如何提高钨铜散热片热导率

高端的半导体电子器件包括LED、激光器和微波大功率器件等成本的60%以上来自封装，而封装技术的关键在于散热。散热不仅影响成本，而且还影响半导体器件性能的发挥。

对于半导体电子器件而言，需要导热优良而又能导电的散热片，无氧铜是首选，价格便宜，能满足绝大部分电子器件的需求。但是，无氧铜的热膨胀系数比半导体的热膨胀系数要大3倍以上，在器件的使用过程中，热膨胀系数的差异和不匹配会导致半导体电子器件芯片开裂失效，因此需要复合钨来调整其热膨胀系数。

传统工艺采用烧结溶渗法生产钨铜合金，工序复杂，加工困难，耗钨量大，生产成 本高，材料热导率最高200W/m*K左右，一般仅为180-190W/m*K左右，这在一定程度上限制了 LDMOS等器件功率的进一步提高，但为了保证器件的可靠性，只能以牺牲器件的功率为代价。如何尽可能的提高钨铜片的热导率，成了热沉散热领域亟待解决的技术问题。

有企业使用一种钨铜散热片的生产系统，使用超细钨粉和铜粉末复合，经过工艺烧结接近全致密且具有高导热、导电性能的钨铜散热片，其工艺过程如下：

1、钨铜复合氧化物粉末的制备：采用钨酸铵与硝酸铜为原料，首先将硝酸铜用去离子水溶解形成溶液，再将硝酸铜溶液和浓硝酸同时加入钨酸铵溶液中，持续搅拌30～90min，然后将沉淀物取出 在150～400℃下煅烧2～3h，粉碎后得到钨铜氧化物复合粉末；

2、钨铜氧化物复合粉末的还原：将钨铜氧化物复合粉末在透气强排水式管式炉内氢气还原得到均匀分散的纳米 钨铜复合粉，还原温度650～750℃，还原时间1～1.5h，氢气流量25～45ml•min

3、压制成形：将上述钨铜复合粉末用常规钢模成形，单位压力100～250MPa，制成压坯，成形也可以采用等静压成形等其它成形方法；

4、超细晶粒钨铜合金的烧结：将步骤3所得的压坯进行氢气烧结，烧结温度1150～1250℃，保温时间90～120 分钟，烧结后得到超细晶粒钨铜合金；

上述方法制备的钨铜合金其铜含量为20wt％，合金相对密度98.0％～ 99.7％，合金中钨的平均晶粒尺寸为0.5～1.5μm，合金的电阻率0.035～0.041×10-6 Ω•m，散热片热导率高达280W/m*K、稳定可靠。

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