W-Cu梯度热沉材料的致密性和力学性能.pdfVIP

第37卷 第4期 稀有金属材料与工程 、，01．37．No．4 2008焦 RARE ANDENGINEERING 2008 4月 METAL^tATERIAI．S April W-Cu梯度热沉材料的致密性和力学性能 刘彬彬，鲁岩娜，谢建新 (北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083) 摘要：对采用粒度配比和热压固相烧结方法制备的W-Cu梯度热沉材料的致密性和力学性能进行了研究。结果表明： W-Cu梯度热沉材料各梯度层均达到近全致密的程度，封接层。中间层，散热层的相对密度分别为98．6％，99．1％和99．5％； 漏气率的指标满足真空封装的使用要求；随着致密性的增加，封接层和中间层的硬度增加，在相同致密性的条件下， MPa； 中间层的硬度略高于封接层的硬度：w-cu梯度热沉材料的抗弯强度明显高于各梯度层的抗弯强度，达到505．8 MPa。 封接层、中间层和散热层的抗压强度分别为547．1、619．1和416．0 关键词：W-Cu复合材料；梯度功能材料；相对密度；粒度配比；热压烧结 331 文献标识码：A 中图法分类号：TB 文章编号：1002一185X(2008)04．0697-04 W-Cu复合材料广泛应用于微波功率器件的散热W-Cu复合材料，证明了该方法的可行性【6，9J。+但仍存 元件【卜4】，但随着集成电路的大规模化和微波器件的大 在难以达到全致密，以及采用液相烧结时，易发生成 功率化，均匀组成的W-Cu热沉材料难以满足使用要分均匀化等问题。为了解决这些问题，获得高致密性 求。因此，开发沿厚度方向组成发生变化的W-Cu热高W含量W-Cu复合材料，作者等人探讨了采用粒度 配比和热压固相烧结法实现近全致密化的方法，取得 沉材料被认为是解决这一问题的有效方法[5,61。高W 含量的W-Cu复合材料具有较低的热膨胀系数，适于 了满意的效果。本实验研究了采用该法所制备的W- Cu梯度热沉材料的致密性和力学性能，重点研究了 与微电子器件中基板材料(BeO、AIN等)之间的良好匹 配封装；高Cu含量的W-Cu复合材料具有良好的导热W-Cu梯度热沉材料的相对密度、漏气率、硬度、抗 性能，适于用作散热面。理想的W-Cu梯度热沉材料弯和抗压性能。 是沿厚度方向实现从高w含量向高Cu含量的连续变 1 实验过程与方法 化。但连续梯度材料在制备与成分的精确控制方面存 在较大的困难，因而目前较多采用层压粉末冶金法来 实验采用两种粒度的W粉，其粒度分别为38．9～ 76．8 制备成分非连续变化的W-Cu梯度热沉材料[7-10】，即pm(W粉A)和2．2～5．0um(W粉B)，纯度≥ 在封接面与散热面之间设计合适成分的W-Cu复合材99．9％，粉末的形貌均为近球形，如图1a、1b所示。 料过渡层，达到缓和热应力的目的。 电解Cu粉的平均粒度为8．3岬，其纯度≥99．5％，其 作者等人曾研究了采用多坯料挤压法制备梯度 形貌如图lc所示。 图1实验使用的W粉和Cu粉的SEM照片 Fig．1SEM ofWandCu usedin A(38．9～76．8lam)；(b)WpowderB(2．2～5．0lam)； images powdersexp