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WCu / MoCu 電子封裝材料的性能
  WCu、Mo Cu 合金主要應用于大規模集成電路和大功率微波器件中作為絕緣金屬基片、熱控板、散熱元件( 熱沉材料) 和引線框架使用。
對于電子封裝材料,其質量和性能必須滿足極高的要求,不僅要求其具有高純度和氣密性( 高致密度) 、低的氣體含量、均勻的顯微組織,而且更要求其具有高的導熱性能以及與芯片相匹配的熱膨脹系數。
1.各組分的基本性質
  W 和 Mo 的熔點分別為 3410 和 2620 ℃ ,均屬于高熔點金屬,常作為硬質相增強體使用。雖然W 和 Mo 密度較高,但是熱膨脹系數比較接近 Si、Ga As和 Ga N,且熱導率較高。Cu 的熔點為 1083. 4 ℃ ,熱導率達到 400 W/( m·K) ,具有優異的導熱性能,非常適合作為導熱材料。因此,不同質量比的 Cu 與 W( Mo) 復合可以取長補短,發揮兩者的優勢,得到綜合性能優良的電子封裝材料。
由于 Cu 與 W,Mo 互不固溶,也不形成中間相化合物,為此它們形成的復合材料為一種典型的假合金。由于 Cu 的熔點僅為 1083. 4 ℃ ,所以在制備時常以液相形式存在。另外,在 1100 ℃ 以上的液相 Cu與高熔點硬質相 W、Mo 的潤濕角均小于 30°,由此說明,液相 Cu 與 W、Mo 在高溫下具有較好的潤濕性,這便為該類復合材料的制備提供了更多的技術手段,也為提高材料的性能打下了良好基礎。
2. WCu / Mo Cu 合金的性能
2.1 熱導率
  熱導率是電子封裝材料最重要的性能參數。對于不同材料,其傳熱機制各不相同。對絕緣體來說,傳熱機制主要是聲子導熱; 對純金屬來說,電子導熱是主要的傳熱機制; 在合金中除了電子導熱以外,晶格導熱也起一定的作用。由于 Cu,W 和 Mo 均屬于金屬元素,其構成的復合材料也主要表現出金屬特性。根據固體熱傳導的機制,純金屬主要通過自由電子進行導熱,即電子導熱。在 WCu/Mo Cu 假合金中,Cu 與 W( Mo) 在原子級別上相互獨立,兩相存在明顯的晶體界面。由此可知,該類假合金的熱導機制應為 Cu,W( Mo) 純金屬導熱和界面導熱。另外,受工藝條件的限制,假合金常殘留一部分氣孔(氣孔率<5%) 。由于氣體是熱的不良載體,當其在材料內彌散分布時,熱導率將隨氣孔率的增加而降低。整體合金的導熱性質應該由純 Cu、W( Mo) 和兩相界面三者的協同效應以及氣孔率決定。
2.2.熱膨脹系數
  WCu / Mo Cu 的熱膨脹系數與其基體相、增強相的固有性能,尤其是與增強相的含量有著直接的關系。因此,通過控制合金的相組成以及含量,可以很容易地調整WCu / Mo Cu 合金的熱膨脹系數,使其與芯片材料的熱膨脹系數相匹配。W、Mo 的熱膨脹系數與 Si 和 Ga As 非常接近,是理想的封裝材料性能。因此,在 WCu/Mo Cu 合金中通常需要保持較高的 W、Mo 含量。在熱膨脹系數匹配的前提下,提高熱導率是 WCu/Mo Cu 合金性能發展的必然趨勢。
  由于 Cu 的熱導率明顯高于 W、Mo 的,因此通常合金中的 Cu 含量越高,熱導率也就越高。但是,過高的 Cu 含量必然導致 W、Mo 含量的減少,使得合金的熱膨脹系數增大,這對電子封裝材料也是不利的。用于電子封裝材料的 WCu 合金,一般選用 WCu10 和 WCu15 兩種組成,其線膨脹率與芯片材料相匹配,且具有高的熱導率。該類型的 WCu 材料密度大于 98%的理論密度,才能保證高的導熱性能。Mo Cu 合金的熱導率低于 WCu,但
由于 Mo Cu 材料的密度較低,且容易壓力加工成薄板,在對輕質要求較高的航空航天、便攜式儀器設備的封裝材料上具有優勢。

 
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