一种细等轴晶钨铜薄片及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种细等轴晶钨铜薄片及其生产工艺，该钨铜薄片生产工艺包括以下步骤：将一定质量比例的镍粉加入钨粉中混匀；混匀后的钨粉和镍粉冷等静压压制成型，得到预设厚度的压坯；将压坯高温预烧结得到钨骨架的烧结坯；将铜熔渗至钨骨架的烧结坯中，得到渗铜坯料；对渗铜坯料进行磨削处理后多线切割，得到0.2

【技术实现步骤摘要】
一种细等轴晶钨铜薄片及其生产工艺


[0001]本专利技术涉及一种细等轴晶钨铜薄片及其生产工艺，属于金属复合材料的制备工艺领域。

技术介绍

[0002]钨铜合金是由钨和铜所组成的两相均匀分布的既不固溶又不形成化合物的一类复合材料，兼有铜的高导电、导热性能，以及钨的高熔点、低热膨胀等性能。理想的热沉和电子封装材料，必须满足以下几个基本要求：材料的导热性好，能够将半导体芯片在工作时产生的热量及时散发出去；材料的热膨胀系数要与单晶硅和砷化镓等芯片相匹配，以避免芯片的热应力损坏；材料要有足够的强度和刚度，对芯片起到支撑和保护作用；材料的制造成本要尽可能低，以满足大规模商业化应用的要求。
[0003]钨铜合金作为一种复合材料，一方面利用了铜的优良的导热性能，另一方面利用了钨的低膨胀性能，而且可通过钨铜配比的变化来设计和调整材料的热膨胀系数，使之完全与芯片相匹配，同时钨铜合金也具有足够的强度和刚度，可焊性也好，因而钨铜合金成为首选的热沉和封装材料。
[0004]目前，对于厚度≤0.5mm钨铜合金的薄片产品通常采用模压、轧制等方法，模压生产出的钨铜合金薄片产品较厚，薄板生产困难；轧制过程中晶粒组织会拉长，无法得到等轴晶，即使经过退火处理也不会有明显改善。例如，专利文献(CN104209532B)中公开了一种钨铜薄片的制备方法，该方法包括钢模成型压坯、冷等静压复压、高温烧结、热轧、温轧、冷轧、退火等步骤，通过三次复合轧制，只能有限控制边裂、表面龟裂纹问题，但不能避免轧制过程中晶粒拉长，导致最终制备的钨铜合金薄片不能满足高端LED芯片封装擦料对于晶粒尺寸大小的要求(小于等于5μm)。
[0005]因此，一种细等轴晶钨铜薄片的生产工艺急需突破。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提出一种细等轴晶钨铜薄片，其特征在于，其生产工艺包括以下步骤：
[0007](1)冷等静压压制成型
[0008]将一定质量比例的镍粉加入钨粉中混匀；混匀后的钨粉和镍粉冷等静压压制成型，得到预设厚度的压坯；
[0009](2)高温预烧结
[0010]将压坯高温预烧结得到钨骨架的烧结坯；
[0011](3)熔渗
[0012]将铜熔渗至钨骨架的烧结坯中，得到渗铜坯料；
[0013](4)多线切割
[0014]对渗铜坯料进行磨削处理后多线切割，得到0.2
‑
0.5mm的细等轴晶钨铜薄片；
[0015]其中，步骤(1)中镍粉的质量比例为2
‰‑4‰
，该质量比例为镍粉质量占镍粉和钨粉混合总质量的百分比；压坯厚度小于等于50mm；
[0016]步骤(2)中预烧结温度为1100
‑
1350℃，预烧结温度由钨骨架密度决定；高温保温时间为30
‑
120min；
[0017]步骤(3)中熔渗温度为1200
‑
1350℃，熔渗保温时间120
‑
240min。
[0018]进一步地，钨粉费氏粒度小于4μm，镍粉费氏粒度小于5μm。
[0019]进一步地，渗铜坯料中钨的重量百分比含量为80％
‑
93％，铜的重量百分比含量为7％
‑
20％。
[0020]进一步地，钨粉采用气流破碎法制备，镍粉在粉末研磨罐中研磨至镍粉的最大颗粒直径小于等于15um，且最大颗粒直径的镍粉比例小于等于0.5％。
[0021]进一步地，细等轴晶钨铜薄片能够用于芯片封装材料。
[0022]本专利技术还提供一种细等轴晶钨铜薄片的生产工艺，该工艺包括以下步骤：
[0023](1)冷等静压压制成型
[0024]将一定质量比例的镍粉加入钨粉中混匀；混匀后的钨粉和镍粉冷等静压压制成型，得到预设厚度的压坯；
[0025](2)高温预烧结
[0026]将压坯高温预烧结得到钨骨架的烧结坯；
[0027](3)熔渗
[0028]将铜熔渗至钨骨架的烧结坯中，得到渗铜坯料；
[0029](4)多线切割
[0030]对渗铜坯料进行磨削处理后多线切割，得到0.2
‑
0.5mm的细等轴晶钨铜薄片；
[0031]其中，步骤(1)中镍粉的质量比例为3
‰
，该质量比例为镍粉质量占镍粉和钨粉混合总质量的百分比；压坯厚度小于等于50mm；
[0032]步骤(2)中预烧结温度为1100
‑
1350℃，预烧结温度由钨骨架密度决定；高温保温时间为30
‑
120min；
[0033]步骤(3)中熔渗温度为1200
‑
1350℃，熔渗保温时间120
‑
240min。
[0034]进一步地，步骤(1)中压制成型前，将混合后的钨粉和镍粉装入胶套真空封装，冷等静压压强为150
‑
230MPa，保压时间为5min。
[0035]进一步地，步骤(2)中预烧结温度为1200
‑
1300℃。
[0036]进一步地，步骤(3)中熔渗温度为1250
‑
1300℃。
[0037]进一步地，切割后的细等轴晶钨铜薄片进行后处理，后处理包括退火处理、双面研磨、抛光以及电镀。
[0038]进一步地，退火处理在氢气氛或者分解氨混合气氛中进行，退火处理设备为钼丝炉或网带炉；退火处理温度为950℃，退火时间为1h。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0040]本专利技术设计的细等轴晶钨铜薄片产品生产工艺，不涉及传统钨铜薄片生产工艺中的模压步骤，同时也避免了传统工艺中轧制过程中拉长晶粒组织，得不到等轴晶，退火处理后也不会有明显改善的现象；通过对渗铜后的钨骨架烧坯进行多线切割，一次性切成0.2
‑
0.5mm的细等轴晶钨铜薄片。整个工艺过程材料利用率高，生产效率高，加工得到的细等轴
晶钨铜薄片满足芯片封装要求，是理想的热沉与封装材料。
[0041]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及权利要求书来实现和获得。
具体实施方式
[0042]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]实施例1
[0044](1)粉末准备
[0045]选取费氏粒度小于4μm的钨粉，采用气流破碎法打散钨粉内的团聚，使钨粉颗粒分散，同时有利于后续制成的钨骨架均匀、渗铜后得到的组织均匀。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细等轴晶钨铜薄片，其特征在于，其生产工艺包括以下步骤：(1)冷等静压压制成型将一定质量比例的镍粉加入钨粉中混匀；混匀后的钨粉和镍粉冷等静压压制成型，得到预设厚度的压坯；(2)高温预烧结将压坯高温预烧结得到钨骨架的烧结坯；(3)熔渗将铜熔渗至钨骨架的烧结坯中，得到渗铜坯料；(4)多线切割对渗铜坯料进行磨削处理后多线切割，得到0.2
‑
0.5mm的细等轴晶钨铜薄片；其中，步骤(1)中镍粉的质量比例为2
‰‑4‰
，该质量比例为镍粉质量占镍粉和钨粉混合总质量的百分比；压坯厚度小于等于50mm；步骤(2)中预烧结温度为1100
‑
1350℃，预烧结温度由钨骨架密度决定；高温保温时间为30
‑
120min；步骤(3)中熔渗温度为1200
‑
1350℃，熔渗保温时间120
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240min。2.根据权利要求1所述的细等轴晶钨铜薄片，其特征在于，钨粉费氏粒度小于4μm，镍粉费氏粒度小于5μm。3.根据权利要求1所述的细等轴晶钨铜薄片，其特征在于，渗铜坯料中钨的重量百分比含量为80％
‑
93％，铜的重量百分比含量为7％
‑
20％。4.根据权利要求1所述的细等轴晶钨铜薄片，其特征在于，钨粉采用气流破碎法制备，镍粉在粉末研磨罐中研磨至镍粉的最大颗粒直径小于等于15um，且最大颗粒直径的镍粉比例小于等于0.5％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的细等轴晶钨铜薄片，其特征在于，细等轴晶钨铜薄片能够用于芯片封装材料。6.一种细等轴晶钨铜薄片的生产工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：(1)冷等静压压制成型将一定质量比例的镍粉加入钨粉中混匀；混匀后的钨...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊宁，韩蕊蕊，张保红，刘俊海，张建伟，杨玉娟，梁立红，李达，
申请(专利权)人：安泰天龙钨钼科技有限公司安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：