銅基複合導熱裝置的製作方法
2023-07-24 05:07:21 3
專利名稱：銅基複合導熱裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及導熱裝置，尤其是一種銅基複合導熱裝置。
背景技術：
當兩個固體表面相互接觸時，由於微觀表面粗糙度的存在，其實際接觸僅發生在接觸面的一些離散的微突體上，實際接觸面積只佔名義接觸面積非常小的一部分。這就使界面發生了不完全接觸，最終導致了熱流的收縮，使兩個相互接觸的固體間的溫度產生一個階躍變化，產生的熱阻即為接觸熱阻。接觸熱阻是電子器件設計中的一個重要參數，如微電子封裝中納米結構的IC設計、表面鍍膜材料、熱電器件、超導薄膜、半導體薄膜，LED封裝設計、光學數據存取器、超短脈衝雷射器、低溫超導絕緣、高功率晶片設計等，隨著電子器件功率密度的提升，減小接觸熱阻、降低電子器件溫度是產品設計中的一項重要任務。為解決這一問題，市場逐漸出現通過填充兩接觸面間隙來降低接觸熱阻的導熱膏、導熱矽膠片、紫銅、複合金屬材料、導熱矽脂等產品，一般導熱係數為1.5w/mk 4w/mk，其中導熱矽脂的效果較好，但由於摻雜了貴金屬成分而價格不菲；導熱膏等產品隨著使用時間增加易出現材料老化，當反覆加熱，材料多次膨脹、多次冷縮後易發生失效現象。
發明內容本實用新型提供一種重量輕、導熱係數高和低熱膨脹係數的銅基複合導熱裝置。為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:該裝置包括:一銅質基材，所述的銅質基材的一個或多個表面上設有共晶結合金屬材料。優選地，所述的銅質基材為片狀。優選地，所述的共晶結合金屬材料設於片狀銅質基材的一側或兩側表面上。由於採用了上述結構，本實用新型銅基複合導熱裝置避免了普通複合材料使用中因頻繁熱脹冷縮導致電子器件出現裝配間隙，熱阻增大的現象；而且兩側共晶結合的Sn、Ag、Ga材料屬質軟金屬，在一定結合壓力下可有效填充界面空隙，降低界面接觸熱阻；此外，「共晶結合金屬一銅質基材一共晶結合金屬」這種材料組合形式，縮短了金屬材料導熱過程中電子流傳遞路徑，加強了傳熱速率；在電子器件封裝中作為降低接觸熱阻的中間材料不易液化或變形、能保證產品的穩定性能。
圖1是本實用新型第一實施例的銅基複合導熱材料的截面結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的第一實施例提供了一種銅基複合導熱裝置，該材料包括片狀銅質基材1，所述的片狀銅質基材上一側或兩側表面上設有共晶結合金屬材料層2，所述的共晶結合金屬材料層2為6 12%的銀、8 3%的鎵、80 91%的錫形成的共晶結合金屬材料；並且上述共晶結合金屬材料層中所述的銀為無鉛銀。本實施例的銅基複合導熱裝置在使用時一般設置於熱源面與散熱器之間，所以本實施例中的銅質基材為片狀，其厚度在0.1mm左右，在銅質基材的兩側均設有共晶結合金屬材料層，本實施例中，每一側的共晶結合金屬材料層約在0.05_左右，銅質基材和共晶結合金屬材料層的厚度不宜過厚，否則會影響導熱效果。使用時，由於共晶結合金屬材料層中的鎵元素具有熱縮冷脹的特性，與錫、銀等其他金屬元素熱脹冷縮特性形成互補，使得整個材料隨溫度變化的脹縮特性不明顯，而且共晶結合金屬材料為一質軟材料，置於熱源面和散熱器之間的時候，因兩面受擠壓，可以有效的填補熱源面和散熱器之間的空隙，另外，上述三種材料形成的共晶結合金屬材料的共晶溫度高於180°C，在電子器件封裝中作為降低接觸熱阻的中間材料不宜液化、變形、能保證產品的穩定性能。以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.銅基複合導熱裝置，其特徵在於:包括一銅質基材，所述的銅質基材的一個或多個表面上設有共晶結合金屬材料。
2.如權利要求1所述的銅基複合導熱裝置，其特徵在於:所述的銅質基材為片狀。
3.如權利要求2所述的銅基複合導熱裝置，其特徵在於:所述的共晶結合金屬材料設於片狀銅質基材的一側或兩側表面上。
專利摘要本實用新型涉及導熱裝置，尤其是一種銅基複合導熱裝置。該裝置包括一銅質基材，所述的銅質基材的一個或多個表面上設有共晶結合金屬材料。本實用新型銅基複合導熱裝置避免了普通複合材料使用中因頻繁熱脹冷縮導致電子器件出現裝配間隙、熱阻增大的現象；而且兩側共晶結合的Sn、Ag、Ga材料屬質軟金屬，在一定結合壓力下可有效填充界面空隙，降低界面接觸熱阻；此外，「共晶結合金屬－銅質基材－共晶結合金屬」這種材料組合形式，縮短了金屬材料導熱過程中電子流傳遞路徑，加強了傳熱速率；在電子器件封裝中作為降低接觸熱阻的中間材料不易液化或變形、能保證產品的穩定性能。
文檔編號H01L23/373GK203165878SQ20122065191
公開日2013年8月28日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者祝榮程 申請人:深圳珈偉光伏照明股份有限公司