鎢銅合金薄板
鎢銅合金薄板也可稱為超薄鎢銅片既具有鎢的高強度、高硬度、低膨脹係數等特性,同時又具有銅的高塑性、良好的導電和導熱性等特性,在大型積體電路和大功率微波器件中,鎢銅合金材料作為基片、嵌 塊、連接件和散熱元件得到迅速發展。但是,超薄鎢銅片在作為電子封裝材料使用時,密度需大於98%理論密度,才能保證高的導熱性,因此提高鎢銅合金的緻密度 是保證鎢銅合金薄板性能的關鍵。
現有的鎢銅合金薄板加工的主要技術包括以下幾種:
(1)熱煆+冷鍛處理法;該方法利用鍛壓機械對鎢銅合金坯料施加壓力,加工溫度高於銅的再結晶溫度使其產生塑性變形以獲得高密度合金材料,然後按照產品要求再經過常溫鍛壓得到所需規格材料。
(2)熱壓+複壓精整處理法;該方法在鎢銅合金燒結同時施加單向壓力,得到相對密度較高的合金,之後為達到所需尺寸,再對燒結合金材料進行複壓。
(3)熱軋+複壓精整處理法;該方法通過在高於銅的再結晶溫度時,對鎢銅燒結合金在熱軋機上進行軋製來提高合金的密度,然後再根據要求尺寸對鎢銅合金進行複壓。
然而,仔細分析上述處理方法技術可知,現有鎢銅合金的加工處理方法均存在一系列問題,首先涉及的問題就是生產週期過長,一般有2~3道生產工序,以生產厚 度為1mm以下的鎢銅合金薄板為例,其生產週期至少在2~5天以上;二是能耗高:熱鍛、熱軋、退火等工序須採用大功率的高溫加熱爐,能耗較高;並且現有技 術方法的成品率低,在高溫加工時極易產生開裂報廢,以生產1mm厚度的鎢銅合金薄板為例,其綜合成品率僅約50%;另外,現有技術方法的使用設備投資大, 種類和數量較多,而且多數為大功率和大噸位的加工設備,需要較大的加工場地。
分析上述現有各技術方法存在以上諸多缺陷的主要原因在於鎢銅合金薄板的塑性較低,當對其熱加工變形時,由於鎢銅兩相的強度、硬度、塑性和熱膨脹係數差異較 大,熱加工時易產生塑性變形不協調,並產生介面開裂;而與此同時,當對其冷加工變形時,首先鎢銅合金表面受力產生加工硬化,隨著表面強度的提高帶動內部受 力從而提高其密度,但當表面受力增大到其極限應力時合金材料會產生介面開裂;另外一點還在於,當鎢銅合金用作電子封裝材料時,鎢銅合金材料的厚度較薄,而 現有燒結所得合金板坯一般較厚,在製備板坯的燒結過程中其坯料內部雜質元素難以通過揮發和氫氣還原徹底去除,導致其塑性較差,而且較厚的板坯需要多次熱加 工工序來達到所需厚度,這樣也使得板坯在加工過程中易產生加工硬化並導致材料開裂。
因此,如何採用適當的方法使鎢銅合金避開熱加工工序,並且能夠直接通過冷加工得到所需厚度是克服現有技術缺陷的關鍵,也是本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。
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