[发明专利]一种铜/石墨薄膜多层层合块状复合材料的制备方法

摘要

本发明提供了一种铜/石墨薄膜多层层合块状复合材料的制备方法，可应用于集成电路产业的电子封装领域。复合材料原料选用性能各向异性的高导热网状石墨薄膜与电解纯铜粉。铜粉加入到由聚乙烯醇缩丁醛和乙醇溶液配制的粘结剂和邻苯二甲酸二甲酯为增塑剂的均匀混合溶液中，并充分搅拌为流动性良好的均匀浆料，将浆料在网状石墨薄膜上均匀铺展开，经干燥，裁剪，脱胶后，层层叠加，采用双向加压烧结制备出致密的石墨薄膜与金属铜分层交替排列的多层层合块状复合材料。此种复合材料沿石墨薄膜平面方向的热导率相比于纯铜可高1.5‑2倍，密度可降低为纯铜的65‑80％，可用于替代传统铜钨金属导热材料。

主权项

1.一种铜/石墨薄膜多层层合块状复合材料的制备方法，其特征在于：采用流延成型的方法将电解纯铜粉浆料铺展至人工合成网状石墨薄膜上，使铜粉充分填充于网状石墨薄膜的网眼处，提供连接作用，然后经干燥，裁剪，脱胶，并层层叠加，利用双向加压烧结的方法制备出致密的石墨薄膜与铜多层层合块状复合材料；其中：铜粉浆料的配置，将聚乙烯醇缩丁醛和乙醇混合溶液按质量比1：19称重，混合均匀，作为粘结剂；然后加入铜粉，铜粉与粘结剂的质量比为1：1，搅拌为均匀浆料；最后，加入邻苯二甲酸二甲酯溶液作为增塑剂，增塑剂质量分数占总浆料的1‑1.3％，再次充分搅拌形成均匀的浆料；通过流延法将铜浆料铺展至石墨薄膜上，主要步骤为：将均匀铜浆料倒入流延装置中，调节刀片至合适高度，使流延带运行速率为0.4‑0.8m/min，保证浆料在石墨薄膜上均匀铺展开；通过控制金属铜层的厚度可以控制复合材料中石墨与铜的体积比；采用流延法铺展铜浆料于石墨薄膜后，将其置于真空干燥箱中1h，设置温度为30℃，真空度≤10^‑1Pa；再根据实际情况裁剪成合适的尺寸；然后进行脱胶，在氢气气氛下升温至400‑500℃，防止铜的氧化，保温2h；将脱胶后的材料置于石墨模具中进行双向加压烧结，烧结温度为950‑1050℃，加压压力为5‑10MPa，保温保压60‑90min；在复合材料中，铜层与石墨层分层交叠排列呈层状复合结构，其热导率呈各向异性，沿石墨薄膜平面方向的热导率可达590W/mK，复合材料的密度降低到5.62g/cm³。