一种铜合金带材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜合金带材，其特征在于，该铜合金的质量百分比组成为Cr：0.1wt％～1.2wt％、X：0.01wt％～0.1wt％、M：0.1wt％～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；其中，X选自Si、Ti中的至少一种，M选自Zn、Sn、Ag中的至少一种。本发明专利技术的铜合金带材，其抗拉强度达550MPa以上、导电率达70％IACS以上、内应力在35MPa以下，在保持高的抗拉强度与良好的导电率的同时，具有较低内应力，更能满足新一代超大规模集成化芯片蚀刻型引线框架的小型化、多功能化、温升小、散热快的发展趋势与性能要求。散热快的发展趋势与性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金带材及其制备方法


[0001]本专利技术属于铜合金
，具体涉及一种铜合金带材及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着芯片技术的飞速发展，芯片用引线框架对铜合金带材的综合性能提出了越来越高的要求。芯片向小型化、多功能化、超大规模集成化方向发展，芯片封装用引线框架的引脚间距越来越小，芯片引线框架为了保证对芯片的高可靠性支撑，在强度上有较高的要求；芯片向超大规模集成化方向发展，对散热也提出了越来越高的要求，要求芯片封装用铜合金带材的导电率达到70％IACS以上；由于引脚间距越来越小，芯片封装用引线框架只能采用蚀刻方式进行生产，为了保证蚀刻后引线框架引脚的正位度，对铜合金带材的内应力提出了越来越高的要求，要求铜合金带材的内应力在35MPa以下。
[0003]芯片封装用蚀刻型引线框架常用的高性能铜合金带材主要是以CuCrSnZn系及CuFeP系为主的铜合金，包括C18045、C19210、C19400等合金体系及其改进产品，比如古河的EFTEC64T及EFTEC64T
‑
C，虽然在强度上表现尚能满足使用需求，但缺乏对成品内应力的控制，在蚀刻性能方面存在差距。
[0004]针对以上问题，需要开发出一款具有高强度、高导电率、低内应力的高性能铜合金带材，从而满足新一代引线框架的轻量化、小型化、薄型化、散热快、温升小、蚀刻后引脚正位度优等性能要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种具有高强度、高导电率、低内应力等综合性能优异的铜合金带材。
[0006]本专利技术解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种铜合金带材，其特征在于，该铜合金的质量百分比组成为Cr：0.1wt％～1.2wt％、X：0.01wt％～0.1wt％、M：0.1wt％～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；其中，X选自Si、Ti中的至少一种，M选自Zn、Sn、Ag中的至少一种。
[0007]本专利技术中Cr、Si与Ti元素的原子通过高温固溶处理溶入铜基体中，然后通过淬火处理形成过饱和固溶体，后续通过时效处理析出Cr单质、Cr
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Si与Cu
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Ti等沉淀相，析出的沉淀相起弥散强化作用，从而提高本专利技术铜合金带材的抗拉强度。又由于时效处理时Cr以Cr单质、Cr与Si原子以Cr
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Si沉淀相、Cu与Ti以Cu
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Ti沉淀相的方式从铜基体中析出，使铜基体中的Cr、Si与Ti溶质原子浓度大幅降低，大大提高了铜基体的纯净度，降低了铜基体中溶质原子对电子波的散射作用，从而使铜基体的导电率得到大幅提高。此外，本专利技术铜合金带材中的Cr单质与Cr
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Si沉淀相和/或Cu
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Ti沉淀相形成交叉耦合分布，提高了Cr单质、Cr
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Si沉淀相及Cu
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Ti沉淀相的协同强化效果，有利于提高本专利技术铜合金带材的抗拉强度。当本专利技术中Cr含量少于0.1wt％或X少于0.01wt％，本专利技术的铜合金带材中时效析出的Cr
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Si沉淀相和/或Cu
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Ti沉淀相较少，弥散强化的效果不明显，本专利技术的铜合金带材的抗拉强度明显降
低，力学性能达不到要求。而当本专利技术的Cr含量大于1.2wt％或X大于0.1wt％时，析出的弥散强化相太多，第二相粒子对电子波的散射作用增强，导致本专利技术的铜合金带材的导电率急剧下降。因此，本专利技术铜合金带材中的Cr在0.1wt％～1.2wt％范围内、X在0.01wt％～0.1wt％范围内。
[0008]本专利技术中Sn、Zn与Ag以置换式固溶体的方式固溶于铜基体中，固溶于铜基体中的Sn、Zn、Ag原子起固溶强化作用，进一步提高本专利技术铜合金带材的抗拉强度，且由于Sn、Zn、Ag原子与Cu原子只存在较小的原子半径差异，形成的应力场较小，对电子波的散射作用较小，因此Sn、Zn、Ag原子的固溶对本专利技术铜合金带材的导电率影响较小，可以确保本专利技术铜合金带材的导电率达到70％IACS以上。Sn、Zn、Ag元素在本专利技术中除了起固溶强化作用外，还可以提高本专利技术铜合金带材的抗高温软化能力及抗应力松弛能力，使本专利技术的铜合金带材在蚀刻型引线框架领域可以得到更好地应用。在本专利技术的铜合金带材中，如果M的含量小于0.1wt％，则固溶强化效果不明显；如果M的含量超过1.0wt％，虽然固溶强化效果更好，但由于此时Sn、Zn与Ag原子的浓度较高，对电子波的散射作用增强，导致本专利技术铜合金带材的导电率低于70％IACS，因此，本专利技术铜合金带材中M的含量在0.1wt％～1.0wt％范围内。
[0009]作为优选，该铜合金带材中立方织构的面积占比为5％～20％、黄铜织构的面积占比为10％～30％、铜型织构的面积占比为5％～30％，各织构取偏离标准角度15
°
以内的织构。
[0010]该铜合金带材含有多种织构类型，其中，立方织构的各向异性最低，带材中的立方织构面积占比对带材中内应力的分布均匀性影响较大，当立方织构比例较高时，带材蚀刻后的板形较好，从而确保蚀刻后引线框架引脚的正位度；当立方织构比例较低时，带材蚀刻后的板形较差，带材蚀刻后引线框架引脚的正位度较差。带材中的黄铜织构及铜型织构面积占比对带材的抗拉强度有一定的影响，当黄铜织构与铜型织构面积占比较高时，带材的抗拉强度相对较高；当黄铜织构与铜型织构面积占比较低时，带材的抗拉强度相对较低。在加工过程中，合金的织构会随着工艺的进程发生转变，在热轧加工过程中会形成铜型织构，在进行后续的粗轧加工时，部分铜型织构会转化成黄铜织构，当粗轧加工后进行高温固溶淬火时，带材中剩下的铜型织构会转化成立方织构，然后再冷轧加工、时效处理等时，立方织构会向黄铜织构及铜型织构转化，通过控制合金成分与加工工艺，确保本专利技术铜合金带材的立方织构、黄铜织构、铜型织构的面积占比达到本专利技术的织构百分比范围之内。当本专利技术铜合金带材的织构面积占比在上述范围内时，内应力能够控制在较低的水平，在保证良好的蚀刻性能的同时，本专利技术的铜合金带材的抗拉强度也可达到本专利技术的性能要求。
[0011]作为优选，该铜合金带材的织构满足：0.1≤a/(b+c)≤0.4，其中a为立方织构的面积占比，b为黄铜织构的面积占比，c为铜型织构的面积占比。
[0012]本专利技术人发现，把带材中的立方织构、黄铜织构和铜型织构的面积占比控制在公式0.1≤a/(b+c)≤0.4规定的范围之内，从而在确保带材的抗拉强度达到较高水平的同时，材料具有良好的蚀刻性能，成品带材在蚀刻后引线框架的引脚又具有良好的正位度。立方织构的含量对带材蚀刻后引线框架引脚的正位度有影响，本专利技术的铜合金带材，立方织构含量高，对内应力的控制效果更好；黄铜织构与铜型织构的含量对本专利技术铜合金带材的力学性能有一定程度的影响，黄铜织构与铜型织构的含量高，则更有利于提高带材的抗拉强度。当立方织构、黄铜织构、铜型织构的面积占比a/(b+c)＜0.1时，由于立方织构的占比偏
低，导致内应力变大，蚀刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜合金带材，其特征在于，该铜合金的质量百分比组成为Cr：0.1wt％～1.2wt％、X：0.01wt％～0.1wt％、M：0.1wt％～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；其中，X选自Si、Ti中的至少一种，M选自Zn、Sn、Ag中的至少一种。2.根据权利要求1所述的铜合金带材，其特征在于：该铜合金带材中立方织构的面积占比为5％～20％、黄铜织构的面积占比为10％～30％、铜型织构的面积占比为5％～30％，各织构取偏离标准角度15
°
以内的织构。3.根据权利要求2所述的铜合金带材，其特征在于：该铜合金带材的织构满足：0.1≤a/(b+c)≤0.4，其中a为立方织构的面积占比，b为黄铜织构的面积占比，c为铜型织构的面积占比。4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的铜合金带材，其特征在于：该铜合金还包括质量百分比总计0.2wt％以下选自可选元素中的一种或多种，可选元素为Mg：0.001wt％～0.1wt％、Ce：0.001wt％～0.1wt％、Fe：0.001wt％～0.1wt％、Mn：0.001wt％～0.1wt％、P：0.001wt％～0.1wt％、Zr：0.001wt％～0.15wt％。5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的铜合金带材，其特征在于：该铜合金带材的抗拉强度达550MPa以上、导电率达70％IACS以上、内应力在35MPa以下。6.一种权利要求1至4任一权利要求所述的铜合金带材的制备方法，其特征在于，包括以下工...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志军，孟祥鹏，张轩，谭豪，吕文跃，屈董，戴开斌，
申请(专利权)人：宁波博威合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：