FI86604C - Powder metallurgical injection molding process - Google Patents
Powder metallurgical injection molding process Download PDFInfo
- Publication number
- FI86604C FI86604C FI892568A FI892568A FI86604C FI 86604 C FI86604 C FI 86604C FI 892568 A FI892568 A FI 892568A FI 892568 A FI892568 A FI 892568A FI 86604 C FI86604 C FI 86604C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- copper
- weight
- tungsten
- injection molding
- cal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/045—Alloys based on refractory metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
1 866041 86604
Jauhemetallurginen ruiskupuristusmenetelmä. - Pulver-metallurgiskt sprutpressingsförfarande.Powder metallurgical injection molding process. - Pulver-metallurgiskt sprutpressingsförfarande.
Esillä olevan keksinnön kohteena ovat metallien sekoitusten valmistusmenetelmät. Tarkemmin sanoen esillä olevan keksinnön kohteena ovat kuparin ja volfrämin sekoituksien, jotka sisältävät noin 5-50 painoprosenttia kuparia, ruiskupuristusmenetelmä.The present invention relates to processes for the preparation of metal mixtures. More specifically, the present invention relates to a process for injection molding mixtures of copper and tungsten containing about 5 to 50% by weight of copper.
Aikaisemmin on ollut huomattavia vaikeuksia valmistaa tyydyttäviä muotoja kuparin ja volframin sekoituksista. Kuparin ja volframin seoksia ei ole yleensä ollut mahdollista valmistaa nestemäisenä sekoituksena. Kuparin ja volframin sekoitukset on aikaisemmin valmistettu käyttämällä puristus- ja sintraustekno-logiaa ja jauhemaista metallia. Tällaisilla menetelmillä valmistettujen tuotteiden tiheys ja lämmönjohtavuus ovat yleensä alhaisia johtuen jäljelle jääneestä huokoisuudesta. Lämmönjoh-tavuutta voidaan jonkin verran lisätä ja huokoisuutta jonkin verran alentaa puristamalla näitä tuotteita mekaanisesti. Tällaiset menetelmät eivät kuitenkaan ole täysin tyydyttäviä, ja ne rajoittuvat yksiakselisesti puristettuihin osiin.In the past, there have been considerable difficulties in preparing satisfactory forms from copper and tungsten alloys. It has generally not been possible to prepare alloys of copper and tungsten as a liquid mixture. Copper and tungsten alloys have previously been fabricated using compression and sintering technology and powdered metal. The density and thermal conductivity of products made by such methods are generally low due to the residual porosity. Thermal conductivity can be increased somewhat and porosity reduced somewhat by mechanical compression of these products. However, such methods are not entirely satisfactory and are limited to uniaxially compressed parts.
Suuren suorituskyvyn elektroniikassa ja erityisesti sotilas- ja avaruussovellutuksissa on tavanomaista laittaa mikropiirisirut hermeettisesti suljettuihin, "pakkauksina" tunnettuihin säiliöihin. Näissä pakkauksissa on välttämättä oltava sähköisesti eristettyjä johtoja, jotka ulottuvat pakkauksen seinämien läpi. Näiden johtojen on oltava hermeettisesti suljettuna ja sähköisesti eristettyjä. Nämä elektroniset pakkaukset on yleensä tarkoitettu sisältämään lämpöä kehittäviä komponentteja, jolloin on erittäin toivottavaa, että pakkaus on muodostettu materiaaleista, joiden lämmönjohtavuus on korkea.In high-performance electronics, and especially in military and space applications, it is common to place microcircuit chips in hermetically sealed containers known as "packages." These packages must have electrically insulated wires extending through the walls of the package. These cables must be hermetically sealed and electrically insulated. These electronic packages are generally intended to contain heat generating components, so it is highly desirable that the package be formed of materials with high thermal conductivity.
Pakkausten on oltava hermeettisesti suljettuja, jotta voitaisiin suojata niiden sisältämät sähköiset komponentit. Koska nämä pakkaukset kulkevat minuuteissa merenpinnan tasolta uiko- 2 86604 avaruuden tyhjöön, mitään kaasujen vuotamista ei voida sallia.Packages must be hermetically sealed to protect the electrical components they contain. Since these packages travel in minutes from sea level to the vacuum of space, no gas leakage can be allowed.
Materiaalit, joita käytetään sulkemaan aukot, joiden läpi sähköjohdot kulkevat, ovat yleensä epäelastisia ja niiden lämpö-laajenemiskertoimet poikkeavat huomattavasti useimpien metalli-materiaalien arvoista. Lämpövaihtelut aiheuttavat siten tiivisteeseen jännityksen ja osaltaan edistävät sen nopeaa pettämistä.The materials used to close the openings through which electrical wires pass are generally inelastic and their coefficients of thermal expansion differ significantly from those of most metal materials. Thermal fluctuations thus cause stress in the seal and contribute to its rapid failure.
Nämä ja muut alan aikaisemmat vaikeudet voidaan välttää esillä olevan keksinnön mukaisesti käyttämällä patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista menetelmää, jolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat. Keksintö tuo esiin aineseoksen, joka muodostuu suuritiheyksisestä kuparin ja volframin sekoituksesta, jolla on suuri lämmönjohta-vuus ja lämpölaajeneminen, joka voidaan sovittaa yhteen monien epäelastisten eristämis-tiivistysmateriaalien, kuten lasin ja keramiikan lämpölaajenemiseen. Kuparin ja volframin suuriti-heyksinen sekoitus on erittäin läpäisemätön kaasun suhteen.These and other prior art difficulties can be avoided in accordance with the present invention by using the method of the preamble of claim 1, which is characterized by the features set forth in the characterizing part of claim 1. The invention provides a material composition consisting of a high density mixture of copper and tungsten with high thermal conductivity and thermal expansion that can be combined with the thermal expansion of many inelastic insulating-sealing materials such as glass and ceramics. The high-density mixing of copper and tungsten is highly impermeable to gas.
Kuparin ja volframin seos valmistetaan esillä olevan keksinnön mukaisesti jauhemetallurgisella menetelmällä, jossa ruiskupu-ristetaan monimutkaisten muotojen muodostamiseksi ja jossa käytetään osan tiheyttämiseen nestefaasia käyttävää sintrausvai-hetta. Tällaisia valumenetelmiä on jo yleisesti ehdotettu:According to the present invention, a mixture of copper and tungsten is produced by a powder metallurgical process in which it is injection molded to form complex shapes and in which a sintering step using a liquid phase is used to densify a part. Such casting methods have already been widely proposed:
Kts. esimerkiksi Wiech, US-Patentit 4,374,457, 4,305,756 ja 4,445,956. Tälllaisten menetelmien kuvaukset ovat löydettävissä näistä aikaisemmista wiech'in patenteista.See, e.g., Wiech, U.S. Patents 4,374,457, 4,305,756, and 4,445,956. Descriptions of such methods can be found in these prior wiech patents.
Jauhemetallurgisilla menetelmillä, joissa käytetään ruiskupuristusta ja sintrausta nestefaasissa, on kyky tuottaa nettomuo-toisia, ulkomuodoltaan erittäin monimutkaisia osia erittäin tarkoin toleranssein. Nettomuotoiset osat ovat niitä osia tai tuotteita, joita ollakseen hyödyllisiä aiotuissa tarkoituksisa, ei tarvitse lainkaan enempää työstää, muotoilla tai muovata 3 86604 nestesintrausfaasia pidemmälle. Saavutettavat toleranssit ovat alle +/- 0,003 cm kohti. Osien muodot voivat olla erittäin monimutkaisia, koska tuote on ruiskupuristettu.Powder metallurgical methods using injection molding and sintering in the liquid phase have the ability to produce net, highly complex parts with very precise tolerances. Net-shaped parts are those parts or products which, in order to be useful for their intended purposes, do not require any further processing, shaping or shaping beyond the 3 86604 liquid sintering phases. The achievable tolerances are less than +/- 0.003 cm. The shapes of the parts can be very complex because the product is injection molded.
Hermeettisesti suljetun elektronisen pakkauksen heliumkaasun vuotonopeudeksi on yleensä määritelty enintään 1 x 101-9 cm3 heliumia sekuntia kohti. Tämän keksinnön mukaisesti valmistettujen kuparin ja volframin sekoitustuotteiden vuotonopeudet ovat yleensä niinkin alhaisia kuin noin 2 x 10-10 cm3 heliumia sekuntia kohti. Tästä materiaalista rakennettujen elektronisten pakkausten "hermeettisyys" on siten oleellisesti parempi kuin mitä edellytetään.The leakage rate of helium gas in a hermetically sealed electronic package is generally defined as a maximum of 1 x 101-9 cm3 of helium per second. The leakage rates of the copper and tungsten alloy products made in accordance with this invention are generally as low as about 2 x 10-10 cm 3 of helium per second. The "hermeticity" of electronic packages made of this material is thus substantially better than what is required.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetun kuparin ja volframin sekoituksen lämmönjohtavuus on yleensä parempi kuin noin 0,40 ja mieluummin vähintään 0,42 cal-cm/cm2 sek. "C mitattuna noin 390°C lämpötilassa. Tämä lämmönjohtavuus on mitattu aineelle, joka sisältää noin 5 painoprosenttia kuparia. Kun kuparia on mukana alle noin 5 painoprosenttia, esillä olevan keksinnön edut eivät yleensä täysin toteudu. Kun kuparin määrä on 25 painoprosenttia, lämmönjohtavuus on yleensä yli noin 0,60 ja mieluummin vähintään noin 0,65 cal-cm/cm2 sek. °C mitattuna noin 390°C lämpötilassa. Aineelle, joka sisältää noin 35 painoprosenttia kuparia, ja lämmönjohtavuus on yleensä yli noin 0,75 ja mieluummin vähintään noin 0,80 cal-cm/cm2 sek. °C mitattuna noin 390eC lämpötilassa. Yli noin 50 painoprosentin kuparikon-sentraatioissa eivät esillä olevan keksinnön edut yleensä täysin toteudu.The thermal conductivity of the copper and tungsten blend prepared in accordance with the present invention is generally better than about 0.40 and preferably at least 0.42 cal-cm / cm2 sec. "C measured at about 390 ° C. This thermal conductivity is measured for a material containing about 5% by weight of copper. When copper is present in less than about 5% by weight, the advantages of the present invention are generally not fully realized. When the amount of copper is 25% by weight, the thermal conductivity is generally greater than about 0.60, and preferably at least about 0.65 cal-cm / cm2 sec. 0.80 cal-cm / cm2 sec. ° C measured at a temperature of about 390 ° C. At copper concentrations above about 50% by weight, the advantages of the present invention are generally not fully realized.
Lineaarinen lämpölaajenemiskerroin on yleensä suoraan verrannollinen kuparin tilavuusprosenttiin volfrämissä. Noin 7,0 miljoonasosaa/°C vastaa 11 painoprosenttia kuparia ja 9,4 miljoonasosaa/°C vastaa noin 25 painoprosenttia kuparia.The coefficient of linear thermal expansion is usually directly proportional to the volume percentage of copper in tungsten. About 7.0 parts per million / ° C corresponds to 11 weight percent copper and 9.4 parts per million / ° C corresponds to about 25 weight percent copper.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetun kupari-volframi-materiaalin lineaarinen lämpölaajenemiskerroin voidaan tavaili- . 86604 4 sesti sovittaa elektronisen pakkauksen eristämis-tiivistämisma-teriaalin arvoon säätämällä kuparin prosenttimäärää seoksessa.The coefficient of linear thermal expansion of the copper-tungsten material made according to the present invention can be conventional. 86604 4 to the value of the insulating-sealing material of the electronic package by adjusting the percentage of copper in the alloy.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistettujen kupari-volframimateriaalisten tuotteiden lämpökäyttäytyminen, erityisesti, kun tätä tarkastellaan hermeettisyyden ja näiden materiaalien ulkomuodoltaan nettomaisena tapahtuvan valmistuksen valossa, vie alaa erittäin merkittävästi eteenpäin. Nettomuo-toisen tuotteen saamisesta johtuen voidaan jättää pois monet elektronisten pakkausten aikaisemmat koneistus- ja kokoamistar-peet. Koska elektronisten pakkausten kokoamiseen aikaisemman tekniikan mukaisesti on usein liittynyt kovajuottamis- ja juottamisvaiheet, jotka ovat antaneet kaasuvuodoille mahdollisuuden, esillä olevan keksinnön mukainen, useimpien tällaisten vaiheiden poisjättäminen parantaa suuresti elektronisten pakkausten luotettavuutta. Esillä olevaa keksintöä käyttämällä on mahdollista lisätä pakkauksen tehon tiheyttä ja samalla säilyttää sama tai parempi luotettavuus.The thermal behavior of the copper-tungsten material products made in accordance with the present invention, especially when viewed in light of the airtightness and the net appearance of these materials, takes the field very significantly forward. Due to the availability of another net product, many previous machining and assembly needs of electronic packaging can be omitted. Because the assembly of electronic packages according to the prior art has often involved brazing and soldering steps that have allowed gas leaks, the omission of most such steps in accordance with the present invention greatly improves the reliability of electronic packages. By using the present invention, it is possible to increase the power density of the package while maintaining the same or better reliability.
Sähköjohdot, jotka johtavat sähkövirran elektroniseen pakkaukseen ja siitä ulos, on mahdollista valmistaa samasta keksinnön mukaisesti valmistetusta kupari-volframimateriaalista. Näiden johtojen lämpökäyttäytyminen voidaan siten tehdä kotelon mukaiseksi. Koska suuritiheyksinen kupari-volframimateriaali on hyvä sähköjohdin, myös pakkauksen sähköinen tehokkuus on erinomainen .It is possible to make electric wires which conduct electric current to and from the electronic package from the same copper-tungsten material made according to the invention. The thermal behavior of these wires can thus be made in accordance with the housing. Because the high-density copper-tungsten material is a good electrical conductor, the electrical efficiency of the package is also excellent.
Kupari- ja volframi-raaka-aineet, jotka on tarkoitus käyttää esillä olevan keksinnön mukaisesti, saadaan erittäin hienojakoisessa muodossa ja erittäin puhtaassa tilassa. Kuparimate-riaalin hiukkaskoko on yleensä alle noin 20 mikronia, ja volf-ramijauheen keskimääräinen hiukkaskoko on alle noin 40 mikronia. Näiden materiaalien keskimääräinen hiukkaskoko on yleensä alle noin 10 mikronia. Hiukkasten päällä olevan pintahapen määrällä on oleellinen vaikutus valmiin tuotteen laatuun. Kun pintahapen konsentraatiot ovat yli noin 5000 miljoonasosaa 5 86604 kuparista laskettuna, tulokset sintrausvaiheen aikana ovat hyvin epäsäännöllisiä ja arvaamattomia. Voi framihiukkasten päällä olevan pintahapen konsentraation tulisi myös olla alle noin 1500 miljoonasosaa. Hiukkaset ovat muodoltaan oleellisesti sama-akselisiä. Raaka-aineiden epäpuhtaudet tulisi pitää ehdottomassa minimissä. Esimerkiksi niinkin pieni määrä nikkeliä kuin 2 %, pienentää lämmönjohtavuutta jopa 30 - 40 %. Niinkin pieni määrä kuin 0,3 % erilaisia epäpuhtauksia, kuten esimerkiksi oksideja ja lyijyn ja tinan hivenmäärät voivat alentaa 1ämmönjohtavuutta jopa 15 - 20 %.The copper and tungsten raw materials to be used in accordance with the present invention are obtained in a very finely divided form and in a very pure state. The copper material generally has a particle size of less than about 20 microns, and the average particle size of the tungsten powder is less than about 40 microns. The average particle size of these materials is generally less than about 10 microns. The amount of surface oxygen on the particles has a significant effect on the quality of the finished product. With surface oxygen concentrations above about 5,000 ppm based on 5,866,604 copper, the results during the sintering step are very irregular and unpredictable. The concentration of surface oxygen on the butter fram particles should also be less than about 1500 ppm. The particles are substantially coaxial in shape. Impurities in raw materials should be kept to an absolute minimum. For example, as little nickel as 2% reduces thermal conductivity by up to 30-40%. As little as 0.3% of various impurities such as oxides and trace amounts of lead and tin can reduce the thermal conductivity by up to 15-20%.
ESIMERKITEXAMPLES
Seuraavien yksittäisten esimerkkien tarkoituksena on havainnollistaa keksintöä sitä kuitenkaan rajoittamatta.The following individual examples are intended to illustrate the invention without, however, limiting it.
Tämän keksinnön eräässä suositellussa suoritusmuodossa valmistettiin erittäin puhdasta kupari-volframimateriaalia, joka sisälsi 35 painoprosenttia kuparia ja 65 painoprosenttia voi främiä. Voi framijauheen keskimääräinen hiukkaskoko oli 1 - 2 mikronia, pintahapen pitoisuus alle noin 1400 miljoonasosaa ja muita epäpuhtauksia noin 300 miljoonasosaa. Käytetyn kupari-jauheen keskimääräinen hiukkaskoko oli 8 - 10 mikronia, pintahapen pitoisuus alle 800 miljoonasosaa määritettynä vedyn painohäviönä, ja muita epäpuhtauksia alle 500 miljoonasosaa. Sekä volframi- että kuparijauhehiukkaset olivat oleellisesti sama-akselisiä. Valmistettu sideaine sisälsi 39,47 painoprosenttia polypropyleeniä, 9,74 painoprosenttia karnaubavahaa, 48,73 painoprosenttia parafiinivahaa ja 2,06 painoprosenttia steariinihappoa. Sideainetta sekoitettiin 4,3 painoprosenttia edellä mainittujen kupari-voi framijauheiden kanssa. Sekoittaminen suoritettiin tyhjössä, jotta sideaine kostuttaisi paremmin hiukkasten pinnan ja jotta estettäisiin ilman joutuminen mukaan. Näin pienennettiin valmiin tuotteen huokoisuutta ja parannettiin 1ämpöominaisuuksia.In a preferred embodiment of the present invention, a high purity copper-tungsten material was prepared containing 35% by weight copper and 65% by weight butter frame. The average particle size of the butter frame powder was 1 to 2 microns, with a surface oxygen content of less than about 1,400 ppm and other impurities of about 300 ppm. The copper powder used had an average particle size of 8 to 10 microns, a surface oxygen content of less than 800 ppm by weight of hydrogen, and other impurities of less than 500 ppm. Both tungsten and copper powder particles were substantially coaxial. The binder prepared contained 39.47% by weight of polypropylene, 9.74% by weight of carnauba wax, 48.73% by weight of paraffin wax and 2.06% by weight of stearic acid. The binder was mixed with 4.3% by weight of the above-mentioned copper-butter frame powders. Stirring was performed in vacuo to better wet the surface of the particles and to prevent air entrainment. This reduced the porosity of the finished product and improved the thermal properties.
6 866046 86604
Halutun muotoinen tuote valmistettiin ruiskupuristamal1 a saatu sideaineen ja metal 1ijauheiden sekoitus. Tuote, nk. raakaosa, kuumennettiin ilmassa noin 207°C lämpötilaan 2 päiväksi vahan poistamista varten. Saatua välituotetta kuumennettiin sen jälkeen kaasukehässä, joka sisälsi 25 tilavuusprosenttia vetyä ja 75 tilavuusprosenttia typpeä, enintään noin 800°C lämpötiloissa, kunnes polypropyleeni oli poistunut. Tämän jälkeen lämpötila nostettiin noin 1235°C:een ja pidettiin tässä noin 3 tuntia kaasukehässä, joka sisälsi 75 tilavuusprosenttia vetyä ja 25 tilavuusprosenttia typpeä. Saadun sintratun nettomuotoi-sen tuotteen annettiin jäähtyä noin 6 tuntia huoneen lämpötilaan. Mielenkiinnon kohteena oleviksi fysikaalisiksi ominaisuuksiksi määritettiin seuraavat arvot:A product of the desired shape was prepared by injection molding a mixture of binder and metal powders. The product, the so-called crude part, was heated in air to about 207 ° C for 2 days to remove the wax. The resulting intermediate was then heated in an atmosphere containing 25% by volume of hydrogen and 75% by volume of nitrogen at temperatures up to about 800 ° C until the polypropylene was removed. The temperature was then raised to about 1235 ° C and held here for about 3 hours in a atmosphere containing 75% by volume of hydrogen and 25% by volume of nitrogen. The resulting sintered net product was allowed to cool to room temperature for about 6 hours. The following values were defined as physical properties of interest:
Lineaarinen lämpö- Lämmön johtavuus 1 aa ienemiskerroin Tiheys (Cal-cm/cm2 sek. (ppm/°C) (g/cm3) °C) 0,864 397°C:ssa 10,4 41 - 263°C:ssa 12,9 (97 % täydestä tiheydestä) 0,689 268°C:ssa 0,537 89°C:ssa ppm = miljoonasosa Näiden muotoiltujen tuotteiden hermeettisyyden vuotonopeus on noin 2 x 10-10 cm3 heliumia sekunnissa.Linear thermal- Thermal conductivity 1 aa elongation coefficient Density (Cal-cm / cm2 sec. (Ppm / ° C) (g / cm3) ° C) 0.864 at 397 ° C 10.4 at 41-263 ° C 12.9 (97% of full density) 0.689 at 268 ° C 0.537 at 89 ° C ppm = parts per million The leak rate of these molded products is about 2 x 10-10 cm 3 of helium per second.
Kun tämä ensimmäinen esimerkki toistetaan 5 ja 50 painoprosentin kuparipitoisuudella, saadaan vastaavasti tuotteet, joilla 86604 on seuraavat ominaisuudet: (a) 5 painoprosentin kuparipitoisuudella 1ämmönjohtavuus on 0,45 cal-cm/cm2 sek. °C mitattuna noin 390C:ssa, ja lineaarinen lampolaajenemiskerroin on 5,6 miljoonasosaa °C kohti 41 - 263°C:ssa; ja (b) 50 painoprosentin kuparipitoisuudessa on 1ämmönjohtavuus 0,87 cal-cm/cm2 sek. °C mitattuna noin 390°C:ssa, ja lineaarinen lampolaajenemiskerroin on 11,7 miljoonasosaa °C kohti 41 - 263°C:ssa.When this first example is repeated at a copper content of 5 and 50% by weight, products having the following properties 86604 are obtained, respectively: (a) At a copper content of 5% by weight, the thermal conductivity is 0.45 cal-cm / cm2 sec. ° C measured at about 39 ° C, and the coefficient of linear thermal expansion is 5.6 ppm per ° C at 41-263 ° C; and (b) at a copper content of 50% by weight, the thermal conductivity is 0.87 cal-cm / cm2 sec. ° C measured at about 390 ° C, and the coefficient of linear thermal expansion is 11.7 parts per million at ° C at 41-263 ° C.
Suositellun suoritusmuodon toisessa esimerkissä alennettiin kuparipitoisuus 15 painoprosenttiin ja voi framipitoisuus nostettiin 85 painoprosenttiin. Jälleen käytettiin saman tyyppisiä jauheita kuin mitä on kuvattu ensimmäisessä esimerkissä. Sekoitus-, ruiskupuristus- ja sideaineen poistamis-menetelmät olivat jälleen samoja. Sintrauslämpötila nostettiin kuitenkin 1450°C:een. Mielenkiinnon kohteena olevat fysikaaliset ominaisuudet määritettiin. Lineaarinen lämpölaa-jenemiskerroin oli 7,56 miljoonasosaa °C kohti ja tiheys oli 15,3 g/cm3. Tiheys on 94 % täydestä teoreettisesta tiheydestä.In another example of the preferred embodiment, the copper content was reduced to 15% by weight and the butter frame content was increased to 85% by weight. Again, the same type of powders as described in the first example were used. The methods of mixing, injection molding, and binder removal were again the same. However, the sintering temperature was raised to 1450 ° C. The physical properties of interest were determined. The coefficient of linear thermal expansion was 7.56 ppm per ° C and the density was 15.3 g / cm 3. The density is 94% of the full theoretical density.
Toistamalla tämä toinen esimerkki saadaan tuote, jonka lämmön-johtavuus on noin 0,57 cal-cm/cm sek. °C mitattuna noin 390°C:ssa.Repeating this second example gives a product with a thermal conductivity of about 0.57 cal-cm / cm sec. ° C measured at about 390 ° C.
Kolmannessa esimerkissä valmistettiin erittäin puhdasta kupari-voi f ramimateriaal ia , joka sisälsi 25 painoprosenttia kuparia ja 75 painoprosenttia volframia. Käytetyn voi framijauheen keskimääräinen hiukkaskoko oli 1-2 mikronia, pintahapen pitoisuus alle noin 1400 miljoonasosaa ja muita epäpuhtauksia noin 300 miljoonasosaa. Käytetyn kupari jauheen keskimääräinen hiukkaskoko oli noin 8-10 mikronia, puhtaus noin 99,95 % kuparia, pintahapen pitoisuus alle 800 miljoonasosaa määritet- 8 86604 tynä vedyn painohäviönä ja muita epäpuhtauksia alle 500 miljoonasosaa. Sekä volframi- että kuparihiukkaset olivat oleellisesti sama-akselisiä. Valmistetun sideaineen koostumus oli 39,47 painoprosenttia polypropy1eeniä, 9,74 painoprosenttia karnaubavahaa, 48,73 painoprosenttia parafiinia ja 2,06 painoprosenttia steariinihappoa. Volframi- ja kupari jauheet suhteutettiin niin, että kuparia käytettiin 25 painoprosenttia ja volframia 75 painoprosenttia. Metal 1ijauhetta sekoitettiin sideaineen kanssa sellainen määrä, että saadusta sekoituksesta 4,3 painoprosenttia oli sideainetta. Tämä sekoittaminen suoritettiin tyhjässä, jotta sideaine kostuttaisi paremmin hiukkasten pinnan ja jotta ilmaa jäisi vähemmän mukaan. Tällä tavoin pienennettiin valmiin tuotteen huokoisuutta ja parannettiin lämpöominaisuuksia. Halutun muotoinen tuote valmistettiin ruiskupuristamalla saatu sideaineen ja metal 1ijauheiden sekoitus. Tuote, nk. raakaosa, kuumennettiin ilmassa noin 207°C lämpötilaan kahdeksi päiväksi vahan poistamista varten. Sen jälkeen kuumennettiin saatua välituotetta kaasukehässä, joka sisälsi 25 tilavuusprosenttia vetyä ja 75 tilavuusprosenttia typpeä, enintään noin 500°C lämpötiloissa, kunnes polypropyleeni oli poistunut. Sen jälkeen lämpötila nostettiin noin 1235°C:een ja pidettiin tässä lämpötilassa noin 3 tuntia.In the third example, a highly pure copper-copper frame material containing 25% by weight of copper and 75% by weight of tungsten was prepared. The buttermilk powder used had an average particle size of 1-2 microns, a surface oxygen content of less than about 1,400 ppm and other impurities of about 300 ppm. The copper powder used had an average particle size of about 8-10 microns, a purity of about 99.95% copper, a surface oxygen content of less than 800 ppm as determined by weight loss of hydrogen, and other impurities of less than 500 ppm. Both tungsten and copper particles were essentially coaxial. The composition of the binder prepared was 39.47% by weight of polypropylene, 9.74% by weight of carnauba wax, 48.73% by weight of paraffin and 2.06% by weight of stearic acid. Tungsten and copper powders were proportioned so that 25% by weight of copper and 75% by weight of tungsten were used. The metal powder was mixed with the binder in such an amount that 4.3% by weight of the resulting mixture was binder. This mixing was performed in vacuo to better wet the surface of the particles and to leave less air. In this way, the porosity of the finished product was reduced and the thermal properties were improved. The desired shaped product was prepared by injection molding the resulting mixture of binder and metal powders. The product, the so-called crude part, was heated in air to about 207 ° C for two days to remove the wax. The resulting intermediate was then heated in an atmosphere containing 25% by volume of hydrogen and 75% by volume of nitrogen at temperatures up to about 500 ° C until the polypropylene was removed. The temperature was then raised to about 1235 ° C and maintained at that temperature for about 3 hours.
Saadun sintratun nettomuotoisen tuotteen annettiin jäähtyä noin 6 tuntia. Lämmönjohtavuudeksi määritettiin 0,496 cal-cm/cm2 °C noin 390°C:ssa.The resulting sintered net product was allowed to cool for about 6 hours. The thermal conductivity was determined to be 0.496 cal-cm / cm 2 ° C at about 390 ° C.
Kun tämä koe toistettiin käyttämällä kupari jauhetta, jonka puhtaus oli 99,7 % ja joka sisälsi noin 0,24 painoprosenttia liukenemattomia oksideja ja hivenmäärät lyijyä, piitä, kalsiumia, magnesiumia ja tinaa, saatiin tuote, jonka lämmön-johtavuus oli 0,401 cal-cm/cm2 sek. °C noin 390°C:ssa.When this experiment was repeated using a copper powder with a purity of 99.7% and containing about 0.24% by weight of insoluble oxides and trace amounts of lead, silicon, calcium, magnesium and tin, a product with a thermal conductivity of 0.401 cal-cm / cm2 sec ° C at about 390 ° C.
Kun nämä kokeet toistetaan käyttämällä tiiviyden maksimoivia hiukkaskokojakaantumia, lämmönjohtavuus saadaan paremmaksi kuin noin 0,42 cal-cm/cm2 sek. °C.When these experiments are repeated using density-maximizing particle size distributions, the thermal conductivity is better than about 0.42 cal-cm / cm2 sec. ° C.
9 866049 86604
Kun tämä koe toistettiin käyttämällä samaa kuparimateriaalia, jonka puhtaus oli 99,7 % ja joka sisälsi 2 painoprosenttia nikkeliä, saatiin tuote, jonka lämmönjohtavuus oli vain 0,293 cal-cm/cm2 sek. °C.When this experiment was repeated using the same copper material with a purity of 99.7% and containing 2% by weight of nickel, a product with a thermal conductivity of only 0.293 cal-cm / cm 2 sec was obtained. ° C.
Edellä kuvatut ovat suositeltuja suoritusmuotoja, joita voidaan muunnella ja parantaa poikkeamatta oheisten patenttivaatimusten hengestä ja alasta.The foregoing are preferred embodiments that can be modified and improved without departing from the spirit and scope of the appended claims.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10174987A | 1987-09-28 | 1987-09-28 | |
US10174987 | 1987-09-28 | ||
US07/212,861 US4988386A (en) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | Copper-tungsten metal mixture and process |
US21286188 | 1988-06-29 | ||
PCT/US1988/003253 WO1989002803A1 (en) | 1987-09-28 | 1988-09-21 | Copper-tungsten metal mixture and process |
US8803253 | 1988-09-21 |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI892568A0 FI892568A0 (en) | 1989-05-26 |
FI892568A FI892568A (en) | 1989-05-26 |
FI86604B FI86604B (en) | 1992-06-15 |
FI86604C true FI86604C (en) | 1992-09-25 |
Family
ID=26798589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI892568A FI86604C (en) | 1987-09-28 | 1989-05-26 | Powder metallurgical injection molding process |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0336944B1 (en) |
JP (1) | JP2811454B2 (en) |
KR (1) | KR960013889B1 (en) |
AU (1) | AU615964B2 (en) |
CA (1) | CA1302739C (en) |
DE (1) | DE3881030T2 (en) |
FI (1) | FI86604C (en) |
IL (1) | IL87859A (en) |
WO (1) | WO1989002803A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4217531C1 (en) * | 1992-05-27 | 1993-12-16 | Wieland Werke Ag | Process for the production of slip-cast isotropic composite materials based on copper with a low coefficient of thermal expansion and high electrical conductivity and their use |
DE69432546T2 (en) * | 1993-09-16 | 2003-11-20 | Sumitomo Electric Industries | Metal housing for semiconductor device and method for its production |
DE102004032853A1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-02-16 | Rexroth Star Gmbh | Antifriction bearing for fixing machine tables has guiding component with guide rail and rolling component, supported on row of rolling components, whereby guiding component of carrying body is contained in fastening section |
CN109746455B (en) * | 2019-03-19 | 2022-08-12 | 湖南恒基粉末科技有限责任公司 | Copper-containing kovar alloy and preparation method thereof |
CN117802378B (en) * | 2024-02-29 | 2024-04-30 | 东北大学 | Tungsten copper composite material with multi-scale structure and preparation method thereof |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3685134A (en) * | 1970-05-15 | 1972-08-22 | Mallory & Co Inc P R | Method of making electrical contact materials |
JPS54152172A (en) * | 1978-05-22 | 1979-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | Contact for vacuum breaker |
JPS5578429A (en) * | 1978-12-06 | 1980-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | Contact material for vacuum breaker |
JPS59224306A (en) * | 1983-05-13 | 1984-12-17 | 日本碍子株式会社 | Manufacture of ceramic part |
DE3426916A1 (en) * | 1984-07-21 | 1986-01-23 | Vacuumschmelze Gmbh, 6450 Hanau | METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE |
JPH0718651B2 (en) * | 1985-08-02 | 1995-03-06 | 電気化学工業株式会社 | Heat resistant block |
-
1988
- 1988-09-21 AU AU25318/88A patent/AU615964B2/en not_active Ceased
- 1988-09-21 KR KR1019890700936A patent/KR960013889B1/en active IP Right Grant
- 1988-09-21 WO PCT/US1988/003253 patent/WO1989002803A1/en active IP Right Grant
- 1988-09-21 JP JP63508103A patent/JP2811454B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-21 DE DE88908854T patent/DE3881030T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-21 EP EP88908854A patent/EP0336944B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-27 IL IL87859A patent/IL87859A/en unknown
- 1988-09-27 CA CA000578597A patent/CA1302739C/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-26 FI FI892568A patent/FI86604C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0336944A4 (en) | 1990-01-08 |
AU2531888A (en) | 1989-04-18 |
WO1989002803A1 (en) | 1989-04-06 |
AU615964B2 (en) | 1991-10-17 |
JPH02501316A (en) | 1990-05-10 |
KR960013889B1 (en) | 1996-10-10 |
IL87859A0 (en) | 1989-03-31 |
FI892568A0 (en) | 1989-05-26 |
EP0336944B1 (en) | 1993-05-12 |
FI86604B (en) | 1992-06-15 |
JP2811454B2 (en) | 1998-10-15 |
DE3881030D1 (en) | 1993-06-17 |
DE3881030T2 (en) | 1993-12-02 |
EP0336944A1 (en) | 1989-10-18 |
KR900700216A (en) | 1990-08-11 |
IL87859A (en) | 1991-06-10 |
FI892568A (en) | 1989-05-26 |
CA1302739C (en) | 1992-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5525428A (en) | Substrate for semiconductor apparatus | |
US4988386A (en) | Copper-tungsten metal mixture and process | |
EP0237047A2 (en) | Cermet substrate with glass adhesion component | |
CN110670032B (en) | Molybdenum-nickel-copper multi-element alloy sputtering target material and preparation method thereof | |
FI86604C (en) | Powder metallurgical injection molding process | |
US4748136A (en) | Ceramic-glass-metal composite | |
JPH0742164B2 (en) | Method for synthesizing oriented Bi-Pb-Ca-Sr-Cu-O-based polycrystalline superconductor | |
CN108774699A (en) | Aluminium silicon/aluminium gold hard rock gradient composites and preparation method thereof | |
JP3763006B2 (en) | Copper tungsten alloy and method for producing the same | |
CN101817684B (en) | Method for coating h-BN coating on surface of porous Si3N4 substrate | |
WO1994027765A1 (en) | Method for making heat-dissipating elements for micro-electronic devices | |
CN101092672A (en) | Compositions of electronic package basal plate or outer shell material of aluminum silicon carbide with ultra low heat expansion, and method for preparing products | |
US3213337A (en) | Composite ceramic body and method of forming the same | |
JPS631269B2 (en) | ||
JPH07166273A (en) | Powder metallurgical product of injection molded copper | |
JP4461513B2 (en) | Aluminum-silicon carbide based composite material and method for producing the same | |
JP2804836B2 (en) | High-strength heat-radiating structural member for packaged semiconductor devices | |
JPH0515668B2 (en) | ||
JPH08253833A (en) | Copper-molybdenum alloy and its production | |
JP2815656B2 (en) | High-strength heat-radiating structural member for packaged semiconductor devices | |
JPS63236707A (en) | Black phosphorus-silicon crystal | |
JPH08183661A (en) | Production of silicon carbide sintered compact | |
JPH0892681A (en) | Nitrified aluminum-silicon powder alloy and its production | |
JP2005076119A (en) | Composite material for substrate incorporated with semiconductor device, and its production method | |
SU1398033A1 (en) | Method of manufacturing magnetic core |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: WITEC CAYMAN PATENTS LIMITED |