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当今电子行业中集成电路规模日益提高,电路工作时产生的热量增多,势必造成电路芯片与封装体间由于热膨胀的较大差异而引起热错配问题。因此,研发热膨胀系数与芯片材料相匹配的、导热系数较高的电子封装材料具有重要的意义。ZrWMoOs不仅具有有序.无序相变温度低(-3℃),而且还保持了材料本身的负热膨胀特性。铜具有仅次于银的导电率,而价格便宜,且其导热率高达400W/m·K-1,是工业领域中最重要的工程材料之一。因此,研究制备以ZrWMoO8为增强体,铜为基体、热膨胀系数可调的新型复合材料,是解决制约封装材料发展的选择之一。
本文采用水合前驱体分解法研究制备出了长度为2-3μm,宽约0.5μm的高纯棒状ZrWMoO8粉体,采用高低温衍射计算晶胞参数方法测得ZrWMoO8晶体在室温～600℃的热膨胀曲线α=-3.75×10-6/℃。采用超声化学镀的方法成功制备出了不同ZrWMoO8百分含量的铜包覆ZrWMoO8的复合粉体。作为后续复合材料烧结对比,将ZrWMoO8与纯Cu粉按一定比例机械球磨混合获得混合粉体。
包覆粉与混合粉在冷压条件下制坯,并进行无压烧结处理。结果表明:混合粉经650℃/3h烧结处理后ZrWMoO8己发生分解并有未知相产生;500℃/3h烧结后,ZrWMoO8形貌未见改变,各相分布均匀,材料烧结度略有欠缺。包覆粉经500℃/3h烧结后的复合材料无明显孔洞,且晶粒大小较均匀,烧结效果比前者好;500℃/3h烧结处理对ZrWMoO8含量在5%～50%的混粉复合材料,其致密度随ZrWMoO8含量的升高而降低。
混合粉与包覆粉经500℃/3h烧结后,复合材料的热膨胀系数随ZrWMoO8含量增加而降低,在250℃左右因Cu的氧化,复合材料的热膨胀系数随温度升高有所增大。50%混粉烧结复合材料在25～250℃温度范围内其α=6.8534×106/℃,50%包覆粉复合材料其α=3.3774×10-6/℃,与硅锗芯片材料的热膨胀系数相一致。