液相燒結工藝(LPS)因其優異的致密化能力、較高的導熱性和優化的機械性能,在鉬銅合金制備中得到廣泛應用。通過合理控制燒結溫度、氣氛、粉末粒度和合金成分,可以顯著改善Mo-Cu合金的最終性能,使其滿足高端電子封裝和航空航天領域的嚴苛需求。
1. 液相燒結關鍵影響因素
1.1 鉬銅比例
鉬含量的增加會降低熱膨脹系數并提高耐高溫性能,但過高的鉬含量會降低材料的導熱性。常見的Mo-Cu合金比例為Mo:Cu = 70:30 或 80:20,具體比例根據應用需求調整。
1.2 銅的潤濕性
良好的潤濕性有助于銅液在鉬顆粒間均勻滲透,提高燒結致密度。添加少量的活化劑(如Ni或Co)可以改善銅對鉬的潤濕性,增強合金的機械強度和導熱性。
1.3 燒結氣氛
采用氫氣還原氣氛或高純氬氣可以有效防止銅的氧化,提高燒結質量。氧化銅的形成會降低導熱率并影響合金的結合強度。
2.液相燒結對鉬銅合金性能的影響如下:
2.1 高致密度
LPS能夠顯著提高合金的致密度,使其達到98%以上。高致密度意味著更少的孔隙,提高了材料的機械性能和熱導率。
2.2 高導熱性
由于銅的液相能夠有效填充鉬顆粒間的空隙,LPS的Mo-Cu合金導熱率較高,可達180-250 W/m·K,適用于高散熱要求的電子器件。
2.3 低熱膨脹系數
液相燒結Mo-Cu合金的熱膨脹系數(CTE)通常在6.0-8.0×10??/K之間,可通過調整成分來匹配特定的半導體材料,如Si或GaAs,從而減少熱失配問題。
2.4 機械性能優化
相比粉末冶金工藝,LPS的Mo-Cu合金具有更高的抗拉強度和抗沖擊性,使其在高應力環境下表現更優。