碳系金屬基復(fù)合材料基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳系金屬基復(fù)合材料基板及其制造方法，尤其涉及一種與復(fù)合材料基板一體地形成金屬層，為碳系金屬基復(fù)合材料賦予熱傳導(dǎo)性的同時(shí)，強(qiáng)化所述復(fù)合材料強(qiáng)度，可提高使用者作業(yè)效率、降低脆性、增強(qiáng)強(qiáng)度的碳系金屬基復(fù)合材料基板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常對(duì)于發(fā)生頻繁開(kāi)關(guān)(On-Off)動(dòng)作的電力IGBT(insulated gate bipolarmode transistor,絕緣柵雙極晶體管)模塊、通信用高頻模塊、電源控制芯片(powercontrol chip)、照明用大功率LED等各種電子裝置來(lái)說(shuō)，散熱問(wèn)題是非常重要的問(wèn)題。為了解決散熱問(wèn)題，有關(guān)方面一直在致力于開(kāi)發(fā)熱傳導(dǎo)性高，熱膨脹系數(shù)低的散熱基板。
[0003]通常，為了制造熱傳導(dǎo)性高、熱膨脹系數(shù)低的散熱基板，把銅-鑰-銅(Cu-M0-Cu)、銅-鎢(Cu-W)等銅系合金或接合材料作為母材使用。
[0004]這種銅系合金材料散熱基板由于合金材料本身的比重高，基板的重量增大，致使裝置的重量大，不利于大型化。
[0005]而且，由于基板由銅系合金材料形成，后續(xù)加工時(shí)，容易形成毛刺(Burr)，需要進(jìn)行去除毛刺的作業(yè)，增加加工時(shí)間和成本。
[0006]銅系合金材料基板由于合金素材的熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率固定不變，即便實(shí)施合金，也很難維持熱膨脹系數(shù)的同時(shí)提高熱傳導(dǎo)率。
[0007]因此，最近把金屬基復(fù)合材料(metal matrix composite,MMC)作為基板使用。金屬基復(fù)合材料相對(duì)于銅合金基板重量輕，制造時(shí)可以調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)。這種金屬基復(fù)合材料通過(guò)多孔預(yù)成型體含浸熔融金屬，以預(yù)成型體的空隙所占比例，控制金屬基的相對(duì)比例，可按各種產(chǎn)品的需求，獲得所需的熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)。
[0008]為了以所述金屬基復(fù)合材料制造基板，需要進(jìn)行基板化加工，按規(guī)定的尺寸或表面條件，加工成薄板形狀，以便分別單獨(dú)安裝(COB, Chip-on-board)或以電路形式安裝半導(dǎo)體、LED及用電元件等。為了把個(gè)別芯片或電路板通過(guò)焊接(Soldering)或共晶接合(Eutectic Bonding)固定在基板上,在基板的最外層表面形成有由金屬材料構(gòu)成的金屬層為宜。
[0009]碳系金屬基復(fù)合材料雖然比金屬輕、熱傳導(dǎo)率高，但是強(qiáng)度比金屬材料差。另外，碳系金屬基復(fù)合材料脆性高，在振動(dòng)或外部沖擊下容易破損，很難適用于汽車(chē)移動(dòng)通信產(chǎn)品的散熱材料。
[0010]為了解決這一問(wèn)題，有必要開(kāi)發(fā)出一種強(qiáng)化碳系金屬基復(fù)合材料強(qiáng)度的同時(shí)，賦予熱傳導(dǎo)性的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的發(fā)明，其目的在于提供一種碳系金屬基復(fù)合材料基板及其制造方法，在碳系金屬基復(fù)合材料上一體地形成金屬層，并制造基板，降低碳系金屬基復(fù)合材料的脆性，提高強(qiáng)度的同時(shí)提高加工效率。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)課題不受限于上述內(nèi)容，未提及的其他技術(shù)課題可通過(guò)下面的說(shuō)明可以得到更明確的理解。
[0013]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法，其包括:按事先設(shè)定的預(yù)定厚度切割碳系金屬基復(fù)合材料本體的步驟；在所述本體表面，一體地形成金屬層的步驟；以及對(duì)形成有所述金屬層的所述本體表面進(jìn)行加工的步驟。
[0014]在所述切割的步驟中，維持所述本體的切割過(guò)程中變糙的粗糙面，在所述形成金屬層的步驟中，在所述粗糙面上形成所述金屬層。
[0015]所述形成金屬層的步驟中，通過(guò)鍍金工序一體地形成所述金屬層。
[0016]在所述形成金屬層的步驟中，通過(guò)真空蒸鍍工序一體地形成所述金屬層。
[0017]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種碳系金屬基復(fù)合材料基板，其包括:以碳系金屬基復(fù)合材料按預(yù)定厚度切割形成的本體；一體地形成在所述本體兩面的金屬層。
[0018]在所述本體的表面，在切割過(guò)程中，形成有平均平面粗度變高的粗糙面，擴(kuò)大形成所述金屬層時(shí)的接合面積。
[0019]所述金屬層通過(guò)鍍金工序一體地形成在所述本體的兩面。
[0020]所述金屬層通過(guò)真空蒸鍍工序一體地形成在所述本體的兩面。
[0021]所述金屬層的兩面形成有按事先設(shè)定的厚度加工的加工面。
[0022]其他實(shí)施例的具體事項(xiàng)，包括在【具體實(shí)施方式】及附圖中。
[0023]本發(fā)明一實(shí)施例的碳系金屬基復(fù)合材料基板及其制造方法，在碳系金屬基復(fù)合材料上一體地形成金屬層后，進(jìn)行加工，制造基板，可以降低碳系金屬基復(fù)合材料的脆性、提高強(qiáng)度的同時(shí)，可以提高加工效率。
[0024]本發(fā)明一實(shí)施例的碳系金屬基復(fù)合材料基板及其制造方法，按事先設(shè)定的預(yù)定厚度，切割碳系金屬基復(fù)合材料后，在切割面上，不做任何研磨加工，形成金屬層，利用切割時(shí)在切割面上形成的粗糙度，擴(kuò)大與一體形成的金屬層接合的面積，從而提高接合力的同時(shí)，可以降低加工次數(shù)，并可以提高生產(chǎn)率。
[0025]另夕卜，以與含浸在碳系金屬基復(fù)合材料的金屬相同的金屬或可濕性(wettability)優(yōu)秀的金屬，通過(guò)鍍金或真空蒸鍍，一體地形成金屬層，提高與含浸熔融金屬之間的相互緊貼性，可以按一定水平維持碳系金屬基復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)性和熱膨脹系數(shù)的同時(shí)，提聞強(qiáng)度。
[0026]另外，在碳系金屬基復(fù)合材料上一體地形成金屬層后，對(duì)形成在基板外側(cè)面的金屬層進(jìn)行后續(xù)加工，沒(méi)必要直接加工脆性高的碳系金屬基復(fù)合材料，而是對(duì)形成在碳系金屬基復(fù)合材料外圍的金屬層進(jìn)行加工，可以降低加工成本，提高加工速度，可以提高加工效率。
[0027]另外，在加壓含浸有熔融金屬的碳系金屬基復(fù)合材料切割粗糙面上，以與含浸金屬相同或相容性高的金屬一體地形成金屬層，可以維持碳系金屬基復(fù)合材料固有熱學(xué)特征一熱傳導(dǎo)性和熱膨脹系數(shù)的同時(shí)，提高機(jī)械強(qiáng)度，且由于在粗糙表面形成金屬層，可以通過(guò)表面改質(zhì)提高接合性能。
[0028]本發(fā)明的效果不受限于上面敘述的內(nèi)容，未提及的其他效果，可通過(guò)權(quán)利要求更加得到更加明確的理解。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法的流程圖。
[0030]圖2是圖1的碳系金屬基復(fù)合材料基板制造方法中，通過(guò)復(fù)合體切割步驟切割的碳系金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖3是圖1的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法中，通過(guò)金屬層形成步驟，把金屬層形成在碳系金屬基復(fù)合材料上的狀態(tài)示意圖。
[0032]圖4是圖1的碳系金屬基復(fù)合材料基板制造方法中，通過(guò)表面加工步驟加工金屬層表面的狀態(tài)示意圖。
[0033]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖1的流程圖，制造的碳系金屬基復(fù)合材料基板剖面圖。
[0034]符號(hào)說(shuō)明
[0035]100:基板 110:本體
[0036]111:粗糙面120:金屬層
[0037]121:加工面
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，根據(jù)下面的說(shuō)明，容易實(shí)施本發(fā)明。
[0039]說(shuō)明實(shí)施例的過(guò)程中，省略本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域公知的技術(shù)內(nèi)容及與本發(fā)明沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)的技術(shù)內(nèi)容的說(shuō)明，這是為了避免不必要的說(shuō)明模糊本發(fā)明的要旨。
[0040]本發(fā)明的附圖有可能存在夸張或省略的結(jié)構(gòu)，或者是概略圖。且，結(jié)構(gòu)的大小并非反應(yīng)實(shí)際大小。各個(gè)附圖中相同或相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)賦予相同的符號(hào)。
[0041]下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0042]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法流程圖。圖2是圖1的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法中，通過(guò)復(fù)合體切割步驟切割的碳系金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)圖。圖3是圖1的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法中，通過(guò)金屬層形成步驟，把金屬層形成在碳系金屬基復(fù)合材料上的狀態(tài)示意圖。圖4是圖1的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法中，通過(guò)表面加工步驟加工金屬層表面的狀態(tài)示意圖。
[0043]如圖1至圖4所示，本發(fā)明一實(shí)施例的碳系金屬基復(fù)合材料基板的制造方法包括本體切割步驟(SllO)、金屬層形成步驟(S120)和表面加工步驟(S130)。
[0044]本體切割步驟(SllO)是按事先設(shè)定的預(yù)定厚度，切割復(fù)合材料本體110的步驟。形成本體110的碳系金屬基復(fù)合材料通過(guò)把具有空隙的碳系材料含浸在金屬中制造。
[0045]比如，以具有空隙的原材料石墨(Graphite)、碳棒(carbon)、碳化娃(siliconcarbide)等帶空隙的碳系材料制造預(yù)成型體。把預(yù)成型體設(shè)置在熔融金屬(molten metal)中后，在投入熔融的含浸金屬的狀態(tài)下，進(jìn)行加壓，讓熔融的含浸金屬含浸于所述預(yù)成型體，制造碳系金屬基復(fù)合材料。這里，作為含浸金屬可以使用鋁、銅等。
[0046]所述通過(guò)金屬含浸、加壓制造碳系金屬基復(fù)合材料的方法，只是為了說(shuō)明提示的一例，本發(fā)明不受限于此。
[0047]制造碳系金屬基復(fù)合材料后，按事先設(shè)定的基板厚度進(jìn)行切割。
[0048]如，根據(jù)基板100所適用的領(lǐng)域，按各種大小，以0.2?10.0mm左右的各種厚度，通過(guò)使用金剛石或鋼絲(steel wire)的多線切割機(jī)(Multi Wire Saw)及多鋼帶鋸(multi steel bandsaw)等多片切割(multiblade dicing)裝置，實(shí)施本體110切割加工。
[0049]復(fù)合材料切割步驟(SllO)中，保留本體110的切割時(shí)變糙的粗糙面111，以加大接合面積的狀態(tài)，通過(guò)金屬層形成步驟(S120)形成金屬層120。。
[0050]粗糙面111的粗糙度為平均表面粗度(Ra)0.1?3.0Oym為宜，其增加本體110與金屬層120之間的接合面積，從而可以增加接合力。
[0051]如果通過(guò)切割