，确保焊接的效果和质量；
(4)高温烧结与焊接:将上述准备好的均热板组合件置于石墨模具内，该石墨模具是用来确保制备的均热板平整，在后续800°C高温氢还原气氛下烧结和焊接中采用外加重力，保温时间为30分钟，实现均热板组合件之间的良好烧结结合和焊接效果；
(5)检漏测试:焊接后需要对四周焊接质量进行检漏测试，确保四周焊接良好；
(6)抽真空、注液、封装和二次除气及焊接封口:检漏后，将均热板的毛细管固定在抽真空、注液和封装的夹具上，进行抽真空、注液和封装；真空度为10-30Pa，将封装后的均热板进行适当加热，达到二次除气的目的，然后对封装口进行焊接封合，确保焊接封口的质量;
(7)老化及热性能测试:超薄均热板老化测试温度定为200°C，经6小时在200°C保温完成老化测试；经老化测试后，进行均热板的热性能测定，主要测试Qmax、温差和热阻，测定后完成整个均热板的制造；
(8)防腐处理:超薄均热板进行电镀镍的表面防腐处理。
【具体实施方式】
[0010]一种由超薄泡沫铜和超薄的钥铜或钨铜合金通过结构设计、高温烧结、焊接、封装注液等工艺制成的热沉材料和常规均热板合为一体的超薄均热板的实施方法和具体步骤如下，分两方面:一是均热板的上盖板和下底板的选择与设计；二是均热板内部吸液芯及其结构的设计，如图4所示。
[0011]—是均热板上盖板和下底板的选择与设计:
(1)上盖板，通常采用无氧纯铜，经少量的冲压形变，形变量为所加泡沫铜的厚度；
(2)下底板，采用热沉材料如钥铜合金或钨铜合金，一般采用超薄的热沉材料板材。
[0012]二是均热板内部吸液芯及其结构设计: 均热板内部的吸液芯将根据芯片等热源位置、数量和尺寸大小进行设计，经冲切加工成单层超薄泡沫铜模板，其中中间的蒸汽腔可以通过设计，寓于吸液芯的同层结构内。采用江苏格业新材料科技有限公司生产的超薄泡沫铜作为吸液芯。该吸液芯孔隙率可在40-95%范围内选择，孔径结构是分级构造，其大小范围在数百纳米至数百微米范围内，厚度> 0.1毫米，该材料本身具有很好的毛细特性。
具体实施方案如下:
(1)均热板的设计:通常均热板是根据芯片等热源的尺寸具体要求进行设计的。因此根据芯片的数量、尺寸大小和散热功率要求，给出均热板的结构和大小；
(2)均热板部件材料的准备:根据均热板的结构和大小，准备相应的均热板制造的各部件:超薄泡沫铜、钥铜或钨铜合金板材、无氧铜(纯铜)板材；
(3)均热板部件结构的准备:将上盖板无氧铜板材根据均热板的结构，进行少量的冲压加工，其形变量等于略低于超薄泡沫铜的厚度；
(4)均热板吸液芯的准备:作为吸液芯的超薄泡沫铜将根据均热板设计要求，经模具冲切加工成所需的模板结构。
[0013](5)清洗:将加工后的上盖板无氧铜板材和下底板钥铜或钨铜合金板经清洗、干燥后备用;
(6)组合:根据均热板的设计要求，将下底板钥铜或钨铜合金板、超薄泡沫铜模板、无氧铜上盖板组合后，在其边沿四周(包括预留的用于抽真空注液的毛细纯铜管)均均匀涂覆铜银或银焊料，确保后续高温焊接的质量；
(7)置于石墨模具:将上述准备好的均热板组合件置于石墨模具内，该石墨模具是用来确保制备的均热板平整，可以在后续高温烧结和焊接中采用重力或外力，实现均热板组合件之间的良好结合和焊接效果；
(8)高温烧结与焊接:在高温真空或氢还原气氛下进行超薄泡沫铜与上盖板和下底板之间的高温烧结与上盖板与下底板周边的铜银或银焊料的焊接，其中加热温度为780-810°C，保温时间为10分至60分钟；
(9)检漏测试:焊接后需要进行检漏测试，确保四周焊接质量；
(10)抽真空、注液封装:检漏后，将均热板的毛细管固定在抽真空、注液和封装的夹具上，进行抽真空、注液和封装；
(11)二次除气和焊接封口:将上述封装后的均热板进行二次除气，然后进行焊接封口，确保焊接封口的质量；
(12)老化测试:根据均热板吸液芯的情况，确定老化测试温度和时间，通常温度设定为180°C或200°C，经数小时至24小时的老化测试；
(13)热性能测试:经老化测试后，进行均热板的热性能测定，主要是Qmax、温差和热阻的测定，测定后完成整个均热板的制造。
[0014](14)防腐处理:通常均热板还需要进行电镀镍或铬等的表面防腐处理。
【主权项】
1.本发明公开了一种以超薄泡沫铜为吸液芯，热沉材料为底板和无氧纯铜盖板通过高温烧结、铜银或银焊接和封装注液的超薄均热板的制造方法。2.该方法实现了将高导热低膨胀的钥铜合金或钨铜合金板材的热沉材料与常规均热板制作一体化，可以制成超薄结构均热板。3.如权利要求1所述的超薄泡沫铜为吸液芯的超薄均热板的制造方法，其超薄泡沫铜的结构为分级构造，具有良好的毛细特性，孔隙率可在40-95%之间选择，孔径大小在300nm到300-500微米范围内，厚度> 0.1毫米。4.如权利要求2所述的超薄泡沫铜用于超薄均热板，其结构易裁剪，冲切成花瓣形、米字形等多种模板结构，满足均热板吸液芯的结构设计及应用要求。5.如权利要求1所述的超薄均热板的制造方法，该超薄均热板的底板采用高导热低膨胀如钥铜或钨铜合金等热沉材料，与无氧纯铜为上盖板，实现热沉材料与常规均热板制作一体化，降低了系统集成时的热阻。6.如权利要求4所述的超薄均热板制造方法，超薄泡沫铜作为吸液芯，与无氧纯铜上盖板和热沉材料下底板的结合采用高温真空或氢还原氛围下的烧结结合，温度范围可选择在 700-1000 °Co7.如权利要求1所述的超薄泡沫铜为吸液芯的超薄均热板的制造方法，其下底板热沉材料和上盖板无氧铜之间采用铜银或银系列焊料的焊接温度，可选择在700-1000 °C ,保温时间在10分钟至60分钟均可。8.如权利要求4所述，热沉材料的厚度可采用>0.05毫米、超薄泡沫铜的厚度可采用^ 0.1毫米、无氧铜盖板的厚度> 0.15毫米，结合上述参数，根据超薄泡沫铜厚度、铜的上盖板厚度及钥铜合金或钨铜合金板材厚度确定，可制成的均热板最薄厚度为0.3毫米，分别增加热沉材料、泡沫铜和无氧铜盖板的厚度，制成的均热板，厚度可厚至2.0毫米。
【专利摘要】本发明公开了一种以超薄泡沫铜为吸液芯，热沉材料如钼铜或钨铜合金为底板和无氧铜盖板通过高温烧结、铜银或银焊接和封装注液等工艺制造超薄均热板的方法。该方法实现了将高导热低膨胀热沉材料如钼铜或钨铜合金与常规均热板制作一体化，制成厚度为0.3毫米至2.0毫米超薄均热板，直接用于晶闸管、IGBT、IGCT等大功率或电力电子器件的芯片散热，保证芯片等电子元器件与热沉材料基材的热膨胀系数匹配，实现高效、快速导热和散热特性，降低了热阻和提高系统的可靠性。该方法制造方便，设备简单，生产过程无污染，适合批量工业化生产。制得的均热板结构薄至0.3毫米左右的柔性结构，满足均温、热阻小、快速和高效的散热要求。
【IPC分类】H05K7/20
【公开号】CN105307452
【申请号】CN201410308535
【发明人】施忠良, 王虎, 施忠伟, 邱晨阳
【申请人】江苏格业新材料科技有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年7月1日