宁超[1]2004年在《电子封装用低膨胀高导热钨铜复合材料的工艺研究》文中研究说明集成电路集成规模的日益提高，电路工作时发热量亦相应有很大的升高，从而对具有良好的导热性和与集成电路芯片相匹配的膨胀系数的新材料提出了迫切的需求。鉴于钨铜金属基复合材料具有低膨胀及高导热的优异特性，并且上述性能在一定范围内可实现调节控制的特点，故本研究旨在通过成分设计、制备方法选择及工艺参数优化的深入探讨，研究其关键的制备技术并制备符合封装热沉要求的材料。 本研究以W-15Cu为例，对其进行制备方法的选择及关键工艺参数的优化控制。工艺试验的结果表明：在还原性气氛下，采用粉末预处理、添加诱导铜粉、高压压制钨骨架、熔渗烧结等工艺流程是制备高致密度的低膨胀高导热钨铜金属基复合材料的有效且可行的途径。进而，通过深入探讨各工艺参数对材料性能和组织结构的影响，获得如下主要结果： (1)粉末预处理、钨粉粒径、诱导铜粉的加入、粉末纯度等因素影响钨粉的压制性能；钨骨架中孔隙数量及分布、烧结温度对熔渗烧结有关键的影响，但烧结时间、升降温速率则对材料烧结性能影响不大； (2)还原性气氛可以避免原料的氧化，提高熔渗效率，诱导剂的加入可以改善生坯的压制性能，并可以提高熔渗时铜液的流动性，诱导剂的含量在2.5～5％时较为适宜； (3)钨粉的粒径及粒径组成对熔渗具有显着的影响，钨粉粒径5～9μm左右时，钨铜复合材料的显微组织中钨铜两种组元分布较为均匀，缺陷较少； (4)适宜的钨骨架的预烧温度为1000℃，熔渗温度为1350℃。 通过上述优化工艺制备的钨铜复合材料，其热膨胀系数小于8×10~(-6)／K，导热系数约为176.6W／(m·K)，密度为16.13～16.58g／cm~3，满足了封装及热沉用材料应用的技术要求。本研究的主要结果为电子封装及热沉用钨铜复合材料的产业化和工业应用提供了一定的技术依据。
杜广[2]2013年在《激光烧结制备电子封装用钨铜复合材料》文中提出钨铜复合材料属于金属基复合材料里的典型，同时具备了金属钨和金属铜的特点：良好的导热能力、较低的热膨胀系数、具有良好的机械强度等，而且对于钨、铜互不相溶的金属组元，可以利用现有模型设计计算其一定配比下制备的钨铜复合材料的导热系数、热膨胀系数和密度，使得这些重要参数可以预先知道，从而确定各金属粉末的理论配比。由于以上显着特点，钨铜复合材料被广泛应用于电子封装材料和热沉材料，具有广阔的发展前景。本文以300目钨粉和300目铜粉为原材料，通过理论计算，设计好粉体各组分的比例，将部分粉体做化学镀处理，采用预置粉末方法进行激光烧结处理。对烧结样品切割试样，测试其密度、导热系数和热膨胀系数，相互对比，并和其理论值对比，结合软件模拟，分析原因。结果表明：（1）渡液反应的最佳温度为：68-70℃；（2）化学镀反应最佳PH值应该稳定在11-13之间；（3）对于100g钨粉的化学镀所用的镀液各成分最佳比例为：CuSO_4∶HCHO∶EDTA-2Na=1∶1∶2，即用量为：125ml，125ml，250ml；钝化剂苯骈叁氮唑乙醇溶液用量为40-50ml，（4）对于均为300目的钨粉铜粉复合粉，最佳的激光烧结工艺参数为：功率：2200~2400W；扫描速度：20mm/s；手工铺粉厚度：1mm；光斑：4mm。（5）上述工艺参数下激光烧结制备的钨铜复合材料的致密度相比于粉末冶金法制备的钨铜电子封装材料要低。（6）激光烧结制备的电子封装用钨铜复合材料其致密度、导热系数和热膨胀系数均比理论值低，而且含铜量越高的复合粉末，其与理论值相差越多。（7）同等配比的钨铜复合材料激光烧结块，经过化学镀处理后，其致密度、导热系数和热膨胀系数均比没有做化学镀处理的粉末高。（8）激光烧结的温度场呈出动态分布，而且呈现出椭圆形，由于激光烧结是一种急热急冷的过程，所以烧结层会出现较大的温度梯度。（9）激光烧结过程中能量会不断累积，造成后续粉层温度不断升高。（10）1mm厚的粉层理论上完全可以烧透，针对第四章中钨铜复合粉末烧结后部分区域粉末烧不透现象，是因为手工铺粉的不均匀性造成的。
李保强[3]2018年在《热等离子制备的球形钨粉在W-Cu复合材料中的应用研究》文中认为W-Cu复合材料兼具钨的耐高温、高强度、高密度、耐磨损、低膨胀和铜的优良的导热、导电等性能,广泛应用在电子封装、电触头以及金属发汗材料等领域。致密性高、组织结构均匀且晶粒生长可控是获得高性能W-Cu复合材料的关键。目前,熔渗法和复合粉烧结法是制备W-Cu复合材料的常用方法。针对熔渗法制备W-Cu复合材料,关键是制备得到具有一定孔隙率且孔隙均匀贯通的多孔钨骨架。当下,多孔钨骨架的制备多以形貌不规则的钨粉为原料。然而不规则粉体堆积密度低,烧结可控性差,在烧结过程中存在非均匀团聚收缩,导致得到的多孔骨架中存在闭孔或半通孔、且孔隙分布均匀性差,严重影响了熔渗得到复合材料的致密性和组织结构均匀性。针对复合粉烧结法制备W-Cu复合材料,目前多集中在粉体的纳米化及烧结行为研究。但是常规方法得到的纳米粉体分散性差、粒度分布宽且形貌不规则,影响了粉体的烧结活性且导致了晶粒的异常生长,不利于高致密细晶W-Cu复合材料的获得。本文从改善W(Mo)粉体颗粒的特性出发,采用热等离子球化制备得到的球形致密W(Mo)粉和高分散、粒度分布均匀的准球形纳米W粉为原料,以粉体烧结性能研究为基础,分别采用熔渗法和复合粉烧结法,以导热性能及硬度为主要的考察指标,进行高致密性、组织结构均匀且晶粒大小可控的W(Mo)-Cu复合材料的制备及性能研究。主要工作为:(1)以球形致密钨颗粒为原料构建具备均匀贯通孔隙的多孔钨基体。通过研究不同助剂对球形钨烧结和多孔钨结构的影响,最终确定以硬脂酸为成型助剂、以微量Ni为烧结活化剂。为使多孔钨堆积孔隙得到完好的保留且保证一定的烧结颈强度,优化得到了 Ni的添加比例(0.03 wt.%)及烧结工艺参数,并分析了球形致密钨粉的活化烧结机理。以同粒度不规则钨粉为原料进行多孔基体的制备,结合烧结动力学分析,证实了球形粉体具有更高的烧结稳定性,有助于孔隙均匀贯通多孔基体的获得。最后,对制备的多孔基体进行了气体通量及渗透性能测试,并且渗铜实验表明,球形粉体有助于制取高导热、高致密的W-Cu复合材料。(2)以第一部分采用球形致密钨粉制备均匀贯通多孔骨架的研究为基础,将其推广至高性能多孔Mo骨架的制备上,并进行Mo-Cu复合材料的熔渗研究。首先以球形致密Mo粉为原料,在1500℃下烧结1 h制备得到多孔Mo骨架。通过成型压力调控多孔骨架的结构,得到了具有不同孔隙率的材料。进而采用熔渗法进行Mo-Cu复合材料的制备,着重考察了熔渗工艺对材料性能的影响,得到了优化的熔渗参数(1300℃熔渗1h)。最后采用理论模型分析材料的热导率,并通过烧结工艺的优化提升了材料的性能。(3)以热等离子制备得到的高分散、粒度分布均匀的准球形纳米钨粉为原料,进行细晶钨烧结体的制备及强化研究。研究了烧结条件对烧结体结构及性能的影响,分析了烧结体致密化及晶粒演化行为的规律,坯体在1500℃烧结2 h得到了相对密度91.3%、平均晶粒尺寸不足2 μm的烧结体。研究发现,粒度分布均匀的准球形纳米钨粉在烧结前期可有效地抑制晶粒的生长。最后,分析了A1203粉体和Ni对钨基体的协同强化作用,研究了二者对钨基体的致密化及晶粒生长行为的影响规律,并确定了最优的添加剂比例。(4)基于第叁部分对高分散且粒度分布均匀的准球形纳米钨粉的烧结性能研究,进行细晶W-Cu复合材料的制备。研究了烧结温度和保温时间对材料结构及性能的影响,并分析了材料的晶粒生长行为。计算得到液相烧结阶段的晶粒生长活化能高达338±46kJ/mol,并且晶粒生长速率低,证实了晶粒的不易生长。研究了坯体的烧结致密化行为,一方面,纳米钨颗粒提升了颗粒重排驱动力(毛细力),并且烧结前期晶粒生长缓慢,从而保证了较高的重排致密化效率;另一方面,钨粉的纳米化在一定程度上改善了其在Cu中的溶解性,从而使物质可通过液相进行传质扩散,加快了体系的致密化进程。最终得到平均晶粒尺寸323 nm,相对密度96.5%的W-Cu复合材料。
吴化波[4]2009年在《渗铜用钨骨架制备工艺的研究》文中研究表明W-Cu结合了钨的低膨胀性和铜的高热导性能,是一种具有优良的导热性能和可调节的热膨胀系数的电子封装复合材料,更可贵的是可以通过调节钨和铜的比例来设计材料的性能。目前钨铜材料是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。但是伴随着电子信息技术的发展,对钨铜材料性能的要求也越来越高,钨铜材料的生产也遇到了新的困难。本文从材料缺陷分析入手,对钨铜材料的生产工艺进行了改进,以期望能进一步提高钨铜产品的性能和成品率,并降低成本。本论文研究内容主要包括新成形剂的选择,钨骨架的高温烧结工艺,并借助各种实验手段对材料的组织和性进行了分析,结果如下:1)硬脂酸具有较好的润滑性能和粘接性,能够取代SBP胶作钨的成形剂。对于细钨粉硬脂酸最佳添加量为1.5%,可以用于制备W-20Cu产品;对于粗细混合粉末,硬脂酸最佳添加量为1.2%,可以用于制备W-10Cu以下的产品。2)提出了计算硬脂酸添加量范围的公式:下限:(?),上限:(?)3)提出了以硬脂酸作为成形剂的钨粉成形压强与压力之间的经验公式:4)硬脂酸的脱除采用在空气中缓慢加热至400℃的工艺具有较好的脱除效果,其残留量小于0.05%。5)硬脂酸是一种较好的成形剂,不仅分布均匀,而且提高了生产效率,降低了安全隐患,基本上消除了由掺SBP胶不均匀而造成的大孔洞缺点。6)高温烧结能够显着提高钨骨架和钨铜产品的相对密度,采用2.4μm的细钨粉在1850℃下烧结2小时其骨架的相对密度达到:89.82%,可以用于制备钨百分含量为95%的钨铜复合材料,该复合材料相对密度达到99%,热导率达到210w·m~(-1)·k~(-1),气密性为0.6x10~(-9)pa·m~3/s符合要求。7)采用高温烧结的方法可以除去骨架中残留的部分碳杂质。骨架中残留的碳含量随着烧结温度的增加而减少,在1650℃烧结2小时后钨骨架中残留的总碳含量仅为0.0037%。8)采用湿氢烧结工艺能够明显降低钨骨架的烧结温度。细钨粉在1450℃湿氢烧结2h后,体积收缩率达到8.06%。采用湿氢烧结方法制备的钨骨架经熔渗后所获得的钨铜复合材料组织均匀,各项性能都能达到热沉材料的要求。
石乃良[5]2008年在《电子封装用高导热低膨胀率W/Cu复合材料的研究》文中研究说明随着集成电路向小型化,高性能和低成本方向的发展,对与其相匹配的封装热沉材料提出了高导热、高密度、高刚度、低成本的要求。鉴于钨铜基金属复合材料具有低膨胀和高导热的优异特性,本研究旨在通过设计粒度组成、制备技术和控制工艺参数系统深入探讨并制备出满足工业化生产和性能要求的封装热沉材料。研究中采用热化学镀法、溶胶凝胶法和高能球磨法分别制备出了W/Cu复合粉体,然后把该粉体用熔渗烧结和类注射成型法烧结制出了添加纳米粒子和常规熔渗的W/Cu块体复合材料。通过扫描、电子透射、X射线衍射仪及激光导热仪等手段研究粉体和块体性能,探讨各工艺参数对材料性能和组织结构的影响,获得的主要结果有:1.采用正交试验方法,优化了W粉热化学镀铜工艺。利用热化学镀可以在W粉表面均匀包覆一层铜。较佳的钨粉表面化学镀铜工艺为:五水硫酸铜20g/L、酒石酸钾钠13.6g/L、乙二胺四乙酸二钠27.3g/L、甲醛15ml/L、PH=12、温度约60℃、钨粉粒径为10μm。2.利用高能球磨和溶胶凝胶法可制备出粒度小于30nm的纳米级W/Cu复合粉体,溶胶凝胶法中的还原温度、PH值大小和添加剂影响复合粉的大小;高能球磨粉末粒度随高能球磨时间的延长而减小,最后趋于一稳定值。3.以化学镀法获得的铜包覆钨粉为原料,通过压制烧结可制备出孔隙均匀分布、孔隙可控的钨网络骨架,类注射法和添加纳米粒子法也能获得孔隙较均匀的钨骨架,它们均优于传统钨骨架的制备技术。4.用铜包覆钨粉可制备出组织分布均匀、致密度高的W/Cu15复合材料,渗铜后密度能达到16.18g/cm~3、硬度217HB、电导率251μΩ·cm、热导率199W/(mk);用类注射成型法制取的WCu15复合材料,密度达到16.20g/cm~3、硬度230HB、电导率为25μΩ·cm、热导率205W/(mk);添加纳米粒子法制备的WCu15复合材料,密度达到16.59g/cm~3、硬度252HB、电导率为23μΩ·cm、热导率197W/(mk);添加造孔剂法制备的同样成分钨铜复合材料,密度为10.43g/cm~3、硬度小于95.5HB、电导率为16μΩ·cm、热导率123W/(mk);它们的热膨胀系数均小于7×10~(-6)/K。本研究为高性能纳米钨铜复合材料的产业化和工业应用提供了一定的实验基础和依据。
汪峰涛[6]2009年在《新型钨铜复合材料的设计、制备与性能研究》文中提出W-Cu复合材料独特的性能使其被广泛用作电接触器、真空断路器、热沉材料等功能和结构器件。由于W、Cu之间较大的性能差异,一直以来W-Cu复合材料的制备工艺都是该领域的研究热点。目前,传统工艺存在致密化程度低、微观组织不均匀或成分受限制等一系列问题,使得W-Cu复合材料无法发挥更大的潜力。现代电子信息业和国防工业高尖端领域的快速发展对W-Cu复合材料提出了新的发展方向和要求:(1)探索适用于工业化生产的材料制取工艺;(2)通过进一步提高致密度和微结构均匀性得到更高性能的W-Cu复合材料;(3)开发满足高科技要求的新型高性能W-Cu复合材料;(4)拓展W-Cu复合材料的应用领域。本论文针对以上方面提出以机械合金化技术为基础结合常压烧结或热压的方法制备高性能细晶W-Cu复合材料、W-Cu/AlN复合材料和W-Cu梯度功能材料,并对其工艺,优化设计及性能等方面进行探索和研究。为今后高性能W-Cu复合材料的实际生产和应用领域的拓展提供理论依据和数据支撑。首先,对不同成分W-Cu纳米晶复合粉体的机械合金化过程进行了研究,通过对球磨和退火热处理过程中复合粉体的内部相转变和成分分布,以及晶粒尺寸、晶格常数、微观应变和形貌特点等方面的分析,探讨了机械合金化制备W-Cu纳米晶粉体的工艺特点、粉体的特征和热稳定性。W-15Cu、W-20Cu和W-30Cu复合粉末在分别球磨30h、40h和60h后均形成了常温下稳定的W(Cu)过饱和固溶体。在W-15Cu系统中:随着球磨的进行,复合粉体中W晶粒尺寸逐渐减小;复合粉末的粒度在球磨过程中呈现先增大后减小的趋势,球磨30h粉末颗粒呈多面体状,表面平滑,平均粒度4μm左右。W(Cu)过饱和固溶体的形成机制为球磨初期,粉体呈现Cu包裹W的包覆结构形态;继续球磨,包覆结构的复合颗粒进一步细化,包覆层间距大大减小,形成W、Cu均匀弥散分布的复合组织;球磨30h,形成了组织和成分均一的W(Cu)过饱和固溶体。W-15Cu纳米晶复合粉末在退火热处理过程中晶格畸变程度降低、内应力释放,粉体结构有序度明显提高;球磨过程中形成的W(Cu)过饱和固溶体在500℃退火时开始脱溶。其次,采用机械合金化技术制备的纳米晶W-Cu复合粉体,分别通过常压液相烧结或热压烧结的方法,制备出W-15Cu、W-20Cu和W-30Cu,以及W-Cu/x%AlN(x=0.25,0.5,1.0,2.0,质量分数)复合材料并对其密度、热导率、电阻率、电导率等物理性能,以及硬度、抗弯强度等力学性能和显微结构进行测试和观察,探讨了高能球磨及烧结工艺参数对W-Cu复合材料组织结构和性能的影响,以及高能球磨后粉体的烧结致密化机理。机械合金化技术从细化晶粒、提高粉体组成的均匀度和形成W(Cu)固溶体等多方面改善了W-Cu复合粉体的烧结性能,加强了W-Cu之间的相互作用,增大了W-Cu之间的接触机会,从而大大提高了W-Cu复合材料的致密度和组织的均匀性,是获得近全致密W-Cu复合材料最佳制备工艺之一。常压烧结优化工艺参数为:成型压力350MPa,烧结温度为1200℃,保温90min。W-15Cu、W-20Cu、W-30Cu复合材料的致密度分别为98.42%,99.10%,99.34%。采用真空热压烧结工艺在相对较低的温度1050℃,25MPa压力下烧结90min制备出组织结构更加均匀细小的W-Cu复合材料,叁种成分的W-Cu复合材料的致密度分别达到:97.87%,98.29%,98.94%。少量纳米AlN颗粒(≤1wt%)的加入对W-Cu复合材料的致密度影响并不大,在1wt%加入量时,致密度仍接近98%;纳米AlN颗粒均匀弥散分布于基体中Cu相中,提高基体材料中Cu的硬度;但是随着AlN纳米颗粒的含量增加,基体晶界上的增强相颗粒分布过多,影响烧结过程中相邻W颗粒间结合和材料的致密化,而致使材料的抗弯强度有所下降,但对导热性能的提高有一定的帮助。最后,采用有限元方法(Finite Element Method),针对W-Cu梯度功能材料在制备过程中产生的残余热应力进行了数值模拟分析。在综合分析了残余热应力大小和梯度层中应力分布状态等因素的基础上,确定了叁层结构的W-Cu梯度材料,P=2.4时,过渡层Cu含量为33vol.%时的叁层W-Cu梯度功能材料W-20%Cu/W-33%Cu/W-50%Cu具有较好的热应力缓和效果;四层结构的W-Cu梯度材料,在P=1.4时,模拟计算得出的W-20%Cu/W-29.1%Cu/ W-39.2%Cu/W-50%Cu四层均厚的W-Cu复合材料的等效应力具有最小值。并基于上述成分结构研究了W-Cu梯度复合材料的制备工艺,提出先冷压后低温热压烧结的制备工艺较好的保证了梯度材料具有较高的致密度,同时保持了单层的原始设计成分。所制备W-Cu叁层和四层梯度复合材料的层界面结合良好,没有明显的裂纹等缺陷;热导率分别达到198 W·m-1K-1和202 W·m-1K-1,获得了较高的导热性能;两种结构的FGM样品经800℃温差的热震试验后,界面处没有发现裂纹和开裂现象,表现出良好的抗热震性能;热疲劳试验结果表明,叁层结构和四层结构的梯度材料在分别经过86和143次热循环后首次出现裂纹,热疲劳裂纹总是最先出现在梯度材料的两端,与热应力模拟结果一致。
陆晨君[7]2018年在《金刚石/铝复合材料的制备及其化学镀镍工艺研究》文中研究说明金刚石/铝复合材料因为具有高热导率、低膨胀系数以及低密度等优点而被广泛研究,成为新一代理想的电子封装材料。本文采用气压浸渗法制备了金刚石/铝复合材料(Diamond/AlSi7),系统研究了浸渗温度、反应时间以及金刚石粒径对复合材料界面反应及物理性能的影响。探索了金刚石/铝复合材料的化学镀镍工艺,研究了pH值、镀覆温度和时间与镀层厚度、磷含量和粗糙度的关系以及退火工艺对镀层结合强度的影响。此外,还对热导率测试过程中的误差以及复合材料的性能衰退机制等进行了研究。本文主要结果如下:以AlSi7为基体、平均粒径165μm的MBD6型金刚石为增强体制备了复合材料。研究发现浸渗温度过高、反应时间过长,界面反应产物偏多,导致界面热阻增大,热导率下降。当浸渗温度为650℃、浸渗压力为1.5MPa、反应时间为320s时,界面结合良好,所得材料的热导率为590W/(m·K),平均膨胀系数(?)(25~300)为7.32ppm/K,可满足电子封装材料的性能需求。研究了金刚石/铝复合材料的化学镀镍工艺。发现镍胞首先在表面活性高的铝硅基体表面沉积,然后逐渐蔓延至金刚石表面。采用现有配方,在pH=4.8、温度为80℃、时间为40~50min的条件下,镀层可覆盖整个金刚石/铝复合材料表面,镀层厚度为9~12μm。在磷含量约为9%时,镍胞尺寸适中,镀覆前后粗糙度变化小。通过拉伸法和热震实验定性比较发现,采用160℃~230℃的退火温度可显着提高镀层界面结合强度。研究还发现:(1)当测试试样表面喷涂石墨层过厚时,复合材料热导率测试值偏低。通过误差分析,建议把石墨层厚度计入样品总厚度中,可有效降低测试误差。(2)金刚石/纯铝复合材料的界面产物Al_4C_3会发生潮解反应,生成Al(OH)_3,最终分解为Al_2O_3,使导热性能发生严重衰退,而添加Si元素可以降低C在铝液中的溶解度以及铝液的黏度,在阻碍Al_4C_3生成的同时提升致密度,能有效降低性能衰退速率。
董小嘉[8]2014年在《微波辅助湿化学法制备纳米钼铜粉末及其烧结性能研究》文中认为钼铜复合材料具有低且可调的热膨胀系数、高导电导热及耐高温等特性,在电子封装材料领域和航天航空等高新领域中有广泛的应用前景。采用x射线衍射(XRD)、差热-热重(DTA-TG)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析手段研究了微波辅助湿化学法制备纳米钼铜复合粉末及其烧结工艺。研究了有机添加剂对纳米钼铜复合粉末形貌和粒度的影响,从反应的热力学和动力学角度讨论其还原机理。此外,探讨了固相烧结、液相烧结、加Ag元素的活化烧结叁种烧结方式对钼铜烧结体组织和性能的影响。硝酸铜与过量的氨水反应生成的混合溶液与四水合钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)溶液反应,通过微波干燥制备得到含有(NH4)2Cu4(NH3)3Mo5O20、CuMoO4N0.42H1.26·2.4H2O的前驱体粉末。其中,CuMoO4N0.42H1.26·2.4H2O极不稳定,在360℃下煅烧分解出的Cu3Mo2O9在200℃下即可还原成具有“自催化”作用的MoO2,促使煅烧后粉末在较低温度(650℃)下还原完全,得到平均晶粒尺寸为80nm的Mo-Cu复合粉末。将Mo-25Cu复合粉末于钢模中在不同压制压力下成型,在不同温度下烧结,得出制备钼铜复合材料的最佳工艺为300MPa下压制成型,1200℃的氢气气氛中烧结1.5h,钼铜合金的致密度达到97.77%,其硬度、导电率、导热系数和热膨胀系数分别为：218.7HV、23.85MS·m-1、172.57W·m-1·K-1、7.9×10-6K-1。添加不同含量的Ag元素进行活化烧结,Ag含量为1.5wt.%时,对钼铜复合材料的致密度提高效果最佳,达到99.2%,且不同于传统活化元素Fe、Co和Ni,Ag作为活化元素对烧结体的导电导热率有积极影响。活化烧结的钼铜合金综合性能有较大提升,其硬度、导电率、导热系数和热膨胀系数分别为：224.4HV.27.82MS·m-1、185.43W·m-1·K-1、8.1×10-6K-1。图41幅,表10个,参考文献110篇。
赵娜[9]2011年在《封装用金刚石/铜复合材料的制备及性能研究》文中研究表明金刚石/铜复合材料由于具有热导率高、密度低、热膨胀系数与半导体材料相匹配等优点,已经成为广受重视的新一代电子封装材料之一。因此,对金刚石/铜电子封装材料的研究具有重要的理论及实用价值。目前制备高体积分数金刚石增强金属基复合材料的主要有粉末冶金和压力熔渗等多种方法。由于粉末冶金法具有成本低、工艺简单、所制备的复合材料致密度较高等优点,因此本文采用粉末冶金复压复烧工艺和真空热压工艺制备金刚石/铜复合材料,考察的主要性能指标为复合材料的致密度、热导率和热膨胀系数。在不同工艺条件下制备了金刚石颗粒尺寸分别为20μm、40μm、60μm、90μm,体积分数分别为40%、50%、60%和70%的金刚石/铜复合材料。本文首先采用复压复烧工艺制备金刚石粒度90μm,体积分数分别为50%、60%、70%的金刚石/铜基复合材料,即在压制烧结之后,对复合材料再进行复压复烧,烧结温度890℃,烧结时间8h。结果发现其致密度不高,只有80%左右,热导率最高仅为93.01W/(m-K),针对存在的问题并结合复压复烧工艺进行了工艺路线的改进,采用真空二次热压工艺制备了金刚石/铜复合材料,其热压压力为25MPa,烧结温度为900℃,保温1.5h。结果表明：在金刚石粒度和体积分数相同的情况下,真空二次热压工艺制备的复合材料的致密度和热导率均高于复压复烧,其致密度基本在90%左右,且二次热压对其致密度有明显的改善,其中金刚石体积分数40%,粒度90μm的复合材料致密度最高,达到了98.45%。本文同时还考察了金刚石颗粒体积分数、颗粒粒度等材料参数对复合材料致密度、热膨胀系数和热导率的影响。结果表明：金刚石/铜复合材料的致密度随着金刚石颗粒尺寸的增大而增加,随着金刚石体积含量的增大而减小；在金刚石体积含量一定的条件下,热膨胀系数随着温度和金刚石颗粒尺寸的增大而逐步增大,而在金刚石颗粒粒度一定时,热膨胀系数随金刚石的体积含量的增大而减小；金刚石/铜复合材料的热导率随着致密度和金刚石颗粒尺寸的增大而增大,随着金刚石体积含量的增加而降低。通过真空二次热压工艺制备的复合材料的致密度和热导率比复压复烧工艺有了较大提高,其中金刚石体积分数40%,粒度90μm的复合材料的热导率达到了207.571W/(m·K),但是金刚石与铜基体的界面结合较为复杂,界面热阻对复合材料的热导率影响很大,需要进一步关注和研究。
王正云[10]2007年在《高能球磨法制备纳米钨铜复合材料研究》文中指出W-Cu复合材料是由高熔点、高硬度的钨和高导电、导热率的铜所构成的假合金。因其具有良好的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性和高强度、高硬度等优点，目前被广泛地用作电触头材料，电阻焊、电火花加工和等离子电极材料，电热合金和高密度合金，特殊用途的车工材料(如火箭喷嘴、飞机喉衬)，以及计算机中央处理系统、大规模集成电路的引线框架，固态微波管等电子器件的热沉基片。随着科学技术的发展，实际应用对W-Cu复合材料性能的要求越来越高。钨与铜的互不相溶性决定了W-Cu复合材料制备的特殊性。由纳米W-Cu复合粉末制备的W-Cu复合材料具有非常高的致密度(可达到近乎全致密)和高的导热、导电性能，具有用传统常规方法制备的W-Cu复合材料所无法比拟的优点。本论文以W-15wtCu复合材料的制备为例，用具有良好工业化前景的高能球磨法制备出了纳米W-Cu复合粉体，然后采用该粉体用热压-液相方式烧结出了高性能的超细晶粒纳米W-Cu块体复合材料。本论文较为详细地研究了用高能球磨法制备的纳米W-Cu复合粉体，并对所制备的纳米W-Cu复合粉末的形貌、相结构等进行了表征。重点研究了球磨时间、球磨介质等工艺因素对W-Cu复合粉的影响。试验通过扫描电镜观察到纳米W-Cu复合粉体中钨、铜颗粒呈均匀弥散分布，钨颗粒有部分团聚，铜颗粒的平均粒度减小至0.3um；通过X射线衍射发现部分铜固溶于钨中形成钨(铜)固溶体，用计算得知复合粉中钨和铜的平均晶粒尺寸分别减小至39.7nm和31.5nm。同时，本论文详细地研究了纳米W-Cu复合材料的制备工艺与合金致密度之间的关系。重点讨论了球磨时间，烧结温度，烧结压力，保温时间，润滑剂，杂质等工艺因素对纳米W-Cu块体复合材料致密度的影响，并简单分析了其影响的机理。传统的W-Cu复合粉体采用“混合粉体—冷压制坯—液相烧结”很难得到高密度的W-Cu复合材料，本论文成功地采用“机械球磨复合粉—冷压制坯—热压烧结”将纳米W-Cu复合粉体烧结成超细晶粒W-Cu复合材料。在最佳工艺参数条件下制备得到了接近全致密的纳米W-Cu复合材料，其致密度高达16.273g／cm~3，其钨晶粒平均尺寸在1um左右。本研究为实现高性能纳米W-Cu复合材料的产业化和工业应用提供了一定的试验基础和依据。
参考文献：
[1]. 电子封装用低膨胀高导热钨铜复合材料的工艺研究[D]. 宁超. 机械科学研究院. 2004
[2]. 激光烧结制备电子封装用钨铜复合材料[D]. 杜广. 华东交通大学. 2013
[3]. 热等离子制备的球形钨粉在W-Cu复合材料中的应用研究[D]. 李保强. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所). 2018
[4]. 渗铜用钨骨架制备工艺的研究[D]. 吴化波. 中南大学. 2009
[5]. 电子封装用高导热低膨胀率W/Cu复合材料的研究[D]. 石乃良. 西安理工大学. 2008
[6]. 新型钨铜复合材料的设计、制备与性能研究[D]. 汪峰涛. 合肥工业大学. 2009
[7]. 金刚石/铝复合材料的制备及其化学镀镍工艺研究[D]. 陆晨君. 东南大学. 2018
[8]. 微波辅助湿化学法制备纳米钼铜粉末及其烧结性能研究[D]. 董小嘉. 中南大学. 2014
[9]. 封装用金刚石/铜复合材料的制备及性能研究[D]. 赵娜. 昆明理工大学. 2011
[10]. 高能球磨法制备纳米钨铜复合材料研究[D]. 王正云. 西华大学. 2007