本發(fā)明專利技術(shù)提出的高強(qiáng)度高導(dǎo)電整體彌散銅點(diǎn)焊電極制備工藝方法是采用低固溶度Ｃｕ－Ａｌ合金或低固溶度稀土銅合金，其鋁含量不大于１．００ｗｔ％，稀土添加量不高于０．５０ｗｔ％，余量為Ｃｕ；其制備工藝包括：氧化劑和填充劑的混合；包埋；內(nèi)氧化；冷（熱）擠壓（軋制）變形；其中氧化劑為工業(yè)級(jí)Ｃｕ↓［２］Ｏ，填充劑為工業(yè)級(jí)Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］；將氧化劑和填充劑混合并將Ｃｕ－Ａｌ合金或稀土銅合金棒或板包埋，氧化劑與填充劑的混合比例為（４０～６０）％∶（６０～４０）％；其燒結(jié)和內(nèi)氧化同步進(jìn)行，燒結(jié)溫度為９００～１０００℃，內(nèi)氧化時(shí)間為４～２０小時(shí)。本發(fā)明專利技術(shù)工藝方法制備的彌散銅點(diǎn)焊電極不僅具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高抗軟化溫度，而且具有內(nèi)氧化時(shí)間短、成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于合金材料
，主要涉及一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電整體彌散銅點(diǎn) 焊電極制備工藝方法。用該方法制備的整體彌散銅點(diǎn)焊電極可用于大功率電真 空管、微電子器件管腳、集成電路引線框架、微波通信、電力輸送等領(lǐng)域，在 國(guó)防工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)具有廣泛應(yīng)用。
技術(shù)介紹
高強(qiáng)度高導(dǎo)電銅基復(fù)合材料是一類具有優(yōu)良綜合性能的新型功能材料，既 具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，又具有高的強(qiáng)度和鵬的高溫性能。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，尤其^J:世紀(jì)70年代末美國(guó)SCM公司開發(fā)了 Glidcop系列A1203彌散強(qiáng)化Cu 復(fù)合材料以后，高纟破高導(dǎo)電銅基復(fù)合材料在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家開發(fā)研究 異常活躍，并已進(jìn)入實(shí)用化階段。而我國(guó)對(duì)這類材料的研究起步較晚，至U上世 紀(jì)80年代末90年代初進(jìn)行了這類材料的研究，但尚未itA實(shí)用化階段。純銅 和現(xiàn)有牌號(hào)的銅合金t才料的導(dǎo)電性、強(qiáng)度及高溫性能往往難以兼顧，不能全面 滿足航空、航天、微電子等高技術(shù)ffl3I發(fā)展對(duì)其綜合性能的要求，如微電子器 件點(diǎn)焊電極材IW求硬度2110HBS，電導(dǎo)輕85e/。IACS，抗高溫軟化^g^923 K。彌散銅是一種具有高導(dǎo)電、高強(qiáng)度、高抗軟化溫度的優(yōu)良電子結(jié)構(gòu)功能材 料，廣泛應(yīng)用于大功率電真空管、微電子器件管腳、集成電路弓戰(zhàn)框架、微波 通信、電力輸送等領(lǐng)域，在國(guó)防工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)具有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)彌散銅的制造技術(shù)多采用粉末冶金法，其中以粉末內(nèi)氧化粉末冶金法應(yīng)用最為廣泛，其常用技術(shù)流程為合金熔煉—制粉—內(nèi)氧化—還原—壓制— 燒結(jié)—熱加工—冷加工。由于這種制造技術(shù)工藝流程錢，造成材料質(zhì)量控制 困難，成本非常高，極大地限制了其推廣應(yīng)用。我國(guó)市場(chǎng)上的彌散銅大多為美 國(guó)、日本公司產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)規(guī)模非常小，難以滿足國(guó)防和社會(huì)發(fā)展需求。彌散強(qiáng)化Al203-Ql復(fù)合材料，不僅強(qiáng)度高，導(dǎo)電性和純銅相近，而且還具 有良好的抗電弧侵蝕、抗電磨損能力及較高的常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，是一種具 有廣闊應(yīng)用前景的新型結(jié)構(gòu)與功能材料.隨著電子工業(yè)的發(fā)展,對(duì)這類高純度、高導(dǎo)電復(fù)合、材料的需求越來(lái)越大。目前國(guó)外已將Al203-Cu復(fù)合材料應(yīng)用于代替 Ag基觸點(diǎn)材料、作為導(dǎo)電彈性材料及計(jì)tm集成電路引線框架材料，以及用于 軍用大功率微波管結(jié)構(gòu)及高導(dǎo)電點(diǎn)焊電極材料等幾個(gè)方面。彌散強(qiáng)化銅的發(fā)展主要是制備技術(shù)的發(fā)展。彌散強(qiáng)化銅制備技術(shù)的關(guān)鍵是 如何獲得超細(xì)強(qiáng)化微粒均勻分布在高導(dǎo)電的純銅基體之上，以獲得高彌散強(qiáng)化 效果的高導(dǎo)電銅基復(fù)合材料。其制備技術(shù)主要發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)的粉末冶金法、 改進(jìn)的粉末冶金法和其它制備新技術(shù)。近年來(lái)涌現(xiàn)出許多彌散強(qiáng)化銅制備新技術(shù)，如反應(yīng)噴射沉積、復(fù)合電沉積、 真空混賴造和XD法等，其主要目的在于保持傳統(tǒng)彌散強(qiáng)化銅制品性能的基 礎(chǔ)上降低彌散強(qiáng)化銅的生產(chǎn)成本，以促進(jìn)彌散強(qiáng)化銅的推廣應(yīng)用。彌散強(qiáng)化材料的強(qiáng)度不僅取決于基體和彌散相的本性、而且決定于彌散相 的含量、粒度和分布、形態(tài)以及彌散相與基體的結(jié)合情況，同時(shí)也與制備工藝 (例如加工方式，加工^#)有關(guān)。彌散強(qiáng)化材料因有低的延展性，需要加以 重視和改進(jìn)，但是彌散強(qiáng)化材料在性能上的優(yōu)越性還是占主要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)主要是針對(duì)國(guó)防工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)、微電子行業(yè)對(duì)小尺寸整體彌 散銅的需要，提出，使該 工藝方法制備的彌散銅點(diǎn)焊電極不僅具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高抗軟化溫度， 而且具有內(nèi)氧化時(shí)間短、成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案完成其專利技術(shù)任務(wù)采用低固溶度Cu國(guó)Al合金或低固溶度稀土銅合金，其鋁含量不大于1.00wt%，稀土添加量不高于0.50wt%,余 量為Cu;其制備工藝包括氧化劑和填充劑的混合；包埋；內(nèi)氧化；冷(熱) 擠壓(軋制)變形；其中氧化劑為工業(yè)級(jí)0i20，填充劑為工業(yè)級(jí)A1203;將氧 化劑和填充劑混合并將Cu-Al合金或稀土銅合金棒或板包埋，其燒結(jié)和內(nèi)氧化 同M行，燒結(jié)溫度為900 100(TC，內(nèi)氧化時(shí)間為4~20小時(shí)。氧化劑為工業(yè)級(jí)0120，粒度+200目，主要為內(nèi)氧化提供氧源。±真充劑為工 業(yè)級(jí)^203，粒度+200目，主要為防止氧化劑高M(jìn)^結(jié)而發(fā)生結(jié)塊。將氧化劑 和填充劑以混合比例為(4O^0)Q/。:(6(M0)y。(質(zhì)量百分比)進(jìn)行稱重。將混合后 的氧化劑和填充劑置于熱風(fēng)^P燥箱中烘干，以避免粉體結(jié)塊和團(tuán)結(jié)。而后采用采用Y型混粉機(jī)混合。將有效厚度^mm的Cu-Al合金棒或fe^表面除油、除氧化皮后備用。將 上述混合好的氧化劑和填充劑TO于耐熱纖箱形容器底部，鋪粉厚度20誰(shuí)， 將前述Cu-Al合金棒或板平行置于混合粉體上部，棒(板)間距不小于20mm， 而后再在其上平鋪一層混合粉體。重復(fù)上述步驟，直至容器±真充滿為止，保證 Oi-Al合金棒或板為混合粉末所完全包埋。最后用耐火粘土將容器頂部箱蓋邊緣 密封，烘干后備用。將烘干后的密封箱置于高溫箱式電阻爐或井式電阻爐中進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)溫 度經(jīng)反復(fù)工藝研究雌為90(M000 °C，內(nèi)氧化時(shí)間4^20小時(shí)。可以獲得單邊 最大內(nèi)氧化層深3 mm，可以滿足絕大多數(shù)微電子器件對(duì)彌散銅尺寸的要求。對(duì)于形狀復(fù)雜的微電子器件或點(diǎn)焊電極零部件，可以對(duì)上述內(nèi)氧化制備的 整體彌散銅進(jìn)行冷(熱)擠壓或車L制變形，在滿足尺寸要求的同時(shí)，通過冷變 形可以進(jìn)一步提高彌散銅的強(qiáng)度，并且由于納米氧化鋁顆粒的彌散分布，可以 將這種形變強(qiáng)化效果保留妾賧高》驢。利用本專利技術(shù)工藝方法制備的彌散銅點(diǎn)焊電極不僅具有高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、 高抗軟化溫度，而且具有內(nèi)氧化時(shí)間短、成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。 具體實(shí)施例方式本實(shí)施例離彌散銅材料主要包含有Cu、 Al和0元素，其中Al和0以氧 化鋁第二相的形式存在，其含量A1203， 0.74wt%;余量為Cu。 帝U備上述整體彌散銅材料的工藝包括Om化劑和填充劑的混合；,埋；③內(nèi)氧化；(D^擠壓成形。 戶脫的氧化劑和±真充劑的混合氧化劑為工業(yè)級(jí)0!20，粒度+200目。填充 劑為工業(yè)級(jí)"203，粒度+200目。將氧化劑和±真充劑以混合比例為40%:60%(質(zhì) 量百分比)進(jìn)行稱重。將混合后的氧化齊訴口土真充齊l遣于ZJ1013型恒驢風(fēng)千燥 箱中烘干，烘干溫度80-C，時(shí)間1小時(shí)。而后采用采用SVP-0.18型V型粉末 混合機(jī)混合4小時(shí)。戶脫的包埋是將直徑5匪的Cu-037wt%Al合金棒經(jīng)表面400號(hào)砂紙打磨、 工業(yè)用丙酮除油處理備用。將上述混合好的氧化劑和±真充劑平鋪于耐熱鑄鐵箱形容器底部，厚度20 mm,將前述Cu-0.37wt%Al合金棒平行置于混^^體上部， 棒間距20mm，而后再在其上平鋪一層厚20mm的混合粉體。重復(fù)上述步驟， 直至容器填充滿為止，并保證合金棒被完全包埋。最后用耐火粘土將容器頂部 箱蓋邊緣密封，并在ZJ1013型恒、驢風(fēng)千燥箱中于80 °Cxl小時(shí)烘干后備用。所述的內(nèi)氧化是將烘干后的密封箱置于RX-15-13型高溫箱式電阻爐中進(jìn) 行。內(nèi)氧化溫度為90(TC，內(nèi)氧化時(shí)間20小時(shí)，得到內(nèi)氧化完全的整體彌散銅 棒。戶，的熱擠壓成形是將上述彌散銅棒用鋸床切割成長(zhǎng)為40 mm長(zhǎng)的小段， 在箱式電阻爐RX3-15-9型箱式電阻爐中加熱至850 °C，保溫20 min，在 YB32-100B型四柱液壓機(jī)上熱擠壓成直徑3 mm的微電子器件點(diǎn)焊電極。實(shí)施例2本實(shí)施例整體彌散銅材料主要包本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高強(qiáng)度高導(dǎo)電整體彌散銅點(diǎn)焊電極制備工藝方法，其特征是：采用低固溶度Ｃｕ－Ａｌ合金或低固溶度稀土銅合金，其鋁含量不大于１．００ｗｔ％，稀土添加量不高于０．５０ｗｔ％，余量為Ｃｕ；其制備工藝包括：氧化劑和填充劑的混合；包埋；內(nèi)氧化；冷（熱）擠壓（軋制）變形；其中氧化劑為工業(yè)級(jí)Ｃｕ↓［２］Ｏ，填充劑為工業(yè)級(jí)Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］；將氧化劑和填充劑混合并將Ｃｕ－Ａｌ合金或稀土銅合金棒或板包埋，氧化劑與填充劑的混合比例為（４０～６０）％∶（６０～４０）％；其燒結(jié)和內(nèi)氧化同步進(jìn)行，燒結(jié)溫度為９００～１０００℃，內(nèi)氧化時(shí)間為４～２０小時(shí)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田保紅，劉平，劉勇，宋克興，賈淑果，任鳳章，李紅霞，張毅，陳小紅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河南科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：41[中國(guó)|河南]
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