[发明专利]一种细等轴晶钨铜薄片及其生产工艺

说明书

本发明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0.2‑0.5mm的细等轴晶钨铜薄片。本发明设计的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。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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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)。

因此，一种细等轴晶钨铜薄片的生产工艺急需突破。

发明内容

针对上述问题，本发明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：

(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120-240min。

进一步地，钨粉费氏粒度小于4μm，镍粉费氏粒度小于5μm。

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％。