電子封裝用低膨脹高導(dǎo)熱鎢銅復(fù)合材料的工藝研究.pdf

1、集成電路集成規(guī)模的日益提高,電路工作時發(fā)熱量亦相應(yīng)有很大的升高,從而對具有良好的導(dǎo)熱性和與集成電路芯片相匹配的膨脹系數(shù)的新材料提出了迫切的需求.鑒于鎢銅金屬基復(fù)合材料具有低膨脹及高導(dǎo)熱的優(yōu)異特性,并且上述性能在一定范圍內(nèi)可實現(xiàn)調(diào)節(jié)控制的特點,故該研究旨在通過成分設(shè)計、制備方法選擇及工藝參數(shù)優(yōu)化的深入探討,研究其關(guān)鍵的制備技術(shù)并制備符合封裝熱沉要求的材料.該研究以W-15Cu為例,對其進(jìn)行制備方法的選擇及關(guān)鍵工藝參數(shù)的優(yōu)化控制.工藝試驗的

2、結(jié)果表明:在還原性氣氛下,采用粉末預(yù)處理、添加誘導(dǎo)銅粉、高壓壓制鎢骨架、熔滲燒結(jié)等工藝流程是制備高致密度的低膨脹高導(dǎo)熱鎢銅金屬基復(fù)合材料的有效且可行的途徑.進(jìn)而,通過深入探討各工藝參數(shù)對材料性能和組織結(jié)構(gòu)的影響,獲得如下主要結(jié)果:(1)粉末預(yù)處理、鎢粉粒徑、誘導(dǎo)銅粉的加入、粉末純度等因素影響鎢粉的壓制性能;鎢骨架中孔隙數(shù)量及分布、燒結(jié)溫度對熔滲燒結(jié)有關(guān)鍵的影響,但燒結(jié)時間、升降溫速率則對材料燒結(jié)性能影響不大;(2)還原性氣氛可以避免原料

3、的氧化,提高熔滲效率,誘導(dǎo)劑的加入可以改善生坯的壓制性能,并可以提高熔滲時銅液的流動性,誘導(dǎo)劑的含量在2.5~5﹪時較為適宜;(3)鎢粉的粒徑及粒徑組成對熔滲具有顯著的影響,鎢粉粒徑5~9μm左右時,鎢銅復(fù)合材料的顯微組織中鎢銅兩種組元分布較為均勻,缺陷較少;(4)適宜的鎢骨架的預(yù)燒溫度為1000℃,熔滲溫度為1350℃.通過上述優(yōu)化工藝制備的鎢銅復(fù)合材料,其熱膨脹系數(shù)小于8×10<'-6>/K,導(dǎo)熱系數(shù)約為176.6W/(m·K),密