專利名稱：銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及導(dǎo)熱裝置，尤其是一種銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)兩個(gè)固體表面相互接觸時(shí)，由于微觀表面粗糙度的存在，其實(shí)際接觸僅發(fā)生在接觸面的一些離散的微突體上，實(shí)際接觸面積只占名義接觸面積非常小的一部分。這就使界面發(fā)生了不完全接觸，最終導(dǎo)致了熱流的收縮，使兩個(gè)相互接觸的固體間的溫度產(chǎn)生一個(gè)階躍變化，產(chǎn)生的熱阻即為接觸熱阻。接觸熱阻是電子器件設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，如微電子封裝中納米結(jié)構(gòu)的IC設(shè)計(jì)、表面鍍膜材料、熱電器件、超導(dǎo)薄膜、半導(dǎo)體薄膜，LED封裝設(shè)計(jì)、光學(xué)數(shù)據(jù)存取器、超短脈沖激光器、低溫超導(dǎo)絕緣、高功率芯片設(shè)計(jì)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(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要任務(wù)。為解決這一問題，市場(chǎng)逐漸出現(xiàn)通過填充兩接觸面間隙來降低接觸熱阻的導(dǎo)熱膏、導(dǎo)熱硅膠片、紫銅、復(fù)合金屬材料、導(dǎo)熱硅脂等產(chǎn)品，一般導(dǎo)熱系數(shù)為1.5w/mk 4w/mk，其中導(dǎo)熱硅脂的效果較好，但由于摻雜了貴金屬成分而價(jià)格不菲；導(dǎo)熱膏等產(chǎn)品隨著使用時(shí)間增加易出現(xiàn)材料老化，當(dāng)反復(fù)加熱，材料多次膨脹、多次冷縮后易發(fā)生失效現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)高和低熱膨脹系數(shù)的銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:該裝置包括:一銅質(zhì)基材，所述的銅質(zhì)基材的一個(gè)或多個(gè)表面上設(shè)有共晶結(jié)合金屬材料。優(yōu)選地，所述的銅質(zhì)基材為片狀。優(yōu)選地，所述的共晶結(jié)合金屬材料設(shè)于片狀銅質(zhì)基材的一側(cè)或兩側(cè)表面上。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置避免了普通復(fù)合材料使用中因頻繁熱脹冷縮導(dǎo)致電子器件出現(xiàn)裝配間隙，熱阻增大的現(xiàn)象；而且兩側(cè)共晶結(jié)合的Sn、Ag、Ga材料屬質(zhì)軟金屬，在一定結(jié)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(jié)合金屬一銅質(zhì)基材一共晶結(jié)合金屬”這種材料組合形式，縮短了金屬材料導(dǎo)熱過程中電子流傳遞路徑，加強(qiáng)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(chǎn)品的穩(wěn)定性能。
圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的銅基復(fù)合導(dǎo)熱材料的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的第一實(shí)施例提供了一種銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置，該材料包括片狀銅質(zhì)基材1，所述的片狀銅質(zhì)基材上一側(cè)或兩側(cè)表面上設(shè)有共晶結(jié)合金屬材料層2，所述的共晶結(jié)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(jié)合金屬材料；并且上述共晶結(jié)合金屬材料層中所述的銀為無鉛銀。本實(shí)施例的銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置在使用時(shí)一般設(shè)置于熱源面與散熱器之間，所以本實(shí)施例中的銅質(zhì)基材為片狀，其厚度在0.1mm左右，在銅質(zhì)基材的兩側(cè)均設(shè)有共晶結(jié)合金屬材料層，本實(shí)施例中，每一側(cè)的共晶結(jié)合金屬材料層約在0.05_左右，銅質(zhì)基材和共晶結(jié)合金屬材料層的厚度不宜過厚，否則會(huì)影響導(dǎo)熱效果。使用時(shí)，由于共晶結(jié)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?zé)崦浝淇s特性形成互補(bǔ)，使得整個(gè)材料隨溫度變化的脹縮特性不明顯，而且共晶結(jié)合金屬材料為一質(zhì)軟材料，置于熱源面和散熱器之間的時(shí)候，因兩面受擠壓，可以有效的填補(bǔ)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(jié)合金屬材料的共晶溫度高于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(chǎn)品的穩(wěn)定性能。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置，其特征在于:包括一銅質(zhì)基材，所述的銅質(zhì)基材的一個(gè)或多個(gè)表面上設(shè)有共晶結(jié)合金屬材料。
2.如權(quán)利要求1所述的銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置，其特征在于:所述的銅質(zhì)基材為片狀。
3.如權(quán)利要求2所述的銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置，其特征在于:所述的共晶結(jié)合金屬材料設(shè)于片狀銅質(zhì)基材的一側(cè)或兩側(cè)表面上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及導(dǎo)熱裝置，尤其是一種銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置。該裝置包括一銅質(zhì)基材，所述的銅質(zhì)基材的一個(gè)或多個(gè)表面上設(shè)有共晶結(jié)合金屬材料。本實(shí)用新型銅基復(fù)合導(dǎo)熱裝置避免了普通復(fù)合材料使用中因頻繁熱脹冷縮導(dǎo)致電子器件出現(xiàn)裝配間隙、熱阻增大的現(xiàn)象；而且兩側(cè)共晶結(jié)合的Sn、Ag、Ga材料屬質(zhì)軟金屬，在一定結(jié)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(jié)合金屬－銅質(zhì)基材－共晶結(jié)合金屬”這種材料組合形式，縮短了金屬材料導(dǎo)熱過程中電子流傳遞路徑，加強(qiáng)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(chǎn)品的穩(wěn)定性能。
文檔編號(hào)H01L23/373GK203165878SQ20122065191
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者祝榮程 申請(qǐng)人:深圳珈偉光伏照明股份有限公司