本發(fā)明涉及一種復合材料的生產工藝，具體涉及一種銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝。

背景技術：

銅鉬銅(cmc）以及銅鉬銅銅（cpc）由于具有較佳的性能而被廣泛作為微電子封裝熱沉材料使用，具體方式是將銅板-鉬板-銅板或銅板-鉬銅板-銅板軋制或高溫合成整體的復合材料板。然而，機械軋制有可能導致鉬板開裂或分層，而在高溫復合過程中，銅板和鉬板或銅板和鉬銅板之間依然是物理貼合，還會有一定間隙，在冷卻過程中，氧氣會進入間隙內，進而氧化依舊高溫的界面處，使界面的結合強度變差，復合材料的z向熱導率變差，線膨脹系數(shù)高。

如申請?zhí)朿n201210040115.4，名稱為“一種銅鉬銅層狀復合材料的制備方法”公開了一種銅鉬銅層狀復合材料的制備方法，屬異種金屬連接技術領域。本發(fā)明的主要特征是將粉末冶金制得的鉬板和銅板材軋制成不同厚度，高溫退火去除內應力，再將不同厚度比的鉬板和銅板材進行表面打磨清洗，烘干后層疊放入氫氣隧道爐中，在高溫和一定壓力的作用下復合成層狀復合板材。

又有申請?zhí)朿n201710015526.0，名稱為“一種銅鉬銅多層復合材料的制備方法”的發(fā)明專利申請公開了一種銅鉬銅多層復合材料的制備方法，包括鉬板及銅坯的預處理步驟、鑲鑄板材的排列組裝步驟、加熱鑲鑄步驟、打磨修整步驟、熱軋及退火熱處理步驟以及冷軋及退火熱處理步驟。本發(fā)明利用鑲鑄+軋制的方法，將銅鉬銅板材復合在一起，形成了多層復合結構，而且對坩堝進行了設計，提高了銅鉬銅厚度比的準確性，這種方法不僅使銅鉬材料緊密復合在一起，而且顯著增強了復合界面的結合強度，同時，對銅鉬銅復合板材的導熱、導電和膨脹系數(shù)可控性能都有了顯著提高。

上述方案一是將復合后的材料在氫氣爐中隨爐冷卻，且在冷卻過程中還需要繼續(xù)通入氫氣，這樣的冷卻速度慢，且長時間的氫氣通入也不安全。方案二中是將加熱后的復合材料在真空加熱爐中冷卻，速度較慢，成本較高。因此，還是需要改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對當前銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料在制備過程中其接觸界面容易氧化，導致復合材料性能下降的問題，提出了一種銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，避免接觸面在冷卻過程中被氧化。

本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術手段為：一種銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，在最底層的銅板和中間層的鉬板或鉬銅板的上表面的邊緣處開設通槽，在通槽內放置白銅絲，然后按銅板-鉬板-銅板或銅板-鉬銅板-銅板疊合固定鎖緊，整體放入氫氣爐內，通入氫氣，然后再燒結，冷卻后得到結合面沒有氧化的銅鉬銅或銅鉬銅銅預復合材料，最后熱軋后冷卻修邊，得到復合界面無氧化的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料。

進一步地，通槽位于銅板、鉬板或鉬銅板距離邊緣處0.5-1.5mm的位置處。

進一步地，通槽位于銅板、鉬板或鉬銅板距離邊緣處1mm的位置處。

進一步地。通槽的寬度大于白銅絲的外徑，通槽的深度小于白銅絲的外徑。

進一步地，通槽的寬度大于白銅絲的外徑0.05-0.15mm，通槽的深度小于白銅絲的外徑0.2-0.4mm。

進一步地，通槽的寬度大于白銅絲的外徑0.1mm，通槽的深度小于白銅絲的外徑0.3mm。

進一步地，氫氣爐內的燒結溫度為850-1050oc。

進一步地，氫氣爐內的燒結溫度為950oc。

進一步地，氫氣爐內的燒結時間為0.5-4h。

進一步地，氫氣爐內的燒結時間為1h。

進一步地，熱軋溫度為750-900oc。

進一步地，熱軋溫度為850oc。

進一步地，修邊時，去除銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料邊緣處1.5-4mm的邊緣部分。

進一步地，銅板、鉬板或鉬銅板疊合前進行表面處理以去除污物。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過在最底層的銅板以及中間的鉬板或鉬銅板的邊緣處放置白銅，在加熱復合的過程中白銅會被融化，均勻分布在結合面的四周，將結合面與外界隔離開，使得在冷卻的過程中，白銅將兩種材料焊接起來，使得氧氣不能進入結合面處，因而不會對開始冷卻時依然高溫的結合面氧化。且在冷卻后，再經過熱軋，提高復合界面強度，最后再對復合材料進行的修邊操作避免白銅混入銅與鉬或鉬銅之間的復合界面處，保證了復合材料的性能。這樣制備出的復合材料結合面完全沒有被氧化，大大提高了復合材料的性能。而修邊產生的余料由于熔點不同而能夠很容易進行分離，以回收再利用。

附圖說明

圖1為在銅板或鉬板或鉬銅板上開設通槽的結構示意圖；

圖中：1.通槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。

實施例一

一種銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，本實施例中，以銅鉬銅復合材料為例進行說明，銅鉬銅銅復合材料的生產方式只需將本實施例中的鉬板替換為鉬銅板即可。如圖1所示，在最底層的銅板和鉬板的上表面開設通槽1，開通槽1后的銅板和鉬板以及最上層銅板的接觸面需要進行去除氧化層和污染物等表面處理。在通槽1內放置白銅，按銅板、鉬板、銅板疊合鎖緊固定，將多塊疊合后的材料板堆放到石墨板上，并在最頂上也放置石墨板，然后將兩端的石墨板鎖緊，以進一步將疊合后的材料板鎖緊。將整體放入氫氣爐中，先通氫氣，利用氫氣將銅板和鉬板結合面處的氧氣趕跑，然后再加熱，這樣就能避免結合面在加熱過程中被氧化，且在加熱的過程中，加熱的溫度需要高于白銅的熔點但低于銅的熔點，保證白銅能夠熔化而銅不會熔化。加熱完成后，將材料板取出冷卻，得到預復合材料板，由于加熱中的溫度高于白銅熔點，加上物質熱脹冷縮的原理，因此白銅會熔化在通槽1處且填滿通槽1處的結合面，這樣將圍在通槽1內的結合面與外部完全隔離開來，外部空氣不能進入結合面處，徹底避免了冷卻過程中結合面的氧化。且此預復合材料板可以直接放在空氣中冷卻，不需要特殊的冷卻場所，既降低了生產成本，也加快了冷卻速度。最后對冷卻后的預復合材料板進行熱軋，進一步提高復合界面的強度，再次冷卻后修邊，即得到滿足要求的復合材料板。

通槽1距離邊緣處0.5-1.5mm的位置，優(yōu)選為1mm，既要保證通槽1在整個上表面處連續(xù)閉合，不會由于離邊緣太近而形成缺口，也不至于離邊緣太遠而使能夠有效利用的面積過小。通槽1的寬度和深度根據(jù)選用的白銅絲的大小來確定，其寬度略大于白銅絲外徑，優(yōu)選比外徑大0.05-0.15mm，如當選用的白銅絲外徑為0.5mm時，通槽1寬度可以優(yōu)選為0.55mm-0.6mm之間；當選用的白銅絲外徑為1mm時，通槽1寬度可以為1.1mm左右?？紤]到通槽1的寬度大于白銅的外徑，白銅放置到通槽1后會在通槽1內留有間隙，因此，通槽1的深度與小于白銅的外徑，如小于0.2-0.4mm，具體根據(jù)通槽1與白銅間的間隙大小來選擇，避免過大時熔化后的白銅不能填滿通槽1處銅板與鉬板之間的結合面、或過小時白銅溢出通槽1處的結合面流入銅板或鉬板中間，影響復合材料板的質量。

放入通槽1內的白銅選擇市購的白銅絲即可，通常使用外徑0.5mm或1mm的規(guī)格，具體根據(jù)所制作的復合材料的尺寸選取，當復合材料的尺寸較大時，通槽1的長度較長，最好選取1mm的白銅絲，此時可以使通槽1離邊緣距離稍大一些，通槽1的寬度和深度也稍大，以方便加工；反之，當復合材料尺寸較小時，可以選取0.5mm的白銅絲。

氫氣爐內的燒結溫度控制在850-1050oc之間，使白銅能夠熔化而銅板不會熔化，也可以進一步限定在900-1000oc之間，優(yōu)選為950oc，此時，白銅徹底熔化，但溫度也不至于太高而導致能耗過高。燒結的時間為0.5-4h，優(yōu)選為1h，具體根據(jù)氫氣爐內的溫度參考選擇。當溫度低時，燒結時間可相對延長；而當溫度高時，可相對縮減燒結時間。

熱軋時的溫度控制在750-900oc之間，既要保證溫度足夠高以達到提高結合界面強度的效果，但又需低于白銅的熔點保證在熱軋時白銅焊接的部位不會變化，這樣，氧氣才不會進入到預復合材料的內部去，從而保證在熱軋的過程中，復合界面不會被氧化，這對復合材料的質量穩(wěn)定起到了非常好的效果。熱軋溫度優(yōu)選為850oc，此溫度下，白銅性能較穩(wěn)定，熱軋效果也較好。通過熱軋，進一步提高了復合界面的強度，得到復合界面良好的銅鉬銅復合材料。

熱軋后需要對預復合材料板進行修邊操作，以去除混有白銅的部分?？蓪㈩A復合材料板邊緣處包括通槽1在內的1.5-4mm的邊緣去除，具體根據(jù)通槽1離邊緣處的距離以及通槽1的寬度選取，需保證最后的復合材料上不會混有白銅。當通槽1離邊緣近、且通槽1的寬度較小時，需要切除的邊緣部分則會較??；反之，當通槽1離邊緣較遠、且通槽1的寬度較大時，可能需要去除較大的邊緣部分，這樣才能將結合面處的白銅全部去除。

本實施例所采用的復合材料生產方法，可以將多個待加熱的材料板同時放入氫氣爐中加熱，適合批量生產，冷卻時也無需特殊場所的要求，冷卻速度快。而修邊后的銅、鉬和白銅由于熔點不同，能夠較容易就分離回收再利用，不會存在材料上的浪費。由此方法得當?shù)膹秃喜牧?，其結合面處完全不會被氧化，性能優(yōu)越，同時此種方法能夠生產出寬度在300mm以上的大件的cmc和cpc，能夠適應不同的尺寸要求。

以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化或變換，因此所有等同的技術方案也應該屬于本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明的保護范圍應該由各權利要求限定。

技術特征：

1.一種銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：在最底層的銅板和中間層的鉬板或鉬銅板的上表面的邊緣處開設通槽，在通槽內放置白銅絲，然后按銅板-鉬板-銅板或銅板-鉬銅板-銅板疊合固定鎖緊，整體放入氫氣爐內，通入氫氣，然后再燒結，冷卻后得到結合面沒有氧化的銅鉬銅或銅鉬銅銅預復合材料，最后熱軋后冷卻修邊，得到復合界面無氧化的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料。

2.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：通槽位于銅板、鉬板或鉬銅板距離邊緣處0.5-1.5mm的位置處。

3.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：通槽位于銅板、鉬板或鉬銅板距離邊緣處1mm的位置處。

4.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：通槽的寬度大于白銅絲的外徑，通槽的深度小于白銅絲的外徑。

5.如權利要求4所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：通槽的寬度大于白銅絲的外徑0.05-0.15mm，通槽的深度小于白銅絲的外徑0.2-0.4mm。

6.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：氫氣爐內的燒結溫度為850-1050oc。

7.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：氫氣爐內的燒結溫度為950oc。

8.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：氫氣爐內的燒結時間為0.5-4h。

9.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：熱軋溫度為750-900oc。

10.如權利要求1所述的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，其特征在于：修邊時，去除銅鉬銅或銅鉬銅銅預復合材料邊緣處1.5-4mm的邊緣部分。

技術總結

一種銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料生產工藝，在最底層的銅板和中間層的鉬板或鉬銅板的上表面的邊緣處開設通槽，在通槽內放置白銅絲，然后按銅板?鉬板?銅板或銅板?鉬銅板?銅板疊合固定鎖緊，整體放入氫氣爐內，通入氫氣，然后再燒結，冷卻后得到結合面沒有氧化的銅鉬銅或銅鉬銅銅預復合材料，最后熱軋后冷卻修邊，得到復合界面無氧化的銅鉬銅或銅鉬銅銅復合材料。本發(fā)明通過在邊緣處設置白銅，將結合面與外界隔離開來，因而在冷卻以及后續(xù)的熱軋過程中空氣不能到達結合面處，所以也不會對開始冷卻時依然高溫的結合面氧化，以及在熱軋過程中結合面同樣不會被氧化。

技術研發(fā)人員：申智慧

受保護的技術使用者：株洲佳邦難熔金屬股份有限公司

技術研發(fā)日：2020.12.01

技術公布日：2021.05.04