CN108118180A - 一种引线框架用铜铬锆合金带材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种引线框架用铜铬锆合金带材的制备方法，铜铬锆合金带材按照重量百分比计，铬含量1.0％‑1.5％，锆含量0.1‑0.15％，银含量0.01‑0.015％，钴含量0.01‑0.015％，铍含量0.1‑0.15％，钛0.1‑0.15％，锡0.1‑0.15％，镁0.1‑0.15％，铌0.1‑0.15％，铟0.1‑0.15％，其余的余量为铜；制备的铜铬锆合金带材的抗拉强度≥600MPa、伸长率≥6％、导电率≥85％IACS、软化温度≥600℃。

Description

一种引线框架用铜铬锆合金带材的制备方法
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，尤其涉及一种引线框架用铜铬锆合金带材的制备方法。
背景技术
集成电路是现代电子信息技术的核心，是电子、计算机和信息工业发展的基础。引线框架是集成电路关键部件之一，起着支撑集成电路芯片、保护内部元件、连接外部电路和散发工作热量的重要作用。随着近年来电子、信息和通讯等高新技术严业的迅速发展，集成电路正朝着高度集成化、小型化、轻量化、高速化、智能化和低能化等方向发展，电子封装也向高密度封装方向发展。其中，强度、导电以及导热性是产品寿命最重要的影响因素。高密度的封装使引线框架材料的引线间距减小，厚度减薄，因此要求引线框架材料具有更高的强度；更大规模的集成电路大大增加了电路运行功率，对引线框架材料提出了更小的阻抗、更高的散热要求，因此要求其具有良好的导电、导热性。
作为理想的引线框架材料和电子封装材料，必须满足以下特性：良好的导热导电性能；良好的匹配性、钎焊性、耐蚀性、热耐性和耐氧化性；足够的强度，刚度和成型性；平整度好，残余应力小；易冲裁加工，且不起毛刺；材料的成本要尽可能低，以满足大规模商业化应用的要求。
目前常见应用于框架材料的铜合金带，根据其强度及导电率主要分为两大类：一类是高强度和中低导电率的铜合金带，代表性的为铜镍硅系列，如C70250合金，其强度为600MPa，导电率只有40％IACS左右；另一类是具有中等强度和高导电率的铜合金带，代表性的为铜铬系合金，如C18080，具有600MPa的强度，80％IACS以上的导电率，但是其软化温度只有500℃以下，不能满足框架材料对高导电率和高软化温度的要求。
铜铬锆合金带材是应用于框架材料理想的材料，不仅具有较高强度、导电率，而且软化温度大于500℃。但是目前铜铬锆合金带材的制备工艺较复杂，一般采用真空熔炼和热轧的方法，工艺流程长，成本锆，合金的性能不稳定，制约了应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种引线框架用铜铬锆合金带材的制备方法，在原有铜铬锆合金成分的基础上，优化合金成分，并采用上引连铸和连续挤压相结合的技术，实现铜铬锆合金带的制备，满足框架材料对铜合金带材高强度、高导电率、高软化温度的要求。
本发明的技术方案是，铜铬锆合金按照重量百分比计，铬含量1.0％-1.5％，锆含量0.1-0.15％，银含量0.01-0.015％，钴含量0.01-0.015％，铍含量0.1-0.15％，钛0.1-0.15％，锡0.1-0.15％，镁0.1-0.15％，铌0.1-0.15％，铟0.1-0.15％，其余的余量为铜；铬含量与锆含量的比值为10：1，锆含量与银含量的比值为10：1，银含量、钴含量、铍含量、钛含量、锡含量、镁含量、铌含量、铟含量的比值为1：1：1：1：1：1：1：1。
本发明的制备方法是：上引连铸—连续挤压—第一次轧制—第一次固溶—第二次轧制—第一次时效——第二次固溶—第三次轧制—第二次时效——第四次轧制—第三次时效—精整。
(1)上引连铸：采用工频上引连铸炉，将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼装置中，熔炼装置包括熔炼炉、隔仓、保温炉三部分组成，其中熔炼炉温度为1400-1450℃，保温炉温度为1350-1400℃，隔仓安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量0.5～1.0Nm3/h，转子转速控制在150～200r/min，通过在线除气装置，使铜液中的氧含量小于3ppm。
熔炼炉采用木炭覆盖，隔仓、保温炉采用石墨鳞片覆盖，同时熔炼炉、隔仓、保温炉均采用氩气进行气体保护。
采用颗粒状的纯铬，加入铜管内，烘干后按照比例加入熔炼炉内，颗粒状的纯铬的直径小于3mm，铜管直径小于50mm，铜管壁厚大于2mm。
采用纯银、铜钴中间合金、铜铍中间合金、铜钛中间合金、铜锡中间合金、铜镁中间合金、铜铌中间合金、铜铟中间合金，按照比例加入熔化炉内，采用铜锆中间合金按照比例加入保温炉内。
采用牵引机组在保温炉内上引连铸铜杆，铜杆节距为1.5～2.0mm，上引连铸的速度为500mm/min，停拉比率为60％-70％，采用小节距、大停拉比率提高铜杆表面质量，避免铜杆拉断。上引连铸直径Ф20mm，结晶器的冷却循环水进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于8℃。
上引连铸使用的结晶器为陶瓷材质，同时，结晶器内表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.2mm。
(2)连续挤压：连续挤压机转速为7r/min，连续挤压温度为大于750℃，连续挤压溢料率控制在8-10％。
(3)第一次轧制：轧制的总加工率大于80％。
(4)第一次固溶：温度890℃-950℃，时间1-2小时。
(5)第二次轧制：轧制的总加工率大于60％。
(6)第一次时效：温度450℃-500℃，时间3-5小时。
(7)第二次固溶：温度890℃-920℃，时间1-2小时。
(8)第三次轧制：轧制的总加工率大于50％。
(9)第二次时效：温度450℃-500℃，时间3-5小时。
(10)第四次轧制：轧制的总加工率大于30％。
(11)第三次时效：温度450℃-500℃，时间3-5小时。
(12)精整：对铜铬锆带材进行精整处理，控制板型，精整后带材的板型小于5I，厚度公差小于±0.002mm；
上述方法制备的铬锆合金带材的抗拉强度≥600MPa、伸长率≥6％、导电率≥85％IACS、软化温度≥600℃。
本发明的有益效果在于：
1.采用非真空熔炼的方法，实现了铜铬锆合金带材的连续化生产。
2.采用纯铬的金属添加方法，降低了生产成本，采用氩气保护，控制氧含量等措施，使铬、锆的挥发量较少，优化上引连铸的工艺参数，采用小节距、大停拉比率的方法，采用镀铬的陶瓷材质的结晶器，保证上引连铸铜杆表面光洁。
3.优化合金元素和元素含量，结合连续挤压、多次固溶时效的方法，制备的铜铬锆合金带材的性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
铜铬锆合金带材按照重量百分比计，铬含量1.0％，锆含量0.1％，银含量0.01％，钴含量0.01％，铍含量0.1％，钛0.1％，锡0.1％，镁0.1％，铌0.1％，铟0.1％，其余的余量为铜。
本发明的制备方法是：上引连铸—连续挤压—第一次轧制—第一次固溶—第二次轧制—第一次时效——第二次固溶—第三次轧制—第二次时效——第四次轧制—第三次时效—精整。
(1)上引连铸：采用工频上引连铸炉，将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼装置中，熔炼装置包括熔炼炉、隔仓、保温炉三部分组成，其中熔炼炉温度为1400℃，保温炉温度为1350℃，隔仓安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量0.5～1.0Nm3/h，转子转速控制在150～200r/min，通过在线除气装置，使铜液中的氧含量小于3ppm。
熔炼炉采用木炭覆盖，隔仓、保温炉采用石墨鳞片覆盖，同时熔炼炉、隔仓、保温炉均采用氩气进行气体保护。
采用颗粒状的纯铬，加入铜管内，烘干后按照比例加入熔炼炉内，颗粒状的纯铬的直径小于3mm，铜管直径小于50mm，铜管壁厚大于2mm。
采用纯银、铜钴中间合金、铜铍中间合金、铜钛中间合金、铜锡中间合金、铜镁中间合金、铜铌中间合金、铜铟中间合金，按照比例加入熔化炉内，采用铜锆中间合金按照比例加入保温炉内。
采用牵引机组在保温炉内上引连铸铜杆，铜杆节距为1.5～2.0mm，上引连铸的速度为500mm/min，停拉比率为60％-70％，采用小节距、大停拉比率提高铜杆表面质量，避免铜杆拉断。上引连铸直径Ф20mm，结晶器的冷却循环水进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于8℃。
上引连铸使用的结晶器为陶瓷材质，同时，结晶器内表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.2mm。
(2)连续挤压：连续挤压机转速为7r/min，连续挤压温度为大于750℃，连续挤压溢料率控制在8-10％。
(3)第一次轧制：轧制的总加工率大于80％。
(4)第一次固溶：温度950℃，时间1小时。
(5)第二次轧制：轧制的总加工率大于60％。
(6)第一次时效：温度500℃，时间5小时。
(7)第二次固溶：温度920℃，时间2小时。
(8)第三次轧制：轧制的总加工率大于50％。
(9)第二次时效：温度500℃，时间3小时。
(10)第四次轧制：轧制的总加工率大于30％。
(11)第三次时效：温度500℃，时间3小时。
(12)精整：对铜铬锆带材进行精整处理，控制板型，精整后带材的板型小于5I，厚度公差小于±0.002mm；
上述方法制备的铜铬锆合金带材的抗拉强度610MPa、伸长率7％、导电率86％IACS、软化温度615℃。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种引线框架用铜铬锆合金带材的制备方法，其特征在于：铜铬锆合金带材按照重量百分比计，铬含量1.0％-1.5％，锆含量0.1-0.15％，银含量0.01-0.015％，钴含量0.01-0.015％，铍含量0.1-0.15％，钛0.1-0.15％，锡0.1-0.15％，镁0.1-0.15％，铌0.1-0.15％，铟0.1-0.15％，其余的余量为铜；铬含量与锆含量的比值为10：1，锆含量与银含量的比值为10：1，银含量、钴含量、铍含量、钛含量、锡含量、镁含量、铌含量、铟含量的比值为1：1：1：1：1：1：1：1；制备的铜铬锆合金带材的抗拉强度≥600MPa、伸长率≥6％、导电率≥85％IACS、软化温度≥600℃。
2.如权利要求1所述的一种引线框架用铜铬锆合金带材的制备方法，其特征在于制备方法是：上引连铸—连续挤压—第一次轧制—第一次固溶—第二次轧制—第一次时效——第二次固溶—第三次轧制—第二次时效——第四次轧制—第三次时效—精整；
(1)上引连铸：采用工频上引连铸炉，将高纯阴极铜烘干后投放进熔炼装置中，熔炼装置包括熔炼炉、隔仓、保温炉三部分组成，其中熔炼炉温度为1400-1450℃，保温炉温度为1350-1400℃，隔仓安装有在线除气装置，通过在线除气装置向铜液内充入99.996％的氩气，并通过受控的旋转石墨轴和转子，将氩气压入铜液中并打散成微小气泡，使其均匀的分散在铜液中，从而达到除气、脱氧的目的，气源出口压力0.5MPa，流量0.5～1.0Nm3/h，转子转速控制在150～200r/min，通过在线除气装置，使铜液中的氧含量小于3ppm；熔炼炉采用木炭覆盖，隔仓、保温炉采用石墨鳞片覆盖，同时熔炼炉、隔仓、保温炉均采用氩气进行气体保护；采用颗粒状的纯铬，加入铜管内，烘干后按照比例加入熔炼炉内，颗粒状的纯铬的直径小于3mm，铜管直径小于50mm，铜管壁厚大于2mm；采用纯银、铜钴中间合金、铜铍中间合金、铜钛中间合金、铜锡中间合金、铜镁中间合金、铜铌中间合金、铜铟中间合金，按照比例加入熔化炉内，采用铜锆中间合金按照比例加入保温炉内；采用牵引机组在保温炉内上引连铸铜杆，铜杆节距为1.5～2.0mm，上引连铸的速度为500mm/min，停拉比率为60％-70％，采用小节距、大停拉比率提高铜杆表面质量，避免铜杆拉断；上引连铸直径Ф20mm，结晶器的冷却循环水进水温度小于35℃，结晶器的冷却循环水进水和出水温度差小于8℃；上引连铸使用的结晶器为陶瓷材质，同时，结晶器内表面镀铬，镀铬层的厚度为0.05～0.2mm；
(2)连续挤压：连续挤压机转速为7r/min，连续挤压温度为大于750℃，连续挤压溢料率控制在8-10％；
(3)第一次轧制：轧制的总加工率大于80％；
(4)第一次固溶：温度890℃-950℃，时间1-2小时；
(5)第二次轧制：轧制的总加工率大于60％；
(6)第一次时效：温度450℃-500℃，时间3-5小时；
(7)第二次固溶：温度890℃-920℃，时间1-2小时；
(8)第三次轧制：轧制的总加工率大于50％；
(9)第二次时效：温度450℃-500℃，时间3-5小时；
(10)第四次轧制：轧制的总加工率大于30％；
(11)第三次时效：温度450℃-500℃，时间3-5小时；
(12)精整：对铜铬锆带材进行精整处理，控制板型，精整后带材的板型小于5I，厚度公差小于±0.002mm。
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