一种铜合金引线框架材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种铜合金引线框架材料及其制备方法，所述材料由以下组分组成：Cu、Ni、Si、C、Mo、Ta，其中各组分的含量百分数如下：Ni：5％‑8％、Si：1.2％‑2.4％、C：0.01％‑0.05％、Mo：0.5％‑1％、Ta：0.2％‑0.6％，余量为Cu。该方法制得的铜合金引线框架材料抗拉强度高、导电率高，而且该方法工艺流程简单，生产周期短，绿色安全。

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金引线框架材料及其制备方法
本专利技术涉及金属复合材料加工领域，尤其涉及一种铜合金引线框架材料及其制备方法。
技术介绍
铜是人类祖先最早应用的金属。它具有许多优异的特性和奇妙的功能，为人类社会的进步作出了不可磨灭的贡献；而且随着人类文明的发展不断开发出新的用途。铜既是一个古老的金属，又是一个充满生机和活力的现代工程材料。当前人类步入了丰富多彩的、以电气化和电子信息为特征的、高度文明的社会，铜应用于数据传送显得越来越重要了。由于铜合金具有较多优良的性能，因而在国民经济的有着广泛的的用途，如机械、电子、汽车、电力、通信、交通和轻工部门铜线材的消费量都很大。当前的高新科技领域，特别是航空、航天、电力、电子行业，急需导电性高且具备优良综合力学性能的铜合金材料。以现代电子信息技术的核心——集成电路为例，其是由IC芯片和引线框架经封装而成。引线框架起到了支撑芯片、连接外部电路以及在工作时散热等作用。随着大规模、超大规模集成电路的不断发展，对于引线框架的导电性能、力学性能、抗软化性能等的要求也越来越高。随着微电子工业的不断发展，智能家居、穿戴设备的推陈出新，以及高性能计算机更迭日趋加快，现代电子行业不仅对集成电路的线路优化、制程工艺有较高要求，作为集成电路封装不可或缺的引线框架材料，因其承担着固定芯片、信息输出和电路散热等多重任务。如何切实提高其强度、导热性和导电性已经成为了铜合金领域的研究热点。目前，现有技术中主要开发的集成电路引线框架用铜合金有Cu-Fe-P、Cu-Cr-Zr和Cu-Ni-Si合金三种。其中，Cu-Ni-Si合金以其均衡的导电性能与硬度指标被广泛应用。但是铜合金的强度指标和导电能力具有此消彼长的相关性，即：要保证理想的导电率，就要对强度性能做出牺牲。在Cu-Ni-Si系合金中，镍和硅加入量过多会抑制合金的导电性，因此，镍和硅在Cu-Ni-Si系合金中的总添加量通常不超多5wt％。但Ni-Si添加量较少时，合金的强度就会较低，这是因为：Cu-Ni-Si系合金主要以时效中析出的沉淀相产生的沉淀强化作为强化机理。Ni-Si添加量较少时，其产生沉淀相的数量较少，成品合金的最终抗拉强度就会较低。因此，合金制备工艺的关键点在于保证不明显降低导电性能的前提下，最大程度地提高其强度。中国专利2012年4月24日(公开号：CN104630671A)公开的一种引线框架用高性能铜合金板带热处理及加工工艺，其通过连铸、热轧、连续退火、冷轧、时效处理等工艺，制备的合金虽导电率维持在60～70％IACS，但是合金的抗拉强度仅为450MPa左右。中国专利2015年9月1日(公开号：CN105525135A)公开的一种低各向异性指数高强Cu-Ni-Si系合金及其制备工艺，该工艺通过低温退火、分级固溶精确控制织构形貌等工艺以及控制冷轧压下率，获得了横向剪切带，有效改善了各向异性。但其合金中Ni、Si的总含量为2.5～4wt％，没有产生足够数量的沉淀相，因此，抗拉强度的提高非常有限。综上所述，针对以析出相强化为主要强化手段的铜合金材料，急需研究开发出新的铜合金成分和对应的制备工艺，以适应科技的发展。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种铜合金引线框架材料及其制备方法，该方法制得的铜合金引线框架材料抗拉强度高、导电率高，而且该方法工艺流程简单，生产周期短，绿色安全。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种铜合金引线框架材料，所述材料由以下组分组成：Cu、Ni、Si、C、Mo、Ta，其中各组分的含量百分数如下：Ni：5％-8％、Si：1.2％-2.4％、C：0.01％-0.05％、Mo：0.5％-1％、Ta：0.2％-0.6％，余量为Cu。优选地，Mo和Ta的质量比为2-5：1。一种铜合金引线框架材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：S1、将上述各组分的粉末置于高能球磨机中，向球磨灌中加入石墨后抽真空，随后球磨得混粉；S2、在惰性气体保护下，将所述混粉过筛筛掉石墨粉，之后放入感应炉中熔炼得到合金熔液，将所得合金熔液浇铸到模具中并冷却到室温，得到合金铸锭；S3、在惰性气体保护下，将所述合金铸锭放入热处理炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为1000℃～1200℃，保温时间为1-2小时，然后随炉冷却至室温；S4、将经步骤S3的合金铸锭加热至400℃-550℃进行多次热轧制，单次热轧总变形量为10％-25％；S5、对经步骤S4的合金铸锭进行终轧，温度为800-900℃，变形量为10-40％，随后对合金铸锭立刻进行水淬处理，进行铣面，去除表面氧化皮；S6、将经步骤S5的合金铸锭在热处理炉中、纯氩气保护下进行时效处理，时效温度为300℃-350℃，保温时间为1-6小时；时效结束后，将所述合金铸锭在纯氩气保护下，以风冷的方式冷却至室温，得到所述铜合金引线框架材料。优选地，S1中球磨转速为1000-2000转/min球磨时间为30-60min。优选地，步骤S1中所述石墨的添加量占各组分总质量的0.1％-2％。优选地，步骤S4中多次热轧总变形量为50％-80％。优选地，步骤S5所述铣面处理的单面铣量为0.3-0.5mm，单边铣量为1.1-4mm。本专利技术首次将石墨、钼和钽应用到Cu-Ni-Si合金引线框架材料中来，并采用球磨法混合，在相应的工艺条件下各组分均匀混合，石墨在各组分颗粒表面原位生长一层碳源，在随后的熔融中各相之间形成碳掺杂位点，有效提高合金的导电率，C还可以和钽元素形成析出相，这些析出相和其他各析出相通过复合弥散强化协同作用，可以有效提高材料的硬度和强度，最终提高了其抗拉强度。本专利技术首次将钽和钼共同应用到Cu-Ni-Si合金中来，通过限定合金的成分及其各组分的百分配比，使各组分综合作用，显著提高了合金材料的综合性能，使合金引线框架具有优异的抗拉强度、导电率。此外，本专利技术采用低温多次热轧，以细化铸锭组织，减少热轧开裂现象。本专利技术的制备方法，工艺流程简单，生产周期短，材料成分中不含有毒元素，对人体和环境危害小。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种铜合金引线框架材料，所述材料由以下组分组成：Cu、Ni、Si、C、Mo、Ta，其中各组分的含量百分数如下：Ni：8％、Si：2.4％、C：0.05％、Mo：1％、Ta：0.6％，余量为Cu；Mo和Ta的质量比为5：1。一种铜合金引线框架材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：S1、将上述各组分的粉末置于高能球磨机中，向球磨灌中加入石墨后抽真空，石墨的添加量占各组分总质量的2％，随后球磨得混粉；球磨转速为2000转/min球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜合金引线框架材料，其特征在于，所述材料由以下组分组成：Cu、Ni、Si、C、Mo、Ta，其中各组分的含量百分数如下：Ni：5％-8％、Si：1.2％-2.4％、C：0.01％-0.05％、Mo：0.5％-1％、Ta：0.2％-0.6％，余量为Cu。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜合金引线框架材料，其特征在于，所述材料由以下组分组成：Cu、Ni、Si、C、Mo、Ta，其中各组分的含量百分数如下：Ni：5％-8％、Si：1.2％-2.4％、C：0.01％-0.05％、Mo：0.5％-1％、Ta：0.2％-0.6％，余量为Cu。


2.根据权利要求1所述的铜合金引线框架材料，其特征在于，Mo和Ta的质量比为2-5：1。


3.一种根据权利要求1或2所述的铜合金引线框架材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、将上述各组分的粉末置于高能球磨机中，向球磨灌中加入石墨后抽真空，随后球磨得混粉；
S2、在惰性气体保护下，将所述混粉过筛筛掉石墨粉，之后放入感应炉中熔炼得到合金熔液，将所得合金熔液浇铸到模具中并冷却到室温，得到合金铸锭；
S3、在惰性气体保护下，将所述合金铸锭放入热处理炉中进行均匀化处理，均匀化处理温度为1000℃～1200℃，保温时间为1-2小时，然后随炉冷却至室温；
S4、将经步骤S3的合金铸锭加热至400℃-550℃进行多次热轧制，单次热轧总变形量为10％-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，
申请(专利权)人：安徽速彩电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34