一種銅合金框架帶材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及銅合金，特別是銅合金框架帶材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅合金框架材料具有高強度、高導(dǎo)電、低熱膨脹、可鍍性及優(yōu)良的加工特性等，在集成電路、半導(dǎo)體元器件等電子領(lǐng)域有著巨大的市場潛力。隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子封裝向短、小、輕、薄方向發(fā)展，引線框架將向多引線、小間距方向發(fā)展。因此，銅合金帶材得到更為廣泛的應(yīng)用。
[0003]框架材料不但要具有高性能，還要求極地的殘余應(yīng)力。目前，框架材料帶材主要采用熔鑄、熱乳、冷乳、熱處理及精整生產(chǎn)工藝流程。高強度的帶材產(chǎn)品在下游進行蝕刻加工后，由于帶材內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，常常出現(xiàn)扭曲、翹曲等變形現(xiàn)象，造成后續(xù)電鍍、封裝等工序不能順利進行。
[0004]隨著電子信息產(chǎn)品向小型化、薄型化、輕量化和智能化方向發(fā)展以及集成電路(IC)向大規(guī)模(LSI)和極大規(guī)模(GSI)方向發(fā)展，引線框架銅合金材料的性能要求也愈來愈高，并相應(yīng)向短、輕、薄、高強度、高精度方向研究發(fā)展。
[0005]大規(guī)模與極大規(guī)模集成電路制造具有制作工藝復(fù)雜、工作頻率超高、運行功率超大、工作環(huán)境極端惡劣四大突出特點，因此對其力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能、高溫抗軟化性能、耐蝕性能的要求極為苛刻。目前，全球開發(fā)出來的銅合金引線框架材料多達120余種，主要系列為Cu-Fe-P系、Cu-N1-Si系、Cu-Cr-Zr系。具有中等強度的Cu-Fe-P系合金是第一代引線框架銅合金，具有良好的電導(dǎo)率(不小于70% IACS)，是目前集成電路引線框架應(yīng)用較廣的一種銅合金，但其抗拉強度(不大于550MPa)和抗高溫軟化溫度(不大于400°C )等綜合性能指標(biāo)還遠遠不能滿足極大規(guī)模集成電路高負荷長期穩(wěn)定工作的要求。Cu-Cr-Zr系合金具有高強度、高導(dǎo)電性和良好的耐熱穩(wěn)定性，但Zr元素十分容易氧化，且該類合金在帶材制備時淬火敏感性強，因此其生產(chǎn)工藝復(fù)雜、制備成本高，在市場上并為得到廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于通過成分、乳制制度及熱處理工藝優(yōu)化提供一種具有高強度、高導(dǎo)電性、抗高溫軟化溫度和優(yōu)異耐蝕性的多元素銅合金材料帶材及其的制備方法，滿足大規(guī)模與極大規(guī)模集成電路用引線框架帶材的需求。
[0007]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種銅合金框架帶材，由以下成分組成，N1:6-7.8% ；Si:0.15-0.2%；Zr:0.02-0.03%，Sn:0.10-0.15%，Mg:0.65-0.75% ；Fe::0.005-0.008% ；Ag:0.15-0.20%，P:0.003-0.008%，Zn:0.05-0.15%，B1:0.25-0.35%，T1:0.01-0.03%，Cr:0.05-0.08%，In:0.01-0.03%，B:0.04-0.05%，稀土元素:0.05-0.2%，其余為 Cu。
[0008]更進一步地，Ni:6.3 % ；S1:0.175 % ；Zr:0.025%，Sn:0.13%，Mg:0.68 % ；Fe::0.007% ；Ag:0.185%，P:0.005%，Zn:0.09%，B1:0.28%，T1:0.015%, Cr:0.06%，In:0.02%，B:0.045%，稀土元素:0.13%，其余為Cu。
[0009]更進一步地，所述的稀土元素為鉺、鑭、鈰、銥、釹中的一種或多種。
[0010]更進一步地，制備所述的銅合金框架帶材的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)熔煉:將配好的原料在氮氣保護氣氛下于高頻爐中進行熔煉，熔煉符合成分含量要求后饒鑄銅合金錠；
(2)熱乳:熱乳開始溫度為900-1000°C，終乳溫度為650-750°C，乳后帶坯以20_35°C/s的冷卻速度進行淬火；
(3)冷乳:將熱乳后的銅合金經(jīng)銑面去除氧化皮后進行40-60%壓下率的冷乳加工；然后將冷乳加工得到的銅合金在750-780°C下，保溫25-35min ;接著進行50-55%壓下率的冷乳加工，隨后在480-550°C溫度下保溫時間45-60min ;再進行40-60%壓下率的冷乳加工，隨后在450-470°C溫度下保溫時間2-3h ;再進行40-45%壓下率的冷乳加工到所需厚度，最終在 410-430°C條件退火 0.5-lh ；
(4)分級時效:
第一級時效處理:350-380°C，保溫l_2h，爐冷到280-320°C，進行第二級時效處理，保溫l_2h，爐冷到220-260°C，進行第三級時效處理，保溫3_4h，爐冷到160-200°C，進行第四級時效處理，保溫12-24h，之后冷水淬火得到銅合金框架帶材。
[0011]更進一步地，:包括以下步驟:
(1)熔煉:將配好的原料在氮氣保護氣氛下于高頻爐中進行熔煉，熔煉符合成分含量要求后饒鑄銅合金錠；
(2)熱乳:熱乳開始溫度為980°C，終乳溫度為660°C，乳后帶坯以28°C/s的冷卻速度進行淬火；
(3)冷乳:將熱乳后的銅合金經(jīng)銑面去除氧化皮后進行55%壓下率的冷乳加工；然后將冷乳加工得到的銅合金在770°C下，保溫30min ;接著進行54%壓下率的冷乳加工，隨后在510°C溫度下保溫時間50min ;再進行55%壓下率的冷乳加工，隨后在460°C溫度下保溫時間2.5h ;再進行43%壓下率的冷乳加工到所需厚度，最終在420°C條件退火0.6h ；
(4)分級時效:
第一級時效處理:375°C，保溫1.2h，爐冷到285°C，進行第二級時效處理，保溫1.8h，爐冷到230°C，進行第三級時效處理，保溫3.5h，爐冷到180°C，進行第四級時效處理，保溫16h，之后冷水淬火得到銅合金框架帶材。
[0012]本發(fā)明的效果在于:本發(fā)明提出的是一種多合金元素的銅合金框架帶材，通過對成分的優(yōu)化、乳制工藝和熱處理制度的配合，本發(fā)明所述的銅合金框架帶材在上述工藝下所得成品的抗拉強度達到850-1050Mpa、電導(dǎo)率達到75-85% IACS、延伸率不小于8%、軟化溫度不小于580°C，能較好的滿足大規(guī)模集成電路引線框架用銅合金材料的性能需求。生產(chǎn)的框架材料帶材在下游客戶的蝕刻、封裝過程中，沒有翹曲、扭曲等變形，滿足高性能框架材料的蝕刻工藝要求，具有工藝簡單、低成本、可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的特點。
【具體實施方式】
[0013]實施例1 銅合金框架帶材，由以下成分組成(質(zhì)量百分比)，N1:6.7% ；Si:0.18% ；Zr:0.026%，Sn:0.14%，Mg:0.69 % ；Fe::0.007 % ；Ag:0.175%，P:0.006%，Zn:0.12%，B1:0.29%，Ti:0.015%，Cr:0.06%，In:0.016%，B:0.045%，稀土元素:0.12%，其余為 Cu，所述的稀土元素為鑭和鋪。
[0014]制備上述銅合金框架帶材的方法，包括以下步驟:
(1)熔煉:將配好的原料在氮氣保護氣氛下于高頻爐中進行熔煉，熔煉符合成分含量要求后饒鑄銅合金錠；
(2)熱乳:熱乳開始溫度為970°C，終乳溫度為680°C