本發(fā)明涉及金屬片材的制造領(lǐng)域，特別涉及一種鎢合金的超薄片材的制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、隨著通訊技術(shù)和集成電路領(lǐng)域的快速發(fā)展，電子設(shè)備的種類和數(shù)量急劇增長，尤其是高功耗設(shè)備，其內(nèi)部元件緊湊且熱流密度高。這些設(shè)備在長時間運行中會產(chǎn)生大量熱能，若無法有效散熱，將導(dǎo)致電子芯片性能下降，甚至可能引發(fā)熱故障、短路甚至火災(zāi)等嚴(yán)重問題。因此，高性能的散熱材料在電子設(shè)備中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，對材料的厚度、密度、氣密性、導(dǎo)熱性等性能要求也日益嚴(yán)格。

2、鎢銅(wcu)復(fù)合材料，以其卓越的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，成為散熱材料的佼佼者。它由高熔點、高硬度、低膨脹的鎢組分與高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱的銅組分復(fù)配而成，通過調(diào)整鎢和銅的比例，可以精確控制其熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)。這種材料因其與硅、砷化鎵及陶瓷等基體相匹配的熱膨脹系數(shù)，被廣泛應(yīng)用于散熱領(lǐng)域。然而，高性能wcu材料的開發(fā)仍然面臨挑戰(zhàn)，不同組分、厚度及致密度的優(yōu)化至關(guān)重要。

3、由于鎢和銅的熔點相差懸殊，分別為3450℃和1083℃，傳統(tǒng)的熔煉方法并不適用，只能依賴粉末冶金技術(shù)來生產(chǎn)。目前，鎢銅合金的生產(chǎn)方法主要分為兩類：一是鎢粉壓坯后滲銅，二是鎢銅混粉燒結(jié)后軋制。前者在壓制鎢膜和薄片時存在困難，且鎢銅合金的熔滲態(tài)難以軋制；后者則容易出現(xiàn)鎢、銅富集區(qū)，因為粉末混合均勻度難以保證。

4、專利cn104209532采用鎢銅粉末混合、鋼模壓坯，壓坯厚度為2-20mm，隨后經(jīng)過多道次熱軋、溫扎、冷軋，以及大變形量的模壓成型，最終得到0.1mm的薄片，以上工藝路線復(fù)雜，能耗高，良率低，成型無法連續(xù)化，成本較高，且經(jīng)過多次熱軋、溫軋、冷軋，鎢銅薄片的晶粒尺寸較大，存在各向異性。

5、因此，目前市場上對高端鎢銅微電子封裝薄片的需求難以得到有效滿足。現(xiàn)有的制取方法主要依賴于從較厚的鎢銅片研磨制取，這不僅效率低下，成本高昂，而且難以制備出如6英寸、8英寸的超薄片材，特別是厚度僅為0.1mm的w90cu10片材(用于led)。因此，研制適用于微電子封裝領(lǐng)域的大尺寸、高導(dǎo)熱、低膨脹的鎢銅合金超薄片，已成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個方面在于提供了一種含鎢的金屬漿料，包括：

2、鎢粉、有機成膜劑和增稠劑；

3、所述有機成膜劑包括水性聚氨酯組合物；

4、其中，鎢粉、有機成膜劑與增稠劑的質(zhì)量比例為(80-95)：(5-20)：(2-5)。

5、在一種優(yōu)選實施例中，所述水性聚氨酯組合物包括水性聚氨酯乳液(如uw-1527df、uw-1614af)、聚乙二醇(如peg400)中的一種或幾種組合。

6、優(yōu)選地，所述水性聚氨酯組合物包括uw-1527df、uw-1614af、peg400。

7、更優(yōu)選地，所述uw-1527df、uw-1614af與peg400的質(zhì)量比為(40-80)：(10-40)：(2-15)，優(yōu)選為(50-75)：(15-35)：(3-12)，更優(yōu)選為(60-70)：(20-30)：(5-10)。

8、在一種優(yōu)選實施例中，鎢粉的顆粒d50尺寸(半徑)為0.5-6μm，優(yōu)選為0.8-5μm，更優(yōu)選為1-3μm。

9、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢粉的質(zhì)量純度≧99.50wt.％，優(yōu)選為≧99.90wt.％，更優(yōu)選為≧99.95wt.％。

10、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑還可以包括表面活性劑、分散劑、潤濕劑、流平劑、消泡劑中的一種或更多種。

11、優(yōu)選地，所述有機成膜劑中水性聚氨酯組合物與表面活性劑的質(zhì)量比例為(80-120)：(0.2-1.5)，優(yōu)選為(85-110)：(0.3-1.3)，更優(yōu)選為(100-105)：(0.5-1)。

12、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中表面活性劑包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑中的一種或更多種。

13、優(yōu)選地，所述陰離子表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉中的一種或更多種。

14、優(yōu)選地，所述陽離子表面活性劑包括十二烷基二甲基芐基氯化銨、苯扎氯銨、雙十八烷基二甲基氯化銨中的一種或更多種。

15、優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑包括脂肪醇聚氧乙烯醚、乙二醇硬脂酸醇、十二烷基醇、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種或更多種。

16、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中水性聚氨酯組合物與分散劑的質(zhì)量比例為(80-120)：(0.2-1.5)，優(yōu)選為(85-110)：(0.3-1.3)，更優(yōu)選為(100-105)：(0.5-1)。

17、在一種優(yōu)選實施例中，所述成膜劑中分散劑包括聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、磷酸三丁酯、烷基磷酸酯、芳基磷酸酯、單乙醇胺、二乙醇胺、硅酸鈉、磷酸三鈉中的一種或更多種。

18、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中水性聚氨酯組合物與潤濕劑的質(zhì)量比例為(80-120)：(0.2-1.5)，優(yōu)選為(85-110)：(0.3-1.3)，更優(yōu)選為(100-105)：(0.5-1)。

19、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中潤濕劑包括烷基硫酸鹽、磺酸鹽、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸鹽、羧酸皂類、磷酸酯、硅油型潤濕劑、水性潤濕劑、有機溶劑潤濕劑中的一種或更多種。

20、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中水性聚氨酯組合物與流平劑的質(zhì)量比例為(80-120)：(0.2-1.5)，優(yōu)選為(85-110)：(0.3-1.3)，更優(yōu)選為(100-105)：(0.5-1)。

21、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中流平劑包括有機硅、聚丙烯酸酯類、含氟聚合物、改性丙烯酸酯中的一種或更多種。

22、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中水性聚氨酯組合物與消泡劑的質(zhì)量比例為(80-120)：(0.2-1.5)，優(yōu)選為(85-110)：(0.3-1.3)，更優(yōu)選為(100-105)：(0.5-1)。

23、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中消泡劑包括有機硅類消泡劑(如tegofoamex?810、byk-051)、聚醚類消泡劑(如dc?2000、df-1030)、脂肪酸及其衍生物類消泡劑(如span?80)、聚丙烯酸酯類消泡劑、礦物油消泡劑中的一種或更多種。

24、在一種優(yōu)選實施例中，所述有機成膜劑中水性聚氨酯組合物與去離子水的質(zhì)量比例為(80-120)：(1-40)，優(yōu)選為(85-110)：(2-35)，更優(yōu)選為(100-105)：(3-30)。

25、在一種優(yōu)選實施例中，所述增稠劑包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、硅酸鋁、硅酸鈉、膨潤土、締合型水性聚氨酯中的一種或更多種。

26、本發(fā)明的第二個方面在于提供了一種鎢銅超薄片的制備方法，步驟包括：將本技術(shù)第一個方面所述含鎢的金屬漿料進行涂覆成膜，烘干，得到鎢膜素坯；將所述鎢膜素坯進行覆銅，隨后脫脂燒結(jié)、冷卻，得到鎢銅合金；

27、將所述鎢銅合金進行扎制，得到所述鎢銅超薄片。

28、在一種優(yōu)選實施例中，所述制備方法中，所述鎢膜素坯的制作過程還包括，所述烘干之后，得到鎢膜卷材，將所述鎢膜卷材制備具有預(yù)設(shè)形狀的鎢膜素坯。

29、優(yōu)選地，所述鎢膜卷材通過模切、圖案化、疊層壓制處理等方法中的一種或幾種，得到所述具有預(yù)設(shè)形狀的鎢膜素坯。

30、在一種優(yōu)選實施例中，所述模切處理方式為激光切割、模切機切割中的任意一種。優(yōu)選地，所述模切的尺寸大小為任意大小。

31、在一種優(yōu)選實施例中，所述的鎢膜卷材的圖案化處理工藝為激光切割。

32、優(yōu)選地，所述圖案的結(jié)構(gòu)為圓形、六邊形、三角形、四邊形、橢圓形、心形等中的任意一種或兩種。

33、優(yōu)選地，所述圖案的直徑或邊尺寸大小為0.1-5mm，優(yōu)選為0.1-3mm，更優(yōu)選為0.1-2mm。

34、優(yōu)選地，所述圖案的間隔尺寸為0.1-5mm，優(yōu)選為0.1-3mm，更優(yōu)選為0.1-2mm。

35、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢膜卷材的厚度為0.01-1mm，優(yōu)選為0.01-0.8mm，更優(yōu)選為0.01-0.5mm。

36、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢膜卷材的寬幅為50-800mm，優(yōu)選為100-600mm，更優(yōu)選為200-500mm。

37、在一種優(yōu)選實施例中，所述涂覆工藝包括流延工藝、狹縫涂布工藝中的任意一種。

38、在一種優(yōu)選實施例中，所述烘干的溫度為40-120℃，優(yōu)選為45-100℃，更優(yōu)選為50-90℃。

39、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢膜素坯中鎢含量為≧90wt.％，優(yōu)選為≧92wt.％，更優(yōu)選為≧95wt.％。

40、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢膜素坯的拉伸強度為15-35mpa，優(yōu)選為18-30mpa，更優(yōu)選為20-25mpa。

41、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢膜素坯的斷裂伸長率為200-450％，優(yōu)選為250-400％，更優(yōu)選為350-380％。

42、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢膜素坯的硬度為20-40ha，優(yōu)選為25-38ha，更優(yōu)選為30-35ha。

43、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢銅合金中鎢和銅的質(zhì)量比為(20-98)：(2-80)，優(yōu)選為(25-96)：(4-75)，更優(yōu)選為(30-95)：(5-70)。

44、在一種優(yōu)選實施例中，所述覆銅方式為將銅箔平鋪在鎢膜素坯上表面，其中，銅箔的尺寸大小與鎢膜素坯的尺寸大小保持一致。

45、在一種優(yōu)選實施例中，所述燒結(jié)過程中使用惰性氣體或還原性氣體為保護氣，例如可以是ar、he、n2、h2或它們的任意混合氣體為保護氣，例如n2和h2混合氣體為保護氣。

46、在一種優(yōu)選實施例中，所述燒結(jié)的溫度為800-1800℃，優(yōu)選為1000-1600℃，更優(yōu)選為1200-1500℃。

47、在一種優(yōu)選實施例中，所述燒結(jié)為微波燒結(jié)、推舟燒結(jié)、電火花燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、等靜壓燒結(jié)中的一種或更多種。

48、優(yōu)選地，所述推舟燒結(jié)的推舟速度為1-10mm/min，優(yōu)選為1.5-8mm/min，更優(yōu)選為2-5mm/min。

49、在一種優(yōu)選實施例中，所述冷卻溫度為5-60℃，優(yōu)選為10-50℃，更優(yōu)選為20-40℃。

50、在一種優(yōu)選實施例中，所述軋制的總變形量為1-40％，優(yōu)選為3-30％，更優(yōu)選為5-25％。

51、在一種優(yōu)選實施例中，所述軋制每道次變形量為0.2-8％，優(yōu)選為0.5-6％，更優(yōu)選為1-5％。

52、在一種優(yōu)選實施例中，所述軋制道次數(shù)為1-40次，優(yōu)選為1-30次，更優(yōu)選為1-20次。

53、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢銅超薄片的厚度為0.02-2mm，優(yōu)選為0.05-1.5mm，更優(yōu)選為0.1-1mm。

54、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢銅超薄片的致密度≧95.5wt.％，優(yōu)選為≧97.5wt.％，更優(yōu)選為≧98.8wt.％。

55、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢銅超薄片的導(dǎo)熱系數(shù)為100-400w/m·k，優(yōu)選為120-380w/m·k，更優(yōu)選為140-350w/m·k。

56、在一種優(yōu)選實施例中，所述鎢銅超薄片的熱膨脹系數(shù)為5-10*10-6/k，優(yōu)選為5.5-8.8*10-6/k，更優(yōu)選為5.9-8.5*10-6/k。

57、本發(fā)明的第三個方面在于提供了一種鎢銅超薄片的用途，所述鎢銅超薄片可應(yīng)用于熱沉材料和電子封裝材料領(lǐng)域，尤其是4-12英寸微電子封裝的應(yīng)用。

58、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

59、本發(fā)明提供了一種鎢銅超薄片、制備及其應(yīng)用，本發(fā)明提供的含鎢的金屬漿料制備的鎢膜，固含量較高，鎢的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達95wt.％，厚度尺寸低至0.1mm，寬幅可在10-500mm內(nèi)任意轉(zhuǎn)換，可滿足模切、圖案化及疊層壓制等工藝要求；其硬度低于30ha，拉伸屈服強度高至20mpa，斷裂伸長率高達350％，具有優(yōu)異的柔韌性和力學(xué)性能。通過所述鎢膜覆銅得到的鎢銅薄片材料產(chǎn)品，不需要軋制大變形量即可實現(xiàn)致密度高達98.8wt.％以上，其導(dǎo)熱系數(shù)可達140-350w/m·k，熱膨脹系數(shù)為5.9-8.5*10-6/k。本發(fā)明無需單獨脫脂工藝，工藝簡短，節(jié)能環(huán)保，且燒結(jié)碳含量低于0.008wt.％。