一種硬玻璃封裝用三層復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合材料技術領域，特別涉及一種硬玻璃封裝用三層復合材料及其制備方法。尤其涉及一種與硬玻璃封接的定膨脹合金夾銅復合材料。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學技術的發展，尤其是真空電子技術、微電子技術的飛速進步，器件的小型化、結構元件的精密化程度不斷提高，對于與硬玻璃封接的材料要求越來越高。既要與硬玻璃進行匹配封接，又要具有較高的導電、導熱、拉伸性能。由于硬玻璃的封接溫度為550?560°C，膨脹系數a (2Q?5Q(rc)為5X10_6/°C。目前常用的金屬材料是4J29合金(FeNi29Co18),此合金雖能與硬玻璃理想匹配，其膨脹系數a (2Q?45crc)為5.1?5.5X10_6/°C，但其導電、導熱性能較差，導電率為37% IACS，導熱率為19.26ff/m.k ;而且Co含量高，價格昂貴，原料成本高。么1-51(:復合材料的熱膨脹系數6.4?12.4\10_6/°〇，導熱率150?220W/m.Κ，但它是采用粉末冶金的方法模壓、燒結而成，工藝復雜，一致性差。為此研制一種綜合性能優良、成本低、加工工藝簡單的復合封接材料應用于電真空硬玻璃封接領域是目前的當務之急。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種硬玻璃封裝用三層復合材料及其制備方法，解決了4J29合金、復合材料Al-SiC等一致性差，導電率偏低的問題。
[0004]一種硬玻璃封裝用三層復合材料，包括上表面層、下表面層和中間層，將原料帶材固相復合軋制成一體的三層復合材料結構。上表面層和下表面層是定膨脹合金4J29材料，中間層是純銅材料，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20%。
[0005]一種硬玻璃封裝用三層復合材料的制備方法，具體步驟及參數如下:
[0006]1、將0.4?0.8mm厚4J29帶材在1050?1080°C條件下連續退火；
[0007]2、將4J29帶材和純銅帶材的結合面進行修磨，除去表面的氧化膜；
[0008]3、將打磨好的帶材送入復合軋機上，進行常溫連續復合固相軋制為三層復合帶材，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20% ;復合軋機速度在L O ?2.0m/min ；
[0009]4、經過軋制后的三層復合材料進行合金層的擴散退火，退火方式采用罩式緩冷，爐內氣氛為氮氣，退火溫度為750?850°C，保溫時間2?3小時后緩慢冷卻；
[0010]5、將經擴散退火后的三層復合材料在開坯軋機下進行軋制，乳制變形率控制在10%?30% ；
[0011]6、將上述軋制后的三層復合材料進行中間軟化連續退火，退火溫度為950?1050°C，連續走帶速度為1.0?4.5m/min ；
[0012]7、將上述三層復合材料根據客戶要求軋制成不同厚度的成品，成品變形率控制在40 ?60%。
[0013]所述純銅帶材為工業純銅帶材，銅含量為99.7%，執行標準GB/T20254.1-2006。所述純銅帶材厚度為2.4?3.2mm，寬度為150?300mm。
[0014]所述的4J29材料為國產帶材，執行標準YB/T5231-2005。所述4J29材料厚度為0.4 ?0.8mm,寬度為 150 ?300mm。
[0015]所述三層復合4J29-CU-4J29材料，經上述工藝制造，其抗拉強度彡430MPa，導熱率彡120ff/m k，導電率彡43% IACSo
[0016]本發明的優點在于:該材料可以和硬玻璃理想匹配，導熱率高、導電率高、成本低、加工工藝簡單，易于實現產量化，保證材料的性能一致性，且生產效率高，滿足市場需求。
【附圖說明】
[0017]圖1為硬玻璃封裝用三層復合材料的結構示意圖。其中，中間層1，下表面層2，上表面層3。
【具體實施方式】
[0018]實施例1:
[0019]選用厚度比為4J29:Cu:4J29 = 15%:70%:15%的4J29帶材和純銅帶材，其中4J29帶材厚度為0.6mm，純銅帶材厚度為2.8mm。將4J29帶材在1080°C條件下連續退火；修磨4J29帶材和純銅帶材的結合面，去除氧化膜；以.1.5m/min的乳制速度，室溫連續復合固相軋制為厚度1.4mm三層復合帶材；復合帶材進行擴散退火，加熱溫度為750°C，保溫時間為2小時，氮氣保護，罩式緩冷；以28.6%的變形率開坯軋制至1.0mm ;以退火溫度為1000°C，走帶速度為3.5m/min進行中間軟化退火；以50%變形率乳制成0.2mm成品。性能如下:
[0020]抗拉強度:458MPa、導熱率139W/mk、導電率70% IACS。
[0021]實施例2:
[0022]選用厚度比為4J29:Cu:4J29 = 10%:80%:10%的4J29帶材和純銅帶材，其中4J29帶材厚度為0.5mm，純銅帶材厚度為4.0mm。將4J29帶材在1080°C條件下連續退火；修磨4J29帶材和純銅帶材的結合面，去除氧化膜；以.1.0m/min的乳制速度，室溫連續復合固相軋制為厚度1.5mm三層復合帶材；復合帶材進行擴散退火，加熱溫度為750°C，保溫時間為2小時，氮氣保護，罩式緩冷；以30%的變形率開坯軋制至1.05mm ;以退火溫度為1050°C，走帶速度為2.5m/min進行中間軟化退火；以40%變形率乳制成0.15mm成品。性能如下:
[0023]抗拉強度:430MPa、導熱率160W/m k、導電率80% IACS。
[0024]實施例3:
[0025]選用厚度比為4J29:Cu:4J29 = 20%:60%:20%的4J29帶材和純銅帶材，其中4J29帶材厚度為0.6mm，純銅帶材厚度為1.8mm。將4J29帶材在1080°C條件下連續退火；修磨4J29帶材和純銅帶材的結合面，去除氧化膜；以.2.0m/min的乳制速度，室溫連續復合固相軋制為厚度1.4mm三層復合帶材；復合帶材進行擴散退火，加熱溫度為750°C，保溫時間為2小時，氮氣保護，罩式緩冷；以28.6%的變形率開坯軋制至1.0mm ;以退火溫度為980°C，走帶速度為4.0m/min進行中間軟化退火；以60%變形率乳制成0.15mm成品。性能如下:
[0026]抗拉強度:520MPa、導熱率120W/m k、導電率43% IACS。
【主權項】
1.一種硬玻璃封裝用三層復合材料，其特征在于，包括上表面層、下表面層和中間層，上表面層和下表面層是定膨脹合金4J29材料，中間層是純銅材料，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10 ?20%:60 ?80%:10 ?20%。
2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的純銅帶材為工業純銅帶材，銅含量為99.7%，執行標準GB/T20254.1-2006 ;純銅帶材厚度為2.4?3.2mm，寬度為150?300mmo
3.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的4J29材料為國產帶材，執行標準 YB/T5231-2005，厚度為 0.4 ?0.8mm，寬度為 150 ?300mm。
4.一種權利要求1所述的復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟及參數如下: 1)將0.4?0.8mm厚4J29帶材在1050?1080°C條件下連續退火； 2)將4J29帶材和純銅帶材的結合面進行修磨，除去表面的氧化膜； 3)將打磨好的帶材送入復合軋機上，進行常溫連續復合固相軋制為三層復合帶材，三層的厚度比:4J29:Cu:4J29 = 10?20%:60?80%:10?20% ;復合軋機速度在1.0?.2.0m/min ； 4)經過軋制后的三層復合材料進行合金層的擴散退火，退火方式采用罩式緩冷，爐內氣氛為氮氣，退火溫度為750?850°C，保溫時間2?3小時后緩慢冷卻； 5)將經擴散退火后的三層復合材料在開坯軋機下進行軋制，乳制變形率在10%?30% ； 6)將上述軋制后的三層復合材料進行中間軟化連續退火，退火溫度為950?1050°C，連續走帶速度為1.0?4.5m/min ； 7)將上述三層復合材料根據客戶要求軋制成不同厚度的成品，成品變形率在40?60%。
【專利摘要】一種硬玻璃封裝用三層復合材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。包括上表面層、下表面層和中間層，上表面層和下表面層是定膨脹合金4J29材料，中間層是純銅材料，三層的厚度比：4J29：Cu：4J29＝10～20％：60～80％：10～20％。優點在于，該材料可以和硬玻璃理想匹配，導熱率高、導電率高、成本低、加工工藝簡單，易于實現產量化，保證材料的性能一致性，且生產效率高，滿足市場需求。
【IPC分類】C21D8-00, B32B15-01
【公開號】CN104553134
【申請號】CN201410852372
【發明人】于敏, 張 榮, 蔡凱洪, 彭偉峰, 張樂
【申請人】北京北冶功能材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日