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熔渗法制备钼铜复合材料

林俊峰  
【摘要】:Mo-Cu复合材料作为微电子封装材料及集成电路的热沉材料,要求具有高致密度、高结构均匀性、高的热导电导性和低膨胀系数。研究高致密度、高热导电导和低铜含量Mo-Cu复合材料,作为电子封装材料及热沉材料具有非常积极的意义。 本研究以MoO3悬浮液为原料,采用喷雾干燥-煅烧-氢气还原工艺制备良好压制性能的钼粉,然后采用压制-低温预烧骨架-熔渗法制备高致密度、低铜含量钼铜复合材料。探讨了MoO3悬浮料浆体积固相含量、氨水添加量、PEG含量的选择,喷雾干燥、煅烧和氢气还原工艺的选择;此外对钼粉压制特性、骨架预烧工艺、熔渗工艺进行了研究,并对熔渗法制备Mo-Cu复合材料的力学性能及热物性能进行了测试分析。主要结论如下: 1)配制体积固含量15%、PEG 2wt%分散剂、pH值为4.5的Mo03悬浮料浆,喷雾干燥-煅烧-氢气还原,制备了低杂质含量,颗粒密实的球形钼粉。 2)制备钼粉比传统钼粉具有更优越的压缩特性,压坯密度随压力变化满足黄培云压制方程。压力P小于等于1000MPa和P大于等于1000MPa时,传统钼粉压制模量M分别为0.073和0.79,硬化指数分别为4.17和2.15。制备钼粉压制模量M分别为0.066和0.15,硬化指数分别为4.05和3.41。 3)熔渗温度为1300℃时,熔渗时间1h,合金致密度最高。Mo65、Mo70最佳熔渗温度为1200℃, Mo75、Mo80、Mo85最佳熔渗温度为1250℃。 4)制备的Mo70Cu、Mo75Cu、Mo80Cu、Mo85Cu合金热导率和热膨胀系数分别为190、181、166、153 W.m-1.K-1和8.4×10-4、7.7×10-4、7.1×10-4、6.4×10-4℃-1-,合金热导率随钼体积分数成线性负相关,实验结果与利氏公式预测值较为一致,整体上实验测定值比理论预测值低。 5) Mo65Cu、Mo70Cu,钼铜两相组织分别比较均匀,但有少量富铜存在。Mo75Cu、Mo80Cu、Mo85Cu,其钼、铜相显微组织结构均匀,无富铜相存在,钼颗粒均比较细小,无明显长大趋势。采用熔渗法制备低铜含量钼铜合金,能够保证合金高致密度和组织结构的均匀性,从而提高声子的传导效率,保证合金高热导性及气密性。


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