[发明专利]一种电子封装用石墨-铜钼基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种电子封装用石墨‑铜钼基复合材料的制备方法，该方法包括：一、将电解铜粉依次经高温氧化和高能球磨处理得到氧化铜粉；二、将氧化铜粉、鳞片石墨与钼粉球磨混合得到复合粉末；三、将复合粉末进行还原处理得到石墨负载铜纳米颗粒复合粉末；四、将石墨负载铜纳米颗粒复合粉末进行真空热压烧结，得到石墨‑铜钼基复合材料。本发明通过将电解铜粉氧化成氧化铜粉并与其它组分粉末混合后再还原，构建石墨负载铜纳米颗粒结构，将石墨均匀分散在铜粉末中，有效降低了石墨团聚现象，解决了石墨与铜之间不润湿导致的石墨在铜基体中难以分散均匀的问题，同时强化界面结合，得到力学性能优异、高热导率和低热膨胀系数的石墨‑铜钼基复合材料。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种电子封装用石墨-铜钼基复合材料的制备方法。

背景技术

随着现代电子信息产业的飞速发展，电子元器件的设计越来越微型化和复杂化，产生的热量越来越多，散热问题成为衡量电子产品可靠性的因素之一。若散热不达标，将严重影响电子元器件的功能，甚至导致机器不能正常工作。因而，电子封装材料的性能需要满足更高的要求。

铜钼复合材料是第一代热管理材料，其热导率为184W·m^-1K^-1～197W·m^-1K^-1，现今已难以满足电子封装材料的性能要求。石墨拥有比较低的热膨胀系数和在片层方向高达10000W·m^-1K^-1～2000W·m^-1K^-1的导热率，是一种优异的金属基电子封装材料增强相。将石墨引入铜钼材料来制备石墨-铜钼基复合材料，有望获得优异的力学性能、高热导率和低热膨胀系数。但石墨和铜之间不润湿，而且石墨在铜基体中难以分散均匀，如何解决这些问题，是提高复合材料性能的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种电子封装用石墨-铜钼基复合材料的制备方法。该方法通过将电解铜粉氧化成氧化铜粉并与其它组分粉末混合后再还原，构建石墨负载铜纳米颗粒结构，将石墨均匀分散在铜粉末中，有效降低了石墨团聚现象，解决了石墨与铜之间不润湿导致的石墨在铜基体中难以分散均匀的问题，同时强化界面结合，得到力学性能优异、高热导率和低热膨胀系数的石墨-铜钼基复合材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电子封装用石墨-铜钼基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、制备氧化铜粉：将电解铜粉在高温下进行氧化，然后进行高能球磨处理，得到氧化铜粉；所述氧化铜粉为表面包覆氧化铜膜的铜粉；

步骤二、制备复合粉末：将步骤一中得到的氧化铜粉、鳞片石墨与钼粉按照44.5：(2.25～18)：(5.1～51)的质量比进行球磨混合，得到复合粉末；

步骤三、制备石墨负载铜纳米颗粒复合粉末：将步骤二中得到的复合粉末放置于管式炉中，在还原气氛条件下进行还原处理，得到石墨负载铜纳米颗粒复合粉末；

步骤四、制备石墨-铜钼基复合材料：将步骤三中得到的石墨负载铜纳米颗粒复合粉末进行真空热压烧结，得到石墨-铜钼基复合材料。

由于铜粉具有良好的塑性，高能球磨会导致铜粉形成片层结构，达不到细化的目的。本发明将电解铜粉氧化和高能球磨细化后得到氧化铜粉，即表面包覆氧化铜膜的铜粉，氧化铜的塑性较铜粉低，因此氧化铜粉在与鳞片石墨、钼粉球磨混合过程中不易成片且得到进一步细化，形成了均匀的混合粉末，经还原后生成铜纳米颗粒附着在石墨上，得到石墨负载铜纳米颗粒复合粉末，从而将石墨均匀分散在铜粉末中，有效降低了石墨团聚现象，解决了石墨与铜之间不润湿导致的石墨在铜基体中难以分散均匀的问题。同时，由于石墨之间存在着铜纳米颗粒，相比石墨之间的界面结合力，铜和石墨之间的界面结合力更强，即界面结合得到强化，从而经真空热压烧结得到力学性能优异、高热导率和低热膨胀系数的石墨-铜钼基复合材料，大大改善了石墨-铜钼基复合材料的性能。