CN108376651A - 一种引线框架用kfc异型高强高导精密铜带加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，涉及KFC异型精密铜带加工工艺领域。该引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，包括如下步骤：S1、制造铜带胚料：将上引连续铸造KFC铜合金杆放入到冷挤压模具中，通过模具口挤出各种形状的铜带坯料；S2、精轧：用圆弧段对铜带坯料进行精轧，而后并进行多道次轧；S3、退火：通过钟罩式退火炉将铜带加热至300度，待保护气氛对铜带清扫完毕后进行退火。该引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，通过采用采用钟罩式光亮退火技术替代现有井式退火，能比真空更有效地除去蒸发的润滑剂,以保证退火后的工件表面光洁明亮，并且缩短了退火处理时间，提高了生产效率。

Description

一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺

技术领域

本发明涉及KFC异型精密铜带加工工艺技术领域，具体为一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺。

背景技术

引线框架用异型铜带，是用于制造半导体、集成电路引线框架和新型接线端子的专用合金带材,在集成电路内部起着支撑芯片、连接外部电路和散热的作用,是与集成电路配套的关键材料，在集成电路器件和各组装程序中占有极重要的地位。被广泛应用在消费电子、计算机与外设、网络通信、汽车电子、设备及仪器仪表、电子照明等各大新兴领域。

近年来，随着大规模集成电路和超大规模集成电路生产线的不断扩大，以及国际上高端电子设备制造商对集成电路引线框架性能质量要求的不断提高，引线框架用铜带的需求量也越来越大。作为半导体分立器件和集成电路封装的核心材料之一，国际上沿用的引线框架材料有铜合金和镍铁合金两类材料，铜合金引线框架材料因其优良的高传导性、又兼其适应的加工性、电度钎焊性、耐应力腐蚀开裂性、必要的强度与树脂封装的密着性等特点，倍受青睐。

但是，目前引线框架用异型铜带的生产工艺主要采用传统的“半连续的热轧法”，采用此种生产方式其工序复杂，生产周期长，至少要三天才能生产出13mm厚的带坯，而且能耗高，生产成本高，不环保，最主要的是产品成品率较低。因此，无论是在铜带的加工效率、性能质量还是生产成本方面都无法满足快速发展的集成电路市场的需求，尤其是在高强度、高导电性和高精密度方面与国外铜带生产企业差距较大，产品主要依赖进口，并已成为制约国内精密铜带行业及集成电路产业发展的瓶颈之一。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，解决了引线框架用异型铜带生产工序复杂和生产周期长及铜带精度差、强度低、导电效率不高的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，包括如下步骤：

S1、制造铜带胚料：将上引连续铸造KFC铜合金杆放入到冷挤压模具中，挤压轮在动力的驱动下进行旋转，当上引连续铸造KFC铜合金杆坯料进入挤压轮轮槽时，在槽壁摩擦力的作用下被曳引到由挤压轮和模腔形成的挤压腔内，由于摩擦力产生的高压和高温的作用，金属产生热塑性变形，通过模具口挤出各种形状的铜带坯料；

S2、精轧：在轧辊平辊本体的中间位置上开设两条间隔布置的用于成型的槽，并在槽的两侧与平辊本体相接的位置设置一凸起的圆心角控制在0°～3°之间的圆弧段，用圆弧段对铜带坯料进行精轧，而后并进行多道次轧；

S3、退火：通过钟罩式退火炉在保护气氛中将铜带加热至300度，待保护气氛对铜带清扫完毕后进行退火，从而完成退火工序；

S4、改进异型铜带结构：在铜带主带体中部设置纵向凸台，并采用中部厚两侧薄的不等厚横向截面与电子引线框架不同厚薄部位相匹配，进行一次冲压成型；

S5、清洗：对异型铜带首先使用超声波脱脂清洗机进行清洗，而后对清洗后的异型铜带进行研磨及钝化；

S6、注塑：在异型铜带两侧薄边与纵向中部厚凸台相接处设置斜坡面，并通过测试斜坡面与水平方向的夹角在20°~40°之间对塑封质量和效率的变化，以确定最佳夹角度，最后以最佳夹角度进行注塑。

优选的，所述S3中的保护气氛由75％氮和25％氢组成。

优选的，所述KFC铜合金杆的由铜、铁和磷组成，并且在KFC铜合金杆中添加有锆、镁和锡。

优选的，所述钟罩式退火炉表面设置有退火防护罩和退火铜带卷吊盘。

（三）有益效果

本发明提供了一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺。具备以下有益效果：

（1）、该引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，解决了引线框架用异型铜带生产工序复杂和生产周期长及铜带精度差、强度低、导电效率不高的问题，通过采用采用钟罩式光亮退火技术替代现有井式退火，能比真空更有效地除去蒸发的润滑剂,以保证退火后的工件表面光洁明亮，并且缩短了退火处理时间，提高了生产效率，通过采用上引连续铸造KFC铜合金杆经连续冷挤压模具制成异型铜带坯料，有效解决铜带坯料气孔气泡问题，使坯料材质密度分布均匀，提高铜带强度至350MPa、导电率≥85% IACS，实现节能环保的目标。

（2）、该引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，通过在铜基体中加入适当的锆元素，就能产生明显的沉淀强化效果，从而大大提高合金的强度，同时适量的添加镁和锡进一步改善组织结构，提高合金的综合性能，最终制成同时具备高导电性和高强度的异型精密铜带。

（3）、该引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，通过本发明中的注塑方法全面提高用户的注塑效率（效率提高30%）和稳定性，降低用户生产成本，提升项目产品的市场竞争力。

（4）、该引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，通过采用超声波脱脂清洗机可全面提高脱脂效率和质量，并可减少后道酸洗，从而使清洗工艺大大简化，再通过研磨及钝化，能够起到抗氧化防腐蚀的目的。

附图说明

图1为本发明结构的加工流程示意图。

具体实施方式

以下实施例所用材料，方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料，方法和仪器，本领域普通技术人员均可通过商业渠道获得。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，包括如下步骤：

S1、制造铜带胚料：将上引连续铸造KFC铜合金杆放入到冷挤压模具中，KFC铜合金杆的由铜、铁和磷组成，并且在KFC铜合金杆中添加有锆、镁和锡，通过在铜基体中加入适当的锆元素，就能产生明显的沉淀强化效果，从而大大提高合金的强度，同时适量的添加镁和锡进一步改善组织结构，提高合金的综合性能，最终制成同时具备高导电性和高强度的异型精密铜带，挤压轮在动力的驱动下进行旋转，当上引连续铸造KFC铜合金杆坯料进入挤压轮轮槽时，在槽壁摩擦力的作用下被曳引到由挤压轮和模腔形成的挤压腔内，由于摩擦力产生的高压和高温的作用，金属产生热塑性变形，通过模具口挤出各种形状的铜带坯料，目前国内引线框架用异型铜带的生产工艺主要采用传统的“半连续的热轧法”，通过对铜合金的热轧，获得热轧卷坯，然后经过双面铣削，得到供高精度冷轧使用的卷坯，在经过中轧、热处理和精轧得到成品带材，此种工艺较为成熟，热轧可以充分改变铸造组织，但易产生气孔气泡，同时热轧、铣面等工序的加入造成工艺流程长，设备投资增加，使成品的生产周期延长，至少要三天才能生产出13mm厚的带坯，而且能耗高，生产成本高，不环保，最主要的是产品成品率较低，易产生气孔气泡，强度变差，通过采用上引连续铸造KFC铜合金杆经连续冷挤压模具制成异型铜带坯料，有效解决铜带坯料气孔气泡问题，使坯料材质密度分布均匀，提高铜带强度至350MPa、导电率≥85% IACS，实现节能环保的目标；

S2、精轧：在轧辊平辊本体的中间位置上开设两条间隔布置的用于成型的槽，并在槽的两侧与平辊本体相接的位置设置一凸起的圆心角控制在0°～3°之间的圆弧段，用圆弧段对铜带坯料进行精轧，而后并进行多道次轧，传统的轧辊一般包括平辊本体，在平辊本体的中间位置上设有用于成型的槽，该种结构的轧辊因槽两侧均为平辊结构，致使生产的异型铜带靠近纵向凸台的薄边部分公差较大，加工精度低，很难满足高精度要求，通过该本发明中的圆弧段能使加工的异型铜带的薄边公差控制0.01 ㎜内，全面提高加工精度，同时配合多道次精轧压延成型技术，有效解决异型铜带成品精度差、起皮、气泡、夹层、密度不均匀等问题，进一步提升铜带质量和导电性；

S3、退火：通过钟罩式退火炉在保护气氛中将铜带加热至300度，钟罩式退火炉表面设置有退火防护罩和退火铜带卷吊盘，S3中的保护气氛由75％氮和25％氢组成，待保护气氛对铜带清扫完毕后进行退火，从而完成退火工序，现有井式（立式）退火工艺已无法满足上述要求，同时在井式退火过程中由于空气中含有大量的氧气、二氧化碳和水会使铜合金表面氧化甚至烧损,它必须经过酸洗后,才能进行下一步加工，通过采用采用钟罩式光亮退火技术替代现有井式退火，使炉内氧含量大大降低，实现铜合金的无氧化或少氧化加热，整个升温阶段不用真空,而是用保护气氛进行清扫，能比真空更有效地除去蒸发的润滑剂,以保证退火后的工件表面光洁明亮；同时钟罩式退火炉的热交换效果极佳,炉温均匀性小于±5℃，可使全部炉料获得特别均匀的机械值和工艺值，使退火后的铜合金表面质量有很大提高，同时也缩短了退火处理时间，提高了生产效率；

S4、改进异型铜带结构：在铜带主带体中部设置纵向凸台，并采用中部厚两侧薄的不等厚横向截面与电子引线框架不同厚薄部位相匹配，进行一次冲压成型，电子引线框架用于和半导体芯片相联制成电子元器件，电子引线框架呈镂空片状，存在有多个引脚和接点，通常由铜带冲制而成，由于每片电子引线框架具有厚薄不同的部位，因此采用截面等厚的铜带冲制存在制作工艺和模具较为复杂的问题，采用此种中部厚两侧薄的不等厚横向截面可与电子引线框架的不同厚薄部位相匹配，使得电子引线框架能一次冲压成型，不仅简化了模具和制作工艺，而且也提高了加工效率和成材率，从而降低铜带的生产成本；同时，横向截面两侧对称于中线的铜带可一次在其两侧冲制出相同结构的两个电子引线框架，使加工效率得到进一步的提高；

S5、清洗：对异型铜带首先使用超声波脱脂清洗机进行清洗，而后对清洗后的异型铜带进行研磨及钝化，超声波脱脂清洗机由超声波信号发生器及脱脂清洗槽组成，超声波信号发生器发生高频振荡信号，通过换能器产生每秒几万次的高频机械振荡，在脱脂液中形成超声波，以正负压高频交替变化的方式在脱脂液中疏密相间地向前辐射传播，使脱脂液不断产生无数微小气泡并不断破裂，形成空化效应。气泡破裂形成1000个大气压以上的瞬间高压，产生一连串的爆炸，释放出巨大能量，对铜带表面形成巨大冲击，使油污迅速从带材表面剥落，达到脱脂清洗的目的，采用此技术可全面提高脱脂效率和质量，并可减少后道酸洗，从而使清洗工艺大大简化，抛光、研磨时，对不同的铜带厚度和表面状态，研制不同的抛光、研磨刷辊及刷辊的目数和硬度，并调整抛光刷与铜带表面之间的接触压力和研磨刷辊的研磨量以及合适的旋转速度，有效提高铜带表面质量，使表面光洁，粗糙度Ra≤0.1；同时对国内现有BTA（苯并三氮唑钝化剂）钝化液的使用方式和配方进行改进，由于BTA钝化液在水中的溶解度有限，配制时选择用一定量的酒精将其溶解，在倒入软水中使用，并通过在BTA钝化液中添加适量的酸剂，有效提高钝化效果，起到抗氧化防腐蚀的目的；

S6、注塑：在异型铜带两侧薄边与纵向中部厚凸台相接处设置斜坡面，并通过测试斜坡面与水平方向的夹角在20°~40°之间对塑封质量和效率的变化，以确定最佳夹角度，最后以最佳夹角度进行注塑，高强高导精密铜带制成后需要在用户处（引线框架生产企业）进行注塑包封，而现有的异型铜带结构（中部厚两侧薄的不等厚横向截面），可使电子引线框架能一次冲压成型，提高用户的冲制效率，但是在后道注塑包封时，由于薄边与纵向凸台的相接处角度较大，不利用塑封料的流动，造成注塑时间较长，产能较低，且塑封质量也不稳定，通过本发明中的注塑方法全面提高用户的注塑效率（效率提高30%）和稳定性，降低用户生产成本，提升项目产品的市场竞争力。

综上所述，该引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，解决了引线框架用异型铜带生产工序复杂和生产周期长及铜带精度差、强度低、导电效率不高的问题，通过采用采用钟罩式光亮退火技术替代现有井式退火，能比真空更有效地除去蒸发的润滑剂,以保证退火后的工件表面光洁明亮，并且缩短了退火处理时间，提高了生产效率，通过采用上引连续铸造KFC铜合金杆经连续冷挤压模具制成异型铜带坯料，有效解决铜带坯料气孔气泡问题，使坯料材质密度分布均匀，提高铜带强度至350MPa、导电率≥85% IACS，实现节能环保的目标。

同时，通过在铜基体中加入适当的锆元素，就能产生明显的沉淀强化效果，从而大大提高合金的强度，同时适量的添加镁和锡进一步改善组织结构，提高合金的综合性能，最终制成同时具备高导电性和高强度的异型精密铜带。

同时，通过本发明中的注塑方法全面提高用户的注塑效率（效率提高30%）和稳定性，降低用户生产成本，提升项目产品的市场竞争力。

并且，通过采用超声波脱脂清洗机可全面提高脱脂效率和质量，并可减少后道酸洗，从而使清洗工艺大大简化，再通过研磨及钝化，能够起到抗氧化防腐蚀的目的。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，包括如下步骤：

S1、制造铜带胚料：将上引连续铸造KFC铜合金杆放入到冷挤压模具中，挤压轮在动力的驱动下进行旋转，当上引连续铸造KFC铜合金杆坯料进入挤压轮轮槽时，在槽壁摩擦力的作用下被曳引到由挤压轮和模腔形成的挤压腔内，由于摩擦力产生的高压和高温的作用，金属产生热塑性变形，通过模具口挤出各种形状的铜带坯料；

S2、精轧：在轧辊平辊本体的中间位置上开设两条间隔布置的用于成型的槽，并在槽的两侧与平辊本体相接的位置设置一凸起的圆心角控制在0°～3°之间的圆弧段，用圆弧段对铜带坯料进行精轧，而后并进行多道次轧；

S3、退火：通过钟罩式退火炉在保护气氛中将铜带加热至300度，待保护气氛对铜带清扫完毕后进行退火，从而完成退火工序；

S4、改进异型铜带结构：在铜带主带体中部设置纵向凸台，并采用中部厚两侧薄的不等厚横向截面与电子引线框架不同厚薄部位相匹配，进行一次冲压成型；

S5、清洗：对异型铜带首先使用超声波脱脂清洗机进行清洗，而后对清洗后的异型铜带进行研磨及钝化；

S6、注塑：在异型铜带两侧薄边与纵向中部厚凸台相接处设置斜坡面，并通过测试斜坡面与水平方向的夹角在20°~40°之间对塑封质量和效率的变化，以确定最佳夹角度，最后以最佳夹角度进行注塑。

2.根据权利要求1所述的一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，其特征在于：所述S3中的保护气氛由75％氮和25％氢组成。

3.根据权利要求1所述的一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，其特征在于：所述KFC铜合金杆的由铜、铁和磷组成，并且在KFC铜合金杆中添加有锆、镁和锡。

4.根据权利要求1所述的一种引线框架用KFC异型高强高导精密铜带加工工艺，其特征在于：所述钟罩式退火炉表面设置有退火防护罩和退火铜带卷吊盘。