼铜合金热沉材料及制备方法
技术领域：
本发明是关于对钨铜合金热沉材料的改进，尤其涉及一种线膨胀系数符合要求， 且热导率高的钨铜合金热沉材料。
背景技术：
钨铜、钼铜合金热沉材料，是一种常用于例如CPU、IC、固态微波管等高气密性封装 热沉基片。然而其热导率仍然不理想，为此人们努力改进提高。人们为提高其导热性、散热 性能，通常采用增加其中铜的含量，然而铜含量的增加，虽然能提高合金热沉材料的导热性 能，但作为热沉材料的另一性能要求，则要求其线膨胀系数CTE，要尽可能与芯片匹配，然而 过量提高铜含量，会导致热沉材料线膨胀系数与芯片的不匹配，工作长期热胀冷缩过程，易 因热膨胀不一致，造成芯片损坏失效。理想的热沉材料，应是线膨胀系数CTE，基本与芯片匹 配，而又具有尽可能高的导热性能，特别是Z向(厚度)导热性，使封装芯片等电子器件热 量，得以迅速导出，以提高其功率密度，实现高功率，减小体积实现器件的小型化。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种Z向热传导性能明显优于现 有相同合金热沉材料，且线膨胀系数基本保持不变的钨铜、钼铜合金热沉材料。本发明另一目的在于提供一种上述钨铜、钼铜合金热沉材料制备方法。本发明目的实现，主要改进是在得到的钨铜、钼铜合金热沉材料，面上开设有众多 Z向穿通的通孔，并在各通孔中铆嵌有伸至上下平面的铜柱芯，从而通过增设铜柱芯的高热 传导，提高了 Z向快速导热性能，克服了现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明 钨铜、钼铜合金热沉材料，包括由钨、铜或钼、铜微粒混合制成的合金，其特征在于合金板面 有众多Z向穿通通孔，各通孔中铆嵌有与板两面齐平的铜芯，使所述热沉材料线膨胀系数 为6-8ppm/°C，热导率较未铆嵌铜芯至少增加10%及以上。本发明所说钨铜、钼铜合金热沉材料，其钨铜、钼铜合金热沉材料基板制备同现有 技术，例如按现有技术熔渗法或混粉法制备，此属于现有技术，并且钨、铜或钼、铜比例，视 封装芯片要求而定，此也为现有技术，即基板制备不属本专利限定之列。铆嵌穿透铜芯，可以是均布于整个板面，也可以是主要集中于安放于芯片等器件 区域。其开孔形式，可以是小孔多孔方式，也可以是大孔少孔方式。总开孔面积，视钨铜、钼 铜比例，以满足线膨胀系数为6-8ppm/°C，热导率较未铆嵌铜芯增加10%及以上，最好为使 其热导率较未铆嵌铜芯增加20%或以上。所述铜芯截面形状，可以是圆形，也可以是其他多 边形，为有利于打孔生产，本发明较好采用圆柱结构铜芯。铜芯两端面与两面板面齐平，有 利于快速导热。铆嵌结构，使得嵌入铜芯形成类似铆钉形式，与通孔周面形成紧配合，与原 基板共同导热，并且保证较高的气密性。本发明另一目的实现，钨铜、钼铜合金热沉材料制备方法，其特征在于在钨铜、钼 铜合金热沉材料板面加工惯通孔，插入铜芯柱或用熔融铜液填充，加工两面使铜芯与板面3齐平。本发明所说，插入铜芯柱，可以是单个铜芯逐孔插入，也可以将铜板加工成与开孔 合金热沉材料孔对应的钉板，整体插入，本发明尤其采用后者。所说熔融铜液填充，可以是将开孔合金热沉材料，放入熔融铜溶液中充填，也可以 用熔融铜溶液浇注填孔，冷却后磨加工两面。本发明钨铜合金热沉材料，相对于现有技术，由于在钨铜合金热沉材料面上开有Z 向(厚度)通孔，铆嵌结构铜芯，大大提高了其Z向热传导，可以将基板封装内面热量迅速 传导给封装外面，使热量得到迅速散发，热导率可以较未铆嵌铜芯至少增加10%以上，有利 于实现封装器件的小型化和高功率；芯柱形成的铆嵌型可以确保气密性要求，样品测试漏 气率< 5X10_9Pa/m7s。本发明制备方法简单，可以实现产业化生产。以下结合若干个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明，但实施例 具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对 本发明总的技术方案的限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/ 或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范 围。
附图为本发明钨铜合金热沉材料结构示意图。
具体实施例方式实施例1 参见附图，选用45mmX45mmXl. 1mm、钨含量为85衬％的钨铜板1，按计 算好比例打穿透孔。然后再选用45mmX45mmX 1. 3mm的无氧铜片，在无氧铜片经CNC加工 出与钨铜板穿透孔同位(同排列)、同数量，钉板状整体铜芯，其中钉状铜芯高度为1.2mm。 将打孔的钨铜板插入铜芯钉板，送入高温炉中，在1400°C温度下进行熔渗，使得铜芯2与钨 铜板1上穿透孔紧密结合，最后通过研磨将两面包覆铜去除，加工得到最终产品。测试线膨 胀系数(CTE)为7ppm/°C，热导率(TC) 220W/M. K左右，漏气率彡5 X 10_9Pa/m7s。实施例2 如实施例1，其中铜芯采用逐一插入方式，插入开孔钨铜板中，两面碾压 使铜芯胀孔与钨铜板形成铆嵌，研磨加工两平面。实施例3 如实施例1，将开孔钨铜板，放入熔融铜溶液或用熔融铜溶液浇注填孔， 冷却后研磨加工两面。比较例例1钨含量为85wt%的钨铜板，热导率180W/M· K左右，线膨胀系数 (CTE)为 7ppm/°C。对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公 开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他 方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如根据设计铜芯 间距变化，铜芯直系变化，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现与上述实施例 基本相同功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。
权利要求
1.钨铜、钼铜合金热沉材料，包括由钨、铜或钼、铜微粒混合制成的合金，其特征在于合 金板面有众多Z向穿通通孔，各通孔中铆嵌有与板两面齐平的铜芯，使所述热沉材料线膨 胀系数为6-8ppm/°C，热导率较未铆嵌铜芯至少增加10%及以上。
2.根据权利要求1所述钨铜、钼铜合金热沉材料，其特征在于打孔铆嵌铜芯为整个板 面区。
3.根据权利要求2所述钨铜、钼铜合金热沉材料，其特征在于热导率较未铆嵌铜芯增 加20%或以上。
4.根据权利要求1、2或3所述钨铜、钼铜合金热沉材料，其特征在于打孔为圆形孔。
5.钨铜、钼铜合金热沉材料制备方法，其特征在于在钨铜、钼铜合金热沉材料板面加工 惯通孔，插入铜芯柱或用熔融铜液填充，加工两面使铜芯与板面齐平。
6.根据权利要求5所述钨铜、钼铜合金热沉材料制备方法，其特征在于插入铜芯柱为 将铜板加工成与开孔合金热沉材料孔对应的钉板整体插入。
全文摘要
本发明是关于对钨铜、钼铜合金热沉材料的改进，其特征是钨铜合金板面有众多Z向穿通通孔，各通孔中铆嵌有与板两面齐平的铜芯，使所述热沉材料线膨胀系数为6-8ppm/℃，热导率较未铆嵌铜芯至少增加10％及以上。相对于未嵌铜芯，大大提高了其Z向热传导，可以将基板封装内面热量迅速传导给封装外面，使热量得到迅速散发，热导率可以较未铆嵌铜芯至少增加10％以上，有利于实现封装器件的小型化和高功率；芯柱形成的铆嵌型可以确保气密性要求，样品测试漏气率≤5×10-9Pa/m3/s。本发明制备方法简单，可以实现产业化生产。
文档编号C22C9/00GK102051498SQ20091021337
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者况秀猛, 张远, 朱德军, 魏滨 申请人:江苏鼎启科技有限公司