一種低成本、耐應(yīng)力松弛銅合金引線框架材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低成本、耐應(yīng)力松弛銅合金引線框架材料及其制備方法，屬于有 色金屬加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代電子信息技術(shù)核心部件是集成電路，其主要由芯片和引線框架經(jīng)封裝而成， 其中引線框架主要起著支撐芯片、保護內(nèi)部元件、連接外部電路和向外散發(fā)元件熱量的作 用，是集成電路中的關(guān)鍵材料。隨著電子信息高新技術(shù)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品向微、薄、輕、多功 能和智能化發(fā)展，促使集成電路向大規(guī)模、超大和極大規(guī)模方向發(fā)展。因此，引線框架材料 隨之向著引線節(jié)距微細化、多腳化的方向發(fā)展。這不僅對引線框架材料的強度和導(dǎo)電性提 出了更高的要求，而且對材料的加工性能提出更高的要求，尤其更為關(guān)注材料的抗軟化溫 度及抗應(yīng)力松弛特性。
[0003] 目前國內(nèi)市場上銅基引線框架主要有C19210、C19400和C70250等幾種合金，其 中C19210合金導(dǎo)電率大于80%IACS，但強度只有400MPa左右，滿足不了大規(guī)模集成電路 對強度的要求，限制著其進一步使用；而C19400合金導(dǎo)電率大于60%IACS、抗拉強度達到 450~600MPa，仍不能滿足超大規(guī)模集成電路的強度及多腳化的發(fā)展需求，其主要應(yīng)用于 中低端引線框架材料。C70250合金是一種高端的集成電路用引線框架材料，其導(dǎo)電率約為 45%IACS、抗拉強度大于600MPa;但這種合金在生產(chǎn)過程中，需要專門的淬火時效工序及 裝備，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，而且目前國內(nèi)的產(chǎn)品只能滿足中低端客戶使用要 求，影響著合金的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用。在全球經(jīng)濟出現(xiàn)持續(xù)低迷，制造加工企業(yè)面臨著嚴峻的市 場競爭壓力的情況下，開發(fā)低成本高性能的新型引線框架材料，不僅可以促進我國引線框 架材料的發(fā)展，豐富我國引線框架用銅合金帶材的品種系列，而且可以促進下游企業(yè)的技 術(shù)革新和產(chǎn)品更新?lián)Q代。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的是彌補現(xiàn)有銅合金性能的不足，開發(fā)出一種低成本、耐抗應(yīng)力 松弛型銅合金材料，滿足超大規(guī)?；驑O大規(guī)模集成電路對引線框架材料的使用要求。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
[0006] -種低成本、耐應(yīng)力松弛銅合金引線框架材料，它的重量百分比組成為：SnL3~ 1. 7%，Ni0? 75 ~0? 9%，Zn0? 2 ~0? 6%，P0? 03 ~0? 08%，余量為Cu。
[0007] 其中，所述低成本、耐應(yīng)力松弛銅合金引線框架材料中還包含選自B和混合稀土 中的至少一種，混合稀土為La、Gd和Y，可以任意比例混合，La、Gd和Y三種元素之間的質(zhì) 量比優(yōu)選為1:2:3,其質(zhì)量百分比含量為B0.005~0.01%，混合稀土 0.001~0.005%。
[0008] 所添加合金元素的作用：
[0009] 鎳：鎳元素可以起到固溶強化作用，此外鎳元素的添加還可以增加合金的潤濕性， 提尚引線框架材料的可焊性。
[0010] 錫：由于錫原子與銅原子半徑相差較大，在銅合金中添加少量錫元素，能引起較大 的晶格畸變，有效的阻礙位錯的運動，尤其在合金應(yīng)力松弛過程中，能有效地拖拽位錯，提 高合金抗應(yīng)力松弛。此外，錫元素的添加也能顯著提高合金的耐熱剝離性能。
[0011] 磷：磷與鎳元素相結(jié)合，形成鎳磷化合物，能有效地阻礙位錯的運動，提高合金的 抗應(yīng)力松弛性能。
[0012] 鋅：鋅元素在合金中主要提高合金的耐磨性能和抗軟化性能。
[0013] 硼和混合稀土 ：硼元素和混合稀土都能有效地調(diào)整合金晶粒組織大小，提高組織 的均勻性，改善合金的耐應(yīng)力腐蝕敏感性。
[0014] 本發(fā)明的另一目的是提供上述低成本、耐抗應(yīng)力松弛銅合金引線框架材料的制備 加工方法，該方法生產(chǎn)工藝簡單、操作方便。
[0015] -種低成本、耐應(yīng)力松弛銅合金引線材料的制備加工方法，包括以下工藝流程： a.按照質(zhì)量百分比進行配料、投料、熔煉及鑄造，b.銑面，c.粗乳，d.切邊，e. -次中間退 火，f.酸洗，g.中乳，h.二次中間退火，i.酸洗，j.精乳，k.低溫退火，1.酸洗，m.拉彎矯 直，n.分剪入庫。
[0016] 步驟a中，采用工頻感應(yīng)爐在非真空環(huán)境下進行熔鑄，所述的熔煉的溫度為 1200~1250°C，所述鑄造的溫度控制在1150~1200°C。
[0017] 熔煉前，在感應(yīng)爐中加入QSn6. 5-0. 1錫磷青銅邊角料和新料（邊角料與新料質(zhì)量 比為3:2)，其中新料包括電解銅、電解鎳、純鋅、銅硼和Cu-La、Cu-Gd和Cu-Y中間合金，將溫 度升至1200~1250°C，待電解銅熔化后，添加灼燒的木炭進行覆蓋，充分攪拌后，靜置15~ 25min，進行水平連鑄鑄造。
[0018] 步驟b中，將水平連鑄鑄坯進行銑面處理，上下銑面量約1mm，主要去除表面缺陷。
[0019] 步驟c中，將銑面后的錠坯進行粗乳，冷乳開坯的變形量為60~80%。
[0020] 步驟e中，將切邊后的冷乳板放置鐘罩式退火爐中進行一次中間退火熱處理，退 火溫度為500~550°C，退火時間為4~6h。
[0021 ] 步驟g中，將酸洗后的板材進行中乳，變形量為60~80 %。
[0022] 步驟h中，將中乳后的板帶材進行二次中間退火處理，退火溫度為400~450°C，退 火時間為4~6h。
[0023] 步驟j中，將酸洗后的帶材進行精乳，變形量為40~60%。
[0024] 步驟k中，將精乳后的帶材放置鐘罩式退火中進行低溫退火，退火溫度為200~ 250°C，退火時間為3~5h。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明通過對銅合金進行成分設(shè)計和優(yōu)化，獲得了一種新型的引 線框架用銅合金板帶材，與高端C7025引線框架材料相比，合金抗拉強度稍低，但合金的導(dǎo) 電率、生產(chǎn)成本和耐抗應(yīng)力松弛性能均可以與之相媲美，甚至超越。其化學(xué)成分為：錫含量 為L3~L7%，鎳含量為0? 75~0? 9%，鋅含量為0? 2~0? 6%，磷含量為0? 03~0? 08%， 還至少包括硼和混合稀土（La、Gd和Y)中的一種，硼含量為0. 005~0. 01 %，混合稀土含 量為0. 001~0. 005%，其余為銅。另外，本發(fā)明開發(fā)出了一種適用于上述銅合金的制備加 工方法，經(jīng)加工熱處理后的耐應(yīng)力松弛型銅合金引線框架材料抗拉強度為570~670MPa， 電導(dǎo)率為35~40%IACS，延伸率為10~14%，抗應(yīng)力松弛性能（在120°C下工作1000 h) 為85~90%，完全可以滿足大規(guī)模集成電路對中高端引線框架材料的使用要求。
[0026] 下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍 的限制。
【具體實施方式】
[0027] 本發(fā)明的低成本、耐應(yīng)力松弛銅合金引線框架材料，它含有如下重量百分數(shù)的化 學(xué)成分：SnL3 ~I. 7%，Ni0? 75 ~0? 9%，Zn0? 2 ~0? 6%，P0? 03 ~0? 08%，還至少包 括B和混合稀土中一種，B0. 005~0. 01%，混合稀土 0. 001~0. 005%，混合稀土為La、 Gd和Y，可以任意比例混合，三個元素之間的重量比優(yōu)選為1:2:3,其余為Cu。上述低成本、 耐抗應(yīng)力松弛銅合金引線框架材料的制備及加工方法，包括以下工藝流程：a.按照質(zhì)量百 分比進行配料、投料、熔煉及鑄造，b.銑面，c.粗乳，d.切邊，e. -次中間退火，f.酸洗， g.中乳，h.二次中間退火，i.酸洗，j.精乳，k.低溫退火，1.酸洗，m.拉彎矯直，n.分剪 入庫。其中，具體的投料順序為：在工頻感應(yīng)爐中放入QSn6. 5-0. 1錫磷青銅邊角料和新料 (邊角料與新料質(zhì)量比為3:2)進行非真空熔煉。其中新料包括電解銅、電解鎳、純鋅、銅硼 和Cu-La、Cu-Gd和Cu-Y中間合金，將溫度升至1200~1250°C，待電解銅熔化后，添加灼 燒的木炭進行覆蓋，充分攪拌后，靜置15~25min，進行水平連鑄鑄造，鑄造的溫度控制在 1150~1200°C。銑面處理，上下銑面量約1mm，主要去除表面缺陷。冷乳開坯，變形量為 60~80%。一次中間退火，退火溫度為500~550°C，退火時間為4~6h。中乳變形量為 60~80%。二次中間退火處理，退火溫度為400~450°C，退火時間為4~6h。精乳變形 量為40~60%。低溫退火，退火溫度為200~250°C，退火時間為3~5h。
[0028] 實施例1
[0029] 本發(fā)明的合金采用以下原料恪煉：QSn6. 5-0. 1錫磷青銅舊料、電解銅、電解鎳、純 鋅、銅硼、Cu-La、Cu-Gd和Cu-Y中間合金。合金的成分見表1的實施例1。
[0030] 1.熔煉：在工頻感應(yīng)爐中加入QSn6. 5-0. 1錫磷青銅邊角料和新料（邊角料與新 料質(zhì)量比為3:2)，其中新料包括電解銅、電解鎳、純鋅、銅硼和Cu-La、Cu-Gd和Cu-Y中間 合金，將溫度升至1200°C，待電解銅熔化后，添加灼燒的木炭進行覆蓋，充分攪拌后，靜置 15min，進行水平連鑄鑄造，鑄造的溫度控制在1150°C。
[0031] 2.粗乳：對銑面后的合金進行冷乳開坯，加工量為60%。
[0032] 3. -次中間退火熱處理：對粗乳后板坯進行中間退火處理，退火溫度為550 °C，退 火時間為4h。
[0033] 4.中乳：對經(jīng)過一次中間退火處理、酸洗后的板帶材進行中乳，加工量為80%。
[0034] 5.二次中間退火熱