一种金刚石-铜复合散热材料及其制备方法与应用

本发明属于电子封装散热基板材料，具体涉及一种金刚石-铜复合散热材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着电子技术和功率器件的迅猛发展，器件集成度不断提高，单位面积的热流密度日益增大，传统的封装散热材料已难以满足高性能电子器件对高热导率和良好热匹配性能的要求。金刚石具高的热导率，但金刚石本身难以加工成形，因此金刚石增强金属基复合材料已成为电子封装领域的研究热点。铜具有良好的热导率、加工性和价格优势，是电子封装中常用的金属基体材料，因此金刚石-铜复合材料有望成为新一代散热材料。然而金刚石与铜之间界面润湿性差，界面热阻大，严重影响金刚石-铜复合材料的整体导热性能。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种金刚石-铜复合散热材料的制备方法以解决金刚石、铜界面润湿性差影响金刚石-铜复合材料导热性能的技术问题。

2、本发明的第二个目的是提供一种金刚石-铜复合散热材料。

3、本发明的第三个目的是提供一种金刚石-铜复合散热材料的应用。

4、为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：

5、一种金刚石-铜复合散热材料的制备方法，包括以下步骤：

6、s1：将金刚石、金属粉、活性物质混合得到混合物一，混合物一烧结后得到表面金属化修饰的金刚石；

7、s2：将表面金属化修饰的金刚石与铜粉混合后得到混合物二，混合物二通过放电等离子烧结后，即得。

8、进一步的，s1中所述的金属粉为钛粉，所述的活性物质为铝粉。

9、进一步的，s1中所述的金属粉的粒径为10-20 μm。

10、进一步的，s1中所述的金刚石与金属粉的质量比为1：0.8-1.4，所述的金刚石与活性物质的质量比为1：0.1-0.3。

11、进一步的，s1中所述的烧结为在真空条件下烧结，烧结的温度为730-980 ℃，烧结的时间为30-80 min。

12、进一步的，s2中所述的表面金属化修饰的金刚石与铜粉的质量比为1：0.5-2。

13、进一步的，s2中所述的放电等离子烧结的温度为700-950 ℃，时间为0-20 min，升温速率为50-100 ℃/min，压力为5-50 mpa。

14、进一步的，s1中所述的金刚石与金属粉、活性物质混合前还需要进行预处理，所述预处理步骤包括除油、碱洗及酸洗。

15、一种金刚石-铜复合散热材料，采用上述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法制备得到。

16、一种金刚石-铜复合散热材料在电子封装中作为散热材料的应用。

17、本发明的有益效果：

18、本发明采用一种新的表面修饰技术在金刚石表面修饰碳化钛层，然后将修饰了碳化钛层的金刚石与铜粉混合，采用放电等离子烧结技术制备金刚石-铜复合散热材料。从图17可以看出，本发明制备的金刚石-铜复合散热材料的热导性能优异，热导率最高为633.3w·m-1·k-1。

1.一种金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，s1中所述的金属粉为钛粉，所述的活性物质为铝粉。

3.根据权利要求1所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，s1中所述的金属粉的粒径为10-20 μm。

4.根据权利要求1所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，s1中所述的金刚石与金属粉的质量比为1：0.8-1.4，所述的金刚石与活性物质的质量比为1：0.1-0.3。

5.根据权利要求1所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，s1中所述的烧结为在真空条件下烧结，烧结的温度为730-980 ℃，烧结的时间为30-80 min。

6.根据权利要求1所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，s2中所述的表面金属化修饰的金刚石与铜粉的质量比为1：0.5-2。

7.根据权利要求1所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，s2中所述的放电等离子烧结的温度为700-950 ℃，时间为0-20 min，升温速率为50-100 ℃/min，压力为5-50 mpa。

8.根据权利要求1所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法，其特征在于，s1中所述的金刚石与金属粉、活性物质混合前还需要进行预处理，所述预处理步骤包括除油、碱洗及酸洗。

9.一种金刚石-铜复合散热材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项权利要求所述的金刚石-铜复合散热材料的制备方法制备得到。

10.一种如权利要求9所述的金刚石-铜复合散热材料在电子封装中作为散热材料的应用。