CN100448605C - 铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法 - Google Patents

铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，它包括下列工艺步骤：选用质量比为Fe50Ni50的铁镍合金圆管和无氧铜杆材，两者反复清洗后获新鲜表面，将无氧铜杆材嵌套入铁镍合金圆管中得复合坯材，经冷定壁复合，在还原性气氛下热定壁复合，冷拉，得成品封装引线，采用该方法制造的封装引线中的铁镍合金与无氧铜杆的接触面相互渗透，结合牢固，可实现气密封装，电阻小。

Description

铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法
技术领域
本发明涉及一种铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法。
背景技术
随着控制技术的发展，在电子装置中需要越来越多的大电流元器件，如大电流固体继电器、大电流DC/DC转换器、大电流VDMOS、开关管等，这些器件因为电流大，一般采用金属外壳。由于大功率器件金属外壳，通常采用铜底座、钢密封框，或钢底座，就必须研制大电流低阻封装引线，要求其电阻小，膨胀系数与基板材料大致相同。过去国内只有4J29可伐包铜丝，做可伐玻璃匹配堪培拉用低阻引线。但因可伐的热导率很小，导热性差，其热导率只有铜的1/23、钢的1/3.5，价格又贵，4J29可伐包铜丝复合引线与铜、钢等基板材料的热膨胀系数严重失配，无法实现气密封接。因此研制高质量的铁镍合金包铜引线是非常必要的，但在制造该复合引线时，一般采用铁镍合金4J50包紫铜，往往会造成铜芯与铁镍合金接合处空洞较多，漏气率高。
发明内容
本发明提供一种铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，采用该方法制造的封装引线中的铁镍合金与无氧铜杆的接触面相互渗透，结合牢固，可实现气密封装，电阻小。
本发明的技术方案如下：铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，它包括下列工艺步骤：
步骤一，选用质量比为Fe50Ni50的铁镍合金圆管和无氧铜杆材，两者反复清洗后获新鲜表面，将无氧铜杆材嵌套入铁镍合金圆管中得复合坯材，无氧铜杆材的直径稍小于铁镍合金圆管的内径，两者之间留有一定间隙；
步骤二，复合坯材冷定壁复合：将复合坯材在室温下拉拔至少一次，道次变形量达10-30％，消除铁镍合金圆管和无氧铜杆材之间的间隙，使两者紧密贴合；
步骤三，复合坯材热定壁复合：将步骤二中所得的坯材置于保护气体中，加热至800-850℃之间进行高温拉拔，使铁镍合金圆管和无氧铜杆材嵌套更紧密，实现复合坯材的热定壁，再在800-850℃之间氢气保护退火1-2小时；然后在800-850℃之间再高温拉拔热复合，经热复合后铁镍合金圆管和无氧铜杆材在后续的拉拔中实现同步形变，最后在800-900℃之间氢气保护退火1-2小时；
步骤四，冷拉：在室温下拉拔步骤三所得的坯材至所需直径，即得成品封装引线。
在本发明中，步骤一中采用反电解清洗法清洗铁镍合金圆管和无氧铜杆材，步骤三中所述保护气体为还原性气体，如氢气；热定壁中复合坯材的总变形量为10％-20％；热复合中复合坯材的总变形量为10％-20％。
采用上述技术方案后，选用Fe50Ni50铁镍合金圆管和无氧铜杆材作为原材料，无氧铜可提高内芯的导电性，两者经过反电解清洗后获得新鲜表面，拉拔后的结合面啮合坚固，可防止拉制过程中铁镍合金与铜芯界面之间形成空洞或夹层。复合坯材中无氧铜杆材的直径稍小于铁镍合金圆管的内径，两者之间留有一定间隙，是因为在拉拔过程中铁镍合金圆管首先发生形变，管径变小，可消除它们之间的间隙，经冷定壁复合两者紧贴在一起。在还原性气氛下高温定壁复合，铁镍合金圆管和无氧铜杆材相互渗透，形成牢固的结合界面。由于采用了高导热、高导电的无氧铜芯，使引线的电阻率可降到铁镍合金圆管的30％以下，热导率也大大提高。外面采用Fe50Ni50铁镍合金圆管，使相邻材料的热膨胀系数之差控制在±4ppm/℃以内，又能和玻璃、铜或钢基板实现气密封接。
附图说明
图1为本发明的流程图
图2为采用本发明方法拉拔后得到的封装引线中铁镍合金与无氧铜结合界面的金相图
具体实施方式
根据图1所示，选用质量比为Fe50Ni50的4J50铁镍合金圆管，直径为12mm，壁厚为3mm，无氧铜杆材直径为5mm，对两者进行反电解清洗，获得新鲜表面后烘干，将无氧铜杆材嵌套入铁镍合金圆管中形成同轴包覆结构，得复合坯材，由于无氧铜杆材嵌的直径小于铁镍合金圆管，两者之间留有一定间隙。选用的铁镍合金圆管与无氧铜杆材的物理性能见表一。
表一：
  密度(g/cm<sup>3</sup>)   熔点(W/m.K)   热导率(Ω.mm<sup>2</sup>/m)   电阻率(Ω.mm<sup>2</sup>/m)   热膨胀系数(10<sup>-6</sup>℃)   弹性模量(Gpa)
  铁镍合金4J50   8.21   1430   16.8   0.44   9.83   161
  无氧铜   8.96   1083.4   392   0.017   18.3   116.6
复合坯材的冷定壁复合：将复合坯材在室温下拉拔两次，道次变形量达10-30％，消除铁镍合金圆管和无氧铜杆材之间的间隙，使两者紧密贴合，拉拔后复合坯材的直径为9.5mm。
复合坯材的热定壁复合：将复合坯材置于充有氢气的高温炉内加热到850℃，保温30分钟，进行高温拉拔，拉拔后复合坯材的直径为8.7mm，完成复合坯材的热定壁，使嵌套更紧密；然后将复合坯材在850℃下氢气保护退火，时间为一个半小时；在还原性气氛下，将复合坯材加热至850℃，高温拉拔热复合，经热复合后铁镍合金圆管和无氧铜杆材在后续的拉拔中实现同步形变，并清洗复合坯材的表面，最后在800-850℃之间氢气保护退火1-2小时，经高温复合后，复合坯材直径为4.5mm。
冷拉：室温下在立式拉丝机中拉拔复合坯材至所需直径，即得成品封装引线，包装。
成品检验，检测封装引线的表面状态、引线直径，测电阻率计算值，以及膨胀系数等。
表二为采用本方法制造的封装引线的技术指标对比
Figure C20051004079100051
从上表可以看出本方法制造的引线产品质量达到了国外同类产品标准。
从图2可以看出，本方法制造的封装引线中铁镍合金与无氧铜结合界面互相渗透，啮合紧密，结合牢固。

Claims (6)

1、铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，它包括下列工艺步骤：步骤一，选用质量比为Fe50Ni50的铁镍合金圆管和无氧铜杆材，两者反复清洗后获新鲜表面，将无氧铜杆材嵌套入铁镍合金圆管中得复合坯材，无氧铜杆材的直径稍小于铁镍合金圆管的内径，两者之间留有一定间隙；步骤二，复合坯材冷定壁复合：将复合坯材在室温下拉拔至少一次，道次变形量达10-30％，消除铁镍合金圆管和无氧铜杆材之间的间隙，使两者紧密贴合；步骤三，复合坯材热定壁复合：将步骤二中所得的坯材置于保护气体中，加热至800-850℃之间进行高温拉拔，使铁镍合金圆管和无氧铜杆材嵌套更紧密，实现复合坯材的热定壁，再在800-850℃之间氢气保护退火1-2小时；然后在800-850℃之间再高温拉拔热复合，经热复合后铁镍合金圆管和无氧铜杆材在后续的拉拔中实现同步形变，最后在800-850℃之间氢气保护退火1-2小时；步骤四，冷拉：在室温下拉拔步骤三所得的坯材至所需直径，即得成品封装引线。
2、根据权利要求1所述的铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，其特征在于步骤一中采用反电解清洗法清洗铁镍合金圆管和无氧铜杆材。
3、根据权利要求1所述的铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，其特征在于步骤三中所述保护气体为还原性气体。
4、根据权利要求3所述的铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，其特征在于所述保护气体为氢气。
5、根据权利要求1所述的铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，其特征在于热定壁中复合坯材的总变形量为10％-20％。
6、根据权利要求1所述的铁镍合金包无氧铜低阻封装引线的制造方法，其特征在于热复合中复合坯材的总变形量为10％-20％。
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