[发明专利]Cu-W/Mo复合材料组织调控的方法

说明书

本发明公开了Cu‑W/Mo复合材料组织调控的方法，具体采用间歇式电沉积的方法制备W@Cu核壳粉体或Mo@Cu核壳粉体，再将W@Cu核壳粉体或Mo@Cu核壳粉体进行热压烧结，获得可调节组织和性能的Cu‑W复合材料或Cu‑Mo复合材料。本发明方法能够调节W或Mo骨架和Cu网络结构的形成过程，优化复合材料显微组织，进而对Cu‑W复合材料或Cu‑Mo复合材料的热导率进行调控。

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，涉及一种Cu-W/Mo复合材料组织调控的方法。

背景技术

近年来集成电路的集成度和电子封装密度急剧增加，导致芯片的发热量大幅增加，要求作为热沉材料的Cu-W/Mo复合材料具有更好的散热性能，并且能够精确调控W/Mo-Cu复合材料的微观组织结构，从而不断提升其综合性能。Cu-W/Mo复合材料用作微电子封装用热沉材料，一方面其热膨胀系数须与半导体芯片、陶瓷基片等材料有良好的匹配，以避免由热应力引起的失效，要求合金中具有较高的W/Mo含量；另一方面要有良好的导热性能，需要较高的Cu含量。为了解决低热膨胀系数和高热导率的矛盾，研究者们提出将功能梯度材料的概念用于Cu-W/Mo热沉材料，使其一端为封装层，由具有低热膨胀系数的高钨/钼合金组成；另一端为散热层，由高导热的高铜合金组成；中间为成分呈梯度变化的过渡层；这样的设计能很好地缓和由钨/钼和铜热性能不匹配而造成的热应力。而无论是高钨/钼层还是高铜层，理想的Cu-W/Mo终态复合结构应该是Cu相形成贯穿的网络结构，颗粒状W/Mo相均匀分布在其中，以最大程度提高热沉材料的导热性能。而传统熔渗法制备的Cu-W/Mo复合材料是需要形成W/Mo的骨架，这与要得到Cu网络结构的组织形貌截然相反。

发明内容

本发明的目的是提供Cu-W/Mo复合材料组织调控的方法，进而对Cu-W/Mo复合材料的性能进行调控。

本发明所采用的技术方案是，Cu-W/Mo复合材料组织调控的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，制备金属粉@Cu核壳粉体；

步骤2，将步骤1制备的金属粉@Cu核壳粉体进行热压烧结，得到Cu-金属复合材料。

本发明的特征还在于，

金属粉为W粉或Mo粉。

步骤1的具体过程为：

步骤1.1，将W粉均匀的放置在电沉积装置的阴极板上，阳极板平行于阴极板放置，向电沉积装置中装满电镀液；

步骤1.2，导通脉冲电源进行间歇式电沉积，电沉积结束后将产物用去离子水和酒精清洗干净，放入真空干燥箱烘干，得到W@Cu核壳粉体；

或者，

步骤1的具体过程为：

步骤1.1，将Mo粉均匀的放置在电沉积装置的阴极板上，阳极板平行于阴极板放置，向电沉积装置中装满电镀液；

步骤1.2，导通脉冲电源进行间歇式电沉积，电沉积结束后将产物用去离子水和酒精清洗干净，放入真空干燥箱烘干，得到Mo@Cu核壳粉体。

步骤2具体为：将W@Cu核壳粉体或Mo@Cu核壳粉体放入真空热压炉进行热压烧结，得到Cu-W复合材料或Cu-Mo复合材料；

烧结参数为：烧结温度为1000～1400℃，烧结压力为40～80MPa，烧结时间为10～120min。

步骤1.1中，电镀液通过CuSO₄的浓度为30～40g/mL、H₂SO₄的浓度为70～90mL/L，在去离子水中均匀混合得到。

W粉及Mo粉的粒径为100nm～1mm。