本發(fā)明涉及噴涂設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子熱噴涂設(shè)備。

背景技術(shù)：

高端的半導(dǎo)體電子器件包括led、激光器和微波大功率器件等成本的60%以上來自封裝，而封裝技術(shù)的關(guān)鍵在于散熱。散熱不僅影響成本，而且還影響半導(dǎo)體器件性能的發(fā)揮。對于半導(dǎo)體電子器件而言，需要導(dǎo)熱優(yōu)良而又能導(dǎo)電的散熱片，無氧銅是首選，價(jià)格便宜，能滿足絕大部分電子器件的需求。但是，無氧銅的熱膨脹系數(shù)比半導(dǎo)體的熱膨脹系數(shù)要大3倍以上，在器件的使用過程中，熱膨脹系數(shù)的差異和不匹配會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體電子器件芯片開裂失效。鎢銅、鉬銅、cmc、cpc合金具有可調(diào)控的熱膨脹系數(shù)，可以和芯片形成良好的熱匹配，保證芯片的長期可靠性，同時(shí)和封裝陶瓷也能形成良好的熱膨脹匹配，保證封裝管殼的密封可靠性。

目前市場中鎢銅、鉬銅產(chǎn)品采用燒結(jié)熔滲和熱等靜壓法生產(chǎn)，工序復(fù)雜，加工困難，鎢鉬耗量大，生產(chǎn)成本高。cpc和cmc產(chǎn)品采用壓延法生產(chǎn)，產(chǎn)品成品率很低，國內(nèi)成品率在40%左右，國際上最好的奧地利plansee和日本住友公司成品率最高也只有60%，生產(chǎn)工藝決定了它的成品率。

傳統(tǒng)工藝采用燒結(jié)溶滲法生產(chǎn)鎢銅合金，工序復(fù)雜，加工困難，耗鎢量大，生產(chǎn)成本高，材料熱導(dǎo)率最高200w/m*k左右，一般僅為180-190w/m*k左右，這在一定程度上限制了ldmos等器件功率的進(jìn)一步提高，但為了保證器件的可靠性，只能以犧牲器件的功率為代價(jià)。

因此，如何在保證芯片和法蘭熱匹配的前提下，盡可能的提高法蘭片的熱導(dǎo)率，成了本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于將鎢銅混合粉噴涂到紫銅基材上的等離子熱噴涂設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低、且其制得的鎢銅法蘭散熱片熱導(dǎo)率高達(dá)380w/m*k、穩(wěn)定可靠。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種用于將鎢銅混合粉噴涂到紫銅基材上的等離子熱噴涂設(shè)備，其制得的鎢銅法蘭散熱片的成本相對傳統(tǒng)鎢銅法蘭散熱片降低50%。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種等離子熱噴涂設(shè)備，用于將鎢銅混合粉噴涂到紫銅基材上，包括噴槍、送粉器、氣體流量表、空氣控制器和供氣系統(tǒng)，所述噴槍與送粉器連接，所述空氣控制器用于控制過濾空氣，所述空氣控制器與氣體流量表連接，所述供氣系統(tǒng)用于通入氮?dú)狻⒀鯕夂?或丙烷，所述供氣系統(tǒng)與氣體流量表連接，所述氣體流量表與噴槍連接；

所述送粉器用于提供鎢銅混合粉，所述鎢銅混合粉為粒徑2-15um的球形粉末顆粒，所述球形粉末顆粒包括鎢顆粒以及包覆在鎢顆粒外的銅層，所述鎢顆粒為納米級(jí)，所述銅層為微米級(jí)；

所述噴槍與紫銅基材的距離為8-12mm。

作為上述方案的改進(jìn)，所述鎢顆粒的粒徑為10-100nm，所述銅層的厚度為2~15um。

作為上述方案的改進(jìn)，所述鎢顆粒的粒徑為20-50nm，所述銅層的厚度為4~12um。

作為上述方案的改進(jìn)，所述噴槍與紫銅基材的距離為8-10mm。

作為上述方案的改進(jìn)，所述噴槍的噴涂角度為30-45°。

作為上述方案的改進(jìn)，所述噴槍與送粉器之間設(shè)有預(yù)融化機(jī)構(gòu)，所述預(yù)融化機(jī)構(gòu)包括用于通入氫氣的氫氣供給單元、用于融入氬氣的氬氣供給單元以及加熱單元。

作為上述方案的改進(jìn)，所述氫氣和氬氣的比例為1-2:2-3。

作為上述方案的改進(jìn)，所述加熱單元的加熱溫度為1000-1300℃。

作為上述方案的改進(jìn)，所述供氣系統(tǒng)包括用于通入氮?dú)獾牡獨(dú)馄俊⒂糜谕ㄈ胙鯕獾难鯕馄亢陀糜谕ㄈ氡榈谋槠?，所述氮?dú)馄康臄?shù)量為1-2個(gè)，所述氧氣瓶的數(shù)量為3-5個(gè)，所述丙烷瓶的數(shù)量為2-4個(gè)。

作為上述方案的改進(jìn)，所述氮?dú)?、氧氣、丙烷的通入比例?-2：3-5：2-4。

實(shí)施本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供一種用于將鎢銅混合粉噴涂到紫銅基材上的等離子熱噴涂設(shè)備，包括噴槍、送粉器、氣體流量表、空氣控制器和供氣系統(tǒng)，所述送粉器用于提供鎢銅混合粉，所述鎢銅混合粉為粒徑2-15um的球形粉末顆粒，所述球形粉末顆粒包括鎢顆粒以及包覆在鎢顆粒外的銅層。本發(fā)明選用納米級(jí)別的無顆粒和微米級(jí)別的銅層，可以使得鎢銅混合粉的表面更加致密，孔隙率低至0.6%。

本發(fā)明采用了等離子表面淀積技術(shù)生產(chǎn)鎢銅法蘭散熱片，制得的鎢銅法蘭散熱片的熱導(dǎo)率高達(dá)380w/m*k，相對傳統(tǒng)鎢銅法蘭片熱導(dǎo)率提高100%，應(yīng)用了所述鎢銅法蘭散熱片的器件的功率可以提高50%以上。而且，采用等離子表面淀積技術(shù)生產(chǎn)鎢銅法蘭散熱片，在熱噴涂的過程中，可以調(diào)節(jié)涂層的厚度，進(jìn)而改進(jìn)鎢銅法蘭的熱膨脹系數(shù)，能夠與其他各種半導(dǎo)體和陶瓷等材料相匹配，增加了鎢銅法蘭的使用范圍。

所述噴槍與紫銅基材的距離為8-12mm，可以保證鎢銅混合粉可以均勻地噴涂在紫銅基材上，且結(jié)合力達(dá)70mpa。制得鎢銅法蘭散熱片非?？煽?，鎢銅法蘭散熱片貼在芯片后，芯片在高低溫變化工作時(shí)不會(huì)開裂，能夠給予高功率工作芯片較好的散熱處理，進(jìn)而使芯片能夠高效、穩(wěn)定的工作。

進(jìn)一步，所述噴槍與送粉器之間設(shè)有預(yù)融化機(jī)構(gòu)，所述預(yù)融化機(jī)構(gòu)包括用于通入氫氣的氫氣供給單元、用于融入氬氣的氬氣供給單元以及加熱單元。因此，本發(fā)明在熱噴涂之前，對粉末進(jìn)行預(yù)先的團(tuán)聚燒結(jié)，這樣生產(chǎn)成本相對傳統(tǒng)鎢銅法蘭片降低50%，產(chǎn)品具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢，在現(xiàn)在鎢銅散熱片市場上有強(qiáng)大的競爭力。

綜上，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低、且其制得的鎢銅法蘭散熱片熱導(dǎo)率高達(dá)380w/m*k、成本相對傳統(tǒng)鎢銅法蘭散熱片降低50%、穩(wěn)定可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明等離子熱噴涂設(shè)備的示意圖；

圖2是鎢銅混合粉的剖視圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。僅此聲明，本發(fā)明在文中出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的上、下、左、右、前、后、內(nèi)、外等方位用詞，僅以本發(fā)明的附圖為基準(zhǔn)，其并不是對本發(fā)明的具體限定。

參見圖1，圖1顯示了用于將鎢銅混合粉噴涂到紫銅基材7上的等離子熱噴涂設(shè)備，包括噴槍1、送粉器2、氣體流量表3、空氣控制器4和供氣系統(tǒng)5，所述噴槍1與送粉器2連接，所述空氣控制器4用于控制過濾空氣，所述空氣控制器4與氣體流量表3連接，所述供氣系統(tǒng)5用于通入氮?dú)?、氧氣?或丙烷，所述供氣系統(tǒng)5與氣體流量表3連接，所述氣體流量表3與噴槍1連接。本發(fā)明以丙烷為燃?xì)?將送粉器2提供的粉料通過噴槍1進(jìn)行燃燒，再在紫銅基材7上實(shí)現(xiàn)噴涂處理。其中，氣體流量表3和空氣控制器4用于控制噴涂過程中的氣體的流量和過濾空氣的流量，保證噴涂過程的穩(wěn)定順利進(jìn)行。需要說明的是，所述噴槍可以選用型號(hào)為qt-e-7/h，qt-e2000-7h，cp-3000的噴槍。

具體的，參見圖2，所述送粉器2用于提供鎢銅混合粉，所述鎢銅混合粉為粒徑2-15um的球形粉末顆粒，所述球形粉末顆粒包括鎢顆粒21以及包覆在鎢顆粒外的銅層22，所述鎢顆粒21為納米級(jí)，所述銅層22為微米級(jí)。優(yōu)選的，所述鎢顆粒21的粒徑為10-100nm，所述銅層22的厚度為2~15um。更佳的，所述鎢顆粒21的粒徑為20-50nm，所述銅層22的厚度為4~12um。本發(fā)明選用納米級(jí)別的無顆粒和微米級(jí)別的銅層，可以使得鎢銅混合粉的表面更加致密，孔隙率低至0.6%，保證產(chǎn)品表面的光潔度和平整度。

所述供氣系統(tǒng)5包括用于通入氮?dú)獾牡獨(dú)馄?1、用于通入氧氣的氧氣瓶52和用于通入丙烷的丙烷瓶53，所述氮?dú)馄?1的數(shù)量優(yōu)選為1-2個(gè)，所述氧氣瓶52的數(shù)量優(yōu)選為3-5個(gè)，所述丙烷瓶53的數(shù)量優(yōu)選為2-4個(gè)。更佳的，所述氮?dú)馄?1的數(shù)量為1個(gè)，所述氧氣瓶52的數(shù)量為4個(gè)，所述丙烷瓶53的數(shù)量為3個(gè)。

所述氮?dú)狻⒀鯕?、丙烷的通入比例?yōu)選為1-2：3-5：2-4。更佳的，所述氮?dú)?、氧氣、丙烷的通入比例?yōu)選為1：4：3。

本發(fā)明采用了等離子表面淀積技術(shù)生產(chǎn)鎢銅法蘭散熱片，制得的鎢銅法蘭散熱片的熱導(dǎo)率高達(dá)380w/m*k，相對傳統(tǒng)鎢銅法蘭片熱導(dǎo)率提高100%，應(yīng)用了所述鎢銅法蘭散熱片的器件的功率可以提高50%以上。而且，采用等離子表面淀積技術(shù)生產(chǎn)鎢銅法蘭散熱片，在熱噴涂的過程中，可以調(diào)節(jié)涂層的厚度，進(jìn)而改進(jìn)鎢銅法蘭的熱膨脹系數(shù)，能夠與其他各種半導(dǎo)體和陶瓷等材料相匹配，增加了鎢銅法蘭的使用范圍。

現(xiàn)有的等離子噴涂設(shè)備一般選用粒徑為45μm的普通粉料，就達(dá)到可以等離子淀積的要求粒徑，但是，采用上述粉料的孔隙率高，無法大幅提升產(chǎn)品的性能。

所述噴槍1與紫銅基材7的距離為8-12mm。優(yōu)選的，所述噴槍1與紫銅基材7的距離為8-10mm。噴槍1與紫銅7基材保持特定距離，可以保證鎢銅混合粉均勻地噴涂在紫銅基材上，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對稱涂層容差在10um以內(nèi)。而且結(jié)合力達(dá)70mpa，同時(shí)產(chǎn)品能夠經(jīng)受800℃高溫10分鐘。

本發(fā)明制得鎢銅法蘭散熱片非?？煽浚u銅法蘭散熱片貼在芯片后，芯片在高低溫變化工作時(shí)不會(huì)開裂，能夠給予高功率工作芯片較好的散熱處理，進(jìn)而使芯片能夠高效、穩(wěn)定的工作。經(jīng)測試，本發(fā)明可以在200度高溫下熱循環(huán)1000次，芯片不開裂。

現(xiàn)有的噴槍與基材的一般距離為100-250mm，然而本發(fā)明為了配合上述鎢銅混合粉，需要將噴槍與紫銅基材的距離設(shè)為8-12mm，否則，鎢銅混合粉不能均勻地噴涂在紫銅基材上，噴涂涂層出現(xiàn)部分厚部分薄的情況。

所述噴槍1的噴涂角度為30-45°，可以保證鎢銅混合粉均勻地噴涂在紫銅基材上。

進(jìn)一步，所述噴槍1與送粉器2之間設(shè)有預(yù)融化機(jī)構(gòu)6，所述預(yù)融化機(jī)構(gòu)6包括用于通入氫氣的氫氣供給單元61、用于融入氬氣的氬氣供給單元62以及加熱單元63。所述氫氣和氬氣的比例為1-2:2-3。所述加熱單元63的加熱溫度為1000-1300℃。本發(fā)明在熱噴涂之前，對粉末進(jìn)行預(yù)先的團(tuán)聚燒結(jié)，這樣生產(chǎn)成本相對傳統(tǒng)鎢銅法蘭片降低50%，產(chǎn)品具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢，在現(xiàn)在鎢銅散熱片市場上有強(qiáng)大的競爭力。

綜上，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低、且其制得的鎢銅法蘭散熱片熱導(dǎo)率高達(dá)380w/m*k、成本相對傳統(tǒng)鎢銅法蘭散熱片降低50%、穩(wěn)定可靠。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。