[发明专利]一种高导热活性复合封装材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热活性复合封装材料及其制备方法，属于金属基复合材料领域。该复合材料由SnAg₄Ti₄合金粉、铝粉和金刚石颗粒增强体组成，金刚石颗粒的体积百分数为50％‑70％，铝粉的体积百分数为25％‑49％，SnAg₄Ti₄合金粉的体积百分数为1％‑5％。采用真空气雾化制粉炉制备活性钎料SnAg₄Ti₄合金粉，机械混粉后，将混合粉放入等放电等离子烧结炉内制得金刚石/铝复合材料。烧结后复合材料的界面结合较好，致密度较高，其热导率达703W/m·K，热膨胀系数降至7.9×10^‑6/K，致密度达到97.8％以上，本发明操作性强，工艺简单，可用于电子封装等领域。

技术领域

本发明涉及一种高导热活性复合封装材料及其制备方法，具体涉及一种采用放电等离子烧结技术制备高导热金刚石/铝复合封装材料及其生产方法，主要用于超大规模集成电路的散热基板，属于金属基复合材料技术领域。

背景技术

随着电子工业的发展和高密度封装技术的进步，使得电路的工作温度不断上升，导致传统的散热基板已经不能满足其性能要求。因此研究高导热、低膨胀系数散热基板新材料具有很大的理论意义和实际应用价值。由于单一的散热基板材料不能同时满足超大规模集成电路对导热性能和膨胀系数的要求，因此，复合散热基板材料的研发已经成为必然趋势。

目前，国内外已有不少科研机构开发和研究了高热导率、低热膨胀系数及低密度的复合散热基板材料，金刚石/铝复合材料具有较优异的理论热物理性能，被认为是高性能电子封装及散热基板材料的不二之选。由于铝不是碳化物形成元素，且和金刚石完全没有亲和力，因此铝是完全不润湿金刚石的。克服金刚石和铝的界面润湿性问题已经成为获得高性能金刚石/铝复合材料的必要条件。

发明内容

本发明针对金刚石与铝之间润湿性差、结合强度不够高等问题，提供一种具有高导热性能的高体积分数金刚石增强铝基复合材料以及制备方法，采用放电等离子烧结技术制备大规模集成电路散热基板用高导热金刚石/铝复合封装材料，该方法简单易行，利于批量生产。本发明主要解决了金刚石与铝连接难的问题，从而获得高热导率、低膨胀系数的散热基板材料。

本发明采用放电等离子烧结技术，添加活性钎料，通过直接基体铝的合金化(在基体铝中加入微量能与金刚石发生反应生成碳化物活性元素)，制备得到高导热率、低膨胀系数的金刚石/铝复合材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高导热活性复合封装材料，由活性钎料SnAg₄Ti₄合金粉、铝粉和金刚石颗粒增强体混合而成，其中金刚石颗粒增强体在材料中所占的体积百分数为50％-70％，铝粉的体积百分数为25％-49％，SnAg₄Ti₄合金粉的体积百分数为1％-5％。

所述的金刚石颗粒粒度尺寸为50-200μm，铝粉粒度为20-100μm，SnAg₄Ti₄合金粉粒度为10-20μm。

本发明技术方案还提出了用于制备上述金刚石/铝复合材料的制备方法，采用放电等离子烧结技术制备大规模集成电路散热基板用高导热金刚石/铝复合封装材料。

一种高导热活性复合封装材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备SnAg₄Ti₄合金粉：采用真空气雾化制粉炉制备活性钎料SnAg₄Ti₄合金粉，并对合金粉进行筛分，得到所需粒径的SnAg₄Ti₄合金粉；