本發(fā)明涉及熱沉材料，特別涉及一種鉬銅熱沉材料的制備方法。

背景技術：

1、熱沉，簡而言之，是一種能夠吸收并分散熱量的裝置或材料。熱沉材料是指一類能夠高效傳遞熱量并消耗大量熱能的材料，廣泛應用于散熱領域。熱沉材料以其優(yōu)異的散熱性能，成功地實現(xiàn)了對傳統(tǒng)散熱方法的突破。從分子結構的角度來看，熱沉材料一般由熱傳導率高和熱容量大的材料組成。典型的材料包括銅、鋁等金屬，以及氮化硅、氮化鋁等半導體材料。這些材料的低電阻率和高導熱率能夠有效地傳導熱能，將熱能快速、高效地轉移出去。在電子設備領域，熱沉材料被廣泛應用于芯片散熱、散熱片等，確保電子設備的正常運行。在核能領域，熱沉材料則用于將反應堆產生的熱量帶出，確保反應堆的安全運行。此外，在工業(yè)熱加工、汽車制造等領域，熱沉材料也發(fā)揮著不可或缺的作用?？偟膩碚f，熱沉及熱沉材料在多個領域都扮演著重要的角色。它們能夠有效地管理熱量，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對于現(xiàn)代社會的工業(yè)生產和科技發(fā)展具有重要意義。其中，金屬熱沉材料是常應用于集成電路與芯片結合的散熱材料，金屬熱沉材料以典型的鎢銅合金、鉬銅合金為代表，這些材料具有高熱導率、低熱膨脹系數、與芯片匹配等優(yōu)點。

2、現(xiàn)有技術的鉬銅熱沉材料的制備方法為熔滲方法，其用熔滲燒結制備銅基復合材料，需要先壓型制備鉬坯，再進行脫脂、預燒形成其一定氣孔的網絡結構骨架，然后進行高溫下銅液毛細作用力浸滲骨架中形成類合金材料。它有以下缺點：一、往往骨架的結構強度會影響鉬銅材料的熱膨脹系數；二、鉬骨架的空隙及網絡結構難以精準控制；三、熔滲后的鉬銅材料鉬銅成分偏失設計值；四、存在致密度不穩(wěn)定、熱膨脹系數及熱導率均一性差等問題；五、該制備工藝耗能大、材料利用率低、過程繁瑣，且制備成本高。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其提供一種1-3型結構的鉬銅復合材料，可得到鉬在三維結構聯(lián)通銅的金屬復合材料；實現(xiàn)鉬銅復合材料具有高致密度、性能一致性；本制備方法操作簡單、工藝耗能小、材料利用率高、過程簡單、生產成本低。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鉬銅熱沉材料的制備方法，該制備方法步驟如下：

3、s1、選取原料：鉬棒材、銅漿料，準備好模板；

4、s2、排列模板：將鉬棒材排列在模板；

5、s3、包裹模板：將排列有鉬棒材的模板四周進行包裹，形成頂部開口的型腔；

6、s4、澆筑銅漿料：向型腔中澆筑銅漿料，常溫下流平，真空脫泡；

7、s5、定型脫模：將模板和材料低溫固化定型，定型后脫模，得到1-3型結構鉬銅復合材料的坯料；

8、s6、氣氛燒結：將1-3型結構鉬銅復合材料的坯料進行氣氛燒結，得到一種鉬銅熱沉材料即1-3型結構鉬銅復合材料；

9、s7、層狀單元分割：將燒結后1-3型結構鉬銅復合材料進行層狀單元分割，得到超薄鉬銅熱沉材料。

10、進一步說，步驟s1中，所述鉬棒材為方柱形，純度不低于99.95％；所述銅漿料，粘度50-250pa.s，方阻≤1.5mω/sq。

11、進一步說，步驟s2中，所述模板的材質為聚四氟乙烯，且模板上層有方形下沉通道；所述鉬棒材呈垂直模板方向置于方形下沉通道。

12、進一步說，步驟s3中，所述包裹材料為聚四氟乙烯，高度等同于鉬棒材。

13、進一步說，步驟s4中，所述流平的溫度25℃，時間5-20min，真空脫泡時間30-120min。

14、進一步說，步驟s5中，所述低溫固化定型為使用隧道爐烘干，溫度150℃，時間10-15min。

15、進一步說，步驟s6中，所述氣氛燒結為使用氮氣氣氛燒結爐，峰值溫度為950℃，峰值時間為10-20min。

16、進一步說，所述步驟s6之后，還有步驟s7；所述步驟s7為層狀單元分割即將燒結后1-3型結構鉬銅復合材料進行層狀單元分割，得到超薄鉬銅熱沉材料；所述層狀單元分割為線切割，且單層材料厚度為0.1～2mm。

17、進一步說，步驟s1、s2中，所述鉬棒材還可為圓柱形，且對應的方形下沉通道為圓形下沉通道。

18、進一步說，步驟s7中，所述層狀單元分割還可為機加工。

19、本發(fā)明的有益效果在于：一、本發(fā)明提供一種1-3型結構的鉬銅復合材料，可按照不同體積比和質量比形成鉬銅聯(lián)通復合，其中1是鉬的聯(lián)通維度，3是銅的聯(lián)通維數，最后得到鉬在三維結構聯(lián)通銅的金屬復合材料；二、解決鉬銅的成分比、體積比與理論值設計偏失的問題；三、實現(xiàn)鉬銅復合材料具有高致密度、性能一致性；四、具有更好高熱導率、低熱膨脹系數、與更芯片匹配；五、本制備方法操作簡單、工藝耗能小、材料利用率高、過程簡單、生產成本低。

技術特征：

1.一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，該制備方法步驟如下：

2.權利要求1所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述鉬棒材為方柱形，純度不低于99.95％；所述銅漿料，粘度50-250pa.s，方阻≤1.5mω/sq。

3.如權利要求2所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述模板的材質為聚四氟乙烯，且模板上層有方形下沉通道；所述鉬棒材呈垂直模板方向置于方形下沉通道。

4.如權利要求3所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述包裹材料為聚四氟乙烯，高度等同于鉬棒材。

5.如權利要求4所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s4中，所述流平的溫度25℃，時間5-20min，真空脫泡時間30-120min。

6.如權利要求5所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s5中，所述低溫固化定型為使用隧道爐烘干，溫度150℃，時間10-15min。

7.如權利要求6所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s6中，所述氣氛燒結為使用氮氣氣氛燒結爐，峰值溫度為950℃，峰值時間為10-20min。

8.如權利要求7所述的一種分級多孔碳銅復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s6之后，還有步驟s7；所述步驟s7為層狀單元分割即將燒結后1-3型結構鉬銅復合材料進行層狀單元分割，得到超薄鉬銅熱沉材料；所述層狀單元分割為線切割，且單層材料厚度為0.1～2mm。

9.如權利要求3所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s1、s2中，所述鉬棒材還可為圓柱形，且對應的方形下沉通道為圓形下沉通道。

10.如權利要求8所述的一種鉬銅熱沉材料的制備方法，其特征在于，步驟s7中，所述層狀單元分割還可為機加工。

技術總結
本發(fā)明公開了一種鉬銅熱沉材料的制備方法；其制備方法包括：步驟一、選取原料；步驟二、排列模板；步驟三、包裹模板；步驟四、澆筑銅漿料；步驟五、定型脫模；步驟六、氣氛燒結；本發(fā)明有益效果在于：本發(fā)明提供一種1?3型結構的鉬銅復合材料，可按照不同體積比和質量比形成鉬銅聯(lián)通復合，其中1是鉬的聯(lián)通維度，3是銅的聯(lián)通維數，最后得到鉬在三維結構聯(lián)通銅的金屬復合材料；解決鉬銅的成分比、體積比與理論值設計偏失的問題；實現(xiàn)鉬銅復合材料具有高致密度、性能一致性，且具有更好高熱導率、低熱膨脹系數、與更芯片匹配；本制備方法操作簡單、工藝耗能小、材料利用率高、過程簡單、生產成本低。

技術研發(fā)人員：牛中華,周俊,王鄭,胡仁杰,李玉龍
受保護的技術使用者：長沙升華微電子材料有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15