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W-80钨铜合金板材的性能及要求有那些?

来源:   发布时间:2020-03-19   点击量:94

       20世纪90年代,随着大规模集成电路和大功率器件发展,对其连接件和布线的要求越来越苛刻,而材料的选择和研究一度成为热点。钨铜材料因其热膨胀系数(CTE)和导热、导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计,可以与微电子器件中不同半导体材料进行很好地匹配连接,从而避免热应力所引起的热疲劳破坏,因此成为电子封装和计算机中央处理系统、大规模集成电路的引线框架,固态微波管的热沉基片,连接件和微电子壳体用材等方面的升级换代产品,具有广阔的应用前景.

       但是,钨铜作为假合金,其难以变形的特点使其应用受到很大限制,特别是气密性电子封装材料不仅要求接近完全致密的材料密度(相对密度大于98%),还要求材料尺寸超薄(厚度小于1mm),而且面积越大越好;超大功率半导体器件的散热材料则要求更高的导热系数、低的热膨胀系数等,并且要求诸多特性反映在同一材料之内,这就使得传统的粉末冶金熔渗烧结难以满足要求。为此,很多学者研究钨铜板材的制备技术和性能,本文对此进行了总结.

       

钨铜板材的性能及要求

       W-CU合金是由W和CU两相单体均匀混合而组成的一种假合金,既有钨的高熔点、密度、硬度和高温强度、低的热膨胀系数、良好的抗电蚀性,又有铜的导热、导电性和良好的塑性(两种金属的物理性能参数如表1所示)而且,这些性能特点可以通过改变钨和铜的组成比例来进行控制和调整,得到不同力学和物理性能的钨铜合金。

        

        钨铜板材合金一般含铜量不超过30%(质量分数),厚度小于1MM,材料密度大于其理论密度的98%,热膨胀系数小于7×10-6/K(20℃),还要求具有很高的导热性能、很低的含气量和高的气密性,避免由于所存在的残余孔隙而造成漏气及导热性的较大降低;所用W粉和CU粉具有尽可能高的纯度,并在制取过程中避免杂质的混入,以免降低W-CU合金的导热性,表2列出了电子封装用钨铜合金的物理力学性能。

        

钨铜板材的制备要求

        为了获得钨铜板材的上述性能,国内外很多学者对此进行了研究,主要集中在:一方面是高导、高强、高韧钨铜合金的制备;另一方面是如何对合金进行变形加工获得板材。

        制备钨铜合金的传统方法主要有熔渗法、高温液相烧结法、活化液相烧结法等。由于钨铜互不相溶,采用传统技术制备的钨铜合金烧结性能较差,难以实现完全的烧结致密化和均匀化的微观结构。采用熔渗法制备高致密钨铜合金时,因钨铜骨架中的孔隙很难达到全部连通及大小一致,且熔渗后很难保证铜相的分布均匀性,从而影响到材料的导电性和导热性能等高温液相烧结技术因其烧结温度高、烧结时间长,而导致铜相大量挥发,使得材料烧结性能差、烧结致密度低,因而难以获得高致密、高强、高导钨铜合金。

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