CN115595465A - 一种蚀刻型引线框架铜带及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蚀刻型引线框架铜带及生产工艺，Fe 2.1‑2.6％；P0.015‑0.15％；Zn 0.05‑0.20％；Sn 0.01‑0.05％；Ni0.01‑0.04％，其余为Cu和不可避免的杂质。本发明利用合金成分的配比及合金材料第二相析出机理，采用熔铸‑成分调节‑热轧在线固溶淬火‑冷轧‑热处理‑冷轧‑热处理‑冷轧‑热处理‑成品冷轧‑板形矫正‑低温张力去应力热处理处理工艺流程，达到组织均匀和降低残余应力的目的。生产的引线框架材料带材在蚀刻、封装过程中，没有明显的翘曲、扭曲等变形，满足高精密框架材料的蚀刻工艺要求，具有工艺简单、成本低、可实现工业化生产的特点。
Description
技术领域
本发明属于铜带生产技术领域，更具体地说，涉及一种蚀刻型引线框架铜带及生产工艺。
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。
在当前人工智能终端、5G通信、智慧城市、工业控制、新能源汽车等产品和应用不断推陈出新，促进半导体引线框架材料市场的不断发展。终端设备的智能化、功能多样化、轻薄小型化促使引线框架在内的材料不断向高密度、高可靠性、高散热、低功耗、低成本演进。
随着电子产品日益向微、轻、薄发展，集成电路的集成度不断提高，引线框架也随之向高精密化、引线节距微细化、多脚化发展，其节距已从1.27mm逐步降至0.1、0.05mm，对引线框架材料导电、导热和微细加工性能的要求不断提高。
引线框架主要采用模具冲压法和化学刻蚀法生产。冲压法效率较高，但存在毛刺和油污问题，而且加工精度难以保证，微细加工难以实现，已无法满足集成电路高密度和高精度制备的要求。蚀刻法是一种无应力加工手段，首先通过感光抗蚀剂将工件部分保护起来，再用强氧化剂将其他部分刻蚀掉，最后得到需要的元件。采用蚀刻方式，可很好实现高密度和多脚引线框架的生产，已成为高精密引线框架制造的主流，但蚀刻法对铜合金板带内应力、翘曲度、表面质量、蚀刻性能等的要求较冲压法更为苛刻，其中半蚀刻产品对带材的性能、组织均匀性及残余应力要求更高。
现有生产工艺技术生产的带材产品在下游进行蚀刻加工后，由于带材内部存在残余应力，常常出现扭曲、翘曲等不平整现象，造成后续电镀、封装等工序不能顺利进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蚀刻型引线框架铜带及生产工艺，生产的蚀刻型引线框架铜带组织均匀、降低残余应力，生产的引线框架材料带材在蚀刻、封装过程中，没有明显的翘曲、扭曲等变形，满足高精密框架材料的蚀刻工艺要求，具有工艺简单、成本低、可实现工业化生产的特点。
本发明具体技术方案如下：
一种蚀刻型引线框架铜带，包括以下质量百分比成分：Fe 2.1-2.6％；P 0.015-0.15％；Zn 0.05-0.20％；Sn 0.01-0.05％；Ni0.01-0.04％，其余为Cu和不可避免的杂质。
本发明成分中加入Sn和Ni提高合金材料的耐高温性能；
本发明提供的一种蚀刻型引线框架铜带的生产方法，包括以下步骤：
1)熔炼；
2)铸锭经热轧后，进行在线淬火；
3)进行三次热处理；
4)拉弯矫正；
5)低温张力热处理。
步骤1)所述熔炼中，熔炼加料时，先加入CuFe中间合金，再依次加入铜及其他组成成分，将合金成分混合均匀后进行铸造；
步骤2)中，热轧加热温度为900-1010℃，终轧温度650-800℃；
步骤2)中，热轧后以1000-1500℃/min的冷却速度进行淬火。
步骤3)中，三次热处理具体为：
3-1)第一次热处理：第二相析出强化退火480-580℃，保温6-10h；
3-2)第二次热处理：软化再结晶退火450-530℃，保温6-10h；
3-3)第三次热处理：软化再结晶退火550-650℃，保温10-60s。
步骤4)中，控制延伸率0.2-0.6％，矫正张力150-400N/mm2。
步骤5)具体为：热处理温度400-500℃，保温时间10-60s，张力30-60N/mm2。
本发明生产方法中，该方法中，改善了加料顺序，先加入CuFe中间合金，再加入Cu及其他组成成分，待混合均匀后进行铸造。铸锭经过加热到900℃以上进行热轧、在线固溶淬火，经去除表面氧化层，冷轧、第一次热处理、冷轧、第二次热处理、冷轧、第三次热处理、成品轧制(本领域的正常不同轧制工艺即可)、拉矫、低温张力去应力热处理得到产品。本发明通过先用适当的合金成分配比，通过控制热轧、热轧终轧温度、合适的热处理制度(三次热处理)、拉矫及低温张力热处理工艺，达到合金中第二相均匀细小弥散分布和降低带材内部残余应力的目的。
本发明针对目前高精密蚀刻框架材料带材残余内应力的特殊要求，利用合金成分的配比及合金材料第二相析出机理，采用熔铸-成分调节-热轧在线固溶淬火-冷轧-热处理-冷轧-热处理-冷轧-热处理-成品冷轧-板形矫正-低温张力去应力热处理处理工艺流程，达到组织均匀和降低残余应力的目的。生产的引线框架材料带材在蚀刻、封装过程中，没有明显的翘曲、扭曲等变形，满足高精密框架材料的蚀刻工艺要求，具有工艺简单、成本低、可实现工业化生产的特点。
附图说明
图1为对比例1(改善前)、实施例1(改善后)铜带的组织中铁颗粒对比，实施例1(改善后)铁颗粒明显细小，能够满足蚀刻材料的要求，可以得到平滑的蚀刻面；
图2为本发明残余内应力进行检测切割细条示意图。
具体实施方式
实施例1
一种蚀刻型引线框架铜带的生产方法，包括以下步骤：
1)合金成分：Fe2.17％；P0.026％；Zn0.135％；Sn0.039％；Ni0.021％；Cu97.59％，余量为不可避免的杂质。
2)熔炼加料工艺为先加入CuFe中间合金，再依次加入铜及其他组成成分；
3)将合金成分混合均匀后进行铸造，铸锭经过980℃热轧到15mm，终轧温度750℃，热轧后以1300℃/min的冷却速度进行淬火。
4)冷轧到2.5mm厚度进行550℃保温8h第二相析出强化退火，轧冷轧到1.0mm进行480℃保温8h再结晶退火，再冷轧到留底厚度0.31mm进行600℃再结晶退火，保温20s，之后冷轧到成品厚度0.203mm。
5)进行拉矫，延伸率0.35％，矫直区张力170N/mm2，矫正板形。
6)进行450℃保温20s、张力50N/mm2热处理得到成品。
实施例2
一种蚀刻型引线框架铜带的生产方法，包括以下步骤：
1)合金成分：Fe2.23％；P0.035％；Zn0.122％；Sn0.048％；Ni0.012％；Cu97.49％余量为不可避免的杂质。
2)熔炼加料工艺为先加入CuFe中间合金，再依次加入铜及其他组成成分，将合金成分混合均匀后进行铸造。
3)铸锭经过960℃热轧到15mm，终轧温度700℃，热轧后以1400℃/min的冷却速度进行淬火。
4)冷轧到2.5mm厚度进行550℃保温8h第二相析出强化退火，轧冷轧到1.5mm进行500℃保温8h再结晶退火，再冷轧到留底厚度0.4mm进行600℃再结晶退火，保温40s，之后冷轧到成品厚度0.254mm。
5)进行拉矫，延伸率0.30％，矫直区张力180N/mm2，矫正板形。
6)进行500℃保温25s、张力55N/mm2热处理得到成品。
实施例3
一种蚀刻型引线框架铜带的生产方法，包括以下步骤：
1)合金成分：Fe2.33％；P0.038％；Zn0.149％；Sn0.040％；Ni0.015％；Cu97.41％。
余量为不可避免的杂质)
2)熔炼加料工艺为先加入CuFe中间合金，再依次加入铜及其他组成成分，将合金成分混合均匀后进行铸造。
3)铸锭经过970℃热轧到15mm，终轧温度730℃，热轧后以1280℃/min的冷却速度进行淬火。
4)冷轧到1.5mm厚度进行550℃保温8h第二相析出强化退火，轧冷轧到0.8mm进行480℃保温8h再结晶退火，再冷轧到留底厚度0.2mm进行600℃再结晶退火，保温30s，之后冷轧到成品厚度0.127mm。
5)进行拉矫，延伸率0.4％，矫直区张力210N/mm2，矫正板形。
6)进行500℃保温15s、张力40N/mm2热处理得到成品。
实施例4
一种蚀刻型引线框架铜带的生产方法，包括以下步骤：
1)合金成分：Fe2.11％；P0.030％；Zn0.138％；Sn0.038％；Ni0.018％；Cu97.62％，余量为不可避免的杂质。
2)熔炼加料工艺为先加入CuFe中间合金，再依次加入铜及其他组成成分，将合金成分混合均匀后进行铸造。
3)铸锭经过980℃热轧到15mm，终轧温度710℃，热轧后以1300℃/min的冷却速度进行淬火。
4)冷轧到2.5mm厚度进行550℃保温8h第二相析出强化退火，轧冷轧到0.8mm进行480℃保温8h再结晶退火，再冷轧到留底厚度0.23mm进行600℃再结晶退火，保温35s，之后冷轧到成品厚度0.152mm。
5)进行拉矫，延伸率0.35％，矫直区张力190N/mm2，矫正板形。
6)进行480℃保温25s、张力45N/mm2热处理得到成品。
对比例1
一种蚀刻型引线框架铜带的生产方法，包括以下步骤：
1)合金成分：Fe2.13％；P0.035％；Zn0.131％；Cu97.65％，余量为不可避免的杂质。
2)将CuFe中间合金及其他组分加入熔融的铜液，待混合均匀后进行铸造。
3)铸锭经过980℃热轧到15mm，终轧温度700℃，热轧后以1300℃/min的冷却速度进行淬火。
4)冷轧到2.5mm厚度进行550℃保温8h第二相析出强化退火，轧冷轧到0.8mm进行480℃保温8h再结晶退火，再冷轧到留底厚度0.40mm进行600℃再结晶退火，保温40s。之后冷轧到成品厚度0.254mm。
4)进行拉矫，延伸率0.35％，矫直区张力180N/mm2矫正板形。
对比例2
一种蚀刻型引线框架铜带的生产方法，包括以下步骤：
1)合金成分：Fe2.27％；P0.033％；Zn0.129％；Cu97.55％，余量为不可避免的杂质。
2)将CuFe中间合金及其他组分加入熔融的铜液，待混合均匀后进行铸造。
3)铸锭经过980℃热轧到15mm，终轧温度720℃，热轧后以1300℃/min的冷却速度进行淬火。
4)冷轧到2.5mm厚度进行550℃保温8h第二相析出强化退火，轧冷轧到0.8mm进行480℃保温8h再结晶退火，再冷轧到留底厚度0.28mm进行600℃再结晶退火，保温50s，之后冷轧到成品厚度0.203mm。
5)进行拉矫，延伸率0.30％，矫直区张力160N/mm2，矫正板形。
对以上实施例和对比例进行残余内应力检测，检测方法如下：
采用线切割分条的方法对残余内应力进行检测，将带材分出一个残余应力完全释放的、自有的细条，根据细条的翘曲来定量的反映残余应力的大小。
具体方法为：取60-100mm×200mm的试样，长度方向与轧制方向一致，沿试样长度方向的两边分切细条，宽度取2mm±0.5mm，长度为100mm±1mm。用线切割按照规定尺寸在试样两边分切细条，用直尺测量细条相对于母体试样翘起高度的最大值，当翘起的高度不一致时，用“﹢”“-”进行区分。线切割见图2，部分检测值见下表1：
表1实施例和对比例残余内应力检测结果
按照本发明方法生产，能够达到组织均匀和降低残余应力的目的。生产的引线框架材料带材在蚀刻、封装过程中，没有明显的翘曲、扭曲等变形，满足高精密框架材料的蚀刻工艺要求。
Claims (9)
1.一种蚀刻型引线框架铜带，其特征在于，所述蚀刻型引线框架铜带包括以下质量百分比成分：Fe 2.1-2.6％；P 0.015-0.15％；Zn 0.05-0.20％；Sn 0.01-0.05％；Ni0.01-0.04％，其余为Cu和不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的蚀刻型引线框架铜带的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
1)熔炼；
2)铸锭经热轧后，进行在线淬火；
3)进行三次热处理；
4)拉弯矫正；
5)低温张力热处理。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤1)所述熔炼中，熔炼加料时，先加入CuFe中间合金，再依次加入铜及其他组成成分。
4.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤2)中，热轧加热温度为900-1010℃，终轧温度650-800℃。
5.根据权利要求2或4所述的生产方法，其特征在于，步骤2)中，热轧后以1000-1500℃/min的冷却速度进行淬火。
6.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤3)中，三次热处理具体为：
3-1)第一次热处理：第二相析出强化退火480-580℃，保温6-10h；
3-2)第二次热处理：软化再结晶退火450-530℃，保温6-10h；
3-3)第三次热处理：软化再结晶退火550-650℃，保温10-60s。
7.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤4)中，控制延伸率0.2-0.6％，矫正张力150-400N/mm2。
8.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，步骤5)具体为：热处理温度400-500℃，保温时间10-60s。
9.根据权利要求2或8所述的生产方法，其特征在于，步骤5)中，控制张力30-60N/mm2。
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