本發(fā)明屬于熱處理，具體涉及的是一種用于消除銅合金薄帶殘余應(yīng)力的熱處理工藝。

背景技術(shù)：

1、集成電路產(chǎn)業(yè)是當(dāng)前以及未來全球科技競爭的焦點(diǎn)，當(dāng)下銅合金引線框架作為集成電路的芯片載體，是芯片信息聯(lián)系外界的渠道，更是半導(dǎo)體行業(yè)中非常重要的基礎(chǔ)材料。引線框架所用的銅合金薄帶主要是利用化學(xué)刻蝕法生產(chǎn)的。雖然蝕刻法作為一種無應(yīng)力的加工手段，可以實(shí)現(xiàn)高密度、多腳數(shù)引線框架的生產(chǎn)，但這種方法會對銅合金薄帶內(nèi)應(yīng)力、翹曲度、表面質(zhì)量、蝕刻性能等帶來更為嚴(yán)苛的要求。軋制銅合金薄帶在蝕刻時由于應(yīng)力釋放不均勻會發(fā)生翹曲，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的后續(xù)使用。因此隨著產(chǎn)品性能要求的不斷提升，如何在權(quán)衡銅合金板帶強(qiáng)度-電導(dǎo)率的同時，有效降低其殘余應(yīng)力，并改善其蝕刻性能成為了當(dāng)前研究的重要課題。

2、軋制和退火是引線框架用銅合金薄帶制造過程中的重要工序，退火可以有效降低軋制過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，提高合金的疲勞性能、延展性等。低溫去應(yīng)力退火可以調(diào)整金屬材料的織構(gòu)組成，改變晶粒內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致位錯重排，從而有效降低殘余應(yīng)力。蝕刻型引線框架用銅合金板帶由于殘余應(yīng)力大且不均勻，極易導(dǎo)致板帶發(fā)生翹曲，工件失效。因此，選擇合適的退火溫度和保溫時間，在應(yīng)力消除方面實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果就變得具有挑戰(zhàn)性。

3、眾所周知，殘余應(yīng)力使原子結(jié)構(gòu)受到應(yīng)變，從而改變了決定材料表面特性的功函數(shù)，進(jìn)而會影響材料的機(jī)械性能和腐蝕性能。研究表明，殘余壓應(yīng)力會抑制合金中晶界腐蝕的發(fā)生，從而提高耐蝕性。另一方面，退火過程中晶粒取向的改變會影響晶界的穩(wěn)定性和腐蝕性能。對于fcc金屬來說，不同取向晶粒的腐蝕速率也不同，(100)晶面腐蝕速率最快，其次是(111)晶面的腐蝕速率，(110)晶面和(331)晶面的腐蝕速率幾乎相同。此外，晶粒尺寸，晶界類型，以及晶界結(jié)構(gòu)中低σcsl晶界的比例和隨機(jī)高角晶界網(wǎng)的連通性對腐蝕性能具有重要影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，解決權(quán)衡銅合金板帶強(qiáng)度-電導(dǎo)率的同時有效降低其殘余應(yīng)力并改善其蝕刻性能的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于消除銅合金薄帶殘余應(yīng)力的熱處理工藝，通過對其蝕刻前熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，制備出性能優(yōu)異的銅合金薄帶，為集成電路所需的高精密蝕刻引線框架用銅合金薄帶制造技術(shù)的突破及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考，不斷提高銅合金薄帶精密成形質(zhì)量。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種用于消除銅合金薄帶殘余應(yīng)力的熱處理工藝，包括以下步驟：

3、s1、在線固溶處理：將銅合金鑄錠置于加熱爐中加熱，固溶溫度為900℃~1000℃，保溫時間為1h~2h，在線固溶處理過程中加熱爐內(nèi)持續(xù)通入惰性氣體，防止銅合金鑄錠氧化；

4、s2、熱軋開坯：將步驟s1在線固溶處理后的銅合金鑄錠進(jìn)行熱軋開坯，制得銅合金板坯，銅合金板坯的厚度為15mm~17mm；

5、s3、冷軋與中間退火：將步驟s2制備的銅合金板坯進(jìn)行冷軋，冷軋道次為15~20道次，當(dāng)銅合金板坯厚度冷軋至厚度為1.6mm~2mm、0.8mm~1mm以及0.35mm~0.4mm時，分別重復(fù)進(jìn)行三次中間退火，每次中間退火溫度為450℃~550℃，保溫時間為1h以內(nèi)，制得銅合金薄帶，銅合金薄帶的厚度為0.18mm~0.22mm；冷軋至特定厚度時重復(fù)進(jìn)行多次中間退火，可以降低合金硬度，便于銅合金板坯下一道次進(jìn)一步冷軋；

6、s4、退火：將步驟s3制備的銅合金薄帶重新隨爐加熱進(jìn)行退火，加熱速度為5℃/min～7℃/min，退火溫度為380℃~420℃，保溫時間為1min~60min，退火后銅合金薄帶隨爐冷卻至室溫，制得消除殘余應(yīng)力的銅合金薄帶成品，進(jìn)而作為后續(xù)銅合金引線框架刻蝕工序的原料。

7、進(jìn)一步地，在所述步驟s2中，從在線固溶處理后取出銅合金鑄錠至送入熱軋開坯工位之間的時間間隔不超過30s。

8、本發(fā)明的有益效果在于：

9、本發(fā)明通過熱處理工藝實(shí)現(xiàn)控制合金薄帶內(nèi)部組織織構(gòu)的強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到顯著降低殘余應(yīng)力降低的目的，經(jīng)檢測，cu-2.13fe-0.026p?(wt%)合金薄帶在退火后其殘余應(yīng)力值降低至23.1mpa，此時合金的織構(gòu)強(qiáng)度最低，且其主要織構(gòu)brass(011)<211>、s(123)<634>、copper(112)<111>和cube(001)<100>的織構(gòu)強(qiáng)度值相近，本發(fā)明在保證銅合金薄帶其強(qiáng)度、導(dǎo)電率以及蝕刻性能等綜合性能較好的前提下，大幅降低了合金的殘余應(yīng)力，為后續(xù)銅合金引線框架刻蝕工序提供優(yōu)良的原料準(zhǔn)備。

技術(shù)特征：

1.一種用于消除銅合金薄帶殘余應(yīng)力的熱處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于消除銅合金薄帶殘余應(yīng)力的熱處理工藝，其特征在于：在所述步驟s2中，從在線固溶處理后取出銅合金鑄錠至送入熱軋開坯工位之間的時間間隔不超過30s。

技術(shù)總結(jié)
一種用于消除銅合金薄帶殘余應(yīng)力的熱處理工藝，屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域，解決權(quán)衡銅合金板帶強(qiáng)度?電導(dǎo)率的同時有效降低其殘余應(yīng)力并改善其蝕刻性能的技術(shù)問題，依次包括以下步驟：在線固溶處理、熱軋開坯、冷軋與中間退火、退火，制得消除殘余應(yīng)力的銅合金薄帶成品。本發(fā)明通過熱處理工藝實(shí)現(xiàn)控制合金薄帶內(nèi)部組織織構(gòu)的強(qiáng)度，在保證銅合金薄帶其強(qiáng)度、導(dǎo)電率以及蝕刻性能等綜合性能較好的前提下，大幅降低了合金的殘余應(yīng)力，為后續(xù)銅合金引線框架刻蝕工序提供優(yōu)良的原料準(zhǔn)備。

技術(shù)研發(fā)人員：喬珺威,王天,晉璽,石曉輝,王雪姣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10