为有效覆盖浮凸的金刚石颗粒形成平整表面，并保证一定的加工余量，所包覆铝箔的厚度S与金刚石颗粒直径d的关系为:δ ^do
【附图说明】
[0027]图1为本发明的工艺流程图。
[0028]图2和图3分别为液态渗流法和真空热压烧结法(未包覆铝箔)制备得到的金刚石-Al复合材料表面的SEM图像，可以看到复合材料的表面粗糙，存在明显的金刚石颗粒浮凸。
[0029]图4为所制备三明治结构金刚石-Al复合材料截面的SEM图像，可以看到铝箔与三明治心部扩散充分，实现金属联接。金刚石颗粒被铝箔完全包裹，不再浮凸。
[0030]图5为三明治金刚石-Al复合材料表面经过磨削和抛光加工后截面的SEM图像。
[0031]图6为三明治金刚石-Al复合材料表面经过磨削和抛光加工后的形貌，可见表面平整，呈明显的镜面。
【具体实施方式】
[0032]为进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0033]实施例1:
[0034]将体积分数为45 %的镀Ti金刚石颗粒(粒径为104-124 μ m)和体积分数为55 %的铝粉(氮气雾化，粒径为20-30 μ m)置于三维行星式混粉机上混合6h。将金刚石-Al复合粉末在液压机下冷压成形，压制压力200MPa，得到直径为20mm的金刚石-Al粉末压坯。裁取直径为20mm，厚度为400 μ m的铝箔，分别置于压坯上下表面，并装模。在真空热压炉中对上述压坯进行烧结，烧结温度650°C，烧结压力50MPa，真空度10_3Pa，保温时间90min，冷却后得到三明治结构金刚石-Al复合材料(如图4所示)，测得的热导率为467W/m.K。对三明治结构表面用800和1200目砂纸进行打磨加工，残留铝层厚度为30-50 μm(如图5所示)。之后用直径0.5μπι的Al2O3悬浮液进行机械抛光，获得光滑表面(如图6所示)。对表面加工过的三明治结构金刚石-Al复合材料进行热导率测试，热导率为531W/m.K。
[0035]实施例2:
[0036]将体积分数为50%的镀Ti金刚石颗粒(粒径为89-104 μ m)和体积分数为50%的铝粉(氮气雾化，粒径为20-30 μ m)置于三维行星式混粉机上混合6h。将金刚石-Al复合粉末在液压机下冷压成形，压制压力200MPa，得到直径为20mm的金刚石-Al粉末压坯。裁取直径为20mm，厚度为150 μ m的铝箔，分别置于压坯上下表面，并装模。在真空热压炉中对上述压坯进行烧结，烧结温度640°C，烧结压力70MPa，真空度10_3Pa，保温时间60min，冷却后得到三明治结构金刚石-Al复合材料，测得的热导率为424W/m.K。对三明治结构表面用800和1200目砂纸进行打磨加工，残留铝层厚度为30-40 μ m。之后进行电解抛光，电解液配方为磷酸30-40vol %，硫酸20-30vol %，聚乙二醇(PEG) 20-30vol %，电解抛光温度80-90°C，电流密度30-40A/dm2，抛光时间30min，获得光滑表面。对表面加工过的三明治结构金刚石-Al复合材料进行热导率测试，热导率为473W/m.K。
[0037]实施例3:
[0038]将体积分数为55 %的镀Ti金刚石颗粒(粒径为150-178 μ m)和体积分数为45 %的铝粉(氮气雾化，粒径为20-30 μ m)置于三维行星式混粉机上混合6h。将金刚石-Al复合粉末在液压机下冷压成形，压制压力200MPa，得到直径为20mm的金刚石-Al粉末压坯。裁取直径为20mm，厚度为200 μ m的铝箔，分别置于压坯上下表面，并装模。在真空热压炉中对上述压坯进行烧结，烧结温度650°C，烧结压力30MPa，真空度10_3Pa，保温时间120min，冷却后得到三明治结构金刚石-Al复合材料，测得的热导率为448W/m.K。对三明治结构表面用800和1200目砂纸进行打磨加工，残留铝层厚度为40-50 μ m。之后用直径0.5 μ m的Al2O3悬浮液进行机械抛光，获得光滑表面。对表面加工过的三明治结构金刚石-Al复合材料进行热导率测试，热导率为502W/m.Ko
【主权项】
1.一种三明治结构金刚石-Al复合材料的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: 第一步:将体积分数为40-55%的镀膜金刚石颗粒和体积分数为45-60%的铝粉置于三维行星式混粉机上混合6h，得到均匀的金刚石-Al复合粉末， 第二步:将金刚石-Al复合粉末在液压机下冷压成形，得到金刚石-Al粉末压坯， 第三步:将铝箔包覆在金刚石-Al粉末压坯的上下两面，并装入压制模具中， 第四步:在真空热压炉中对上述压坯进行烧结，烧结温度630-650°C，烧结压力30-70MPa，真空度10_3Pa，保温时间30_120min，冷却后得到三明治结构金刚石-Al复合材料， 第五步:对三明治结构金刚石-Al复合材料上下表面的铝层采用磨削、机械抛光和电解抛光中的一种或两种进行表面加工，使表面平整度和粗糙度满足电子封装用散热片的要求。
2.根据权利要求1所述的三明治结构金刚石-Al复合材料的制备方法，其特征在于，所述的镀膜金刚石颗粒为MBD4型，粒径为89-200 μ m，表面镀钛。
3.根据权利要求1所述的三明治结构金刚石-Al复合材料的制备方法，其特征在于，所述Al粉为氮气雾化铝粉，粒径为20-30 μ mo
4.根据权利要求1所述的三明治结构金刚石-Al复合材料的制备方法，其特征在于，所述冷压，压力为100-200MPa。
5.根据权利要求1所述的三明治结构金刚石-Al复合材料的制备方法，其特征在于，所述铝箔，厚度为100-400 μ m。
6.根据权利要求1所述的三明治结构金刚石-Al复合材料的制备方法，其特征在于，所述电解抛光，电解液配方为磷酸30-40vol%，硫酸 20-30vol%，聚乙二醇PEG 20-30vol% ；电解抛光温度80-90°C，电流密度30-40A/dm2，抛光时间5_30min。
【专利摘要】本发明涉及一种三明治结构金刚石-Al复合材料的制备方法，具体步骤是：将镀钛金刚石颗粒和铝粉按一定比例混合，然后对混合后的粉末冷压成形，得到金刚石-Al压坯。将铝箔包覆在金刚石-Al压坯上下表面，并对压坯进行真空热压烧结，获得三明治结构金刚石-Al复合材料。对该复合材料的表面铝层进行磨削、机械抛光或电解抛光加工，获得平整光滑表面。所用金刚石粒径为89-200μm，体积分数为40-55％；Al粉粒径为20-30μm，体积分数为45-60％；铝箔厚度为100-300μm。本发明的优点在于，能够制备出高致密度、超高热导率、表面可加工的金刚石-Al复合材料，表面平整度和粗糙度能满足电子封装用散热片的要求；表面铝层完全覆盖金刚石颗粒。
【IPC分类】H01L23-373, B22F7-04
【公开号】CN104858435
【申请号】CN201510240880
【发明人】陈锋, 陈培架, 余新泉, 张友法, 曾从远
【申请人】东南大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月12日