钨铜薄板坯烧结过程研究

钨铜材料完美结合了钨高硬度、高熔点、高强度、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性的优点和铜高塑性以及优良的导电导热性，并且其还具有一个其他材料难以具备的优势：就是由于钨和铜二者的熔点相差较大（钨为3380℃，铜为1083℃）约2000℃，在超过铜熔点温度下，铜发生蒸发气化带走大部分热量，使得基体能够保持良好的工作性能，因此其也被称为发汗热沉材料。随着如今电子器件发展趋向于小型化和高功率化发展，相关器件的发热和散热是一个必然过程，而钨铜合金所具备的优良性能能够满足大功率器件的散热需求，并且其还可以调节热膨胀系数，与微电子器件器件中不同的半导体材料进行很好的匹配连接，从而有效避免的热应力所引起的热疲劳破坏。因此，在一些大规模集成电路与大功率微波器件中钨铜合金薄板作为电子封装基板、散热片、连接件以及其他微电子壳体材料等方面有着较为广阔的而应用前景。

钨铜合金板作为电子封装材料时对理论密度有着较为严格的要求，一般要大于98%，厚度一般要求小于1mm，采用传统钨铜粉末冶金制造技术难以满足日益增多的性能需求。近几年来，相关的研究人员和学者研究了超细粉末制备、致密性工艺和合金成型技术等方面。对于钨铜合金薄板烧结过程，钨铜两相的表面润湿性对烧结致密化、合金组织与性能影响极大，而钨铜两相润湿性取决于烧结温度。通过实验可以发现，在1200℃烧结时，钨颗粒发生团聚，铜相并没有进入钨颗粒团中，在钨颗粒团和铜相之间存在很多细小的孔隙，这是说明在该温度下，铜相对钨颗粒的浸润性较差；当烧结温度升高到1300℃时，钨铜两相的浸润性提高，铜相能够浸入大部分团聚的钨颗粒之间，有利于孔隙的流动和钨颗粒发生重排，两相均匀分布，从而致密度大幅度提高。随着烧结温度的提高，这时会出现铜相的聚集，即铜池或铜洼现象，为钨颗粒间重新发生团聚并相互连接长大提供了条件，使钨铜合金在高温烧结阶段密度迅速增加。另外，通过结合非晶体粘性流动烧结理论分析，可以较为科学地论证钨铜合金薄板烧结的动力学特征。

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