钨铜热沉材料制备新工艺的研究

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W-Cu电子封装材料具有优良的导热性能和可调节的热膨胀系数,是目前国内外军用电子元器件特别是固态相控阵雷达首选的电子封装材料。中南大学电子封装材料研究所研制的W-Cu电子封装材料的性能已接近国际同类产品的水平。但随着W-Cu电子封装材料零部件的品种、规格愈来愈多,性能要求越来越高,原有的生产工艺和装备在批量生产过程中暴露出一些新问题,主要表现在:静压成型的局限性;表面有孔洞;电镀后黑点现象等。本文研究内容包括采用高速压制技术提高钨坯相对密度、热模锻工艺对钨铜材料致密度的提高、添加诱导铜改善钨骨架熔渗入手,分析了上述问题产生的原因,并借助扫描电镜对材料的微观形貌进行了观察,结果表明:(1)在室温、600℃和950℃对钨预成型坯进行高速压制,随着压制温度升高,压坯密度增大。随着高速压制次数的增加,压坯密度也得到提高。(2)混合钨粉在950℃下采用高速压制技术可以获得相对密度为80.65%的W骨架,结合熔渗工艺获得符合要求的W90-Cu材料,相对密度达到99.5%,热导率为175W/(m·K),气密性和热膨胀系数等指标均达到相应热沉材料的性能要求。(3)在室温、450℃、650℃和950℃对钨铜合金进行模锻,钨铜合金950℃热锻造的变形量最大,密度提升最大,致密化程度最好,钨铜合金的最适宜锻造温度为950℃。(4)添加3%诱导铜粉的粒度为2.4μm钨粉,950℃高速压制后,钨骨架的相对密度可以达到72.46%以上,熔渗后W85-Cu合金的热导率达到186 W/(m·K),气密性为1×10-9Pa·m3s-1,相对密度为98.5%。
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