金属基电子封装复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子器件封装材料技术领域，具体涉及一种金属基电子封装复合材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在微电子集成电路以及大功率整流器件中，密集的无数微小尺寸的元件产生大量 热量，因芯片与封装材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力疲劳以及散热性能不佳 而导致的芯片过热已成为微电子电路和器件的主要失效形式。电子元件的封装成为了制约 系统性能的瓶颈问题。据估计，30%的芯片计算能力受到封装材料的限制，其影响已变得 和芯片同等重要。所谓封装是指用基片、底板、外壳来支撑和保护半导体芯片和电子电路， 同时起到散热和/或导电的作用。电子封装材料作为一种底座电子元件，用于承载电子元 器件及其相互联线，因此封装材料必须和置于其上的元器件在电学、物理、化学性质方面 保持良好的匹配。
[0003] 金属基电子封装复合材料的基体通常选择Al，Cu，Mg或者是它们的合金。这些纯 金属或者合金具备良好的导热导电性能，良好的可加工性能及焊接性能，同时它们的密度 也较低。复合体应具有较低的CTE、高的导热系数、良好的化学稳定性、较低的成本，同时 复合体应该与金属基体有较好的润湿性。为了得到低CTE、高热导率的电子封装复合材料， 目前研宄得比较多的是SiCp/Al,SiCp/Cu,Si/Al,B/Al,BeO/Al,BeO/Cu,BeO/Be,W/Cu,Mo/ Cu,Mo/Cu/Cu,Cu/lnvar/Cu等复合材料。目前已经投入商业化大批量生产的主是SiCp/ Al，W/Cu，Mo/Cu复合材料。近年来，随着科学技术的飞速发展，为了适应各个领域对材料 的热膨胀性能的特殊要求，负热膨胀（NTE)材料己经崭露头角。电子封装技术发展中针对 温度补偿封装引发了对该类材料的需求，电子封装材料研宄者开始对NTE材料产生极为广 泛的兴趣，利用NTE材料作为复合体用于金属基电子封装材料正好可以较好的满足电子封 装材料高热导低膨胀的要求，已经受到了极大的关注，其应用前景非常广阔。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种金属基电子封装复合材料及其制备方法，以铝铜为基体，在其上 面轧制SiC、Mo、BeO、ZrW208、GaAS，并首次添加玻璃纤维、酚醛纤维，得到的复合材料具 有优异的热物理性能及力学性能。
[0005] 本发明采用的技术方案为： 一种金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 15~30份，Cu 20~30份，SiC 10~15份，Mo 2~6份，BeO 3~5份，ZrW208 1~4份，GaAs 2~6份。
[0006] 还包括玻璃纤维5~10份，酚醛纤维1~3份。
[0007] 所述的金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 18~26份，Cu 22~28份，SiC 12~14份，Mo 3~5份，BeO 3~5份，ZrW208 2~3份，GaAs 3~5份，玻璃纤维6~8 份，酚醛纤维1~3份。
[0008] 所述的金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 22份，Cu 24份，SiC13份，Mo4份，BeO4份，ZrW208 2. 5份，GaAs4份，玻璃纤维7份，酚醛纤维 2份。
[0009] 所述金属基电子封装复合材料的制备方法，包括如下步骤： 1) 对A1和Cu金属表面进行处理，将金属表面打磨光滑，控制粗糙度Ra在0. 4~1. 6以 下，然后将两者分别浸入NaCl溶液中2~6h,取出，干燥备用； 2) 冷轧复合，将剩余组分加入轧机中，初道次变形量控制在20~30%之间，乳制温度为 340~420°C，乳制6~10道次，然后在210~240°C下退火l~2h，冷却得金属基电子封装复合材 料。
[0010] 步骤1)中NaCl溶液的质量浓度为20~40%。
[0011] 步骤2)中初道次变形量控制在22%，轧制温度为360~400°C，轧制8道次，然后在 220°C下退火 1. 5h。
[0012] 有益效果：本发明提供一种金属基电子封装复合材料及其制备方法，以铝铜为基 体，在其上面轧制SiC、Mo、BeO、ZrW208、GaAs，并首次添加玻璃纤维、酚醛纤维，得到的复 合材料具有优异的热物理性能及力学性能。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 一种金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 30份，Cu30份， SiC15 份，Mo6 份，Be05 份，ZrW208 4 份，GaAs6 份。
[0014] 制备方法，包括如下步骤： 1) 对A1和Cu金属表面进行处理，将金属表面打磨光滑，控制粗糙度Ra在0. 8以下， 然后将两者分别浸入质量浓度为30%的NaCl溶液中4h，取出，干燥备用； 2) 冷轧复合，将剩余组分加入轧机中，初道次变形量控制在22%，轧制温度为 360~400°C，乳制8道次，然后在220°C下退火1. 5h，冷却得金属基电子封装复合材料。
[0015] 实施例2 一种金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 15份，Cu20份， SiC10 份，Mo2 份，BeO3 份，ZrW208 1 份，GaAs2 份。
[0016] 制备方法，包括如下步骤： 1) 对A1和Cu金属表面进行处理，将金属表面打磨光滑，控制粗糙度Ra在0. 8以下， 然后将两者分别浸入质量浓度为30%的NaCl溶液中4h，取出，干燥备用； 2) 冷轧复合，将剩余组分加入轧机中，初道次变形量控制在22%，轧制温度为 360~400°C，乳制8道次，然后在220°C下退火1. 5h，冷却得金属基电子封装复合材料。
[0017] 实施例3 一种金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 26份，Cu28份， SiC14份，Mo5份，BeO5份，ZrW208 3份，GaAs5份，玻璃纤维8份，酚醛纤维3份。
[0018] 制备方法，包括如下步骤： 1)对A1和Cu金属表面进行处理，将金属表面打磨光滑，控制粗糙度Ra在0. 8以下， 然后将两者分别浸入质量浓度为30%的NaCl溶液中4h，取出，干燥备用； 2)冷轧复合，将剩余组分加入轧机中，初道次变形量控制在22%，轧制温度为 360~400°C，乳制8道次，然后在220°C下退火1. 5h，冷却得金属基电子封装复合材料。
[0019] 实施例4 一种金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 18份，Cu22份， SiC12份，Mo3份，BeO3份，ZrW208 2份，GaAs3份，玻璃纤维6份，酚醛纤维1份。
[0020] 制备方法，包括如下步骤： 1) 对A1和Cu金属表面进行处理，将金属表面打磨光滑，控制粗糙度Ra在0. 8以下， 然后将两者分别浸入质量浓度为30%的NaCl溶液中4h，取出，干燥备用； 2) 冷轧复合，将剩余组分加入轧机中，初道次变形量控制在22%，轧制温度为 360~400°C，乳制8道次，然后在220°C下退火1. 5h，冷却得金属基电子封装复合材料。
[0021] 实施例5 一种金属基电子封装复合材料，组分及各组分质量份数如下：A1 22份，Cu24份，SiC13份，Mo4份，BeO4份，ZrW208 2. 5份，GaAs4份，玻璃纤维7份，酚醛纤维2份。
[0022] 制备方法，包括如下步骤： 1) 对A1和Cu金属表面进行处理，将金属表面打磨光滑，控制粗糙度Ra在0. 8以下， 然后将两者分别浸入质量浓度为30%的NaCl溶液中4h，取出，干燥备用； 2) 冷轧复合，将剩余组分加入轧机中，初道次变形量控制在22%，轧制温度为 360~400°C，乳制8道次，然后在220°C下退火1. 5h，冷却得金属基电子封装复合材料。
[0023] 对实施例1~5中得到的金属基电子封装复合材料进行性能测试，测试方法参照相 应的国家标准，测试结果见表1。
[0024]表1 :
【主权项】
1. 一种金属基电子封装复合材料，其特征在于，组分及各组分质量份数如下：Al 15~30 份，Cu 20~30 份，SiC 10~15 份，Mo 2~6 份，BeO 3~5 份，ZrW2O8 1~4 份，GaAs 2~6 份。2. 根据权利要求1所述的金属基电子封装复合材料，其特征在于，还包括玻璃纤维 5~10份，酚醛纤维1~3份。3. 根据权利要求2所述的金属基电子封装复合材料，其特征在于，组分及各组分质量 份数如下：Al 18~26 份，Cu 22~28 份，SiC 12~14 份，Mo3~5 份，Be0 3~5 份，ZrW208 2~3 份，GaAs 3~5份，玻璃纤维6~8份，酚醛纤维1~3份。4. 根据权利要求1所述的金属基电子封装复合材料，其特征在于，组分及各组分质量 份数如下：Al 22 份，Cu 24 份，SiC 13 份，Mo 4 份，BeO 4 份，ZrW2O8 2. 5 份，GaAs 4 份， 玻璃纤维7份，酚醛纤维2份。5. 权利要求1~4中任意一项所述金属基电子封装复合材料的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤： 1) 对Al和Cu金属表面进行处理，将金属表面打磨光滑，控制粗糙度Ra在0. 4~1. 6以 下，然后将两者分别浸入NaCl溶液中2~6h,取出，干燥备用； 2) 冷轧复合，将剩余组分加入轧机中，初道次变形量控制在20~30%之间，乳制温度为 340~420°C，乳制6~10道次，然后在210~240°C下退火l~2h，冷却得金属基电子封装复合材 料。6. 根据权利要求5所述的金属基电子封装复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1) 中NaCl溶液的质量浓度为20~40%。7. 根据权利要求5所述的金属基电子封装复合材料的制备方法，其特征在于：步骤 2)中初道次变形量控制在22%，轧制温度为360~400°C，轧制8道次，然后在220°C下退火 I. 5h〇
【专利摘要】本发明公开了一种金属基电子封装复合材料及其制备方法，组分及各组分质量份数如下：Al 15~30份，Cu 20~30份，SiC 10~15份，Mo 2~6份，BeO 3~5份，ZrW2O8 1~4份，GaAs 2~6份。优选组分及质量份数为：Al 18~26份，Cu 22~28份，SiC 12~14份，Mo 3~5份，BeO 3~5份，ZrW2O8 2~3份，GaAs 3~5份，玻璃纤维6~8份，酚醛纤维1~3份。以铝铜为基体，在其上面轧制SiC、Mo、BeO、ZrW2O8、GaAs，并首次添加玻璃纤维、酚醛纤维，得到的复合材料具有优异的热物理性能及力学性能。
【IPC分类】C22C32/00, C22C30/02, C22F1/16, H01L23/29
【公开号】CN104962797
【申请号】CN201510381111
【发明人】刘杰
【申请人】苏州洋杰电子有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月30日