專利名稱：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)用于微電子和半導(dǎo)體行業(yè)的金屬封裝行業(yè)，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(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的電子封裝材料如Invar、Kovar、W、Mo等雖然有較低的熱膨脹系數(shù)，但都不能滿足高導(dǎo)熱的要求，而高質(zhì)量的芯片對(duì)封裝材料要求有低膨脹系數(shù)、高熱導(dǎo)率、高強(qiáng)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(fù)合材料才能利用各種單一材料的優(yōu)點(diǎn)，從而獲得優(yōu)良的綜合性能。目前，電子封裝復(fù)合材料已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，其中銅/鉬/銅就是一種重要的電子封裝復(fù)合材料。它屬于平面型金屬基復(fù)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(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題，同時(shí)它又可以通過調(diào)整鉬、銅的厚度來調(diào)整其熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率，達(dá)到兼有高強(qiáng)度及易沖制成型等特點(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，如公開號(hào)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(chǎn)工藝過程繁多，熔化冷卻后銅板的表面質(zhì)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(fā)生氫脆，也難以滿足電子工業(yè)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(fù)合材料，相比較本發(fā)明，美國專利增加了軋前焊接的工序，并且軋制工藝較為復(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工藝簡單、易控制、適于規(guī)?；a(chǎn)的制備銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的方法。其成品具有高導(dǎo)熱、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)方案為該方法包括表面處理、包覆、熱軋、退火、冷軋、后續(xù)處理六個(gè)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(hù)氣體狀態(tài)下，將銅板經(jīng)500-900℃退火處理1-2小時(shí)，同時(shí)選用厚度為0.6-0.8mm的鉬板經(jīng)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(dá)到增強(qiáng)復(fù)合強(qiáng)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(shí)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(jīng)過2-5道次熱軋，獲得接近成品要求的尺寸規(guī)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(hù)狀態(tài)下，將經(jīng)過熱軋的銅/鉬/銅復(fù)合板在500-900℃溫度下退火處理1.5小時(shí)，然后空冷至室溫，其目的是消除復(fù)合板材在軋制過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，軟化材料，為下一步冷軋做準(zhǔn)備。
E、冷軋把經(jīng)過退火的復(fù)合板在四輥軋機(jī)上經(jīng)過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。
F、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(hù)為氫氣、氮?dú)庵械囊环N。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有制備工藝簡單、易控制、適于規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。其成品具有高導(dǎo)熱、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)。
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(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的連續(xù)化，批量化和自動(dòng)化。
2、導(dǎo)熱率和熱膨脹系數(shù)可以通過改變?cè)及驳你~、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(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、尺寸適應(yīng)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(diào)節(jié)和控制，從而得到精確保證。
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于表中。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、包覆、熱軋、退火、冷軋、后續(xù)處理六個(gè)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(hù)狀態(tài)下，將銅板經(jīng)500-900℃退火處理1-2小時(shí)，同時(shí)選用厚度為0.6-0.8mm的鉬板經(jīng)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(shí)以排除層間的空氣；C、熱軋將上述包覆板材于600-1000℃經(jīng)過2-5道次熱軋，獲得接近成品要求的尺寸規(guī)格，其厚度為0.5-1.2mm；D、退火在10-1Pa-10-3Pa真空或氣體保護(hù)狀態(tài)下，將經(jīng)過熱軋的銅/鉬/銅復(fù)合板在500-900℃溫度下退火處理1-2小時(shí)；E、冷軋把經(jīng)過退火的復(fù)合板在四輥軋機(jī)上經(jīng)過2-10道次冷軋，以獲得最終成品要求的尺寸規(guī)格，其厚度為0.1-1mm；F、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，成品板材銅/鉬/銅的厚度配比為1∶1∶1～1∶4∶1。
2.一種銅/鉬/銅電子封裝復(fù)合材料的制備方法，其特征在于上述熱處理工藝中所述保護(hù)氣體為氫氣或氮?dú)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)用于微電子和半導(dǎo)體行業(yè)的金屬封裝行業(yè)，特別是涉及一種采用軋制工藝制備銅/鉬/銅電子封裝復(fù)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(xù)處理六個(gè)步驟。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有制備工藝簡單、易控制、適于規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，其成品具有高導(dǎo)熱、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)。
文檔編號(hào)B23P23/00GK1843691SQ20061007282
公開日2006年10月11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