专利名称：一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法
技术领域：
本发明属于电子封装材料领域，涉及一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法。
背景技术：
在微电子发展的今天，芯片的运算速度越来越快。微处理器及半导体器件在应用中时常由于温度过高而无法正常工作。散热问题成为电子信息产业发展的主要技术瓶颈。第一、二代电子封装材料的性能已不能满足目前的需求。金刚石具有着良好的物理性能，其室温热导率为600 2200W/ (m -K)，热膨胀系数
O.8X 10_6/K，且不存在各相异性。将金刚石与导热性能良好的铝 相结合，在特定的工艺条件下可制备出导热性能良好的高性能热控复合材料。中国发明专利申请公开说明书CN102534331A公开了一种高体积分数金刚石/铝导热功能复合材料的制备方法在800-880°C下保温2-10小时的条件下制备金刚石/铝复合材料。该专利中所述的保温时间过长通常会导致金刚石的石墨化、表面氧化、内部晶体破裂等现象，这些对于最终制备的复合材料性能有较大的影响。
发明内容
本发明正是基于上述现有技术存在的缺点，提供一种高导热金刚石/铝复合材料的制备方法。本发明的技术解决方案是，选取粒径为91-126微米MBD型人造金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，金刚石预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 3-1. 8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900-950°C保温30-60分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料。本发明具有的优点和有益效果，该技术路线可实现金刚石/铝复合材料的快速制备，由于添加了适量的Si元素以及采用较高的温度，可以大大提高液态铝合金的活性，力口快浸渗速度，实现快速制备，避免长时间的高温过程，进而避免了金刚石的石墨化、表面氧化、内部晶体破裂等现象，最终制备出的金刚石/铝复合材料性能显著提高。
具体实施例方式实施事例1:选取91微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900°C保温30分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率852W/ (m · K)，线膨胀系数4. 46 X 10_6/K。实施事例2 选取100微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 3倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下910°C保温35分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率867W/ (m · K)，线膨胀系数4. 41 X 10_6/K。实施事例3:选取106微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 6倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下925°C保温45分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率817W/(m · K)，线膨胀系数4. 37X10_6/K。实施事例4:选取126微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下950°C保温60分钟，即可制得高导热金刚石/铝·复合材料，复合材料热导率788W/ (m · K)，线膨胀系数4. 31 X 10_6/K。实施事例5:选取110微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900°C保温30分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率961W/(m · K)，线膨胀系数4. 35X10_6/K。实施事例6:选取126微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 4倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下940°C保温50分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率827W/ (m · K)，线膨胀系数4. 29 X 10_6/K。实施事例7:选取120微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 7倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下925°C保温30分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率933W/ (m · K)，线膨胀系数4. 36 X 10_6/K。实施事例8:选取115微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下945°C保温55分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率855W/ (m · K)，线膨胀系数4. 29 X 10_6/K。实施事例9 选取98微米MBD型的金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 5倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下930°C保温40分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料，复合材料热导率848W/ (m · K)，线膨胀系数4. 33 X 10_6/K。
权利要求
1.一种高导热金刚石/铝复合材料的制备方法，其特征在于选取粒径为91-126微米MBD型人造金刚石颗粒，将金刚石颗粒制备成预制体，金刚石预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1. 3-1. 8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900-950°C保温30-60分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料。
全文摘要
本发明属于电子封装材料领域，涉及一种高导热金刚石/铝复合材料制备方法。将金刚石颗粒制备成预制体，金刚石预制体放入模具中，将金刚石预制体体积的1.3-1.8倍的Al-Si合金放置在预制体上，其中，Si的质量含量为15%，然后放入加热炉中，在高纯氮气保护下900-950℃保温30-60分钟，即可制得高导热金刚石/铝复合材料。通过上述无压浸渗技术制备金刚石/铝复合材料导热性能优异，可满足大功率电子封装材料的需求。
文档编号C22C21/00GK102994815SQ20121050068
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者刘永正 申请人:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院