[发明专利]石墨膜与铜的连接方法

权利要求书

1.一种石墨膜与铜的连接方法，其特征在于，对石墨膜进行表面金属化处理，在石墨膜表面形成金属中间层，金属铜与金属中间层扩散连接获得石墨膜与金属复合体，所述对石墨膜表面金属化处理是指利用磁控溅射技术在石墨膜表面形成纳米级或微米级的金属中间层；所述金属铜与金属中间层扩散连接具体为：将金属化的石墨膜与待连接金属材料置于真空扩散连接装置内，抽真空，对连接结构加压、加热进行连接，冷却至室温；通过采用磁控溅射对石墨膜表面依次溅射Ti、Ag和Nb使其金属化，利用金属化后的高导热石墨膜与金属材料发生元素扩散、反应和晶界迁移，在界面形成结合层，随后形成的结合层逐渐向体积方向发展从而实现石墨膜与金属的连接；

所述对石墨膜表面金属化处理是指利用磁控溅射设备，在石墨膜表面依次镀Ti、Ag、Nb金属层；

所述金属铜与金属中间层扩散连接时，扩散连接装置内气压为1.5×10^-3Pa~6.5×10^-3Pa；对石墨膜和铜的组合件施加的轴向压力为2MPa~5MPa；加热过程为，首先控制升温速率为10℃/min~20℃/min升温至750℃并保温10min，然后控制升温速率为5℃/min~10℃/min升温至800℃~900℃，保温30min~120min，最后再控制5℃/min~10℃/min的冷却速率降温至300℃后随炉冷却。

2.根据权利要求1所述的一种石墨膜与铜的连接方法，其特征在于，所述金属铜与金属中间层扩散连接的加热处理为：首先控制升温速率为10℃/min升温至750℃保温10min，然后控制升温速率为5℃/min升温至850℃，保温30min，最后再控制5℃/min的冷却速率降温至300℃后随炉冷却。

3.根据权利要求1所述的一种石墨膜与铜的连接方法，其特征在于，所述对石墨膜表面金属化处理具体为：将石墨膜放置磁控溅射腔体内，温度控制为室温，抽真空使腔体内部气压小于5×10^-3Pa，然后通入3sccm的氩气，使气压维持在2×10^-3Pa±0.5Pa，偏压调至400V，利用氩离子轰击石墨膜表面，持续10min，完成离子清洗，然后开始镀金属层，使石墨膜表面金属化，其中功率为100-400W，镀Ti时间为30-90min，镀Ag时间为20-70min，镀Nb时间为20-60min；石墨膜磁控溅射过程均在真空保护状态下。

4.根据权利要求1所述的一种石墨膜与铜的连接方法，其特征在于，石墨膜在表面金属化处理前，先进行预处理，预处理为：将石墨膜放入丙酮溶液中超声清洗10min~20min，去除表面油污和杂质；金属铜的预处理为：将金属材料进行机械加工，得到待连接金属材料试样，再将金属材料放入丙酮溶液中超声清洗10min~20min，然后将金属材料的待焊面分别采用400#、800#、1200#、2000#的砂纸逐级打磨并抛光。