如何提高鎢銅散熱片熱導率

高端的半導體電子器件包括LED、雷射器和微波大功率器件等成本的60%以上來自封裝，而封裝技術的關鍵在於散熱。散熱不僅影響成本，而且還影響半導體器件性能的發揮。

對於半導體電子器件而言，需要導熱優良而又能導電的散熱片，無氧銅是首選，價格便宜，能滿足絕大部分電子器件的需求。但是，無氧銅的熱膨脹係數比半導體的熱膨脹係數要大3倍以上，在器件的使用過程中，熱膨脹係數的差異和不匹配會導致半導體電子器件晶片開裂失效，因此需要複合鎢來調整其熱膨脹係數。

傳統工藝採用燒結溶滲法生產鎢銅合金，工序複雜，加工困難，耗鎢量大，生產成 本高，材料熱導率最高200W/m*K左右，一般僅為180-190W/m*K左右，這在一定程度上限制了 LDMOS等器件功率的進一步提高，但為了保證器件的可靠性，只能以犧牲器件的功率為代價。如何盡可能的提高鎢銅片的熱導率，成了熱沉散熱領域亟待解決的技術問題。

有企業使用一種鎢銅散熱片的生產系統，使用超細鎢粉和銅粉末複合，經過工藝燒結接近全緻密且具有高導熱、導電性能的鎢銅散熱片，其工藝過程如下：

1、鎢銅複合氧化物粉末的製備：採用鎢酸銨與硝酸銅為原料，首先將硝酸銅用去離子水溶解形成溶液，再將硝酸銅溶液和濃硝酸同時加入鎢酸銨溶液中，持續攪拌30～90min，然後將沉澱物取出 在150～400℃下煆燒2～3h，粉碎後得到鎢銅氧化物複合粉末；

2、鎢銅氧化物複合粉末的還原：將鎢銅氧化物複合粉末在透氣強排水式管式爐內氫氣還原得到均勻分散的納米 鎢銅複合粉，還原溫度650～750℃，還原時間1～1.5h，氫氣流量25～45ml•min

3、壓制成形：將上述鎢銅複合粉末用常規鋼模成形，單位壓力100～250MPa，製成壓坯，成形也可以採用等靜壓成形等其它成形方法；

4、超細晶粒鎢銅合金的燒結：將步驟3所得的壓坯進行氫氣燒結，燒結溫度1150～1250℃，保溫時間90～120 分鐘，燒結後得到超細晶粒鎢銅合金；

上述方法製備的鎢銅合金其銅含量為20wt％，合金相對密度98.0％～ 99.7％，合金中鎢的平均晶粒尺寸為0.5～1.5μm，合金的電阻率0.035～0.041×10-6 Ω•m，散熱片熱導率高達280W/m*K、穩定可靠。

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