一种高性能引线框架用铜合金及其制备方法,其成分包括:0.2
~0.6wt
%Fe
,0.05
~0.15wt
%P
,0.1
~
0.2wt
%Zn
,0.05
~0.15wt
%Co
,0.01
~0.1wt
%Zr
,0.01
~0.1wt
%Ti
,其余为铜和不可避免的杂质元素;其
中,Fe
和P
元素的质量百分比值为4
~6:1
,Fe
和Co
元素的质量百分含量总和范围为0.3
~0.7
%,Zr
和Ti
元素
的质量百分含量总和范围为0.05
~0.15
%。其制备方法包括熔铸、热轧、冷轧、时效、精轧、最终退火。
本技术通过降低Fe
元素含量、控制热轧终了温度和阶梯时效制度,使合金析出更加充分,且细小和弥散
分布,配之以合理冷轧变形量,实现强度、导电弯曲和蚀刻性能的匹配。
技术要求
1.
一种高性能引线框架用铜合金,其特征在于,所述铜合金的成分包括:0.2wt
%~
0.6wt
%Fe
,0.05wt
%~0.15wt
%P
,0.1wt
%~0.2wt
%Zn
,0.05wt
%~0.15wt
%Co
,0.01wt
%~
0.1wt
%Zr
,0.01wt
%~0.1wt
%Ti
,其余为铜和不可避免的杂质元素;其中,Fe
和P
元素的质量百分比值
为4
~6:1
,Fe
和Co
元素的质量百分含量总和范围为0.3
%~0.7
%,Zr
和Ti
元素的质量百分含量总和范围
为0.05
%~0.15
%。
2.
根据权利要求1
所述的铜合金,其特征在于,所述的铜合金成分还包括其他元素,所述其他元素为
Sn
、Ag
、Si
、Cr
、Ni
、Mg
中的一种或几种混合元素,所述其他元素的总质量百分比含量小于0.1
%。
3.
根据权利要求1
所述的铜合金,其特征在于,所述的铜合金成分中,铜采用电解铜,Fe
采用Cu-
10wt
%Fe
中间合金,Co
采用Cu-10wt
%Co
中间合金,Zr
采用Cu-15wt
%Zr
中间合金,P
采用Cu-14wt
%P
中
间合金,钛采用海绵钛,Zn
采用纯Zn
。
4.
根据权利要求1-3
任一所述的铜合金,其特征在于,所述的铜合金制得的合金产品抗拉强度580MPa-
630MPa
,电导率78-85
%IACS
,软化温度达550
℃~575
℃。
5.
一种如权利要求1-3
任一所述的高性能引线框架用铜合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)
熔铸:首先将电解铜、Cu-10wt
%Fe
中间合金、Cu-10wt
%Co
中间合金、Cu-15wt
%Zr
中间合金、Cu-
14wt
%P
中间合金、海绵钛和纯Zn
作为原材料在1200
℃~1280
℃熔化后浇铸获得铸锭;
2)
热轧:将经步骤1)
得到的铸锭加热至950
℃~1000
℃进行热轧,终轧温度控制在720
℃以上,终轧后进
行在线喷淋淬火;
3)
冷轧:将经步骤2)
得到的热轧板表面氧化皮去除后进行冷轧变形,变形量控制在50
%~80
%;
4)
时效:以5
℃/min
~10
℃/min
的升温速率加热至400
℃~500
℃,保温30min
~180min
;然后再以5
℃/min
~10
℃/min
的升温速率加热至500
℃~600
℃,保温30min
~120min
;
5)
精轧:将经步骤4)
得到的板带进行精轧,变形量控制在40
%~60
%;6)
最终退火:将经步骤5)
得到的板带进行保温,获得高性能铜合金带材。
6.
根据权利要求5
所述的方法,其特征在于,所述步骤6)
中将经步骤5)
得到的板带在550
℃保温30S
。
技术说明书
一种高性能引线框架用铜合金及其制备方法
技术领域
本技术涉及属于高性能铜合金制备技术领域,具体涉及一种引线框架用高强度、高导电的耐热铜合金及
其制备方法。
背景技术
引线框架材料是电子信息、汽车、航空航天、武器装备等领域芯片支撑不可或缺的关键材料,铜基合金
具有优良的导电性,是制备引线框架优选的材料,Cu-Fe-P
系合金具有成本低、熔铸工艺相对简单等优
势,被广泛应用在引线框架材料中。随着微电子、通讯、交通、航天、航空等高技术领域的快速发展,
电子部件也向高集成化、小型化、薄壁化方向发展,这时对引线框架材料提出了更高的要求,除了具备
高强度、较高导电导热性能之外,还需要有较高的软化温度、抗氧化性、良好的蚀刻性、弯曲成形性和
抗应力松弛等性能。商业化的C19400
合金具有中等的抗拉强度,但导电率和耐热性能偏低,其综合性
能仍然不能满足目前高性能引线框架的要求。
CuFeP
系合金的最大不足在于强度、导电率和耐热性均偏低,限制其在小型化部件上的应用。专利
CN101899587
针对小型化部件的要求,提出了Cu-Fe-P
类合金的制备方法,与C19400
合金相比,降低Fe
元素的添加量,同时增加了Sn
和其他微量元素,其抗拉强度可以达到550MPa
,同时导电率可以达到
80
%IACS
,该专利是基于提高铜合金冲压性能而提出的,主要是通过调控织构类型和织构强度来优化
其冲压性能。随着对引线框架材料要求的不断提高,冲压法已不能满足材料高精度和形状多样化的要
求,而蚀刻法是制备高精度引线框架材料的首选方法,也适合开发不同形状的引线框架材料。传统的铜
合金板带制备工艺已不能满足目前引线框架行业对蚀刻性能的要求,提升铜合金的蚀刻性能是目前引线
框架用的铜合金面临的关键问题。
技术内容
针对上述已有技术存在的不足,本技术提供一种高性能引线框架用铜合金及其制备方法,旨在提高铜合
金强度和导电性的同时获得优异的耐热性和蚀刻性能,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。
本技术是通过以下技术方案实现的。一种高性能引线框架用铜合金,其特征在于,所述铜合金的成分包括:0.2wt
%~0.6wt
%Fe
,0.05wt
%
~0.15wt
%P
,0.1wt
%~0.2wt
%Zn
,0.05wt
%~0.15wt
%Co
,0.01wt
%~0.1wt
%Zr
,0.01wt
%~
0.1wt
%Ti
,其余为铜和不可避免的杂质元素;其中,Fe
和P
元素的质量百分比值为4
~6:1
,Fe
和Co
元素
的质量百分含量总和范围为0.3
%~0.7
%,Zr
和Ti
元素的质量百分含量总和范围为0.05
%~0.15
%。
进一步地,所述的铜合金成分还包括其他元素,所述其他元素为Sn
、Ag
、Si
、Cr
、Ni
、Mg
中的一种或
几种混合元素,所述其他元素的总质量百分比含量小于0.1
%。
进一步地,所述的铜合金成分中,铜采用电解铜,Fe
采用Cu-10wt
%Fe
中间合金,Co
采用Cu-10wt
%Co
中间合金,Zr
采用Cu-15wt
%Zr
中间合金,P
采用Cu-14wt
%P
中间合金,钛采用海绵钛,Zn
采用纯Zn
。
进一步地,所述的铜合金制得的合金产品抗拉强度580MPa-630MPa
,电导率78-85
%IACS
,软化温度达
550
℃~575
℃。
一种如上所述的高性能引线框架用铜合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)
熔铸:首先将电解铜、Cu-10wt
%Fe
中间合金、Cu-10wt
%Co
中间合金、Cu-15wt
%Zr
中间合金、Cu-
14wt
%P
中间合金、海绵钛和纯Zn
作为原材料在1200
℃~1280
℃熔化后浇铸获得铸锭;
2)
热轧:将经步骤1)
得到的铸锭加热至950
℃~1000
℃进行热轧,终轧温度控制在720
℃以上,终轧后进
行在线喷淋淬火;
3)
冷轧:将经步骤2)
得到的热轧板表面氧化皮去除后进行冷轧变形,变形量控制在50
%~80
%;
4)
时效:以5
℃/min
~10
℃/min
的升温速率加热至400
℃~500
℃,保温30min
~180min
;然后再以5
℃/min
~10
℃/min
的升温速率加热至500
℃~600
℃,保温30min
~120min
;
5)
精轧:将经步骤4)
得到的板带进行精轧,变形量控制在40
%~60
%;
6)
最终退火:将经步骤5)
得到的板带进行保温,获得高性能铜合金带材。
进一步地,所述步骤6)
中将经步骤5)
得到的板带在550
℃保温30S
。
本技术的有益技术效果如下:
1)
本技术在现有CuFeP
系C19400
合金基础上,通过降低Fe
元素含量和添加微量Co
、Ti
和Zr
元素,增加
Co
、Ti
和Zr
的微粒析出相进一步强化合金,提高合金的耐热性能,且同时提高合金的强度和导电率,合
金产品抗拉强度580-630MPa
,电导率78-85
%IACS
,软化温度达550
~575
℃,具有较好的强度、导电、
耐热的综合性能;