2021年全国机械冶金建材行业“互助保障杯”职工技术创新成果展示

5G手机用VC均温板的铜带材料的研发

单位:福建紫金铜业有限公司

随着5G手机集成电路芯片和电子元器件体积不断缩小,其功率密度快速增加,如何快速散热已成为亟需解决的问题。相比于传统的热管散热,VC(Vapor Chambers)均温板具有散热效果好、热阻小、使用寿命长、与热源的接触面积大等优点,从而可切实提升散热效率。本项目针对5G手机用VC均温板,研发一种新型锡磷青铜合金带材,而用于制造VC均温板的铜带材料要求必须具有表面板型平整、单面蚀刻不翘曲、蚀刻后铜带表面易清洗等特性,同时还要求具有良好的强度,以确保其在蚀刻加工后不变形,高温烧结焊接后抽真空不塌陷。针对VC均温板所需铜合金带材的特殊性能要求,本项目主要进行以下研究工作:

1)  解决铜带材料单面蚀刻翘曲的问题:现有传统的锡磷青铜带材进行单面蚀刻,将不可避免地出现比较严重的翘曲问题,其原因是铜带材料内部存在大量的残余应力。本项目采用精准控制气垫炉退火的方式消除材料内部的残余应力,取得了良好的效果。

2)  提高铜带材料板型的平整度:我司生产的铜带材料产品宽度为400mm,对于这种宽度尺寸的带材,轧制过程中会出现带材表面不平整、波浪纹等异常情况,因此本项目通过提高轧辊尺寸精度、优化轧制加工率和轧制道次等措施,改善了铜带表面的平整度。

3)       改善铜带材料蚀刻后残留物的清洗性能:制造VC均温板的锡磷青铜带材料,主要成分为Cu、Sn、P,客户配制溶液蚀刻铜带,除与基体铜反应之外,还会与Sn、P及其他微量合金元素反应,反应后的产物会粘附在铜带表面,影响铜带的腐蚀速度和蚀刻后的表面清洗,因此本项目通过调整Sn、P的含量,从而改善蚀刻后的铜带清洗效果,并提高清洗效率。

1、             应用情况及效益

本项目自2020年10月生产应用以来,到2021年4月,经统计已生产VC均温板的铜带材料162吨,为公司取得良好的经济效益。

效益:本项目实施完成后,公司可生产5G手机用VC均温板的铜带材料,并形成年产300吨的生产能力,产品获得客户的认可。项目实施期间实现新增2300万元以上的销售收入,新增净利润135万元,促进福建省新型高端铜合金产业的发展。本项目通过自主创新,完全利用企业现有设备研发铜带新产品,具有完全的自主知识产权,形成核心竞争力,项目期内申请专利2项。