鐳射熔覆法製備鎢銅複合材料

隨著電子器件的功率不斷提高，以及器件的超微型化，相應功耗密度也越來越大，散熱問題越來越突出，對熱沉材料的性能和可靠性提出了更高的要求。

鎢銅具有優異的微波遮罩功能以及高的強度。正是這些特點使鎢銅複合材料近年來在大型積體電路和大功率微波器件中的應用得到了迅速發展。目前，由於鎢銅材料既具有極高的耐熱性和良好的導電導熱性，同時又具有與矽片、 砷化鎵及陶瓷材料相匹配的熱膨脹係數，已成為一種重要的電子封裝和熱沉材料

鎢銅材料的製備方法主要有高溫液相燒結法和熔滲法。液相燒結法生產工序簡單易控，但要求的燒結溫度很高，燒結時間很長，費用較高，而且由於鎢和銅兩者互不相溶，材料燒結時緻密化困難、孔隙度較大，目前只能達到理論密度的90-95％，影響材料的導熱性能、氣密封性和力學性能。

要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，業內有企業採用鐳射熔覆法製備鎢銅複合材料，其技術過程包括：

(1)採用銅粉和鎢粉作為原料，比例為含銅15wt％，含鎢85wt％；加入適量異丙醇和氧化鋁磨球，濕法球磨混合20小時，混合後的粉末烘乾後，過100目篩；

(2)採用無氧銅板材作為基體材料，厚度1mm，機械加工成所需的形狀大小，熔覆前清洗表面油污後經過噴砂處理，最後酒精超聲清洗；

(3)將上述混合後的粉末通過鐳射熔覆設備製備鎢銅表面層，鐳射設備採用光纖雷射器，輸出波長為1064nm，採用連續輸出模式，送粉方式為同步送粉。其工藝參數為：鐳射功率為500W，送粉量2.0g/min，掃描速度為300mm/min。形成的鎢銅表面層厚度50-1000μm；

(4)將噴塗完成的鐳射熔覆鎢銅複合材料進行研磨拋光。對獲得的鐳射熔覆鎢銅複合材料進行測試，測試結果顯示：材料導熱率為 330W/(m·K)，膨脹係數為7.3×10-6K^-1。

鐳射熔覆鎢銅材料與矽片、砷化鎵及 陶瓷材料相匹配，而無氧銅基體提供很高的導熱率，其整體熱導率達到300-350 W/(m·K)，是目前塊體鎢銅材料的一倍，緻密度達到99.5％以上，達到軍工封裝材料的要求。該鎢銅複合材料在LDMOS、高功率半導體雷射器、高功率LED以及IGBT器件等領域具有廣闊的應用前景。

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