CN104513912A

CN104513912A - 传感器芯片用耐蚀铜合金材料

Info

Publication number: CN104513912A
Application number: CN201410639892.XA
Authority: CN
Inventors: 禹胜林
Original assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2015-04-15

Abstract

本发明涉及传感器芯片用耐蚀铜合金材料，主要包括铜元素，还包括锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁和镁，锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁和镁在铜合金中所占的重量百分比分别为：锆0.5%~1.0%，钇0.1%~0.2%，铂3%~5%，铬0.1%~0.3%，钴0.15%~0.25%，硼0.3%~0.5%，锰0.4%~0.9%，硅0.8%~1.0%，铁0.06%~0.12%，镁0.4%~0.7%。本发明具有优良的耐海水腐蚀及冲刷性能、高耐磨性、高强度，适于在高腐蚀性环境中；具有 260-280MPa 的屈服强度，大于 520MPa 的抗拉强度，且伸长率达 68-75％，综合性能良好。

Description

传感器芯片用耐蚀铜合金材料

技术领域

本发明涉及传感器芯片用耐蚀铜合金材料，它是一种适用于传感器芯片的、具有强的耐腐蚀功能的铜合金材料，属于合金材料领域。

背景技术

铜合金被广泛应用于汽车部件、家电部件、电气、电子、光学部件、配管构件、水暖金属件或者各种阀门等。且由于近年来全球变暖，强烈要求制品或者构件的小型、轻量化和薄壁化，在比重比铁大的铜合金中，需要通过高强度化来应对上述要求。

尤其在气象机械、气象光学仪器领域，对仪器的重量有着较高的要求，以及对仪器的精密程度要求较高，就需要使用高强度的且轻质的合金材料，很多气象观测站，由于地域、交通的限制，不能够满足较重仪器的搬运和安装，仪器更换也存在很大的难度，这就需要在仪器的配备上有着较高的要求，仪器的精密度，以及仪器的使用寿命要求高。对于仪器制作时使用的材料，尤其是传感器，以及数据采集芯片使用的铜合金的要求很高，传统的简单的铜合金材料基本无法满足要求。传统的铜合金不仅在质量重、感应的灵敏度差以及能够被使用的次数少，不能满足气象领域的仪器使用要求。

高导高强铜合金是一类有优良综合物理性能和力学性能的结构功能材料，广泛应用于电阻焊、电力、电子、机械制造等工业领域。

现有的晶体管、IC等半导体，或集成电路等组件，其连结电极与外部导线一般是以高纯度4N系(纯度＞99.99mass(质量)％)的黄金与其他微量金属元素制成的金线作为电性连接的接合线，然而，由于黄金较高的价格，以及黄金市场的不稳定性，在考虑成本和行业风险的情况下，使用黄金存在一定的弊端，不利于工业化应用和大规模的生产。使用铜合金替代高价位的高纯度4N系(纯度＞99.99mass(质量)％)的黄金与其他微量金属元素制成的金线作为电性连接的接合线成为业内人士考虑的方向。使用铜合金时，由于封装用树脂与导线的热膨胀系数差异过大，随着半导体启动后温度上升，因热形成的体积膨胀对形成回路的铜接合线产生外部应力，特别是对暴露于严酷的热循环条件下的半导体组件，容易使铜接合线产生短线的问题。

用于作为载流部件(例如连接件、引流框、继电器和开关)的电气和电子部件的材料具有良好的电导率，以抑制因为载流而产生焦耳热，要求所使用的材料的高强度能承受在使用此材料的电气和电子设备的组装和运行过程中向其施加的应力。用于电气和电子部件的材料还要求具有极佳的可弯曲加工性，而且，为了确保电气和电子部件之间的接触可靠性，要求用于该部件的材料具有极佳的耐应力松弛性。尤其近年来，电气和电子部件存在集成化、微型化和轻质化的倾向，碎玉材料的性能要求更高，铜合金板的厚度要变薄，强度以及敏感度要求更高。

发明人通过检索得到专利号为2010800134044，发明名称为高度强铜合金专利，该铜合金中的组分为锌20％～45％、铁0.3～1.5％、铬0.3～1.5％，余量为铜，且该铜合金内部分散有铁-铬系化合物粒子和Al2Ca的金属间化合物粒子，以重量标准计所述铁相对于所述铬的含有比率Fe/Cr为0.5～2。在具体实施例中公布了抗拉强度和破断延伸率的试验数据，但是对于这种配比的铜合金材料，只能通过使用该专利中公开的制作方法来得到，对于铜合金材料内部的成型结构，无法实现具体控制，且该铜合金材料的抗变形系数，以及导电系数并不能达到在气象机械的传感器中的要求，无法应用到气象机械的传感器中，无法解决减轻气象机械的重量和提高气象机械的传感灵敏度的问题。

发明人还检索到申请号为201110228500.7，发明名称为一种铜合金材料的发明专利，该发明公开的铜合金材料，由以下以重量百分比计的原料制成：Pb0.641％～0.704％，Si 1.23％～1.36％，Mn1.94％～2.32％，Ni 1.95％～2.21％，Fe0.093％～0.153％，Sn0.025％～0.048％，Zn35.3％～35.76％，Cu余量。该发明的铜合金材料具有高强度、耐磨、耐腐蚀、延展性好、易加工、不易拉脱等优点，适合于制造高压柱塞泵的核心零件如滑靴和配流盘。但是这种铜合金材料的导电性能不好，不适应于制作传感器部件，尤其不适应于制作气象领域的传感器。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种传感器芯片用耐蚀铜合金材料，具体方案为：

该铜合金材料主要包括铜元素，其特征是还包括锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁和镁，所述锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁和镁在铜合金中所占的重量百分比分别为：

锆0.5％～1.0％，钇0.1％～0.2％，铂3％～5％，铬0.1％～0.3％，钴0.15％～0.25％，硼0.3％～0.5％，锰0.4％～0.9％，硅0.8％～1.0％，铁0.06％～0.12％，镁0.4％～0.7％。

还包括锌，所述锌在铜合金中所占的重量百分比为1.0％～1.5％。

还包括铝，所述铝在铜合金中所占的重量百分比为7.0％～9.0％。

所述锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁、镁、锌和铝在铜合金中所占的重量百分比分别为：

锆0.6％～0.9％，钇0.12％～0.18％，铂3.5％～4.5％，铬0.15％～0.25％，钴0.17％～0.22％，硼0.35％～0.45％，锰0.5％～0.8％，硅0.85％～0.95％，铁0.08％～0.10％，镁0.5％～0.6％，锌1.2％～1.3％，铝7.5％～8.5％。

锆0.75％，钇0.15％，铂4％，铬0.2％，钴0.2％，硼0.4％，锰0.65％，硅0.9％，铁0.09％，镁0.55％，锌1.25％，铝8％。

本发明的有益效果是：

1)本发明铜合金材料具有优良的耐海水腐蚀及冲刷性能、高耐磨性、高强度，适于在高腐蚀性环境中。用于气象领域的传感器的芯片封装，可以制作出适用于空气潮湿，以及靠近沿海沿岸地域的气象仪器适用的传感器。

2)本发明的铜合金材料力学性能优异，具有260-280MPa的屈服强度，大于520MPa的抗拉强度，且伸长率达68-75％，综合性能良好，利用本铜合金材料制作出来的气象仪器，仪器的结构性能稳定，能达到较长的使用寿命，达到较理想的精度要求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本传感器芯片用耐蚀铜合金材料主要包括铜元素，还包括锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁和镁，优选还可以包括锌和铝。

实施例1：

锆0.5％，钇0.1％，铂3％，铬0.1％，钴0.15％，硼0.3％，锰0.4％，硅0.8％，铁0.06％，镁0.4％，锌1.0％，铝7.0％。

实施例2：

锆1.0％，钇0.2％，铂5％，铬0.3％，钴0.25％，硼0.5％，锰0.9％，硅1.0％，铁0.12％，镁0.7％，锌1.5％，铝9.0％。

实施例3：

锆0.6％，钇0.12％，铂3.5％，铬0.15％，钴0.17％，硼0.35％，锰0.5％，硅0.85％，铁0.08％，镁0.5％，锌1.2％，铝7.5％。

实施例4：

锆0.9％，钇0.18％，铂4.5％，铬0.25％，钴0.22％，硼0.45％，锰0.8％，硅0.95％，铁0.10％，镁0.6％，锌1.3％，铝8.5％。

实施例5：

将上述5个实施例的铜合金材料分别制作成厚度为1cm的矩形片，测试其屈服强度、抗拉强度和伸长率，得到数据如下表格：260-280MPa的屈服强度，大于520MPa的抗拉强度，且伸长率达68-75％，

实施例	屈服强度	抗拉强度	伸长率
				实施例1	260	520	68
实施例2	265	528	75

实施例3	270	523	69
				实施例4	275	526	73
实施例5	280	524	72

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.传感器芯片用耐蚀铜合金材料，主要包括铜元素，其特征是还包括锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁和镁，所述锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁和镁在铜合金中所占的重量百分比分别为：

锆0.5%~1.0%，钇0.1%~0.2%，铂3%~5%，铬0.1%~0.3%，钴0.15%~0.25%，硼0.3%~0.5%，锰0.4%~0.9%，硅0.8%~1.0%，铁0.06%~0.12%，镁0.4%~0.7%。

2.根据权利要求1所述的传感器芯片用耐蚀铜合金材料，其特征是还包括锌，所述锌在铜合金中所占的重量百分比为1.0%~1.5%。

3.根据权利要求2所述的传感器芯片用耐蚀铜合金材料，其特征是还包括铝，所述铝在铜合金中所占的重量百分比为7.0%~9.0%。

4.根据权利要求3所述的传感器芯片用耐蚀铜合金材料，其特征是所述锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁、镁、锌和铝在铜合金中所占的重量百分比分别为：

锆0.6%~0.9%，钇0.12%~0.18%，铂3.5%~4.5%，铬0.15%~0.25%，钴0.17%~0.22%，硼0.35%~0.45%，锰0.5%~0.8%，硅0.85%~0.95%，铁0.08%~0.10%，镁0.5%~0.6%，锌1.2%~1.3%，铝7.5%~8.5%。

5.根据权利要求4所述的传感器芯片用耐蚀铜合金材料，其特征是所述锆、钇、铂、铬、钴、硼、锰、硅、铁、镁、锌和铝在铜合金中所占的重量百分比分别为：

锆0.75%，钇0.15%，铂4%，铬0.2%，钴0.2%，硼0.4%，锰0.65%，硅0.9%，铁0.09%，镁0.55%，锌1.25%，铝8%。