CN115747558A - 一种集成电路引线框架用铜合金带及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集成电路引线框架用铜合金带及其制造方法和应用，其包括以下质量百分比成分：Fe 1.5‑2.0％、P 0.010～0.035％、Ni 0.10～0.20％、Si 0.35～1.00％、Ag 0.05～0.12％、Zn 0.01‑0.02％、Sn 0.02‑0.035％，余量为Cu及不可避免的杂质；与现有技术相比，本发明为了最大程度降低材料折弯开裂的风险，通过改进固溶元素Fe的优化设计，避免形成较大的铁颗粒。而且生产中，铁的添加形式为合金形态，添加时间提前加入铁，然后加入铜水，配合控制的热轧和退火工艺，生产的铜合金，不仅获得较高的强度和导电性，且具有优异的耐折弯性。
Description
技术领域
本发明属于铜合金领域，具体涉及一种集成电路引线框架用铜合金带及其制造方法和应用。
背景技术
随着时代的进步，5G通信技术、芯片技术、通讯基站、人工智能以及消费电子设备等高新技术发展迅速，电子电气设备不断的向小型化、高负载、高可靠性的方向发展，电子电气设备系统日趋复杂化以及高度集成化，这使得铜合金材料的服役环境更加苛刻，铜合金材料的性能面临着更高的要求，不仅要求其具有较高的强度和导电性，还要求具有较好的折弯性以应对元件耐受复杂形状加工。
但是，现有技术中，在铸造过程中，铁相容易固溶析出富集成铁颗粒，在后续加工过程中难以消除，折弯时开裂风险较大。
比如，公开号为CN 110863120A，公开日为2019年11月1日的中国专利《一种引线框架用铜合金及其制备方法》，公开了铜合金的重量百分比组成为：Fe：6～10wt％，P：0.001～0.5wt％，余量为Cu及不可避免的杂质。该引线框架用铜合金具有优异的强度、导电以及耐高温软化性能，满足当前小型化部件的性能要求。其公开的铜合金Fe含量较高，过量的铁元素会富集成铁颗粒，不利于材料的折弯性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集成电路引线框架用铜合金带及其制造方法，通过设计的合金成分，配合生产方法，不仅具有较高的强度和导电性，且，制造的铜合金具有良好耐折弯性性能，满足电子电气设备的使用要求。
本发明还有一个目的在于提供一种集成电路引线框架用铜合金带的应用，用于电子电气设备。
本发明具体技术方案如下：
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 1.5-2.0％、P 0.010～0.035％、Ni 0.10～0.20％、Si 0.35～1.00％、Ag 0.05～0.12％、Zn 0.01-0.02％、Sn 0.02-0.035％，余量为Cu及不可避免的杂质；
所述集成电路引线框架用铜合金带中，不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。
所述集成电路引线框架用铜合金带中，Cu质量百分比含量≥97％。
本发明提供的一种集成电路引线框架用铜合金带的制造方法，包括以下工艺流程：
熔炼-铸造-锯切-热轧-铣面-粗轧-退火-脱脂-中扎-退火-脱脂-精轧-脱脂-拉弯矫-成品分条-包装入库
所述熔炼，在熔炼炉中，先加入磷铁合金，完全熔化后，再加入铜水。
所述热轧，热轧加热温度为900-1010℃，终轧温度650-800℃；热轧后以1000-1500℃/min的冷却速度进行淬火；这样可以快速固溶，减少铁相析出富集有效细化晶粒。
粗轧之后的退火，采用罩式炉退火，退火温度500-600℃，保温时间6-10h；保护气氛为体积分数75％的H2和25％的N2。
按照上述方法生产的集成电路引线框架用铜合金带，其金相组织中，铁颗粒大小1-2μm，铁颗粒均匀、细小。所述集成电路引线框架用铜合金带屈服强度560-600N/mm2、抗拉强度580-620N/mm2、导电率71-75％ IACS；生产的集成电路引线框架用铜合金带折弯性能优异，横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度没有任何缺陷，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度不出现断裂。
本发明提供的一种集成电路引线框架用铜合金带的应用，用于电子电气设备。
在铜合金中铁元素虽然有抑制晶粒长大的功能，但是过量的铁元素会富集成铁颗粒，不利于材料的折弯性。本发明通过加入银，硅等元素，以及降低铁元素含量，减少铁元素固溶比例；本发明严格控制磷元素，热轧是在线淬火，可以有效细化富铁相。通过以上控制，可以有效细化富铁相，制作的铜合金，在保证较高的强度和导电性的情况下优化材料的折弯性。
与现有技术相比，本发明为了最大程度降低材料折弯开裂的风险，通过改进固溶元素Fe的优化设计，避免形成较大的铁颗粒。不仅设计优化的铜合金的配方，而且生产中，铁的添加形式为合金形态，添加时间提前加入铁合金，然后加入铜水，配合控制的热轧和退火工艺，生产的铜合金，不仅获得较高的强度和导电性，且具有优异的耐折弯性。
附图说明
图1为本发明铜合金带微观组织；成品500×的金相图；
图2为对比例1铜合金带微观组织，成品500×的金相图。
具体实施方式
实施例1
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 1.6％、P 0.010％、Ni 0.11％、Si 0.45％、Ag 0.10％、Zn 0.01％、Sn0.025％，余量为Cu及不可避免的杂质；其中不可避免的杂质质量百分比不超过0.01％。
实施例1所述的集成电路引线框架用铜合金带的制造方法，包括以下工艺流程：
熔炼-铸造-锯切-热轧-铣面-粗轧-退火-脱脂-中扎-退火-脱脂-精轧-脱脂-拉弯矫-成品分条-包装入库。
其中，所述熔炼，在熔炼炉中，先加入磷铁合金，完全熔化后，再加入铜水。
所述热轧，热轧加热温度为950℃，终轧温度700℃；热轧后以1000℃/min的冷却速度进行淬火；粗轧之后的退火，采用罩式炉退火，退火温度550℃，保温时间480min；保护气氛为体积分数75％H2和25％N2。
实施例1生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下:屈服强度590-595N/mm2、抗拉强度600-620N/mm2、导电率71-72％ IACS；折弯性能优异，横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度没有任何缺陷，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度不出现断裂。
实施例1生产的集成电路引线框架用铜合金带显微检测，结果如图1，从图1可以看出，铁颗粒大小1-2μm，铁颗粒均匀、细小。
实施例2
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 1.9％、P0.015％、Ni0.14％、Si0.66％、Ag 0.07％、Zn 0.02％、Sn 0.035％，余量为Cu及不可避免的杂质；不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。
实施例2所述的集成电路引线框架用铜合金带的制造方法，包括以下工艺流程：
熔炼-铸造-锯切-热轧-铣面-粗轧-退火-脱脂-中扎-退火-脱脂-精轧-脱脂-拉弯矫-成品分条-包装入库
所述熔炼，在熔炼炉中，先加入磷铁合金，完全熔化后，再加入铜水。
所述热轧，热轧加热温度为1000℃，终轧温度750℃；热轧后以1000℃/min的冷却速度进行淬火；这样可以快速固溶，减少铁相析出富集有效细化晶粒。
粗轧之后的退火，采用罩式炉退火，退火温度555℃，保温时间475min；其中保护气氛为体积分数75％H2和25％N2。
实施例2生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下:屈服强度570-575N/mm2、抗拉强度580-595N/mm2；导电率72-74％ IACS。折弯性能优异，横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度没有任何缺陷，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度不出现断裂。
实施例3
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 1.84％、P0.011％、Ni0.15％、Si0.86％、Ag 0.10％、Zn 0.02％、Sn 0.028％，余量为Cu及不可避免的杂质；不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。
实施例3所述的集成电路引线框架用铜合金带的制造方法，包括以下工艺流程：
熔炼-铸造-锯切-热轧-铣面-粗轧-退火-脱脂-中扎-退火-脱脂-精轧-脱脂-拉弯矫-成品分条-包装入库
所述熔炼，在熔炼炉中，先加入磷铁合金，完全熔化后，再加入铜水。
所述热轧，热轧加热温度为1010℃，终轧温度730℃；热轧后以1000℃/min的冷却速度进行淬火；这样可以快速固溶，减少铁相析出富集有效细化晶粒。
粗轧之后的退火，采用罩式炉退火，退火温度550℃，保温时间480min；其中保护气氛为体积分数75％H2和25％N2。
实施例3所生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下:屈服强度565-575N/mm2；抗拉强度585-590N/mm2，导电率73-74％ IACS。折弯性能优异，横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度没有任何缺陷，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度不出现断裂。
实施例4
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 1.71％、P0.020％、Ni0.15％、Si0.43％、Ag 0.11％、Zn 0.02％、Sn 0.031％，余量为Cu及不可避免的杂质；不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。
实施例4所述的集成电路引线框架用铜合金带的制造方法，包括以下工艺流程：
熔炼-铸造-锯切-热轧-铣面-粗轧-退火-脱脂-中扎-退火-脱脂-精轧-脱脂-拉弯矫-成品分条-包装入库
所述熔炼，在熔炼炉中，先加入磷铁合金，完全熔化后，再加入铜水。
所述热轧，热轧加热温度为1000℃，终轧温度780℃；热轧后以1000℃/min的冷却速度进行淬火；这样可以快速固溶，减少铁相析出富集有效细化晶粒。
粗轧之后的退火，采用罩式炉退火，退火温度550℃，保温时间480min；其中保护气氛为体积分数75％H2和25％N2。
实施例4所生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下:屈服强度585-590N/mm2、抗拉强度600-610N/mm2；导电率74-75％ IACS。折弯性能优异，横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度没有任何缺陷，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度不出现断裂。
对比例1
一种集成电路引线框架用铜合金带，C1940的合金成分；
对比例1集成电路引线框架用铜合金带的制造方法，同实施例1。
对比例1所生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下:抗拉强度362-578N/mm2；屈服强度350-560N/mm2；导电率55-63％ IACS。横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度出现裂纹。
对比例2
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 3.50％、P0.021％、Ni0.17％、Si0.83％、Zn 0.02％、Sn 0.021％，余量为Cu及不可避免的杂质；不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。
对比例2的生产方法按照实施例1的方法进行制造，所生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下:抗拉强度465-512N/mm2；屈服强度380-530N/mm2；导电率54-66％ IACS；横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度出现轻微裂纹，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度断裂。
对比例3
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 1.50％、P0.13％、Ni0.22％、Si0.36％、Ag0.05％、Zn 0.011％、Sn 0.032％，余量为Cu及不可避免的杂质；不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。对比例3的生产方法按照实施例2的方法进行制造，只是在熔炼时，先加入铜水，再加入Fe合金，所生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下: 屈服强度510-540 N/mm2、抗拉强度535-550 N/mm2；导电率 64-66％IACS；横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度出现裂纹，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度断裂。
对比例4
一种集成电路引线框架用铜合金带，包括以下质量百分比成分：
Fe 1.60％、P0.011％、Ni0.20％、Si0.46％、Ag0.08％、Zn 0.011％、Sn0.027％，余量为Cu及不可避免的杂质；不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。
对比例4的生产方法按照实施例2的方法进行制造，只是在热轧时候，加热温度是1050℃，终轧温度为900℃，粗轧后退火，温度500℃保温时间500min。所生产的集成电路引线框架用铜合金带，进行性能测试，结果如下:屈服强度520-550N/mm2、抗拉强度540-555N/mm2；导电率62-68％ IACS，横向纵向R/T＝0.2时，折弯90度有缺陷、有裂纹，横向纵向在R/T＝0.5时，折弯180度断裂。
Claims (10)
1.一种集成电路引线框架用铜合金带，其特征在于，所述集成电路引线框架用铜合金带包括以下质量百分比成分：
Fe 1.5-2.0％、P0.010～0.035％、Ni0.10～0.20％、Si0.35～1.00％、Ag0.05～0.12％、Zn 0.01-0.02％、Sn 0.02-0.035％，余量为Cu及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的集成电路引线框架用铜合金带，其特征在于，所述集成电路引线框架用铜合金带中，不可避免的杂质，质量百分比不超过0.01％。
3.根据权利要求1所述的集成电路引线框架用铜合金带，其特征在于，所述集成电路引线框架用铜合金带中，Cu质量百分比含量≥97％。
4.一种权利要求1-3任一项所述集成电路引线框架用铜合金带的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下工艺流程：
熔炼-铸造-锯切-热轧-铣面-粗轧-退火-脱脂-中扎-退火-脱脂-精轧-脱脂-拉弯矫-成品分条-包装入库。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述熔炼，在熔炼炉中，先加入磷铁合金，完全熔化后，再加入铜水。
6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述热轧，热轧加热温度为900-1010℃，终轧温度650-800℃。
7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，热轧后以1000-1500℃/min的冷却速度进行淬火。
8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，粗轧之后的退火，采用罩式炉退火，退火温度500-600℃，保温时间6-10h。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，保护气氛为体积分数75％的H2和25％的N2。
10.一种权利要求1-3任一项所述集成电路引线框架用铜合金带的应用，其特征在于，用于电子电气设备。
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