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/℃， 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/℃， 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
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 -9 3 气率≤ 5×10 Pa/m /s。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。
附图说明
附图为本发明钨铜合金热沉材料结构示意图。具体实施方式
实施例 1 ： 参见附图， 选用 45mm×45mm×1.1mm、 钨含量为 85wt％的钨铜板 1， 按计 算好比例打穿透孔。然后再选用 45mm×45mm×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℃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/℃， 热导率 (TC)220W/M.K 左右， 漏气率≤ 5×10-9Pa/m3/s。
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/℃。
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。