权利要求

1.一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，该制备方法步骤如下：

S1、选取原料：钼棒材、铜浆料，准备好模板;

S2、排列模板：将钼棒材排列在模板;

S3、包裹模板：将排列有钼棒材的模板四周进行包裹，形成顶部开口的型腔;

S4、浇筑铜浆料：向型腔中浇筑铜浆料，常温下流平，真空脱泡;

S5、定型脱模：将模板和材料低温固化定型，定型后脱模，得到1-3型结构钼铜复合材料的坯料;

S6、气氛烧结：将1-3型结构钼铜复合材料的坯料进行气氛烧结，得到一种钼铜热沉材料即1-3型结构钼铜复合材料。

2.权利要求1所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述钼棒材为方柱形，纯度不低于99.95%;所述铜浆料，粘度50-250pa.s，方阻≤1.5mΩ/sq。

3.如权利要求2所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述模板的材质为聚四氟乙烯，且模板上层有方形下沉通道;所述钼棒材呈垂直模板方向置于方形下沉通道。

4.如权利要求3所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述包裹材料为聚四氟乙烯，高度等同于钼棒材。

5.如权利要求4所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述流平的温度25℃，时间5-20min，真空脱泡时间30-120min。

6.如权利要求5所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述低温固化定型为使用隧道炉烘干，温度150℃，时间10-15min。

7.如权利要求6所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述气氛烧结为使用氮气气氛烧结炉，峰值温度为950℃，峰值时间为10-20min。

8.如权利要求7所述的一种分级多孔碳铜复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6之后，还有步骤S7;所述步骤S7为层状单元分割即将烧结后1-3型结构钼铜复合材料进行层状单元分割，得到超薄钼铜热沉材料;所述层状单元分割为线切割，且单层材料厚度为0.1～2mm。

9.如权利要求3所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S1、S2中，所述钼棒材还可为圆柱形，且对应的方形下沉通道为圆形下沉通道。

10.如权利要求8所述的一种钼铜热沉材料的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所述层状单元分割还可为机加工。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及热沉材料技术领域，特别涉及一种钼铜热沉材料的制备方法。

背景技术

[0002]热沉，简而言之，是一种能够吸收并分散热量的装置或材料。热沉材料是指一类能够高效传递热量并消耗大量热能的材料，广泛应用于散热领域。热沉材料以其优异的散热性能，成功地实现了对传统散热方法的突破。从分子结构的角度来看，热沉材料一般由热传导率高和热容量大的材料组成。典型的材料包括铜、铝等金属，以及氮化硅、氮化铝等半导体材料。这些材料的低电阻率和高导热率能够有效地传导热能，将热能快速、高效地转移出去。在电子设备领域，热沉材料被广泛应用于芯片散热、散热片等，确保电子设备的正常运行。在核能领域，热沉材料则用于将反应堆产生的热量带出，确保反应堆的安全运行。此外，在工业热加工、汽车制造等领域，热沉材料也发挥着不可或缺的作用。总的来说，热沉及热沉材料在多个领域都扮演着重要的角色。它们能够有效地管理热量，确保系统的稳定运行，对于现代社会的工业生产和科技发展具有重要意义。其中，金属热沉材料是常应用于集成电路与芯片结合的散热材料，金属热沉材料以典型的钨铜合金、钼铜合金为代表，这些材料具有高热导率、低热膨胀系数、与芯片匹配等优点。

[0003]现有技术的钼铜热沉材料的制备方法为熔渗方法，其用熔渗烧结制备铜基复合材料，需要先压型制备钼坯，再进行脱脂、预烧形成其一定气孔的网络结构骨架，然后进行高温下铜液毛细作用力浸渗骨架中形成类合金材料。它有以下缺点：一、往往骨架的结构强度会影响钼铜材料的热膨胀系数;二、钼骨架的空隙及网络结构难以精准控制;三、熔渗后的钼铜材料钼铜成分偏失设计值;四、存在致密度不稳定、热膨胀系数及热导率均一性差等问题;五、该制备工艺耗能大、材料利用率低、过程繁琐，且制备成本高。

发明内容

[0004]本发明旨在解决上述问题，而提供一种钼铜热沉材料的制备方法，其提供一种1-3型结构的钼铜复合材料，可得到钼在三维结构联通铜的金属复合材料;实现钼铜复合材料具有高致密度、性能一致性;本制备方法操作简单、工艺耗能小、材料利用率高、过程简单、生产成本低。

[0005]为实现上述目的，本发明提供一种钼铜热沉材料的制备方法，该制备方法步骤如下：

[0006]S1、选取原料：钼棒材、铜浆料，准备好模板;

[0007]S2、排列模板：将钼棒材排列在模板;

[0008]S3、包裹模板：将排列有钼棒材的模板四周进行包裹，形成顶部开口的型腔;

[0009]S4、浇筑铜浆料：向型腔中浇筑铜浆料，常温下流平，真空脱泡;

[0010]S5、定型脱模：将模板和材料低温固化定型，定型后脱模，得到1-3型结构钼铜复合材料的坯料;

[0011]S6、气氛烧结：将1-3型结构钼铜复合材料的坯料进行气氛烧结，得到一种钼铜热沉材料即1-3型结构钼铜复合材料;

[0012]S7、层状单元分割：将烧结后1-3型结构钼铜复合材料进行层状单元分割，得到超薄钼铜热沉材料。

[0013]进一步说，步骤S1中，所述钼棒材为方柱形，纯度不低于99.95%;所述铜浆料，粘度50-250pa.s，方阻≤1.5mΩ/sq。

[0014]进一步说，步骤S2中，所述模板的材质为聚四氟乙烯，且模板上层有方形下沉通道;所述钼棒材呈垂直模板方向置于方形下沉通道。

[0015]进一步说，步骤S3中，所述包裹材料为聚四氟乙烯，高度等同于钼棒材。

[0016]进一步说，步骤S4中，所述流平的温度25℃，时间5-20min，真空脱泡时间30-120min。

[0017]进一步说，步骤S5中，所述低温固化定型为使用隧道炉烘干，温度150℃，时间10-15min。

[0018]进一步说，步骤S6中，所述气氛烧结为使用氮气气氛烧结炉，峰值温度为950℃，峰值时间为10-20min。

[0019]进一步说，所述步骤S6之后，还有步骤S7;所述步骤S7为层状单元分割即将烧结后1-3型结构钼铜复合材料进行层状单元分割，得到超薄钼铜热沉材料;所述层状单元分割为线切割，且单层材料厚度为0.1～2mm。

[0020]进一步说，步骤S1、S2中，所述钼棒材还可为圆柱形，且对应的方形下沉通道为圆形下沉通道。

[0021]进一步说，步骤S7中，所述层状单元分割还可为机加工。

[0022]本发明的有益效果在于：一、本发明提供一种1-3型结构的钼铜复合材料，可按照不同体积比和质量比形成钼铜联通复合，其中1是钼的联通维度，3是铜的联通维数，最后得到钼在三维结构联通铜的金属复合材料;二、解决钼铜的成分比、体积比与理论值设计偏失的问题;三、实现钼铜复合材料具有高致密度、性能一致性;四、具有更好高热导率、低热膨胀系数、与更芯片匹配;五、本制备方法操作简单、工艺耗能小、材料利用率高、过程简单、生产成本低。

附图说明

[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

[0024]图1是发明的制备方法流程图。

[0025]图2是发明一种1-3型结构的钼铜复合材料的俯视图。

[0026]图3是发明一种1-3型结构的钼铜复合材料的结构示意图。

[0027]下面结合实施例，并参照附图，对本发明目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

[0028]为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029]实施例1：

[0030]如图1、图2、图3所示，制备一种钼铜热沉材料即一种1-3型结构的钼铜复合材料，且切割后为1-3型结构的单层超薄Mo50Cu50材料，其制备方法为：

[0031]步骤一、选取钼棒材、铜浆料，准备好模板;钼棒材为方柱形，纯度不低于99.95%;所述铜浆料，粘度50-250pa.s，方阻≤1.5mΩ/sq;钼棒材的截面为3*3mm，且高度10mm;Pa·s为帕斯卡秒，是国际单位制中表示动力粘度的单位。它用于描述流体流动时内部摩擦力的大小,广泛应用于工程、物理、化学等领域;Ω/sq为表面电阻率是指单位面积上电阻的大小，常用来衡量材料表面的导电性。它的计量单位是欧姆/正方，表面电阻率越小，说明材料的导电性越好;m为米，mm为毫米;3*3mm表示边长3毫米的正方形。

[0032]步骤二、将钼棒材排列置于底部模板上，具体为钼棒材呈垂直模板方向置于方形下沉通道。

[0033]步骤三、将排列有钼棒材的模板四周进行包裹，形成顶部开口的型腔。

[0034]步骤四、将搅拌好的铜浆料缓速浇筑在放置钼材的模板装置中即从型腔的开口中缓速浇筑铜浆料;浇筑完成后，在常温下自流平，时间为10min，真空脱泡;min是分钟。

[0035]步骤五、将浇筑铜浆后的材料连同模板放入隧道炉烘干，烘干温度为150℃，时间15min，此时铜浆已完成固化定型，脱去底部和四周模板，得到钼铜干燥坯料即1-3型结构钼铜复合材料的坯料。

[0036]步骤六、将1-3型结构钼铜复合材料的坯料进行氮气气氛烧结，峰值温度为950℃，峰值时间为10-20min，自然冷却后，完成一种钼铜热沉材料即一种1-3型结构的钼铜复合材料。

[0037]步骤七、将1-3型结构的钼铜复合材料进行层状切割薄片厚度0.2mm，完成具有精密体积比的Mo50Cu50材料制备。

[0038]表1为本实施例制备得到的钼铜热沉材料经检测所得到性能参数：

[0039]其中质量密度：通过阿基米德排水法测得;室温至400℃条件下平均线热膨胀系数简称热膨胀系数：参照《QBT 1321-1991陶瓷材料平均线热膨胀系数测定方法》标准进行;热导率：参照《参照GB/T 22588-2008闪射法测量热扩散系数》测出导热系数，再用排水法测出材料密度，计算对应的理论比热容，最后由公式计算出材料导热率。

[0040]表2为熔渗工艺制备Mo50Cu50材料经检测所得到性能参数：

[0041]

[0042]通过表1与表2的对比，本实施例制备得到的钼铜热沉材料的质量密度比熔渗工艺制备的要好，本实施例制备得到的钼铜热沉材料的热膨胀系数比熔渗工艺制备的要低，本实施例制备得到的钼铜热沉材料的热导率比熔渗工艺制备的要好。

[0043]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。