[发明专利]精密合金与钨铜合金复合结构热沉及其制造方法

说明书

本发明公开了一种精密合金与钨铜合金复合结构热沉及其制造方法，精密合金与钨铜合金复合结构热沉内部结构由精密合金材料(1)与钨铜材料(2)组成，两种异种材料通过真空、氮气或氩气等保护性气氛高温钎焊焊接工艺焊接在一起成为一个整体，钎焊材料的重量百分比配比如下：银50％‑72％，铜25％‑35％，镍5％‑15％，铟3％‑8％。

技术领域：

本发明属于电子材料技术领域，是一种采用精密合金与钨铜合金复合结构的热沉，以及这种精密合金与钨铜合金复合结构热沉的大批量生产制造方法。

背景技术：

随着5G通讯技术的发展，无论是以有线的方式还是无线的方式，通讯系统处理和传输的数据流量以百倍甚至千倍的方式增长，设备系统和传输链路的功率密度越来越大，通讯设备、元器件和传输链路的发热管理已经成为不容忽视的问题，直接影响通讯设备的性能和可靠性。

电子设备中的大功率芯片大部分由硅材料制成，光通讯的介质材料大部分由石英玻璃或氟玻璃制成，总体而言，电子线路芯片和光通讯的介质材料均为陶瓷材料，性能与金属材料和高分子材料具有较大的差异。

高分子材料的热导率低，机械性能差，虽然价格便宜方便大批量生产，随着电子设备功率密度和发热量的增加，已经无法满足电子设备壳体的要求。4G通讯时代，大量铜、铝和不锈钢等金属材料制成的外壳，导热性能好，机械性能优良，虽然成本比高分子材料高，做为电子设备的壳体材料，市场占有率不断提升。

5G通讯时代，电子设备的发热量进一步加大，传统铜、铝和不锈钢等金属材料，由于热膨胀系数与硅、玻璃等材料的热膨胀系数差异太大，芯片和光通讯组建组装在金属壳体之上时，发热引起的热应力和尺寸偏差对电子设备的性能和可靠性产生很大的影响，亟需更好的热管理与解决方案。

国标牌号的4J29、4J33和4J34等精密合金具有和硅芯片、玻璃相近的热膨胀系数，将微电子芯片和光通讯组件安装在精密合金热沉之上，可以消除电子元件工作发热带来的热应力，提高电子元件工作的可靠性。此外精密合金具有优良的机械性能，是非常理想的电子元件封装及热沉材料，缺点就是热导率偏低。国标牌号为WCu7、WCu10、WCu15、WCu20等钨铜合金材料导电和导热性能优异，热膨胀系数与硅芯片相近，还可以通过成份对热膨胀系数进行调节，与精密合金材料搭配是非常理想的电子芯片散热方案。

发明内容：

本发明通过特种焊接技术，将精密合金(1)和钨铜(2)焊接在一起，成为电子芯片理想的散热热沉。精密合金(1)可以采用精密合金棒材或板材机械加工方法加工制造，也可以采用粉末冶金的方法加工制造；钨铜(2)热沉可以采用钨铜合金棒材或板材机械加工方法制造，也可以采用粉末冶金的方法制造。

精密合金(1)和钨铜合金(2)的焊接采用高温钎焊的方法，钎焊材料的重量百分比配比如下：银50％-72％，铜25％-35％，镍5％-15％，铟3％-8％。根据钎焊材料的配比配料，采用中频感应加热方法，真空或氮气气氛保护的条件下，在坩埚中将合金加热到1200摄氏度，电磁搅拌30分钟以上保证成份均匀，然后随炉冷却。

将熔炼好的钎焊合金块体在大气环境下，加热温度700-800摄氏度的条件下热轧成厚度为0.05-0.1毫米的薄片，在盐酸和硝酸混合液中酸洗去除钎焊合金薄片表面的氧化膜，然后使用酒精或丙酮清洗油污，纯净水清洗晾干，盐酸和硝酸的体积百分比为3∶1。

精密合金(1)和钨铜合金(2)焊接前首先酸洗去除合金表面的氧化膜，然后酒精和丙酮清洗油污，纯净水清洗后晾干，将钎焊材料薄片裁剪成焊接所需的形状，放置在精密合金(1)和钨铜合金(2)需要焊接的位置，在真空、氮气或氩气等保护性气氛的条件下加热到1050摄氏度，保温30分钟，实现精密合金(1)与钨铜合金(2)的焊接。

附图说明：