作爲電子電器的重要散熱型材料,傳統的鎢銅塗層由于存在厚度較大、緻密度較低、比例和材料尺寸不够完全的缺點,而較難應用于半導體芯片中。此外,塗層與基體之間的結合不牢固和熱膨脹係數相差大,都是引起熱應力的主要因素,進而導致芯片損壞。爲了解决上述的問題,研究者設計出了一種塗層材料的新製備方法。
新型散熱型銅鎢塗層材料的質量百分比的組分如下:鎢占70-90%、銅占10-28%、鐵占0-1%、鈷占0-0.85%、微量元素占0-0.15%。所述微量元素爲鈀、鎳、錫。其生産步驟如下:
(1)將按比例配製的塗層粉末混合後,團聚燒結。(2)取無氧銅基體進行機械加工,表面清洗,噴砂。(3)將燒結後的塗層粉末通過等離子噴塗到步驟二後的無氧銅基體上,形成塗層。(4)對等離子噴塗後的無氧銅基體表面進行激光重熔。(5)重熔後的無氧銅基體進行機械加工和研磨拋光。(6)在拋光完成後的無氧銅基體上鍍Ni/Au層。(7)質量檢驗,合格後入庫。
該生産技術的注意事項如下:
1)步驟(1)中的塗層粉末製作方式爲化學法或噴霧法中的任一種。
2)步驟(3)中的等離子噴塗方式爲超音速真空等離子噴塗,所述噴塗的工藝參數包括基體溫度、送粉量、燃氣壓力和流量、電源功率、噴塗距離、噴塗角度、噴塗綫速度、主氣及送粉氣流量。
3)步驟(4)的激光重熔采用高功率激光設備,高功率激光設備包括固體激光器和光纖激光器。
4)步驟(6)中的鍍Ni/Au層爲鍍Ni層或鍍Ni-Au層中的任一種,鍍Ni層爲厚度2μm的Ni,鍍Au層爲厚度2.5μm的Ni和2.5μm的Au。
5)製備結束後得到的塗層厚度爲50-500μm。
該生産方法的優勢是,在鎢銅塗層粉末內添加鈷能够提高擴散的鎢粉和銅粉之間的結合,混雜一定組份的鐵能够提高鎢骨架的强度,更能發揮活化燒結的作用,錫粉能够實現銅粉和鎢粉在霧化時的合金連接,使得製成的鎢銅塗層的緻密度更高,將含微量合金鹽類鈀、鎳、錫塗于粉末顆粒表面,通過化學反應形成具有均勻結構和高活性的薄層,使粉末表面活性增大能提高鎢銅塗層的緻密度。