钨铜合金薄板

钨铜合金薄板也可称为超薄钨铜片既具有钨的高强度、高硬度、低膨胀系数等特性,同时又具有铜的高塑性、良好的导电和导热性等特性,在大规模集成电路和大功率微波器件中,钨铜合金材料作为基片、嵌 块、连接件和散热元件得到迅速发展。但是,超薄钨铜片在作为电子封装材料使用时,密度需大于98%理论密度,才能保证高的导热性,因此提高钨铜合金的致密度 是保证钨铜合金薄板性能的关键。

现有的钨铜合金薄板加工的主要技术包括以下几种:
(1)热煅+冷锻处理法;该方法利用锻压机械对钨铜合金坯料施加压力,加工温度高于铜的再结晶温度使其产生塑性变形以获得高密度合金材料,然后按照产品要求再经过常温锻压得到所需规格材料。
(2)热压+复压精整处理法;该方法在钨铜合金烧结同时施加单向压力,得到相对密度较高的合金,之后为达到所需尺寸,再对烧结合金材料进行复压。
(3)热轧+复压精整处理法;该方法通过在高于铜的再结晶温度时,对钨铜烧结合金在热轧机上进行轧制来提高合金的密度,然后再根据要求尺寸对钨铜合金进行复压。

钨铜合金薄板图片 钨铜合金薄板图片

然而,仔细分析上述处理方法技术可知,现有钨铜合金的加工处理方法均存在一系列问题,首先涉及的问题就是生产周期过长,一般有2~3道生产工序,以生产厚 度为1mm以下的钨铜合金薄板为例,其生产周期至少在2~5天以上;二是能耗高:热锻、热轧、退火等工序须采用大功率的高温加热炉,能耗较高;并且现有技 术方法的成品率低,在高温加工时极易产生开裂报废,以生产1mm厚度的钨铜合金薄板为例,其综合成品率仅约50%;另外,现有技术方法的使用设备投资大, 种类和数量较多,而且多数为大功率和大吨位的加工设备,需要较大的加工场地。
分析上述现有各技术方法存在以上诸多缺陷的主要原因在于钨铜合金薄板的塑性较低,当对其热加工变形时,由于钨铜两相的强度、硬度、塑性和热膨胀系数差异较 大,热加工时易产生塑性变形不协调,并产生界面开裂;而与此同时,当对其冷加工变形时,首先钨铜合金表面受力产生加工硬化,随着表面强度的提高带动内部受 力从而提高其密度,但当表面受力增大到其极限应力时合金材料会产生界面开裂;另外一点还在于,当钨铜合金用作电子封装材料时,钨铜合金材料的厚度较薄,而 现有烧结所得合金板坯一般较厚,在制备板坯的烧结过程中其坯料内部杂质元素难以通过挥发和氢气还原彻底去除,导致其塑性较差,而且较厚的板坯需要多次热加 工工序来达到所需厚度,这样也使得板坯在加工过程中易产生加工硬化并导致材料开裂。

因此,如何采用适当的方法使钨铜合金避开热加工工序,并且能够直接通过冷加工得到所需厚度是克服现有技术缺陷的关键,也是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

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