專利名稱：一種具有特殊層厚比例的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子封裝材料領(lǐng)域，主要應(yīng)用于集成電路、激光器件等半導(dǎo)體行業(yè)的金屬封裝行業(yè)，特別是涉及一種采用在鉬板上電鍍或噴涂銅層后軋制的工藝制備具有特殊層厚比例的銅/鉬/銅電子封裝多層復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
電子封裝材料又稱熱控制材料，是用于微電子工業(yè)的一種具有低膨脹系數(shù)和高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能的封裝材料，軍用熱控裝置也需要這種材料。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是集成電路封裝密度的提高以及大功率化都對(duì)電子封裝材料的要求越來(lái)越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的單一材料已無(wú)法滿足對(duì)材料綜合性能的要求，而復(fù)合材料獨(dú)特的綜合性能優(yōu)勢(shì)獲得了廣泛的重視。
銅/鉬/銅是一種“三明治”結(jié)構(gòu)，芯材為金屬鉬，雙面覆以銅板。這種材料既具有鉬的低膨脹性能，又具有銅的高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，并且?guī)缀醪淮嬖赪/Cu、Mo/Cu、SiC/Al等封裝材料的致密性不高的問(wèn)題，可通過(guò)調(diào)整鉬、銅的厚度來(lái)調(diào)整其熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率，同時(shí)兼具高強(qiáng)度、可沖制成型等特點(diǎn)。目前，銅/鉬/銅復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝有液固結(jié)合軋制法，如公開(kāi)號(hào)為CN1408485A，
公開(kāi)日為2003年4月9日的專利所述，首先將銅板和鉬錠置于石墨模中，加熱至銅板熔化，冷卻后再軋制的工藝制備成銅/鉬/銅材料。但該方法生產(chǎn)工藝過(guò)程繁多，熔化冷卻后銅板的表面質(zhì)量和軋制后厚度控制較差，特別是在制備鉬層與銅層厚度比例較大的復(fù)合材料時(shí)受到限制。美國(guó)專利(US4950554，US4988392，US4957823)是采用焊接軋制方法制備銅鉬銅復(fù)合材料，相比較本發(fā)明，美國(guó)專利中增加了軋前焊接的工序，軋制工藝較為復(fù)雜，對(duì)軋制設(shè)備的要求也大大提高，增加了實(shí)施的難度，相應(yīng)的加大了材料的制備成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)工序簡(jiǎn)化，縮短生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率高，成本低的制備特殊層厚比例的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的方法。其成品具有高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度，特殊厚度比例，尺寸適應(yīng)性和一致性好、成品率高、沖壓性能良好，同時(shí)具有與半導(dǎo)體材料相匹配的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括表面處理、電鍍或噴涂、退火、冷軋、后續(xù)處理五個(gè)步驟，其具體步驟如下A、表面處理將厚度為0.1-1mm的鉬板經(jīng)過(guò)表面處理，清除表面的污物，獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合強(qiáng)度的目的。
B、電鍍或噴涂在鉬板表面電鍍或噴涂上厚度為0.01-0.25mm的無(wú)氧銅層；C、退火在真空或氣體保護(hù)狀態(tài)下，將經(jīng)過(guò)電鍍或噴涂的銅/鉬/銅復(fù)合板在500-900℃溫度下退火處理1.5小時(shí)，以達(dá)到消除材料應(yīng)力，凈化表面并為下一步冷軋做準(zhǔn)備。
D、冷軋把經(jīng)過(guò)退火的復(fù)合板在四輥軋機(jī)上經(jīng)過(guò)2-10道次冷軋，以獲得最終成品要求的尺寸規(guī)格，其寬度為50mm-300mm，厚度為0.1-1mm。
E、后續(xù)處理主要包括剪邊、退火、矯直、檢驗(yàn)，以獲得滿足要求的最終成品，上述成品板材銅/鉬/銅的厚度配比為1∶4∶1～1∶6∶1。
上述方法中保護(hù)氣體是氫氣、氮?dú)饣驓鍤庵械囊环N。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有生產(chǎn)工序簡(jiǎn)化，生產(chǎn)周期縮短，生產(chǎn)效率高，成本低的優(yōu)點(diǎn)；其成品高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度，具有特殊厚度比例，尺寸適應(yīng)性和一致性好、成品率高、沖壓性能良好，同時(shí)具有與半導(dǎo)體材料相匹配的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率的優(yōu)點(diǎn)。用該方法能夠生產(chǎn)出鉬層與銅層的厚度比大于1∶4∶1的銅/鉬/銅多層材料。具體如下1、采用電鍍或噴涂-軋制工藝制備銅/鉬/銅電子封裝材料，能夠制備出用常規(guī)包覆后軋制難以制備的特殊厚度比例的銅/鉬/銅電子封裝材料，其鉬層與銅層的比例大于1∶4∶1，且滿足高導(dǎo)熱，高強(qiáng)度的性能要求。
2、導(dǎo)熱率和熱膨脹系數(shù)可以通過(guò)銅、鉬層的厚度比例來(lái)控制，使得制備出的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料具有與各種半導(dǎo)體芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率。
3、制備出的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料具備良好的沖壓性能，提高了零件的成型性和生產(chǎn)效率。
4、采用電鍍或噴涂法生產(chǎn)銅/鉬/銅電子封裝材料，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，有利于提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和控制成本。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明制備方法，制備了3批銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的成品，為了對(duì)比方便，將采用現(xiàn)有技術(shù)方法制備的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料成品性能的也列出表中。其中表1為本發(fā)明及現(xiàn)有技術(shù)制備的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的尺寸規(guī)格及制備工藝步驟和工藝參數(shù)表，表2為采用本發(fā)明制備方法所得銅鉬銅材料成品的性能指標(biāo)與現(xiàn)有技術(shù)性能指標(biāo)對(duì)比表。其中錐杯試驗(yàn)值CCV是體現(xiàn)材料沖壓工藝性能的一個(gè)參數(shù)，具體實(shí)驗(yàn)方式是通過(guò)鋼球把試樣沖成錐杯，當(dāng)發(fā)現(xiàn)材料破裂時(shí)停止試驗(yàn)，測(cè)量杯口的最大直徑Dcmax和最小直徑Dcmin，并用CCV＝(Dcmax+Dcmin)/2計(jì)算錐杯試驗(yàn)值CCV。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，錐杯試驗(yàn)值CCV越大，表示材料沖壓性能越好，上述列表中序號(hào)1-3#為本發(fā)明實(shí)施例，4-5#為現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比例。
表1本發(fā)明及現(xiàn)有技術(shù)銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的尺寸規(guī)格及制備工藝步驟和工藝參數(shù)表

表2采用本發(fā)明制備方法所得銅鉬銅材料的性能與現(xiàn)有技術(shù)性能對(duì)比表

權(quán)利要求
1.一種具有特殊層厚比例的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括表面處理、電鍍或噴涂、退火、冷軋、后續(xù)處理五個(gè)步驟，其具體步驟如下A、表面處理將厚度為0.1-1mm的鉬板經(jīng)過(guò)表面處理，清除鉬板表面的污物，獲得一定的清潔度和粗糙度；B、電鍍或噴涂在鉬板表面電鍍或噴涂上厚度為0.01-0.25mm的無(wú)氧銅層；C、退火在真空或氣體保護(hù)狀態(tài)下，將經(jīng)過(guò)電鍍或噴涂的銅/鉬/銅復(fù)合板在500-900℃溫度下退火處理1-2小時(shí)；D、冷軋把經(jīng)過(guò)退火的復(fù)合板在四輥軋機(jī)上經(jīng)過(guò)2-10道次冷軋，以獲得最終成品要求的尺寸規(guī)格，厚度為0.1-1mm；E、后續(xù)處理主要包括剪邊、退火、矯直、檢驗(yàn)，以獲得滿足要求的最終成品，成品板材的銅/鉬/銅的厚度配比為1∶4∶1～1∶6∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有特殊層厚比例銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的制備方法，其特征在于上述方法中保護(hù)氣體是氫氣、氮?dú)饣驓鍤庵械囊环N。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子封裝材料領(lǐng)域，主要應(yīng)用于集成電路、激光器件等半導(dǎo)體行業(yè)中的金屬封裝行業(yè)，特別是涉及一種采用在鉬板上電鍍或噴涂銅層后的軋制工藝制備具有特殊層厚比例的銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的方法。該方法包括表面處理、電鍍或噴涂、退火、冷軋、后續(xù)處理五個(gè)步驟。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有生產(chǎn)工序簡(jiǎn)化，生產(chǎn)周期縮短，生產(chǎn)效率高，成本低的優(yōu)點(diǎn)；其成品具有高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度，厚度比例特殊，尺寸適應(yīng)性和一致性好、成品率高、沖壓性能良好，同時(shí)具有與半導(dǎo)體材料相匹配的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率的優(yōu)點(diǎn)。用該方法能夠生產(chǎn)出鉬層與銅層的厚度比大于1∶4∶1的銅/鉬/銅多層金屬?gòu)?fù)合材料。
文檔編號(hào)C21D11/00GK1850436SQ20061007282
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
發(fā)明者熊寧, 程挺宇, 周武平, 王鐵軍, 凌賢野, 秦思貴 申請(qǐng)人:安泰科技股份有限公司, 鋼鐵研究總院