專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電鍍及復(fù)合鍍?cè)O(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石 /金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備。
背景技術(shù)：
電子封裝材料指用以支撐、保護(hù)半導(dǎo)體芯片和電子電路的基片、底板、外殼的材料，主要應(yīng)用于電子器件中，理想的電子封裝材料需滿足以下幾個(gè)要求具有高導(dǎo)熱率，防止器件因過熱而失效；熱膨脹系數(shù)與硅、砷化鎵等芯片及基片材料相匹配，避免芯片的熱應(yīng)力損壞；有足夠的強(qiáng)度和剛度，支撐、保護(hù)芯片；成本盡可能低，滿足商業(yè)化需求。作為微電子封裝熱沉材料的新一代產(chǎn)品，金屬基復(fù)合材料除具有高導(dǎo)熱和低膨脹等優(yōu)良特性之外， 還具有易加工，機(jī)械性能良好和導(dǎo)電的特點(diǎn)。金剛石是已知自然界中熱導(dǎo)率最高的物質(zhì)，單晶金剛石熱導(dǎo)率可達(dá)2000W/(m · K)，其熱膨脹系數(shù)也很低。但只有金剛石不易制成封裝材料，價(jià)格也過于昂貴，所以目前較好的選擇為金剛石/金屬基復(fù)合材料。這種材料的制備常用方法有以下幾種粉末冶金法、層疊復(fù)合化法、機(jī)械合金化法、溶滲法，然而這些方法不是設(shè)備昂貴導(dǎo)致成本過高，就是燒結(jié)體尺寸難以做大，工序復(fù)雜，或材料致密度差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，可用于制備層狀結(jié)構(gòu)的金剛石/金屬?gòu)?fù)合材料，實(shí)現(xiàn)鍍覆金剛石/金屬層的厚度控制，在自動(dòng)控制下實(shí)現(xiàn)連續(xù)制備金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，其中，包括支架和電鍍槽， 所述電鍍槽與支架經(jīng)主軸連接，在所述電鍍槽上設(shè)置有進(jìn)液通道和出液通道，在電鍍槽內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極，所述陰極設(shè)置在兩個(gè)陽(yáng)極間的主軸上，所述電鍍槽內(nèi)還設(shè)置有控溫部件和電流控制模塊。進(jìn)一步，通過控制主軸上的齒輪箱使電鍍槽不動(dòng)而陰極板轉(zhuǎn)動(dòng)或陰極板不單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)而隨電鍍槽同步轉(zhuǎn)動(dòng)得到金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述進(jìn)液通道、出液通道與主軸同軸。當(dāng)電鍍槽轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方便鍍液的注入與更換。進(jìn)一步，所述進(jìn)液通道的進(jìn)液口處于陽(yáng)極與陰極之間。這樣使金剛石不受上陽(yáng)極板阻攔地落在陰極板上，提高了金剛石每次的利用率，也為高濃度的金剛石電鍍提供了條件。進(jìn)一步，所述電鍍槽的底蓋與電鍍槽活動(dòng)連接。這樣可以打開更換或安裝各極板， 也方便電鍍成品的取出。進(jìn)一步，電鍍槽為膠囊形狀。電鍍槽可以由主軸上的齒輪控制繞主軸單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)把沉淀下來的金剛石多次利用。本實(shí)用新型可通過齒輪控制電鍍槽不動(dòng)而陰極板轉(zhuǎn)動(dòng)或陰極板不單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)而隨電鍍槽同步轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)金屬-金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)。電鍍槽為膠囊形狀，可以由主軸上的齒輪箱控制繞主軸單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)把沉淀下來的金剛石多次利用。陰極極板可由主軸齒輪箱控制單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)半周。無(wú)論電鍍槽轉(zhuǎn)動(dòng)還是陰極板轉(zhuǎn)動(dòng)，都是在陰極板上表面電鍍金剛石/金屬層，在陰極板下表面只電鍍金屬層。電渡槽的底蓋可以打開，當(dāng)電鍍槽底蓋轉(zhuǎn)向上方停止時(shí)方便電鍍成品的取出與電鍍底板的安裝。進(jìn)液通道、出液通道與主軸同軸，當(dāng)電鍍槽轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方便鍍液的注入與更換。進(jìn)液口位置處在陽(yáng)極與陰極之間，加入的金剛石可以無(wú)阻攔的落在陰極上，提高了金剛石單次的利用率，也為高濃度的金剛石電鍍提供了條件。當(dāng)采用電鍍槽不動(dòng)，陰極極板轉(zhuǎn)動(dòng)的工作方式時(shí)，可通過電流控制模塊控制陰極與兩個(gè)陽(yáng)極間的電流實(shí)現(xiàn)陰極上下表面鍍層的厚度。當(dāng)陽(yáng)極與陰極同時(shí)通電時(shí)，在陰極上表面由于金剛石的重力作用電鍍金剛石/金屬層，而在陰極下表面只能電鍍金屬層，通過實(shí)驗(yàn)可預(yù)先測(cè)定陰極上、下表面的電鍍速度，所以在電鍍過程中可以通過控制電鍍時(shí)間和速度從而控制上表面的金剛石/金屬層的厚度以及下表面金屬層的厚度。由于陰極板上部與下部可以同時(shí)電鍍，所以這種方法是普通電鍍速度的二倍；當(dāng)陰極上表面鍍覆了一定厚度的金剛石/金屬層，下表面鍍覆了一定厚度的金屬層后，由主軸控制陰極板旋轉(zhuǎn)180°， 此時(shí)原陰極上表面變?yōu)殄兏步饘賹?，原陰極下表面變?yōu)殄兏步饎偸?金屬層，即上表面在金屬層的基礎(chǔ)上會(huì)電鍍金剛石/金屬層，下表面會(huì)在金剛石/金屬層的基礎(chǔ)上電鍍金屬層， 這便實(shí)現(xiàn)了金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用陰極板不單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)而隨電鍍槽同步轉(zhuǎn)動(dòng)的工作方式時(shí)，其工作方式的實(shí)現(xiàn)是由齒輪箱控制的，當(dāng)齒輪箱控制陰極板不動(dòng)而電鍍槽轉(zhuǎn)動(dòng)，效果便是此工作模式。膠囊形狀的電鍍槽外部有個(gè)支架，主軸兩端設(shè)置在支架上，主軸和電鍍槽由齒輪連接，故電鍍槽可繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)把沉淀下來的金剛石再次攪拌起來，提高金剛石的多次利用率。 與陰極板單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式一樣，可通過電鍍獲得金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。通過從進(jìn)液口不斷加入一定濃度的金剛石懸濁液，以及轉(zhuǎn)動(dòng)膠囊電鍍槽，把上一次電鍍未使用完而沉淀下來的金剛石再次從上部通過重力作用電鍍到陰極上表面，實(shí)現(xiàn)金剛石/金屬層中金剛石含量的變化。實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型可快速獲得金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，層狀結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于可以以二維結(jié)構(gòu)組合成各種三維形狀，即通過層的使用將三維問題降低為二維的解決方法，以制成各種形狀的封裝產(chǎn)品，滿足封裝要求。本實(shí)用新型由于陰極板上部與下部可以同時(shí)電鍍，是普通電鍍速度的二倍，而且降低了成本，實(shí)現(xiàn)了快速獲得金屬-金剛石/金屬電子封裝復(fù)合材料。本實(shí)用新型通過雙陽(yáng)極的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)陰極的上下表面同時(shí)鍍覆不同的鍍層，即在陰極一面鍍覆金屬層，同時(shí)另一面鍍覆金剛石/金屬層，提高了鍍覆效率；通過電流控制模塊可實(shí)現(xiàn)金屬層與金剛石/金屬層的厚度控制；通過進(jìn)液口位置的設(shè)計(jì)以及轉(zhuǎn)動(dòng)電鍍槽的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)金剛石高效能的利用，并且可以控制金剛石/金屬層中金剛石顆粒含量的變化。

附圖為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括支架12和電鍍槽6，電鍍槽6為膠囊形狀，電鍍槽6 的底蓋5與電鍍槽6活動(dòng)連接，可打開；電鍍槽6與支架12經(jīng)主軸10連接，主軸10與電鍍槽6通過齒輪箱9固定，在電鍍槽6上部設(shè)置有進(jìn)液通道11，下部設(shè)置出液通道4，進(jìn)液通道11、出液通道4與主軸10同軸，進(jìn)液通道11的進(jìn)液口 2處于上陽(yáng)極1與陰極3之間；陰極3安裝在主軸10上，位于上陽(yáng)極1和下陽(yáng)極7之間，可隨主軸10轉(zhuǎn)動(dòng)。上陽(yáng)極1、陰極3、 下陽(yáng)極7分別水平設(shè)置在電鍍槽內(nèi)，或者分別通過相應(yīng)的固定架固定在電鍍槽內(nèi)。電鍍槽 6內(nèi)壁有控溫部件8，依據(jù)設(shè)定溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)鍍液溫度。電流控制模塊設(shè)置在電鍍槽6上， 用來控制陰極與兩個(gè)陽(yáng)極間的電流。主軸10與電鍍槽6通過齒輪箱9固定，主軸10通過其上附設(shè)的齒輪既可以控制電鍍槽6的轉(zhuǎn)動(dòng)又可以控制陰極3的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)液通道11和出液通道4都與主軸10同軸。在操作時(shí)，當(dāng)采用電鍍槽不動(dòng)，陰極極板轉(zhuǎn)動(dòng)的工作方式時(shí)，可通過電流控制模塊控制陰極與兩個(gè)陽(yáng)極間的電流實(shí)現(xiàn)陰極上下表面鍍層的厚度。當(dāng)陽(yáng)極與陰極同時(shí)通電時(shí)， 在陰極上表面由于金剛石的重力作用電鍍金剛石/金屬層，而在陰極下表面只能電鍍金屬層，通過實(shí)驗(yàn)可預(yù)先測(cè)定陰極上、下表面的電鍍速度，所以在電鍍過程中可以通過控制電鍍時(shí)間和速度從而控制上表面的金剛石/金屬層的厚度以及下表面金屬層的厚度。由于陰極板上部與下部可以同時(shí)電鍍，所以這種方法是普通電鍍速度的二倍；當(dāng)陰極上表面鍍覆了一定厚度的金剛石/金屬層，下表面鍍覆了一定厚度的金屬層后，由主軸控制陰極板旋轉(zhuǎn) 180°，此時(shí)原陰極上表面變?yōu)殄兏步饘賹?，原陰極下表面變?yōu)殄兏步饎偸?金屬層，即上表面在金屬層的基礎(chǔ)上會(huì)電鍍金剛石/金屬層，下表面會(huì)在金剛石/金屬層的基礎(chǔ)上電鍍金屬層，這便實(shí)現(xiàn)了金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用陰極板不單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)而隨電鍍槽同步轉(zhuǎn)動(dòng)的工作方式時(shí)，電鍍槽外部有個(gè)支架，主軸兩端設(shè)置在支架上，主軸和電鍍槽由齒輪箱連接，故電鍍槽可繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)把沉淀下來的金剛石再次攪拌起來，提高金剛石的多次利用率。與陰極板單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式一樣，可通過電鍍獲得金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。操作時(shí)，先由底蓋安裝陰極鍍板再由進(jìn)液通道注入鍍液，根據(jù)鍍覆溫度要求設(shè)定溫度；根據(jù)金屬層及金剛石/金屬層厚度設(shè)定陰極與兩陽(yáng)極間電流大小及鍍覆過程中極板翻轉(zhuǎn)時(shí)間間隔。若鍍覆過程中需要在每次開始鍍新的金剛石/金屬層前添加金剛石，則先翻轉(zhuǎn)陰極再添加，并根據(jù)鍍層中金剛石含量多少的情況適當(dāng)選擇鍍槽轉(zhuǎn)動(dòng)與否，若不需要添加金剛石，則使陰極不單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)而隨電鍍槽一同翻轉(zhuǎn)。陰極的翻轉(zhuǎn)的目的是為了在陰極上表面利用金剛石的重力作用電鍍金剛石/金屬層，而在陰極下表面只能電鍍金屬層，從而獲得金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)，電鍍槽的翻轉(zhuǎn)是為了使落在底部的金剛石被循環(huán)利用；根據(jù)金剛石/金屬層中金剛石的含量變化設(shè)定電鍍槽轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率及何時(shí)加入金剛石。 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了金剛石高效能的利用，另外采用雙面同時(shí)鍍覆，提高了鍍覆效率。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，其特征在于包括支架和電鍍槽，所述電鍍槽與支架經(jīng)主軸連接，在所述電鍍槽上設(shè)置有進(jìn)液通道和出液通道，在電鍍槽內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極，所述陰極設(shè)置在兩個(gè)陽(yáng)極間的主軸上，所述電鍍槽內(nèi)還設(shè)置有控溫部件和電流控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，其特征在于可通過主軸上的齒輪箱控制電鍍槽不動(dòng)而陰極板轉(zhuǎn)動(dòng)或陰極板不單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)而隨電鍍槽同步轉(zhuǎn)動(dòng)得到金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，其特征在于所述進(jìn)液通道、出液通道與主軸同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，其特征在于所述進(jìn)液通道的進(jìn)液口處于陽(yáng)極與陰極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，其特征在于所述電鍍槽的底蓋與電鍍槽活動(dòng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，其特征在于電鍍槽為膠囊形狀。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)式金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)的制備設(shè)備，涉及電鍍及復(fù)合鍍?cè)O(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括支架和電鍍槽，所述電鍍槽與支架經(jīng)主軸連接，在所述電鍍槽上設(shè)置有進(jìn)液通道和出液通道，在電鍍槽內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極，所述陰極設(shè)置在兩個(gè)陽(yáng)極間的主軸上，所述電鍍槽內(nèi)還設(shè)置有控溫部件和電流控制模塊。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)鍍覆金剛石/金屬層的厚度控制，在自動(dòng)控制下實(shí)現(xiàn)連續(xù)制備金屬-金剛石/金屬層狀結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C25D5/16GK202139313SQ20112023173
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者張迎九, 李建欣, 王鵬, 馬麗 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)