[发明专利]一种钨铜热沉材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种钨铜热沉材料及其制备方法与应用，所述钨铜热沉材料的制备方法包括如下步骤：(1)对钨粉进行球磨处理，得到球磨钨粉；(2)混合铜粉以及步骤(1)所得球磨钨粉，得到钨铜混粉；(3)步骤(2)所得钨铜混粉依次经包套处理、脱气处理、热等静压处理以及机加工，得到所述钨铜热沉材料。本发明通过将钨粉原料高能球磨获得球状粉末，采用热等静压处理工艺与脱气处理工艺相结合，搭配合理的工艺参数，制得的钨铜热沉材料具有较高的致密度与内部组织均匀性，能够满足作为功率器件封装材料的要求。

技术领域

本发明属于热沉封装技术领域，涉及一种热沉材料及其制备方法与应用，具体涉及一种钨铜热沉材料及其制备方法与应用。

背景技术

钨铜复合材料兼具钨和铜的优点，具有高密度、高强度、良好的导电性以及导热性等特点，通过调控两相组分比例，可以制备得到满足不同应用的钨铜复合材料。然而，由于钨铜两种元素的密度与熔点差异较大，润湿性极差且在固态或液态几乎不互溶，这使得制备高性能的钨铜复合材料具有较大的难度。钨铜热沉材料的制备方法主要有熔渗法、高温液相烧结法、活化液相烧结法等。

CN 104404282A提供了一种制备钨铜合金的方法，该制备方法先对钨粉和铜粉混合粉末制成的坯块进行预烧结，后续对烧结体进行反复烧结、热压工序，最后进行磨加工、热轧、退火以及冷轧处理。该发明采用的反复烧结会导致铜大量挥发，材料多孔、致密度偏低，后续还需增加热压工艺，工序复杂。

CN 101392335A公开了一种钨铜复合封装材料制备方法，该发明采用熔渗法先将钨粉压制成钨坯料，烧结成钨骨架，再将设计量的铜经高于铜熔点温度向钨坯块中熔渗，熔渗铜后经化学去除表面渗出铜。但该发明采用熔渗法制备的钨铜材料，内部组织不均匀会引起应力导致开裂，表面铜溢出，从而降低成品率。

CN 114535589A公开了光模块用钨铜热沉部件的制备方法，基于湿磨和喷雾干燥造粒制备球形复合粉末，铜相和活化烧结元素分布于纳米尺寸的钨颗粒的间隙中，烧结过程不仅有铜液相引起的铜相填充和钨颗粒重排，还有纳米钨粉颗粒的固相烧结，因此最可以大幅度降低烧结温度和生产成本。但该发明采用活化液相烧结法制备钨铜热沉部件，由于湿磨和粘结剂加入，会产生复合粉末分散不均的问题，从而降低材料内部组织均匀性。

针对现有技术的不足，需要提供一种高致密度且内部组织均匀的钨铜材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨铜热沉材料及其制备方法与应用，所述制备方法采用热等静压工艺，结合包套焊合以及脱气处理工艺，所得钨铜热沉材料具有较高的致密度与内部组织均匀性，能够满足作为封装材料的要求。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钨铜热沉材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)对钨粉进行球磨处理，得到球磨钨粉；

(2)混合铜粉以及步骤(1)所得球磨钨粉，得到钨铜混粉；

(3)步骤(2)所得钨铜混粉依次经包套处理、脱气处理、热等静压处理以及机加工，得到所述钨铜热沉材料；

步骤(1)所述球磨处理的转速为1000-1100r/min，时间为4-6min。

本发明提供的钨铜热沉材料的制备方法，首先对钨粉进行短时高能球磨处理，去除钨粉表面的棱角与凸起，获得球形度更好的粉末颗粒，利于后续成品的致密度的提升；采用热等静压处理工艺，结合包套与脱气处理，搭配合理的工艺参数，使得钨铜热沉材料的致密度较高、内部组织均匀且成材率高。

所述球磨处理的转速为1000-1100r/min，例如可以是1000r/min、1020r/min、1050r/min、1080r/min或1100r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。