專利名稱：一種具有特殊層厚比例的銅/鉬/銅電子封裝復合材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于電子封裝材料領域，主要應用于集成電路、激光器件等半導體行業的金屬封裝行業，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/銅電子封裝多層復合材料的方法。
背景技術：
電子封裝材料又稱熱控制材料，是用于微電子工業的一種具有低膨脹系數和高導電、導熱性能的封裝材料，軍用熱控裝置也需要這種材料。隨著電子工業的發展，特別是集成電路封裝密度的提高以及大功率化都對電子封裝材料的要求越來越嚴格，傳統的單一材料已無法滿足對材料綜合性能的要求，而復合材料獨特的綜合性能優勢獲得了廣泛的重視。
銅/鉬/銅是一種“三明治”結構，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，可通過調整鉬、銅的厚度來調整其熱膨脹系數和熱導率，同時兼具高強度、可沖制成型等特點。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，冷卻后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合材料時受到限制。美國專利(US4950554，US4988392，US4957823)是采用焊接軋制方法制備銅鉬銅復合材料，相比較本發明，美國專利中增加了軋前焊接的工序，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。

發明內容
本發明的目的在于提供一種生產工序簡化，縮短生產周期，生產效率高，成本低的制備特殊層厚比例的銅/鉬/銅電子封裝復合材料的方法。其成品具有高導熱、高強度，特殊厚度比例，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，本發明的技術方案是包括表面處理、電鍍或噴涂、退火、冷軋、后續處理五個步驟，其具體步驟如下A、表面處理將厚度為0.1-1mm的鉬板經過表面處理，清除表面的污物，獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，達到增強復合強度的目的。
B、電鍍或噴涂在鉬板表面電鍍或噴涂上厚度為0.01-0.25mm的無氧銅層；C、退火在真空或氣體保護狀態下，將經過電鍍或噴涂的銅/鉬/銅復合板在500-900℃溫度下退火處理1.5小時，以達到消除材料應力，凈化表面并為下一步冷軋做準備。
D、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。
E、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，上述成品板材銅/鉬/銅的厚度配比為1∶4∶1～1∶6∶1。
上述方法中保護氣體是氫氣、氮氣或氬氣中的一種。
本發明與現有技術相比具有生產工序簡化，生產周期縮短，生產效率高，成本低的優點；其成品高導熱、高強度，具有特殊厚度比例，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。用該方法能夠生產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，且滿足高導熱，高強度的性能要求。
2、導熱率和熱膨脹系數可以通過銅、鉬層的厚度比例來控制，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、采用電鍍或噴涂法生產銅/鉬/銅電子封裝材料，簡化了生產工序，縮短了生產周期，有利于提高產品的生產效率和控制成本。
具體實施例方式
根據本發明制備方法，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出表中。其中表1為本發明及現有技術制備的銅/鉬/銅電子封裝復合材料的尺寸規格及制備工藝步驟和工藝參數表，表2為采用本發明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#為本發明實施例，4-5#為現有技術對比例。
表1本發明及現有技術銅/鉬/銅電子封裝復合材料的尺寸規格及制備工藝步驟和工藝參數表

表2采用本發明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
1.一種具有特殊層厚比例的銅/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、電鍍或噴涂、退火、冷軋、后續處理五個步驟，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、電鍍或噴涂在鉬板表面電鍍或噴涂上厚度為0.01-0.25mm的無氧銅層；C、退火在真空或氣體保護狀態下，將經過電鍍或噴涂的銅/鉬/銅復合板在500-900℃溫度下退火處理1-2小時；D、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，厚度為0.1-1mm；E、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，成品板材的銅/鉬/銅的厚度配比為1∶4∶1～1∶6∶1。
2.根據權利要求1所述的具有特殊層厚比例銅/鉬/銅電子封裝復合材料的制備方法，其特征在于上述方法中保護氣體是氫氣、氮氣或氬氣中的一種。
全文摘要
本發明屬于電子封裝材料領域，主要應用于集成電路、激光器件等半導體行業中的金屬封裝行業，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、后續處理五個步驟。本發明與現有技術相比具有生產工序簡化，生產周期縮短，生產效率高，成本低的優點；其成品具有高導熱、高強度，厚度比例特殊，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。用該方法能夠生產出鉬層與銅層的厚度比大于1∶4∶1的銅/鉬/銅多層金屬復合材料。
文檔編號C21D11/00GK1850436SQ20061007282
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月10日 優先權日2006年4月10日
發明者熊寧, 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