一种蚀刻引线框架铜铸坯及其生产方法与流程

1.本发明铜合金领域，具体涉及一种蚀刻引线框架铜铸坯及其生产方法。


背景技术：

2.当今的时代是信息时代，电子信息工业的发展起着决定性的作用。而半导体器件正是这个支柱产业的基石，其中集成电路芯片是内部主要成分。其中，引线框架的主要功能是为芯片提供机械支撑载体，并作为导电介质连接外部电路、传送电信号，以及向外散发芯片工作时所产生的热量，所以成为其中极为关键的零部件。因此封装要求其必须具备高强度、高导电、导热性好及良好的可焊性、耐蚀性、塑封性、抗氧化性等一系列综合性能，因而对其所用材料的性能要求十分严格。
3.近些年来，人们对cu-fe系合金进行了相当深入的研究诞生了一大批实用型、满足ic框架多种性能要求的合金。而且由于工艺性能优良、价格低廉在ic框架制造中得到了广泛应用，是目前铜合金引线框架材料的主流合金。而生产的cu-fe系合金的3个牌号中，c194合金是具有代表性的一种。
4.但是目前生产的c194引线框架铜合金的存在合金组织不均匀、析出相细小弥散化等问题，产品导电率和强度、塑性等不能满足要求。
5.现有技术中，2007年4月4日公开的公开号为cn 1940104a的专利《引线框架用铜合金及其制造方法》，其公开的铜合金中的fe:2.0～2.6wt％,zn:0.05～0.1wt％,p:0.01～0.03wt％,mg:0～0.05wt％,re:0.01～1.5wt％,其制法为:将原料熔化后注入铸模,在液相线温度至400℃的温度范围内以80℃/min以上的冷却速度进行冷却；将铸坯在1000℃以下的加热温度进行热轧压延后,反复进行冷轧压延和300℃～600℃双级连续退火；冷轧加工使其厚度变化量达到40％以上,再进行450℃以下的低温退火,得到成品。但是铜合金的抗拉强度、硬度、延伸率和电导率等性能依然不能较低，不能满足现在产品对导电率和强度、塑性等不能满足要求。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种蚀刻引线框架铜铸坯及其生产方法，通过成分设计和生产工艺控制，合金组织均匀、析出相细小弥散，综合性能优越；且合金价格相对较低，生产效率高。
7.本发明具体技术方案如下：
8.一种蚀刻引线框架铜铸坯，包括以下质量百分比成分：
9.fe 1.8-2.4％、zn 0.8-1.2％、p 0.02-0.05％、mg 0.01-0.03％、re0.01-1.2％，余量为cu和不可避免的杂质。
10.所述不可避免的杂质为as、sb、bi、pb、sn、ni元素中至少一种或几种，控制不可避免的杂质总量小于0.05wt％；
11.进一步的，所述蚀刻引线框架铜铸坯的成分中，控制s含量在25ppm以下；
12.所述蚀刻引线框架铜铸坯的抗拉强度为＞500mpa、硬度＞100hv、电导率＞65％iacs、延伸率＞6.5％，能较好地满足电子工业领域对引线框架材料性能的诸多要求；
13.本发明提供的一种蚀刻引线框架铜铸坯的生产方法，包括以下步骤：
14.1)将电解铜加热熔化，再加入铜铁中间合金；
15.2)待铜铁中间合金熔化后，加入所需铜磷中间合金质量的1/3的铜磷中间合金，保温；
16.3)再加入镁单质、锌单质和稀土，熔化后，保温；
17.4)再加入剩余的铜磷中间合金，全熔后，保温；
18.5)浇铸。
19.步骤1)中，电解铜加热熔化，温度控制在1200-1300℃；
20.步骤2)中所述保温，时间1-3min；
21.步骤3)中所述保温，时间3-5min；
22.步骤4)中所述保温，时间9-11min；
23.步骤5)所述浇铸，使用小型立式半连续铸造机铸造220
×
160
×
650(mm)的铸坯，利用铸模进行一次冷却和利用水淋进行二次冷却，温度降至400℃的温度范围内，降温冷却速率在80℃/min以上。
24.进一步的，在合金的熔炼过程中，各个元素均有不同程度的烧损，其烧损率fe:1～3％,zn:1～3％,p:2～4％,mg:15～25％,re:20～40％；在配料的过程中应给予补足。
25.本发明设计思路如下：在铜基合金中镁是一种表面活性元素。添加少量的镁对铜有脱氧作用，能提高合金的抗高温氧化能力，细化铸态晶粒减少柱状晶，改善合金的中温脆性提高热加工性能，。所以本发明添加适量的mg来提高铸坯性能，控制mg添加量为0.01-0.03％；铼re是一种化学元素，化学符号re，作为引线框架铜的辅料对铜合金的影响极其重要；稀土的化学活性很强，与氧的亲和力远大于铜与氧的亲和力，且生成熔点比铜高、密度比铜小的稀土氧化物，收到良好的脱氧作用；稀土与氢结合成密度小的氢化物，上浮至铜液表面，在高温下重新分解，排出氢气，或被氧化进入熔渣而被除去；在合金中添加re后，带材中析出的第二相粒子(单质铁)细小、弥散，尺寸5～20nm；此外，添加re后可以提高合金的再结晶温度，从而改善合金的抗高温软化性能，本发明中合金的软化温度均在480℃以上。通过以上熔炼原料的加入顺序，降低烧损，使成分混合均匀，降低偏析，提高铸坯质量。
26.本发明具有以下优点：设计的成分体系，合金元素在铜中的固溶量显著增大；晶粒大大细化、减少位错，使结构更加稳定；化学成分的显微偏析明显降低；晶体缺陷密度大大增加；形成了新的亚稳相结构；经时效处理后铜基体中第二相含量提高，弥散强度增大。
27.与现有技术相比，本发明生产的引线框架用铜合金，合金组织均匀、析出相细小弥散，综合性能优越；且具有良好的耐磨性、耐腐蚀性能、优良的热加工性，有利于生产制造，是生产引线框架等电气电子部件的最佳材料。本发明产品合金价格相对较低，生产效率高。
具体实施方式
28.实施例1-实施例6
29.一种蚀刻引线框架铜铸坯，包括以下质量百分比成分，如表1所示，表1没有显示的余量为cu。
30.表1各实施例和对比例铜合金成分(wt％)
[0031][0032]
以上各实施例蚀刻引线框架铜铸坯的生产方法，包括以下步骤：
[0033]
1)在合金的熔炼过程中，各个元素均有不同程度的烧损，其烧损率fe:1～3％,zn:1～3％,p:2～4％,mg:15～25％,re:20～40％；在配料的过程中应给予补足。将电解铜加热1200-1300℃熔化，再加入铜铁中间合金；
[0034]
2)待铜铁中间合金熔化后，加入所需铜磷中间合金质量的1/3的铜磷中间合金，保温2min；
[0035]
3)再加入镁单质、锌单质和稀土，熔化后，保温4min；
[0036]
4)再加入剩余的铜磷中间合金，全熔后，保温10min；
[0037]
5)浇铸,使用小型立式半连续铸造机铸造220
×
160
×
650(mm)的铸坯，利用铸模进行一次冷却和利用水淋进行二次冷却，使液相线降至400℃的温度范围内，降温冷却速率在80℃/min以上。
[0038]
以上各实施例生产的铸坯厚度为220mm在900～1000℃的温度范围内加热后，经热轧压延以使其厚度为16mm,从表面及边缘的裂纹来评价热轧加工性。经过酸洗后，在50倍的光学显微镜下观察不到裂纹的实验材料评价为好，能观察到裂纹的实验材料评价为差。本发明生产的铸坯经过上述检测观察，均无裂纹。热轧压延的结束温度为700℃,采用水冷，降温速率为20℃/s冷却到50℃，通过这样的急冷方式而使晶粒尺寸控制在50μm左右。进行粗轧后轧后厚度为1.4mm进行时效处理，500℃进行，时间8h；经过预精轧和精轧，厚度0.2mm,进行低温退火，退火温度为180℃，时间4h，得到的产品进行性能测试。
[0039]
从以上所得到的带材上剪取试验片，进行抗拉强度、硬度、延伸率和电导率的测定，各项性能指标均按照国标测定。以上所得到的结果记录于表2中。
[0040]
表2各实施例产品性能
[0041][0042]
显然，此铜合金具有良好的热加工性，有利于生产制造，尤其具有优良的抗拉强度、硬度、延伸率和电导率等特性，是生产引线框架等电气电子部件的最佳材料；该铜合金属于cu-fe系合金之列。
[0043]
以上通过具体实施例对本发明技术方案作了进一步说明，给出的例子仅是应用范例，不能理解为对本发明权利要求保护范围的一种限制。