鎢銅電子封裝片製備

鎢銅電子封裝材料屬於MMC金屬基電子封裝材料,由於它具有良好的導熱導電性以及低的熱膨脹係數和良好的微波遮罩功能、高強度等優點,而且通過調整銅的成分含量,可獲得不同要求熱膨脹係數和導熱係數,因此鎢銅電子封裝片材料得到西方發達國家的青睞,大量地被應用在微波管、功率模組和積體電路晶片上。也是今年發展很快的一種新型電子封裝材料。

國外有賓夕法尼亞大學的R.M.Germam教授對鎢銅電子封裝材料緻密化作了較系統的研究,分別採用高溫液相燒結法、化學活化液相燒結法、粉末注射成形和熔滲相結合的方法製備了鎢銅電子封裝材料,最好的結果是材料粉末注射成形和熔浸相結合法,主要工藝師先將粉末注射成形坯料經900℃預燒1小時,再在1500℃熔浸90~120分鐘,其性能參數如下表所示:

粉末注射成形法製備的鎢銅電子封裝材料

材料

相對密度(%T.D)

硬度(HV2000)

斷裂強度(Mpa)

W-10Cu

99.2

205

1492

W-15Cu

99.33

366

/

W-20Cu

99.23

322

/

鎢銅電子封裝片高溫液相燒結法

由於鎢與銅的熔點相差很大,可以採用高溫液相燒結方法製備鎢銅電子封裝材料,通過高溫液相燒結使其緻密化。其特點是生產工序簡單易控。但要求燒結溫度很高、燒結時間很長,燒結費用較高;且燒結的性能較差,特別是燒結密度較低,只為理論密度的90~95%,不能滿足使用要求。目前有人單用超細粉末代替粗鎢粉,來改善其燒結性能,提高鎢銅電子封裝材料的相對密度,可以達98%以上。但超細鎢粉價格過高,燒結收縮率加大,難以控制零件尺寸大小。

鎢銅電子封裝片活化強化液相燒結法

由於高溫液相燒結法不能獲得接近理論密度的鎢銅電子封裝片材料,若輔助燒結後處理,則不僅使工藝複雜且成本高。人民基於純鎢的活化固態燒結理論的啟示,在鎢銅材料製備過程中加入微量活化元素來提高燒結效果,通過液相燒結就可以獲得接近理論密度的鎢銅電子封裝材料。與高溫液相燒結法相比,該方法不僅降低了燒結溫度,縮短了燒結時間,而且燒結緻密度大大提高。但是,活化液相燒結法對獲得理想的相對密度、硬度、斷裂強度等燒結性能有好處,但遺憾的是活化劑的加入影響高導電相銅的導電、導熱性能,顯著降低了複合材料的導熱、導電性能,這對於熱導要求高的電子封裝片材料來說是不利的,該方法製備的材料只能應用與對惹導要求不高的領域。

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