鎢銅(W/Cu)材料是一種鎢和銅的復(fù)合材料,其既有鎢的低膨脹特性,又有銅的高導(dǎo)熱性,是目前國(guó)內(nèi)外軍用電子元器件特別是固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)首選的電子封裝材料。最值得一說(shuō)的是,鎢銅電子封裝材料的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能可以通過(guò)調(diào)整材料的成份加以設(shè)計(jì),因而給該材料的應(yīng)用帶來(lái)極大的方便。
近幾年,隨著W/Cu電子封裝材料零部件的品種和規(guī)格不斷增多,其性能要求也越來(lái)越高,原有的生產(chǎn)工藝和裝備在批量生產(chǎn)過(guò)程中也暴露出一些新的問(wèn)題,主要表現(xiàn)在:導(dǎo)熱穩(wěn)定性不夠;產(chǎn)品表面有白斑現(xiàn)象等。對(duì)此,研究者從改善鎢粉粒度分布,優(yōu)化熔滲燒結(jié)工藝入手,分析了上述問(wèn)題產(chǎn)生的原因,并借助掃描電鏡對(duì)材料的微觀形貌進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明:
(1)在1350℃時(shí)熔滲1小時(shí)獲得的產(chǎn)品導(dǎo)熱性能最好,熔滲組織也比較均勻。
(2)用費(fèi)氏粒度為5.6μm鎢粉,加入1%~2.5%的誘導(dǎo)銅粉,在大壓力下,可制成相對(duì)密度為72.46%的高密度鎢生坯,熔滲后產(chǎn)品He吸附小于1.0×10~(-9)Pa?m~3?s~(-1)。
(3)銅是復(fù)合材料中的主要導(dǎo)熱組元,其純度對(duì)導(dǎo)熱性能影響較大,用99.9%純度的銅粉,可得到熱導(dǎo)為200W?m~(-1)?K~(-1)以上的W/Cu15材料。
(4)鎢粉粒徑主要通過(guò)影響銅網(wǎng)絡(luò)的分布及界面的多少來(lái)影響導(dǎo)熱性能,綜合壓制性能及經(jīng)濟(jì)因素,混合鎢粉具有較優(yōu)的使用價(jià)值。
(5)復(fù)合材料界面殘余應(yīng)力越大,材料導(dǎo)熱性能越差。將熔滲后的W/Cu產(chǎn)品在氫氣保護(hù)下退火后,導(dǎo)熱率可達(dá)到180W?m~(-1)?K~(-1)以上,而且數(shù)據(jù)分散度小,性能穩(wěn)定。
(6)鎢銅電子封裝材料生產(chǎn)中表面出現(xiàn)的白斑主要是由粉末壓制前的形態(tài)決定,壓制前將粉末適度球磨,減少細(xì)粉顆粒的聚集可以獲得良好的效果。