本發明專利技術屬于電子封裝材料領域，主要應用于微電子和半導體行業的金屬封裝行業，特別是涉及一種采用軋制工藝制備銅／鉬／銅電子封裝復合材料的方法。該方法包括表面處理、包覆、熱軋、退火、冷軋、后續處理六個步驟。本發明專利技術與現有技術相比具有制備工藝簡單、易控制、適于規模化生產的優點，其成品具有高導熱、尺寸適應性和一致性好、成品率高、沖壓性能良好，同時具有與半導體材料相匹配的熱膨脹系數和導熱率的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電子封裝材料領域，主要應用于微電子和半導體行業的金屬封裝行業，特別是涉及一種采用包覆軋制工藝制備銅/鉬/銅電子封裝復合材料的方法。
技術介紹
在現有技術中，傳統的電子封裝材料如Invar、Kovar、W、Mo等雖然有較低的熱膨脹系數，但都不能滿足高導熱的要求，而高質量的芯片對封裝材料要求有低膨脹系數、高熱導率、高強度等綜合性能。因此單一材料難以滿足上述性能的苛刻要求，只有復合材料才能利用各種單一材料的優點，從而獲得優良的綜合性能。目前，電子封裝復合材料已成為當前研究的熱點，其中銅/鉬/銅就是一種重要的電子封裝復合材料。它屬于平面型金屬基復合材料，芯材為金屬鉬，雙面覆以無氧銅板。這種材料既具有鉬的低膨脹性能，又具有銅的高導電、導熱性能，并且幾乎不存在W/Cu、Mo/Cu、SiC/Al等封裝材料的致密性不高的問題，同時它又可以通過調整鉬、銅的厚度來調整其熱膨脹系數和熱導率，達到兼有高強度及易沖制成型等特點。目前，銅/鉬/銅復合材料的生產工藝有液固結合軋制法，如公開號為CN1408485A，公開日為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，并通過再軋制的工藝制備成銅鉬銅材料。但該方法生產工藝過程繁多，熔化冷卻后銅板的表面質量和軋制后各層厚度不易控制，且采用的電解銅板在氫氣氛中易發生氫脆，也難以滿足電子工業高純材料的要求。美國專利(US4950554，US4988392，US4957823)采用焊接軋制方法制備銅鉬銅復合材料，相比較本專利技術，美國專利增加了軋前焊接的工序，并且軋制工藝較為復雜，對軋制設備的要求也大大提高，增加了實施的難度，相應的加大了材料的制備成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種工藝簡單、易控制、適于規模化生產的制備銅/鉬/銅電子封裝復合材料的方法。其成品具有高導熱、尺寸適應性和一致性好、成品率高、沖壓性能良好，同時具有與半導體材料相匹配的熱膨脹系數和導熱率。根據上述目的，本專利技術的技術方案為該方法包括表面處理、包覆、熱軋、退火、冷軋、后續處理六個步驟，其具體步驟如下A、表面處理取厚度為0.2-0.8mm的無氧銅板在10-1Pa-10-3Pa真空或保護氣體狀態下，將銅板經500-900℃退火處理1-2小時，同時選用厚度為0.6-0.8mm的鉬板經過表面處理，清除鉬板表面的污物，獲得一定的清潔度和粗糙度，其目的是達到增強復合強度。B、包覆將鉬板放在兩層銅板中間，用銅板包覆鉬板四邊，壓實以排除層間的空氣，防止在加熱，軋制過程中的氧化問題。C、熱軋將上述包覆板材于600-1000℃經過2-5道次熱軋，獲得接近成品要求的尺寸規格，其寬度為40mm-260mm，厚度為0.5-1.2mm。D、退火在真空或氣體保護狀態下，將經過熱軋的銅/鉬/銅復合板在500-900℃溫度下退火處理1.5小時，然后空冷至室溫，其目的是消除復合板材在軋制過程中產生的應力，軟化材料，為下一步冷軋做準備。E、冷軋把經過退火的復合板在四輥軋機上經過2-10道次冷軋，以獲得最終成品要求的尺寸規格，其寬度為50mm-300mm，厚度為0.1-1mm。F、后續處理主要包括剪邊、退火、矯直、檢驗，以獲得滿足要求的最終成品，成品板材銅/鉬/銅的厚度配比為1∶1∶1～1∶4∶1。在上述制備方法中上述熱處理工藝中所述氣體保護為氫氣、氮氣中的一種。本專利技術與現有技術相比具有制備工藝簡單、易控制、適于規模化生產的優點。其成品具有高導熱、尺寸適應性和一致性好、成品率高、沖壓性能良好，同時具有與半導體材料相匹配的熱膨脹系數和導熱率的優點。具體如下1、采用直接軋制包覆銅板的鉬片制備銅/鉬/銅電子封裝材料，實現了生產的連續化，批量化和自動化。2、導熱率和熱膨脹系數可以通過改變原始包覆的銅、鉬層的厚度比例和軋制工藝來控制，使得制備出的銅/鉬/銅電子封裝復合材料具有與各種半導體芯片相匹配的熱膨脹系數和導熱率。3、制備出的銅/鉬/銅電子封裝復合材料具備良好的沖壓性能，提高了零件的成型性和生產效率。4、尺寸適應性和一致性好。銅/鉬/銅電子封裝材料的外形尺寸、厚度等都可通過軋制工藝調節和控制，從而得到精確保證。具體實施例方式根據本專利技術制備方法，制備了3批銅/鉬/銅電子封裝復合材料的成品，為了對比方便，將采用現有技術方法制備的銅/鉬/銅電子封裝復合材料成品性能的也列于表中。其中表1為本專利技術及現有技術制備的銅/鉬/銅電子封裝復合材料尺寸規格及制備工藝步驟和工藝參數表，表2為采用本專利技術制備方法所得銅鉬銅材料成品的性能指標與現有技術性能指標對比表，其中錐杯試驗值CCV是體現材料沖壓工藝性能的一個參數，具體實驗方式是通過鋼球把試樣沖成錐杯，當發現材料破裂時停止試驗，測量杯口的最大直徑Dcmax和最小直徑Dcmin，并用CCV＝(Dcmax+Dcmin)/2計算錐杯試驗值CCV。根據實驗原理，錐杯試驗值CCV越大，表示材料沖壓性能越好，上述列表中序號1-3#為本專利技術實施例，4-5#為現有技術對比例。表1 本專利技術及現有技術銅/鉬/銅電子封裝復合材料尺寸規格及制備工藝步驟和工藝參數表 表2 采用本專利技術制備方法所得銅鉬銅材料的性能與現有技術性能對比表 權利要求1.一種，其特征在于該方法包括表面處理、包覆、熱軋、退火、冷軋、后續處理六個步驟A、表面處理取厚度為0.2-0.8mm的無氧銅板在10-1Pa-10-3Pa真空或氣體保護狀態下，將銅板經500-900℃退火處理1-2小時，同時選用厚度為0.6-0.8mm的鉬板經過表面處理，清除鉬板表面的污物，獲得一定的清潔度和粗糙度；B、包覆將鉬板放在兩層銅板中間，用銅板包覆鉬板四邊，壓實以排除層間的空氣；C、熱軋將上述包覆板材于600-1000℃經過2-5道次熱軋，獲得接近成品要求的尺寸規格，其厚度為0.5-1.2mm；D、退火在10-1Pa-10-3Pa真空或氣體保護狀態下，將經過熱軋的銅/鉬/銅復合板在500-900℃溫度下退火處理1-2小時；E、冷軋把經過退火的復合板在四輥軋機上經過2-10道次冷軋，以獲得最終成品要求的尺寸規格，其厚度為0.1-1mm；F、后續處理主要包括剪邊、退火、矯直、檢驗，以獲得滿足要求的最終成品，成品板材銅/鉬/銅的厚度配比為1∶1∶1～1∶4∶1。2.一種，其特征在于上述熱處理工藝中所述保護氣體為氫氣或氮氣中的一種。全文摘要本專利技術屬于電子封裝材料領域，主要應用于微電子和半導體行業的金屬封裝行業，特別是涉及一種采用軋制工藝制備銅/鉬/銅電子封裝復合材料的方法。該方法包括表面處理、包覆、熱軋、退火、冷軋、后續處理六個步驟。本專利技術與現有技術相比具有制備工藝簡單、易控制、適于規模化生產的優點，其成品具有高導熱、尺寸適應性和一致性好、成品率高、沖壓性能良好，同時具有與半導體材料相匹配的熱膨脹系數和導熱率的優點。文檔編號B23P23/00GK1843691SQ20061007282公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月10日 優先權日2006年4月10日專利技術者熊寧, 程挺宇, 周武平, 王鐵軍, 凌賢野, 秦思貴 申請人:安泰科技股份有限公司, 鋼鐵研究總院本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種銅／鉬／銅電子封裝復合材料的制備方法，其特征在于該方法包括表面處理、包覆、熱軋、退火、冷軋、后續處理六個步驟： Ａ、表面處理：取厚度為０．２－０．８ｍｍ的無氧銅板在１０↑［－１］Ｐａ－１０↑［－３］Ｐａ真空或氣體保護狀態下，將銅板經５００－９００℃退火處理１－２小時，同時選用厚度為０．６－０．８ｍｍ的鉬板經過表面處理，清除鉬板表面的污物，獲得一定的清潔度和粗糙度； Ｂ、包覆：將鉬板放在兩層銅板中間，用銅板包覆鉬板四邊，壓實以排除層間的空氣； Ｃ、熱軋：將上述包覆板材于６００－１０００℃經過２－５道次熱軋，獲得接近成品要求的尺寸規格，其厚度為０．５－１．２ｍｍ； Ｄ、退火：在１０↑［－１］Ｐａ－１０↑［－３］Ｐａ真空或氣體保護狀態下，將經過熱軋的銅／鉬／銅復合板在５００－９００℃溫度下退火處理１－２小時； Ｅ、冷軋：把經過退火的復合板在四輥軋機上經過２－１０道次冷軋，以獲得最終成品要求的尺寸規格，其厚度為０．１－１ｍｍ； Ｆ、后續處理：主要包括剪邊、退火、矯直、檢驗，以獲得滿足要求的最終成品，成品板材銅／鉬／銅的厚度配比為１∶１∶１～１∶４∶１。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：熊寧，程挺宇，周武平，王鐵軍，凌賢野，秦思貴，
申請(專利權)人：安泰科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]
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