一種銅-鉬銅-銅三層復合板及其制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種銅-鉬銅-銅三層復合板及其制造方法，本發明的銅板（4）和鉬銅合金板的界面有一層電鍍銅作為過渡層，采用高溫熱壓燒結的工藝后，界面結合強度高，在后續的軋制生產過程中，界面不容易產生分層，同時可以減小后續的加工變形量，減少邊部的開裂現象，因此本發明提供的銅/鉬銅/銅電子封裝材料界面結合強度高，產品合格率高，成本低，可以廣泛的應用于電子工業中。
【專利說明】一種銅-鉬銅-銅三層復合板及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子功能復合材料領域，具體指一種銅-鑰銅-銅三層復合板及其制造方法。
【背景技術】
[0002]銅具有高的導熱導電性能，易于加工成形，因而在電子工業中得到了廣泛的應用，但是銅較軟、熱膨脹系數大，限制了它的進一步應用。難熔金屬鑰則具有強度高、熱膨脹系數小、彈性模量大等特點。因此，將銅和鑰銅復合，充分發揮各自的優勢，可得到單一金屬所不可能具有的特殊性能，如可設計的熱膨脹系數和良好的導電導熱性能。
[0003]歐洲專利文獻(EP1553627A1)闡述了一種銅-鑰銅-銅三層復合板的制造方法，他們采用了軋制復合的方法，鑰銅坯料先經60%以上的預變性，然后兩面覆銅板進行軋制復合而成，這種軋制復合的方法生產銅-鑰銅-銅三層復合板，銅-鑰銅-銅三層界面靠軋制壓力結合，復合板材料界面結合強度低，在后續的軋制生產過程中，由于經過了 60%以上的預變形，應力比較大，容易產生界面分層、邊部開裂的現象，導致產品合格率低，成本高。
【發明內容】
[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發明要解決的技術問題就是如何提高銅-鑰銅-銅三層復合板的界面結合強度高，使得在后續的軋制生產過程中，界面不容易產生分層，同時可以減小后續的加工變形量，減少邊部的開裂現象，提高產品合格率高，降低成本低。
[0006](二)技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種銅-鑰銅-銅三層復合板的制備方法，包括下述步驟:
[0008]步驟一:將鑰銅合金板預先電鍍2-5微米厚的純銅，得到鍍銅的鑰銅合金板；
[0009]步驟二:將面積不小于鍍銅的鑰銅合金板的銅板放置在鍍銅的鑰銅合金板兩側，一起放置在熱壓燒結爐的壓模上，加壓至10-25Mpa，在氣氛保護狀態下加熱至800-10001:，保溫保壓0.5-4小時。隨后保持壓力不變隨爐冷卻，即得具有冶金結合的銅-鑰銅-銅三層復合錠坯；
[0010]步驟三:將步驟二中所得銅-鑰銅-銅三層復合錠坯從上述熱壓燒結爐中冷卻后取出，在氣氛保護狀態下加熱至300-1000°C進行軋制減薄加工至設定厚度的銅-鑰銅-銅
三層復合錠坯；
[0011]步驟四:將步驟三中所得減薄之銅-鑰銅-銅三層復合錠坯進行先酸洗后冷軋，再在氣氛保護狀態下加熱到300-1000°C進行熱處理即得成品銅-鑰銅-銅三層復合板。
[0012]優選地，所述的氣氛保護狀態是真空狀態，或者是氫氣、氮氣、氬氣、二氧化碳、一氧化碳中任意一種或二種氣體之混合氣體的保護狀態。
[0013]優選地，所述銅板面積大于鑰銅合金板，但不超過10%。[0014]優選地，所述銅板為普通電解銅板，所述鑰銅合金板為普通粉末冶金方法制備的鑰銅合金板，其中鑰銅合金中銅含量為20-50wt.%。
[0015]本發明還提供一種銅-鑰銅-銅三層復合板，所述銅-鑰銅-銅三層復合板是由本發明提供的制備方法制備得到的。
[0016](三)有益效果
[0017]本方法的銅和鑰銅合金的界面有一層電鍍銅做為過渡層，采用高溫熱壓燒結的工藝后，使得銅-鑰銅-銅三層復合板的界面結合強度高，在后續的軋制生產過程中，界面不容易產生分層，同時可以減小后續的加工變形量，減少邊部的開裂現象，因此本方法生產的銅/鑰銅/銅三層復合板界面結合強度高，產品合格率高，成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1:本發明提供的一種銅-鑰銅-銅三層復合板的制作工藝示意圖；
[0020]圖2:銅-鑰銅-銅三層復合板結構示意圖；
圖中:1、熱壓燒結爐；2、上壓模；3、下壓模；4、銅板；5、鍍銅的鑰銅合金板。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。
[0022]該銅-鑰銅-銅三層復合板的制備方法，包括下述步驟:
[0023]步驟一:將鑰銅合金板預先電鍍2-5微米厚的純銅，得到鍍銅的鑰銅合金板5 ；
[0024]步驟二:將鍍銅的鑰銅合金板5兩側覆蓋比其面積大10%的銅板4，一同置于熱壓燒結爐中I中的下壓模3上；
[0025]步驟三:啟動熱壓燒結爐1，使上壓模2向下壓，緊密壓在銅板4上，形成10_25Mpa的壓力，隨后從室溫開始升溫至800-1000°C，并通入氣氛保護。保溫保壓0.5-4小時后，保持壓力不變隨爐冷卻，即得銅-鑰銅-銅三層復合錠坯；
[0026]步驟四:將步驟三中所得銅-鑰銅-銅三層復合錠坯從上述熱壓燒結爐I中取出，在氣氛保護下加熱至300-1000°C進行軋制減薄加工至設定厚度的銅-鑰銅-銅三層復合錠坯；
[0027]步驟五:將步驟四中所得減薄之銅-鑰銅-銅三層復合錠坯進行先酸洗后冷軋，再在氣氛保護狀態下加熱到300-1000°C進行熱處理即得成品銅-鑰銅-銅三層復合板。
[0028]所述的氣氛保護狀態是真空狀態，或者是氫氣、氮氣、氬氣、二氧化碳、一氧化碳中任意一種或二種氣體之混合氣體的保護狀態。
[0029]實施例1，參照圖1，銅-鑰銅-銅三層復合板的制造，鍍銅鑰銅合金板5尺寸為(100 X 80 X 15)毫米，銅板4尺寸為(120 X 100 X 17.5)毫米，將銅板夾住鑰銅合板放置于下壓模3的中心位置，啟動熱壓燒結爐I，使上壓模2向下壓在銅板4上，形成15Mpa的壓力，隨后在氫氣氛保護下加熱至850°C，保溫保壓30分鐘，隨后保持壓力不變隨爐冷卻。冷卻后取出復合好的錠坯， 中間層為鑰銅合金，兩面包覆了 17.5毫米厚的銅層。
[0030]將復合錠坯在氣氛保護下加熱至80(TC，保溫20分鐘，取出，經5個道次熱軋至2毫米厚。將熱軋后的復合板在稀硫酸中清洗，去除氧化皮，然后冷軋到I毫米厚的板材即為本發明的成品銅-鑰銅-銅三層復合板板材。
[0031]實施例2:銅-鑰銅-銅三層復合板的制造，鍍銅鑰銅合金板5尺寸為(80 X 50 X 20)毫米，銅板4尺寸為(100 X 60 X 20)毫米，將銅板4夾住鑰銅合板放置于下壓模3的中心位置，啟動熱壓燒結爐I，使上壓模2向下壓在銅板上，形成20Mpa的壓力，隨后在真空環境下加熱至900°C，真空度為10-4托，保溫保壓3小時，隨后保持壓力不變隨爐冷卻。冷卻后取出復合好的錠坯，中間層為鑰銅合金，兩面包覆了 20毫米厚的銅層。
[0032]將復合錠坯在氫氣和氮氣(氫氣體積:氮氣體積=3:1)的混合氣氛中加熱到850°C，保溫30分鐘，熱軋至1.8毫米厚。然后在上述混合氣氛中對其進行80(TC溫度熱處理I小時，冷卻后于稀硫酸中清洗，再冷軋至1.0毫米厚，重復前述熱處理，再冷軋至0.4毫米厚，就得到了成品銅-鑰銅-銅三層復合板板材。
[0033]通過實驗測量剪切強度，參照GB6396-1995，將軋制復合得到的銅-鑰銅-銅三層復合板退火后加工成剪切拉伸試樣1，將本發明方法得到的銅-鑰銅-銅三層復合板復合層板退火后加工成剪切拉伸試樣2，試樣I和試樣2尺寸和形狀如圖所示2所示，所用檢測儀器為Instron8042電子萬能拉伸試驗機，拉伸速度為2mm/min, a是試樣總厚度,b為試樣寬度，其中a為2mm, b為5mm。
[0034]軋制復合得到的銅-鑰銅-銅三層復合板與本發明方法得到的銅-鑰銅-銅三層復合板，其成品率以及材料界面強度比較如下表:
[0035]
【權利要求】
1.一種銅-鑰銅-銅三層復合板的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟一:將鑰銅合金板電鍍2-5微米厚的純銅，得到鍍銅的鑰銅合金板(5)； 步驟二:將面積不小于鍍銅的鑰銅合金板(5)的銅板(4)放置在鍍銅的鑰銅合金板(5)兩側，一起放置在熱壓燒結爐(I)的壓模上，加壓至10-25Mpa，在氣氛保護狀態下加熱至800-1000°C，保溫保壓0.5-4小時，保持壓力不變隨爐冷卻，得到具有冶金結合的銅-鑰銅-銅三層復合錠坯； 步驟三:將步驟二中所得銅-鑰銅-銅三層復合錠坯從所述的熱壓燒結爐(I)中冷卻后取出，在氣氛保護狀態下加熱至300-1000°C進行軋制減薄加工至設定厚度的銅-鑰銅-銅三層復合錠坯； 步驟四:將步驟三中所得減薄的銅-鑰銅-銅三層復合錠坯先酸洗后冷軋，再在氣氛保護狀態下加熱到300-1000°C進行熱處理，得到成品銅-鑰銅-銅三層復合板。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氣氛保護狀態是真空狀態，或者是氫氣、氮氣、気氣、二氧化碳、一氧化碳中任意一種或二種氣體之混合氣體的保護狀態。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述銅板(4)面積比鍍銅的鑰銅合金板(5)大，但不超過10%。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述銅板(4)為普通電解銅板(4)，所述鑰銅合金板為普通粉末冶金方法制備的鑰銅合金板，其中鑰銅合金中銅含量為20-50wt.%。
5.一種銅-鑰銅-銅三層復合板，其特征在于，所述銅-鑰銅-銅三層復合板是根據權利要求I至4中任意一項所述的方法得到的。
【文檔編號】B21B1/38GK103949472SQ201410113691
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】姜國圣, 周俊, 吳化波 申請人:長沙升華微電子材料有限公司