熔滲法製備鎢銅梯度熱沉材料

鎢銅複合材料是當下使用範圍最廣的熱沉材料之一，它是由導電性高的銅和難熔金屬鎢組成，兩者即不相互溶解也不形成金屬間化合物，因此也被稱為假合金。鎢銅複合材料在大型積體電路和大功率微波器件中，用作基片、連接件和散熱件等電子封裝材料和熱沉材料。

鎢銅梯度熱沉材是沿厚度方向組成發生變化的鎢銅合金，W-Cu 梯度熱沉材料設計多採用逆向設計原則，首先確定材料的實際結構和工作條件，根據這些資訊，選擇過渡組成的性能及微觀結構以及製備和評價方法。確定各層成份之後，根據Kern混合法則，可以獲得各梯度層的理論密度、體積模量、熱導率和熱膨脹係數。總體來說，梯度熱沉材料制取原理看似容易實則複雜。

熔滲法是製造鎢銅複合材料最常用的一種方法。使用熔滲法製造鎢銅梯度熱沉材料，一般採用分層裝入細微性不同的鎢粉壓制、燒結獲得孔隙呈梯度分佈的多孔體， 隨後用熔滲銅的方法， 獲得W-Cu 梯度功能材料。

梯度鎢骨架是製備W-Cu梯度功能材料的關鍵，採用逆向設計原則，確定材料的實際結構和工作條件後，通過選擇適量的造孔劑和鎢顆粒細微性獲得最佳的鎢梯度骨架。然後在還原氣氛或真空中，在高於銅的溶點50-100℃的溫度條件下進行熔滲，在熔滲過程中，依靠毛細管力的作用，使熔融的銅滲入鎢骨架。

熔滲法的關鍵工序在於鎢骨架的製備，這其中，鎢粉的細微性、壓坯的壓制均有著左右大局的作用。

溶滲法製造普通熱沉材料的理論密度在97%-98%，但梯度熱沉材料對 熔滲法的工藝操作更為嚴格，在實際操作中，有可能在熔滲銅時，銅相分佈不均勻，易在鎢坯體內部形成閉孔，銅相不能完全填滿孔隙，導到製備的材料熱導率低，並且用機加工除去多餘的滲金屬銅，增加了機加工費用，降低了成品率。