CN114196850A - 一种引线框架用低残余应力铜合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种引线框架用低残余应力铜合金及其制备方法，属于铜合金材料技术领域。本发明提供的铜合金包括如下质量百分比的组分：Cr 0.2~0.5%，Sn 0.2~0.4%，Zn 0.15~0.3%，Si 0.01~0.05%和余量Cu。本发明通过在铜合金中添加Cr主要是利用其在铜合金中析出的Cr相进行强化，通过添加Si可与部分Cr生成Cr3Si相进行强化，通过添加Sn和Zn可以在铜合金中进行固溶强化，固溶的Sn和Zn可以抑制Cr相晶粒的长大，从而有效细化铜合金的晶粒尺寸；通过控制各强化元素的含量可以控制各析出相的析出数量与各织构的分布，使铜合金具有低残余应力的同时还兼具高强、高导电性能。

Description

一种引线框架用低残余应力铜合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及铜合金材料技术领域，尤其涉及一种低残余应力引线框架用铜合金及其制备方法。
背景技术
引线框架材料目前主流的牌号为Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系和Cu-Cr系；其中第一代Cu-Fe-P系合金的强度偏低，主要应用于中低端引线框架中；第二代铜基引线框架材料Cu-Ni-Si系合金，由于其电镀及钎焊性较差，无法用于高精度蚀刻引线框架，且存在导电率偏低，限制了其在应用场景的需求；第三代铜基引线框架材料Cu-Cr系合金为高强、高导电合金，相对于铜镍硅系具有易电镀、钎焊性好等优点，满足极大规模集成电路的应用需求，是高端引线框架的理想材料，且典型的合金牌号有C18045、C18080、C18150等。
在制备铜铬系合金时主要依靠成分优化设计、工艺流程和加工热处理工艺的控制，然而由于铜合金主要依靠析出强化获得高强和高导电性，但是其中的强化元素易形成脆硬相且析出量也不易控制，导致铜合金材料易变形、易开裂等问题，难以将高强、高导电性能与低残余应力同时兼具，无法满足高精密蚀刻引线框架的应用需求，严重制约着我国半导体产业的持续发展。
因此，提供一种引线框架用低残余应力铜合金材料对于我国极大集成电路的发展和提升我国高端铜合金产品的国际市场竞争力有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种引线框架用低残余应力铜合金及其制备方法，本发明提供的制备方法制备得到的引线框架用低残余应力铜合金材料不仅具有高强度和高导电性，还具有低的残余应力，不易发生变形和开裂。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种引线框架用低残余应力铜合金，包括如下质量百分比的组分：Cr 0.2~0.5%，Sn 0.2~0.4%，Zn 0.15~0.3%，Si 0.01~0.05%和余量Cu。
优选地，所述引线框架用低残余应力铜合金还包括可选元素；所述可选元素包括Mn、La和Ti元素中的至少一种。
优选地，所述可选元素的质量分数为0.005~0.03%。
优选地，所述Mn、La和Ti元素的质量分数独立地为0.005~0.01%。
优选地，所述铜合金包括合金基体和弥散分布于所述合金基体中的析出相；所述析出相包括体心立方结构的球状Cr相和面心立方结构的圆盘状Cr3Si相；所述球状Cr相的粒径为2~10 nm；所述圆盘状Cr3Si相的粒径为50~100 nm。
优选地，所述铜合金包括如下体积分数的织构：(001)[100]织构5~25%，(112)[11-1]织构10~15%，(110)[001]织构5~20%，(011)[2-11]织构5~20%，(123)[63-4]织构5~15%，(012)[100]织构5~20%，(124)[21-1]织构5~20%，(113)[12-1]织构5~20%和(362)[8-53]织构5~10%。
本发明还提供了上述技术方案所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）将合金原料进行熔炼后铸造，得到铜合金铸锭；
（2）将所述步骤（1）得到的铜合金铸锭依次进行热轧、一次冷轧和固溶处理，得到预变形铜合金；所述热轧和一次冷轧的总变形量独立地为85~95%；
（3）将所述步骤（2）得到的预变形铜合金依次进行二次冷轧和一次时效处理，得到再变形铜合金；所述二次冷轧的总变形量为60~85%；
（4）将所述步骤（3）得到的再变形铜合金依次进行三次冷轧和二次时效处理，得到低残余应力引线框架用铜合金；所述三次冷轧的总变形量为40~70%。
优选地，所述步骤（2）中固溶处理的保温温度为900~950℃，固溶处理的保温时间为5~200s。
优选地，所述步骤（3）中一次时效处理的保温温度为400~500℃，一次时效处理的保温时间为4~12h。
优选地，所述步骤（4）中二次时效处理的保温温度为350~450℃，二次时效处理的保温时间为1~12h。
本发明提供了一种引线框架用低残余应力铜合金，包括如下质量百分比的组分：Cr 0.2~0.5%，Sn 0.2~0.4%，Zn 0.15~0.3%，Si 0.01~0.05%和余量Cu。本发明通过在铜合金中添加Cr主要是利用其在铜合金中析出的Cr相进行强化，通过添加Si主要利用其与部分Cr生成Cr3Si相进行强化，通过添加Sn和Zn可以在铜合金中进行固溶强化，同时固溶的Sn和Zn可以抑制Cr相晶粒的长大，从而有效细化铜合金的晶粒尺寸；同时本发明还通过控制各强化元素的含量可以控制各析出相的析出数量以及各织构的分布情况，使铜合金具有低残余应力的同时还兼具高强、高导电性能。
实施例的结果表明，本发明提供的引线框架用低残余应力铜合金的抗拉强度450~650MPa，断后伸长率为5~10%，导电率为75~85% IACS，宏观板型指数为0.5~3.5I，带材翘曲高度为0.5~5mm，90°带材横纵方向R/t值中的横向为0~2，纵向为0~2，且不发生开裂。
附图说明
图1为本发明实施例1的引线框架用低残余应力铜合金的透射电镜金相显微图。
具体实施方式
本发明提供了一种引线框架用低残余应力铜合金，包括如下质量百分比的组分：Cr 0.2~0.5%，Sn 0.2~0.4%，Zn 0.15~0.3%，Si 0.01~0.05%和余量Cu。
按质量百分比计，本发明提供的引线框架用低残余应力铜合金包括0.2~0.5%的Cr，优选为0.3~0.4%，更优选为0.35%。本发明通过添加Cr并将其含量控制在上述范围内，可以在铜合金中均匀地析出Cr相和其他化合物相，从而有效强化铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
按质量百分比计，本发明提供的引线框架用低残余应力铜合金包括0.2~0.4%的Sn，优选为0.25~0.35%，更优选为0.3%。本发明通过添加Sn并将其含量控制在上述范围内，可以均匀固溶在铜合金的基体中，以固溶强化的机制提高铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
按质量百分比计，本发明提供的引线框架用低残余应力铜合金包括0.15~0.3%的Zn，优选为0.2~0.25%。本发明通过添加Zn并将其含量控制在上述范围内，可以均匀固溶在铜合金的基体中，以固溶强化的机制提高铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
按质量百分比计，本发明提供的引线框架用低残余应力铜合金包括0.01~0.05%的Si，优选为0.02~0.04%，更优选为0.03%。本发明通过添加Si并将其含量控制在上述范围内，可以与部分Cr生成Cr3Si析出相，从而有效强化铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
按质量百分比计，本发明提供的引线框架用低残余应力铜合金包括余量Cu。本发明通过在铜合金基体中添加Cr、Sn、Zn和Si这些强化元素，可以有效提高铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
在本发明中，所述引线框架用低残余应力铜合金优选还包括可选元素。在本发明中，所述可选元素优选包括Mn、La和Ti元素中的至少一种。本发明通过添加可选元素，可以改善Cr相和Cr3Si相的析出特性，从而协同影响析出相的析出数量和分布状态，进一步提高铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
在本发明中，所述可选元素的质量分数优选为0.005~0.03%，更优选为0.01~0.02%，最优选为0.015%。本发明通过控制可选元素添加的总量在上述范围内，可以控制铜合金中的析出相的体积含量并有效改善析出相分布，从而有效提高铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
在本发明中，所述Mn、La和Ti元素的质量分数独立地优选为0.005~0.01%。本发明通过单独控制每种可选元素的含量在上述范围内，可以进一步有效改善析出相的数量和分布状态。
在本发明中，所述铜合金优选包括合金基体和弥散分布于所述合金基体中的析出相。在本发明中，所述析出相优选包括体心立方结构的球状Cr相和面心立方结构的圆盘状Cr3Si相。本发明铜合金中主要以体心立方结构的球状Cr相和面心立方结构的圆盘状Cr3Si相在铜合金中均匀弥散的分布强化铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
在本发明中，所述球状Cr相的粒径优选为2~10 nm，更优选为5~8 nm；所述球状Cr相的析出密度优选为5×1010~1×1011m-3，更优选为8×1010~1×1011m-3。本发明中析出的球状Cr相粒径小且析出密度高，能够有效强化铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
在本发明中，所述圆盘状Cr3Si相的粒径优选为50~100 nm，优选为60~80 nm；所述圆盘状Cr3Si相的析出密度优选为1×108~5×109m-3，更优选为5×108~5×109m-3。本发明中析出的圆盘状Cr3Si相的粒径较小且析出密度较高，能够有效强化铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
在本发明中，所述铜合金优选包括如下体积分数的织构：(001)[100]织构5~25%，(112)[11-1]织构10~15%，(110)[001]织构5~20%，(011)[2-11]织构5~20%，(123)[63-4]织构5~15%，(012)[100]织构5~20%，(124)[21-1]织构5~20%，(113)[12-1]织构5~20%和(362)[8-53]织构5~10%。本发明通过控制铜合金中的织构在上述种类以及体积含量，可以使其在铜合金中呈现更加规则的聚集排列状态，从而使铜合金的组织更加均匀，更有利于提高铜合金的力学性能和导电性并降低残余应力。
本发明通过在铜合金中添加Cr主要是利用其在铜合金中析出的Cr相进行强化，通过添加Si主要利用其与部分Cr生成Cr3Si相进行强化，通过添加Sn和Zn可以在铜合金中进行固溶强化，同时固溶的Sn和Zn可以抑制Cr相晶粒的长大，从而有效细化铜合金的晶粒尺寸；同时本发明还通过控制各强化元素的含量可以控制各析出相的析出数量以及各织构的分布情况，使铜合金具有低残余应力的同时还兼具高强、高导电性能。
本发明还提供了上述技术方案所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）将合金原料进行熔炼后铸造，得到铜合金铸锭；
（2）将所述步骤（1）得到的铜合金铸锭依次进行热轧、一次冷轧和固溶处理，得到预变形铜合金；所述热轧和一次冷轧的总变形量独立地为85~95%；
（3）将所述步骤（2）得到的预变形铜合金依次进行二次冷轧和一次时效处理，得到再变形铜合金；所述二次冷轧的总变形量为60~85%；
（4）将所述步骤（3）得到的再变形铜合金依次进行三次冷轧和二次时效处理，得到低残余应力引线框架用铜合金；所述三次冷轧的总变形量为40~70%。
本发明将合金原料进行熔炼后铸造，得到铜合金铸锭。
本发明对所述的合金原料的来源、配料和投料没有特殊要求，按照铜合金成分采用本领域技术人员熟知的准备合金原料的方法进行操作即可。
在本发明中，所述熔炼的温度优选为1250~1300℃，更优选为1280℃。本发明对所述的熔炼的时间没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的熔炼时间能够保证合金原料熔化完全并获得均匀熔体即可。
在本发明中，所述铸造的温度优选为1180~1230℃，更优选为1200℃。本发明通过控制铸造的温度在上述范围内，可以使熔体获得适宜的初始凝固温度，有效减少缩松、缩孔和组织不均匀等铸造问题，更有利于提高铜合金的力学性能和导电性。
得到铜合金铸锭后，本发明将所述的铜合金铸锭依次进行热轧、一次冷轧和固溶处理，得到预变形铜合金。
在本发明中，所述热轧和一次冷轧的总变形量独立地为85~95%，优选为88~92%，更优选为90%。本发明通过控制热轧和一次冷轧的总变形量独立地在上述范围内，可以使铜合金铸锭获得较大的塑性变形，有效闭合缩松、缩孔和裂纹等铸造问题，并有效破碎粗大枝晶，显著细化晶粒尺寸，从而有效提高铜合金的力学性能和导电性并减轻铜合金的残余应力。
在本发明中，所述热轧的初轧温度优选为900~950℃，更优选为920~940℃；本发明优选铜合金铸锭在所述热轧的初轧温度下保温然后进行热轧；所述保温的时间优选为4~6h，更优选为5h。本发明通过控制初轧温度和在初轧温度下的保温时间在上述范围内，可以减轻铸锭的变形抗力与元素偏析，更有利于通过热轧对铸锭开坯减少铸造缺陷并初步破碎枝晶与细化晶粒并减轻铜合金的残余应力。
在本发明中，所述热轧完成后优选还包括铣面。本发明对所述铣面的操作没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的铣面操作去除热轧完成后形成的氧化皮即可。
本发明对所述一次冷轧的初轧温度没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的冷轧温度进行冷轧即可。
在本发明中，所述固溶处理的保温温度优选为900~950℃，更优选为920~940℃；所述固溶处理的保温时间优选为5~200s，更优选为10~180s，最优选为20~150s。本发明通过进行固溶处理并将其温度和时间控制在上述范围内，可以有效减轻元素偏析问题，并使预变形铜合金中的析出相充分固溶至铜合金中，为后续塑性变形作好组织准备，更有利于经过后续变形处理提高铜合金的力学性能和导电性并减轻铜合金的残余应力。
在本发明中，所述固溶处理的冷却方式优选为风冷或水冷至室温。
得到预变形铜合金后，本发明将所述的预变形铜合金依次进行二次冷轧和一次时效处理，得到再变形铜合金。
在本发明中，所述二次冷轧的总变形量为60~85%，优选为65~80%，更优选为70~75%。本发明通过控制二次冷轧的总变形量在上述范围内，可以使预变形铜合金的枝晶和晶粒进一步细化并减轻铜合金的残余应力。
本发明对所述二次冷轧的初轧温度没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的冷轧温度进行冷轧即可。
在本发明中，所述一次时效处理的保温温度优选为400~500℃，更优选为420~480℃，最优选为450℃；所述一次时效处理的保温时间优选为4~12h，更优选为6~10h，最优选为8~9h。本发明通过控制一次时效处理的保温温度和保温时间，可以使二次冷轧变形的铜合金中均匀析出强化相，并阻碍铜合金基体相晶粒的长大，从而有效细化铜合金的晶粒尺寸，同时析出相在晶界间的均匀弥散分布可有效减轻铜合金的残余应力。
在本发明中，所述一次时效处理的冷却方式优选为风冷至室温。
得到再变形铜合金后，本发明将所述的再变形铜合金依次进行三次冷轧和二次时效处理，得到低残余应力引线框架用铜合金。
在本发明中，所述三次冷轧的总变形量为40~70%，优选为45~65%，更优选为50~60%，最优选为55%。本发明通过控制三次冷轧的总变形量在上述范围内，可以使铜合金中析出的强化相有效细化，并在铜合金进行三次冷轧变形的过程中使细化的析出相均匀弥散分布在基体中，进一步提高铜合金的力学性能和导电性。
本发明对所述三次冷轧的初轧温度没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的冷轧温度进行冷轧即可。
在本发明中，所述二次时效处理的保温温度优选为350~450℃，更优选为400℃；所述二次时效处理的保温时间优选为1~12h，更优选为2~10h。本发明通过控制二次时效处理的保温温度和保温时间，可以使铜合金中的强化相更充分地析出，获得较高的析出相密度，并均匀弥散在铜合金的基体中，从而显著提高铜合金的力学性能和导电性。
在本发明中，所述二次时效处理的冷却方式优选为风冷至室温。
二次时效处理完成后，本发明还优选包括依次进行的拉弯矫直、分剪。在本发明中，所述拉弯矫直和分剪的张力优选为30~100N/m2，更优选为50~80N/m2。本发明对所述的分剪的操作没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的分剪的操作即可。本发明通过对二次时效处理完成后的铜合金进行拉弯矫直和分剪，可以进一步减轻铜合金的残余应力并减少开裂。
本发明提供的制备方法能够有效控制铜合金中的各强化元素的含量可以控制各析出相的析出数量以及各织构的分布情况，使铜合金具有低残余应力的同时还兼具高强、高导电性能，而且工艺参数简单易控，成本低。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。
实施例1
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例1。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜镧和铜钛三种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1250℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1180℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭的铜合金铸锭，其中铸造速度50mm/min，冷却强度40m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至950℃作为初始轧制温度，保温4h，热轧总变形量95%，终轧温度650℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量85%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度950℃，保温时间5s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量85%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度400℃，保温时间12h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量40%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度450℃，保温时间2h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力100N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例2
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例2。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰合金；采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1300℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1230℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度120mm/min，冷却强度80m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至900℃作为初始轧制温度，保温6h，热轧总变形量85%，终轧温度750℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量95%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度900℃，保温时间15s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量60%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度500℃，保温时间4h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量70%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度350℃，保温时间8h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力30N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例3
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例3。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜镧和铜钛三种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1300℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度70mm/min，冷却强度60m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至930℃作为初始轧制温度，保温5h，热轧总变形量90%，终轧温度700℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量90%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度920℃，保温时间30 s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量70%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度450℃，保温时间8h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量50%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度400℃，保温时间6h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力50N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例4
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例4。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜镧和铜钛三种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1270℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度90mm/min，冷却强度70m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至920℃作为初始轧制温度，保温5h，热轧总变形量90%，终轧温度720℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量90%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度910℃，保温时间40 s，固溶后进行水冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量75%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度430℃，保温时间10h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量60%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度420℃，保温时间7h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力70N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例5
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例5。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜镧和铜钛两种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1270℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1230℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度120mm/min，冷却强度80m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至950℃作为初始轧制温度，保温5h，热轧总变形量85%，终轧温度700℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量95%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度900℃，保温时间50 s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量80%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度470℃，保温时间7h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量50%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度450℃，保温时间2h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力90N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例6
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例6。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1280℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度100mm/min，冷却强度60m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至950℃作为初始轧制温度，保温5h，热轧总变形量85%，终轧温度750℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量90%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度920℃，保温时间70 s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量70%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度470℃，保温时间7h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量60%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度400℃，保温时间5h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力70N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例7
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例7。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1280℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1210℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度80mm/min，冷却强度60m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至950℃作为初始轧制温度，保温4h，热轧总变形量90%，终轧温度750℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量90%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度950℃，保温时间100 s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量70%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度450℃，保温时间7h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量60%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度420℃，保温时间5h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力50N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例8
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例8。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1280℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1210℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度100mm/min，冷却强度50m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至950℃作为初始轧制温度，保温6h，热轧总变形量90%，终轧温度700℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量85%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度950℃，保温时间120 s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量70%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度440℃，保温时间7h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量70%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度450℃，保温时间3h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力70N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例9
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例9。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1250℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1200℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度60mm/min，冷却强度60m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至900℃作为初始轧制温度，保温4h，热轧总变形量85%，终轧温度750℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量90%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度900℃，保温时间110 s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量80%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度450℃，保温时间7h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量60%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度400℃，保温时间10h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力60N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
实施例10
本实施例提供的引线框架用低残余应力铜合金的成份见表1的实施例10。
上述所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法为：
1.熔炼：在熔炼前，在中频感应炉中加入电解铜后待熔化后，再添加铜铬、纯锡、纯锌、铜硅中间合金，待以上材料熔化后，继续添加铜锰、铜钛和铜镧三种合金，采用复合覆盖剂后再添加灼烧的木炭，将温度升至1250℃，待熔体完全熔化后，通入氩气，再均匀搅拌，铸造温度控制在1210℃，保温20min后进行半连续铸造成铜合金铸锭，其中合理铸造速度90mm/min，冷却强度70m3/h。
2.热轧：将上述合金铸锭放置步进炉加热至950℃作为初始轧制温度，保温6h，热轧总变形量90%，终轧温度750℃。
3.一次冷轧：将上述热轧坯进行铣面，随后进行一次冷轧，轧制总变形量85%。
4.固溶处理：将上述一次冷轧后的带坯进行固溶处理，固溶温度920℃，保温时间60s，固溶后进行风冷至室温。
5.二次冷轧：将上述固溶处理后的带材进行二次冷轧，轧制总变形量70%。
6.一次时效处理：将上述二次冷轧后的带材进行一次时效处理，时效保温温度450℃，保温时间7h，风冷至室温。
7.三次冷轧：将上述时效处理后的带材进行三次冷轧，轧制总变形量60%。
8.二次时效处理：将上述三次冷轧后的带材进行时效处理，时效保温温度420℃，保温时间6h，风冷至室温。
9.拉弯矫直和分剪：将上述时效处理后的带材进行拉弯矫直，张力90N/m2，最后进行分剪得到引线框架用低残余应力铜合金。
对实施例1~10制备的引线框架用低残余应力铜合金进行组织形貌观察以及力学性能检测和残余应力检测，具体检测结果如表2~3所示。
Figure 74793DEST_PATH_IMAGE001
Figure 336010DEST_PATH_IMAGE002
Figure 817939DEST_PATH_IMAGE003
Figure 873619DEST_PATH_IMAGE004
由表2~3可知，本发明提供的引线框架用低残余应力铜合金的抗拉强度450~650MPa，断后伸长率为5~10%，导电率为75~85% IACS，宏观板型指数为0.5~3.5I，带材翘曲高度为0.5~5mm，90°带材横纵方向R/t值中的横向为0~2，纵向为0~2，且不发生开裂。
对本发明实施例1的引线框架用低残余应力铜合金进行透射电镜金相显微观察，结果如图1所示。由图1可知，本发明实施例1的引线框架用低残余应力铜合金组织均匀且致密，没有裂纹，且黑色点状区域为析出相，尺寸细小，且呈现出均匀弥散分布状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种引线框架用低残余应力铜合金，包括如下质量百分比的组分：Cr 0.2~0.5%，Sn0.2~0.4%，Zn 0.15~0.3%，Si 0.01~0.05%和余量Cu。
2.如权利要求1所述的引线框架用低残余应力铜合金，其特征在于，所述引线框架用低残余应力铜合金还包括可选元素；所述可选元素包括Mn、La和Ti元素中的至少一种。
3.如权利要求2所述的铜合金，其特征在于，所述可选元素的质量分数为0.005~0.03%。
4.如权利要求2或3所述的铜合金，其特征在于，所述Mn、La和Ti元素的质量分数独立地为0.005~0.01%。
5.如权利要求1或2所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金包括合金基体和弥散分布于所述合金基体中的析出相；所述析出相包括体心立方结构的球状Cr相和面心立方结构的圆盘状Cr3Si相；所述球状Cr相的粒径为2~10 nm；所述圆盘状Cr3Si相的粒径为50~100 nm。
6.如权利要求1或2所述的铜合金，其特征在于，所述铜合金包括如下体积分数的织构：(001)[100]织构5~25%，(112)[11-1]织构10~15%，(110)[001]织构5~20%，(011)[2-11]织构5~20%，(123)[63-4]织构5~15%，(012)[100]织构5~20%，(124)[21-1]织构5~20%，(113)[12-1]织构5~20%和(362)[8-53]织构5~10%。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）将合金原料进行熔炼后铸造，得到铜合金铸锭；
（2）将所述步骤（1）得到的铜合金铸锭依次进行热轧、一次冷轧和固溶处理，得到预变形铜合金；所述热轧和一次冷轧的总变形量独立地为85~95%；
（3）将所述步骤（2）得到的预变形铜合金依次进行二次冷轧和一次时效处理，得到再变形铜合金；所述二次冷轧的总变形量为60~85%；
（4）将所述步骤（3）得到的再变形铜合金依次进行三次冷轧和二次时效处理，得到低残余应力引线框架用铜合金；所述三次冷轧的总变形量为40~70%。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中固溶处理的保温温度为900~950℃，固溶处理的保温时间为5~200s。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中一次时效处理的保温温度为400~500℃，一次时效处理的保温时间为4~12h。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中二次时效处理的保温温度为350~450℃，二次时效处理的保温时间为1~12h。
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