一种含铬铜合金带材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开的含铬铜合金带材的质量百分比组成包括Ni：0.2wt%～1.3wt%、Sn：0.3wt%～1.3wt%、Cr：0.1wt%～1.2wt%、Ti：0.1wt%～1.0wt%，余量为Cu和不可避免的杂质，其制备的工艺流程为：配料

【技术实现步骤摘要】
一种含铬铜合金带材及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于铜合金
，具体涉及一种含铬铜合金带材及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]引线框架在芯片封装中主要起三个作用：(1)为芯片提供机械支撑；(2)提供电气连接，沟通芯片和外部电路；(3)提供芯片散热通路。随着半导体技术的飞速发展，芯片向小型化、多功能化、超大规模集成化方向发展，对芯片封装用引线框架铜合金带材的强度、导电率、冲压性能、耐应力松弛性能等提出了越来越严苛的要求。芯片封装的小型化，导致引脚尺寸越来越小，从而对封装用铜合金带材的强度提出越来越高的要求；芯片的超大规模集成化，导致芯片的发热量越来越大，从而对封装用铜合金带材的导电率提出越来越高的要求；芯片封装结构的复杂化，对封装用铜合金带材的冲压性能提出越来越高的要求，要求铜合金带材具有优异的折弯性能；芯片使用工况越来越严苛，要求封装用铜合金带材的耐应力松弛性能越来越好。上述情况要求芯片封装用铜合金带材的抗拉强度在550MPa以上、导电率在50％IACS以上、badway 90
°
折弯R/t≤1.0、150℃保温1000小时后的应力松弛率≤15％。
[0003]目前被广泛使用的CuFe2P引线框架用铜合金带材的导电率虽然可以达到60％IACS以上，但其抗拉强度最高只有550MPa左右，只能满足引脚尺寸较大的中等规模集成电路芯片封装的力学性能要求，无法满足引线框架引脚尺寸越来越小所需的力学性能的要求。
[0004]针对芯片封装用冲压型引线框架未来的发展要求，本专利技术提出一种具有高强度、高导电率、优异折弯性能、优良耐应力松弛性能的高性能含铬铜合金带材及其制备方法和应用，以满足新一代冲压型封装用铜合金带材的性能要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种具有高强度、高导电率、优异折弯性能、优良耐应力松弛性能的含铬铜合金带材及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种含铬铜合金带材，该铜合金带材的质量百分比组成包括Ni：0.2wt％～1.3wt％、Sn：0.3wt％～1.3wt％、Cr：0.1wt％～1.2wt％、Ti：0.1wt％～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质。
[0007]本专利技术中Ni、Sn、Cr与Ti会形成并析出镍锡化合物、铬钛化合物、镍钛化合物和铬单质等沉淀相，这些析出相一方面起弥散强化作用，另一方面形成交叉耦合分布，提高了镍锡化合物、铬钛化合物、镍钛化合物和铬单质等沉淀相的协同强化效果，从而提高本专利技术铜合金带材的抗拉强度。又由于上述沉淀相的析出大大提高了铜基体的纯净度，从而使铜基体的导电率得到大幅提高。当本专利技术中Ni含量少于0.2wt％、Sn含量少于0.3wt％、Cr含量少于0.1wt％、Ti含量少于0.1wt％时，带材中的析出相较少，弥散强化的效果不明显，带材的
抗拉强度明显降低，力学性能达不到要求。而当本专利技术中Ni含量大于1.3wt％、Sn含量大于1.3wt％、Cr含量大于1.2wt％、Ti含量大于1.0wt％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，导致带材的导电率急剧下降。因此，本专利技术铜合金带材中的Ni控制在0.2wt％～1.3wt％范围、Sn控制在0.3wt％～1.3wt％范围、Cr控制在0.1wt％～1.2wt％范围、Ti控制在0.1wt％～1.0wt％范围较佳。
[0008]作为优选，该铜合金带材的析出相包括呈颗粒状且最大长度为0.01μm～1μm的镍锡化合物、铬钛化合物、镍钛化合物和铬单质，分别用D1、D2、D3表示该0.01μm～1μm范围内不同的颗粒最大长度，其中，颗粒最大长度满足0.5μm≤D1≤1μm的颗粒数的占比为10％～20％、颗粒最大长度满足0.1μm≤D2＜0.5μm的颗粒数的占比为30％～60％，其余颗粒的最大长度满足0.01μm≤D3＜0.1μm。当析出相颗粒的最大长度全部小于0.01μm时，虽然析出相颗粒数量更多，有利于提高带材的抗拉强度及耐应力松弛性能，但0.01μm以下的众多析出相对电子波的散射作用非常强，将大幅降低带材的导电率；当析出相颗粒的最大长度大于1μm时，析出相的总数量减少，不利于提升带材的抗拉强度与耐应力松弛性能。本专利技术通过控制镍锡化合物、铬钛化合物、镍钛化合物、铬单质等析出相颗粒的尺寸及颗粒数的占比，更能发挥析出相颗粒的协同耦合强化作用，有利于进一步提升铜合金带材的抗拉强度与耐应力松弛性能。
[0009]铜合金带材的折弯性能由其织构类型及占比决定。在铜合金带材的所有织构类型中，立方织构的各向异性最低，带材中的立方织构的面积占比对带材折弯性能的影响最大。当立方织构占比较高时，带材在冲压折弯时不会开裂，从而确保冲压型引线框架的品质；当立方织构占比较低时，带材在冲压折弯时会开裂，无法保证冲压型引线框架的质量。带材中的铜型织构及黄铜织构的面积占比对带材的力学性能有一定的影响，当黄铜织构与铜型织构面积占比较高时，有利于提升带材的抗拉强度。本专利技术人发现，通过控制本专利技术铜合金带材中的主要织构类型为立方织构、铜型织构和黄铜织构，并控制立方织构的面积在所测面积内的占比控制在10％～40％，在确保本专利技术铜合金带材的抗拉强度达到较高水平的同时，可赋予带材良好的折弯性能。
[0010]作为优选，该铜合金带材的质量百分比组成中还包括总计0.2wt％的选自Mg、Zr、Ag、Zn、Fe、Mn中的一种或多种元素。上述元素的主要作用是固溶于铜中起固溶强化的作用，从而有利于提高本专利技术铜合金带材的力学性能及耐应力松弛性能。另外，一定量的Zr还可与Cr可以形成Cr
‑
Zr沉淀相，起弥散强化作用，有利于提高本专利技术铜合金带材的抗拉强度与耐应力松弛性能，同时由于沉淀相的析出，可进一步提高铜基体的纯净度，使得合金的导电率提高。当上述可选元素的含量高于0.2wt％时，会导致过量的上述元素固溶在铜基体中，致使合金的导电率明显下降。
[0011]作为优选，该铜合金带材的抗拉强度在550MPa以上、导电率在50％IACS以上、badway90
°
折弯R/t≤1.0、150℃保温1000小时后的应力松弛率≤15％。
[0012]上述含铬铜合金带材的制备方法，制备的工艺流程为：配料
→
熔铸
→
热轧
→
铣面
→
粗轧
→
固溶与淬火处理
→
中轧
→
一级时效处理
→
清洗
→
预精轧
→
二级时效处理
→
清洗
→
精轧
→
拉弯矫直。
[0013]本专利技术铜合金在1250℃～1300℃进行熔炼，在1200℃～1250℃范围内进行半连续铸造制备板坯，在940℃～980℃保温3h～5h后进行热轧开坯。在热轧开坯前的保温过程中，
本专利技术铜合金中的Ni、Sn本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含铬铜合金带材，其特征在于，该铜合金带材的质量百分比组成包括Ni：0.2wt％～1.3wt％、Sn：0.3wt％～1.3wt％、Cr：0.1wt％～1.2wt％、Ti：0.1wt％～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种含铬铜合金带材，其特征在于，该铜合金带材的析出相包括呈颗粒状且最大长度为0.01μm～1μm的镍锡化合物、铬钛化合物、镍钛化合物和铬单质，分别用D1、D2、D3表示该0.01μm～1μm范围内不同的颗粒最大长度，其中，颗粒最大长度满足0.5μm≤D1≤1μm的颗粒数的占比为10％～20％、颗粒最大长度满足0.1μm≤D2＜0.5μm的颗粒数的占比为30％～60％，其余颗粒的最大长度满足0.01μm≤D3＜0.1μm。3.根据权利要求1所述的一种含铬铜合金带材，其特征在于，该铜合金带材含有的主要织构类型为立方织构、铜型织构和黄铜织构，其中立方织构的面积在所测面积内的占比为10％～40％。4.根据权利要求1所述的一种含铬铜合金带材，其特征在于，该铜合金带材的质量百分比组成中还包括总计0.2wt％的选自Mg、Zr、Ag、Zn、Fe、Mn中的一种或多种元素。5.根据权利要求1所述的一种含铬铜合金带材，其特征在于，该铜合金带材的抗拉强度在550MPa以上、导电率在50％IACS以上、badway 90
°
折弯R/t≤1.0、150℃保温1000小时后的应力松弛率≤15％。6.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志军，孟祥鹏，谭豪，刘亚丽，
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：