CN114346600A - 一种高端制造业用引线框架铜带生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)铸造；2)热轧；3)铣面；4)粗轧；5)热处理；6)在制清洗；7)预精轧；8)气垫炉在线退火；9)研磨清洗；10)精轧；11)成品清洗；12)拉弯矫正；13)成品分条。本发明这种引线框架铜带表面处理工艺，在提高铜带表面质量的同时，降低生产成本，更具有环保性，具有较好的应用前景。

Description

一种高端制造业用引线框架铜带生产工艺

技术领域

本发明属于铜带生产技术领域，更具体地说，涉及一种高端制造业用引线框架铜带生产工艺。

背景技术

引线框架的作用是导电、散热、联接外部电路，因此要求制作引线框架材料具有高强度、高导电、良好的冲压和蚀刻性能。随着高速精密冲压技术的推广，主要集中在使用板材加工制品，对卷料的质量提出了更高的要求。铜带在生产过程中，铸造和后续加工都会产生各种不同的产品缺陷，如表面小黑条、短伤问题而造成产品成品率低，客户投诉率高的问题。

现有技术中，主要生产步骤为：铸造-锯切-铸坯退火-热轧-铣面-初轧-切边-粗条退火-在制清洗-预精轧-气垫炉(在线退火)-精轧-成品清洗-拉弯矫正-成品分条。

经过分析查找原因分析：

黑条：能谱分析出这个缺陷的主要成分是铁含量偏多，我们定义为材料学里的铁相富集，顾名思义也就是说黑条缺陷主要是铁元素集中在一起导致有这样的缺陷。

短伤：表面有各种有机和无机污染物，在经过轧制和热处理后，表面还会残留有金属粉末，铜带表面的残留物易造成表面很细小的摩擦伤，一般肉眼很难观察到，需在光线充足、角度合适或者放大镜下观察才能看到。生产过程中很难控制。有些引线框架用材料母带表面要求在100倍放大镜下观察，表面O缺陷，目前的母带成品分条成品率只能在35％左右。成品率低、客户投诉率高。

为此，在铜带生产过程中，重点为解决黑条和短伤，提高表面质量，达到高品质表面做了系列的改进和工艺调整。

改进后主要步骤为：铸造-热轧-铣面-粗轧-热处理-在制清洗-预精轧-气垫炉(在线退火)-精轧-成品清洗-拉弯矫正-成品分条。

现有熔炼加料工艺顺序：旧料→铜→铁

缺点：熔铸过程中，Fe元素在产品中的分布是否均匀，将直接影响产品的性能。C1940合金含Fe量较高，Fe的质量分数为2.1％～2.6％，而Cu的熔点为1083℃，Fe的熔点为1535℃，直接加入铁片，生产过程控制难度大，结渣和烧损量大，成分控制困难，Fe在Cu中不易熔化且不易分布均匀。

现有技术中，气垫炉(在线退火)后直接精轧

缺点：气垫炉高温退火使得铜带表面的油污碳化，从液态污染变成固体颗粒状污染，固体颗粒状污染物直接轧制，首先在轧制过程中容易对轧辊和轧制油进行污染，在经过快速轧制过程中，易造成表面细小的伤痕。

现有抛光清洗技术不能提高表面的精度

缺点：1)表面留下间断深浅不一的刷纹，且铜带表面粗糙度、光泽度、颜色不均匀，不能满足IC类高端客户对表面的要求；

2)铜材在轧制等前道工序产生的细小划伤缺陷，无法通过抛光消除，造成成品因表面质量问题不能满足用户要求；

3)清洗后要经过水处理工作站进行处理，然后排放，水资源能耗大，且过滤不及时，造成箱内铜泥较多，易造成表面小点伤、擦伤,工艺介质污浊，清洗质量不能可控。

4)现有表面处理技术部分介质使用量大，对环境污染大，生产成本高。

高端制造业主要分为五个领域：航空装备行业；卫星制造以及应用行业；轨道交通设备制造行业；四是海洋工程装备制造行业；五是智能制造业。改进后表面质量有提升但还是难满足高端制造业市场需求，且现有技术在造成成本高的同时，对环境污染大，有待进一步改进提升。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种可大大改善表面质量，提高成品率的高端制造业用引线框架铜带生产工艺。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种引线框架铜带生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)铸造；2)热轧；3)铣面；4)粗轧；5)热处理；6)在制清洗；7)预精轧；8)气垫炉在线退火；9)研磨清洗；10)精轧；11)成品清洗；12)拉弯矫正；13)成品分条。

为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

步骤9)中研磨清洗工艺包括以下步骤：9-1)铜卷开卷后，进行清洗；9-2)研磨抛光后，再次清洗；9-3)钝化处理后烘干收卷。

步骤9-1)中清洗包括以下步骤：9-1-1)碱洗脱脂；9-1-2)刷洗；9-1-3)冷水洗；9-1-4)酸洗；9-1-5)喷淋水洗。

步骤9-1-4)酸洗具体为：选用水溶碱性溶剂，浓度为3～8％喷淋在铜带表面。

采用浓度为5～15％的H2SO4溶液对表面进行处理，去除表面氧化物等缺陷。

步骤9-2)包括以下步骤：在研磨抛光过程中进行刷洗，抛光后进行软毛刷洗和热水洗。

在研磨抛光过程中进行刷洗和抛光后进行软毛刷洗的水经过滤系统过滤后循环使用。

步骤9-2)热水洗具体为：采用温度为70～80℃的水进行喷淋。

步骤9-2)中所述研磨抛光具体为：采用目数为2000或3000的碳化硅研磨辊对铜带进行抛光，对表面残留的油污、铜粉等进行去除。

步骤1)铸造时，熔炼加料工艺为先加入CuFe中间合金，再依次加入旧料和铜。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明高端制造业用引线框架铜带生产工艺，可大大改善表面质量，提高成品率，具有较强的实用性和较好的应用前景。

附图说明

下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明脱脂清洗机管路示意图；

图2为本发明改善前后扫描电镜图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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。

本发明高端制造业用引线框架铜带生产工艺，产品生产流程：铸造-热轧-铣面-粗轧-热处理-在制清洗-预精轧-气垫炉(在线退火)-研磨清洗-精轧-成品清洗-拉弯矫正-成品分条。

本发明中，熔炼加料工艺顺序：CuFe中间合金→旧料(指什么)→铜

调整加料顺序，先加铜铁合金，可以使铜铁充分的熔化。采用CuFe中间合金，由于二次重熔，熔点变低，更有利于Fe在Cu中的熔化和均匀分布，可减少铸锭中Fe相富集。再加入旧料和铜，最大程度地保证Fe元素在组织中的均匀分布和稳定性。如图2中所示，改善后在扫描电镜图下观察，铁元素的颗粒度明细得到细化。

本发明中，在精轧步骤之前，增加研磨清洗工艺。

研磨清洗工艺：开卷—碱洗脱脂—刷洗—冷水洗—酸洗—水洗—研磨抛光—软毛刷洗—热水洗—钝化处理—烘干—收卷。

1)开卷：由设备开卷机执行，开卷线速度为5～100m/min；

2)碱洗脱脂：选用水溶碱性溶剂(包括硅酸盐和氢氧化钠)，浓度为5～8％喷淋在铜带表面；

3)刷洗：指采用软毛刷辊对表面进行刷洗；

4)冷水洗：采用冷水对铜带进行喷淋清洗；流量控制6m³/hr；

5)酸洗：采用浓度为5～15％的H2SO4溶液对表面进行处理，去除表面氧化物等缺陷；

6)喷淋水洗：采用冷水对铜带进行喷淋清洗；流量：6m³/hr 25m，喷淋室长：750mm；

7)研磨抛光：采用目数为2000或3000的碳化硅研磨辊对铜带进行抛光，对表面残留的油污、铜粉等进行去除；

8)软毛刷洗：采用软毛刷辊对表面进行刷洗；

9)热水洗：采用温度为70～80℃的水进行喷淋；

10)钝化处理:采用0.05～0.3％的钝化液就行钝化，防止表面氧化；

11)烘干：烘干箱温度为60～80℃；

12)收卷：由设备收卷机执行，开卷线速度为5-100m/min；

现有的铜带表面处理技术只有在碱洗脱脂后和酸洗后使用的软毛刷对表面进行处理，同时因机列的震动等，使带材表面产生横振纹、擦伤、表面刷洗不均，不能达到良好的表面处理效果。高端IC材客户表面划伤的要求深度≤1um，表面颜色均匀一致，不能有凹坑等缺陷，现有铜带表面处理技术在产品加工过程中存在的纵横振纹、擦伤、刷洗不均等缺陷，从而造成高端材料不能满足客户使用要求，严重制约产品的交付能力。同时现有表面处理技术的介质如水的使用是分离开一次使用的，造成介质的使用量大，使得机台功效降低，成本增加。

本发明在碱洗脱脂和酸洗后采用研磨抛光，使得带材表面质量得到改善，表面质量能够满足高端IC材高质量的表面要求。

同时，为了提高介质清洁和环保问题，在铜带表面研磨清洗处理机列上，对研磨抛光段增加介质过滤系统，对表面处理中的介质进行过滤循环使用，减少了资源浪费，降低了环保负担，同时保证了循环介质的质量，提高了铜带表面质量，满足高端市场对表面的要求。

本申请铜带表面处理工艺，黑条和短伤类的缺陷得到了改善，引线框架材料成品率从35％左右提高到55％左右，产品品质及交付得到了保证。

在酸洗后采用2000或3000目的研磨抛光辊刷对表面进行研磨抛光，抛光时刷辊转速500～1200转/分钟，压下电流比空转时高3～20％，在氧化层被酸洗掉后，铜带表面易于研磨抛光，使得带材表面质量得到改善，表面质量能够满足高端IC材高质量的表面要求，提高了高端IC产品的表面质量，将进一步打开更加宽阔的销售市场，提高产品的竞争力。

研磨清洗用水使用过滤系统后，清洗工艺介质的质量处于稳定状态，同时清洗水量得到了充分保证，提升了清洗质量。将膜式过滤系统应用到研磨清洗工艺的冷水循环中，将清洗过污水引流至污水箱内，污水经过滤器进行过滤过存储至清水箱，可泵送至研磨清洗过程循环使用。

带来的有益效果是，直接节水效益：过滤系统增加后，可将表面处理后原排水量平均由12立方米每小时减成3.5立方米每小时，每小时排水节约8.5立方，每天可节水204吨(3.36元/吨)，合计685元，一年可节约23余万元。环保效应：外排水量减少后，污水处工序的负荷降低，可以稳定控制达标排放，减少水处理药剂使用量，减少运行电费，减少污水处理过滤渣，提高污水处理渣的铜品位，减少污水处理过渣作为危险废物的处置费。

通过改变原料的加料顺序，减少Fe相富集，提升产品质量；在气垫炉退火工艺后的研磨清洗工艺流程；研磨抛光表面处理技术，包含研磨抛光刷辊的材质及目数，抛光时刷辊的运行参数等，改善表面质量；介质过滤循环的处理方式、过滤器等设计大大节约成本，节能环保性好。

本发明这种高端制造业用引线框架铜带表面处理工艺，在提高铜带表面质量的同时，降低生产成本，更具有环保性，具有较好的应用前景。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，但是本发明并不受限于上述方式，只要采用本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或直接应用于其它场合的，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)铸造；2)热轧；3)铣面；4)粗轧；5)热处理；6)在制清洗；7)预精轧；8)气垫炉在线退火；9)研磨清洗；10)精轧；11)成品清洗；12)拉弯矫正；13)成品分条。

2.按照权利要求1所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于，步骤9)中研磨清洗工艺包括以下步骤：9-1)铜卷开卷后，进行清洗；9-2)研磨抛光后，再次清洗；9-3)钝化处理后烘干收卷。

3.按照权利要求2所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于，步骤9-1)中清洗包括以下步骤：9-1-1)碱洗脱脂；9-1-2)刷洗；9-1-3)冷水洗；9-1-4)酸洗；9-1-5)喷淋水洗。

4.按照权利要求3所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于，步骤9-1-4)酸洗具体为：选用水溶碱性溶剂，浓度为3～8％喷淋在铜带表面。

5.按照权利要求3所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于，步骤9-1-4)酸洗具体为：采用浓度为5～15％的H2SO4溶液对表面进行处理，去除表面氧化物等缺陷。

6.按照权利要求2所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于，步骤9-2)包括以下步骤：在研磨抛光过程中进行刷洗，抛光后进行软毛刷洗和热水洗。

7.按照权利要求6所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于：在研磨抛光过程中进行刷洗和抛光后进行软毛刷洗的水经过滤系统过滤后循环使用。

8.按照权利要求6所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于：步骤9-2)热水洗具体为：采用温度为70～80℃的水进行喷淋。

9.按照权利要求2所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于：步骤9-2)中所述研磨抛光具体为：采用目数为2000或3000的碳化硅研磨辊对铜带进行抛光，对表面残留的油污、铜粉等进行去除。

10.按照权利要求1所述的高端制造业用引线框架铜带生产工艺，其特征在于：步骤1)铸造时，熔炼加料工艺为先加入CuFe中间合金，再依次加入旧料和铜。

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