引线框架铜合金新质料研制现状及生长

时间：2016-09-29 浏览量：字号：

　　作者：王碧文（中国有色金属加工工业协会）

　　摘要：科学手艺现代化对铜及铜合金质料提出越来越多的新要求，好比高强度、高导电、高导热、高耐蚀、节能、环保、特种功效等，所有这些新要求，将推动铜及铜合金质料的现代化历程。本文主要先容了引线框架铜合金的代表性合金种类和生产厂家，并详细先容了新型引线框架合金送福的性能和攻关偏向。

　　正文：

　　人类社会已进入信息时代，这个时代的焦点是集成电路，又称为 IC 工业。集成电路由芯片、引线框架、塑封三部份组成，其中引线框架的作用是导电、散热、联接外部电路，因此要求制作引线框架质料具有高强度、高导电、优异的冲压和蚀刻性能。现在全天下百分之八十的引线框架使用铜合金高精带材制作，据不完全统计，引线框架合金约 77 种，按合金系划分主要有铜 - 铁 - 磷、铜 -镍 - 硅、铜 - 铬 - 锆三大系列，按着性能可分为高导电、高强度、中强中导等系列（表 1），按着合金强化原理又可分为固溶强化、析出强化、两种强化共有的柝衷型等，引线框架用高精铜带已成为所有带材的代表，引领着带材生长偏向，现在海内外现代生产要领是大锭热轧 - 高精冷轧法。

　　铜铁磷系合金是引线框架材的主体引线框架铜合金的研究、开发是铜合金生长历史上研究最深入、最乐成、最有代表性，也是天下各国铜合金研究的热门。日本及蓬勃国家对引线框架合金研究、开发远早于中国，它们已形成 CuFe-P、Cu-Ni-Si、Cu-Cr-Zr 三大系列，主要生产厂和合金牌号见表 2。其中应用量最大合金是 Cu-Fe-P 系，主要牌号是美国研发的 C19200 和 C19400，现在中国该两牌号引线框架合金已工业化生产。

　　铜镍硅系合金——未来引线框架和接插件铜合金质料的新星

　　美国奥林公司研究开发的 Cu-NiSi 系合金 C7025 合金因综合性能优良而备受关注，有关专家预计它将占有部份C19400 的市场份额。

　　1.C7025 合金因素和物理性能

　　优异的导热性是高密度、小间距引线框架质料所必需具备的基本条件，在集成电路事情

时，芯片内爆发的热量必需有用转达出去，才华包管器件的功效正常。引线框架是热量散失的主要通道，以是要求合金必需具有高的导热性能，同时，为避免装配和制历程中引线的损坏，合金必需具有一定强度。C7025 合金具有高强、高导热性能，很是适适用作引线框架合金，尤其适用于高密度集成电路的封装。C7025 合金通常用于 PQFP 封装的集成电路。与其他引线框架质料相比，C7025 合金的机械性能及电气和导热性能如图 1 和2。当用 C7025 合金替换许多黄铜或青铜时，由于 C7025 合金的高强度及高的导电、导热性能，就可以减薄部件厚度�？梢允迪指咝阅艿捅厩氖褂锰卣�。

　　C7025 的公合因素为 3％ Ni、0.65％Si、0.15 ％ Mg、Cu 余量。表 3 列出了合金的化学成分。C7025 的化学成分是凭证美国专利 #4594221 和 #4728372 得出的。ASTM 在 B422-90 标准中包括了C7025 合金牌号。

　　在 C7025 的时效热处置惩罚中，固溶在固溶体中的合金元素从铜基中析出。镍和硅的原子以一定的比例组合成细小颗粒。由此形成的微观组织仅需少量的冷加工就能提高强度。这样，与其他绝大大都需经大的冷加工的铜合金调质后的性能相比，C7025 坚持了更多的自然韧性。同样，低的冷加工具有优异的抗应力松懈能力。镁的加入也可提高抗应力松懈能力。比照标准的电毗连器质料（C260、C425、C510、C521、C654 和 C725），C7025 具有优良的抗应力松弛能力。C7025 合金的抗应力松懈能力比所有不含铍的铜合金都好，同时其的稳定性也优于 C172 和C170。

　　2．C7025 和铍青铜比照C7025 的生长

　　关于 BeCu 用户来说具有特殊的意义。类似轧制硬化的铍青铜（BeCu），时效热处置惩罚是 C7025合金加工的最后一步。C7025合金的性能与C17410 十分相近。这两种合金现实上具有相等的强度和抗应力松懈能力。但 C7025 却不需要 BeCu 那么高的本钱和操作手艺。C7025 合金具有轶群的破损弯曲加工性能。

　　两种合金最大的差别是它们的化学因素，C7025 不包括铍，这样可以阻止与铍相关的高本钱，工艺上不需要特殊的情形�；げ椒�。当加工的经济性变得更为主要时，C7025 可以提供更为适合的解决要领。

　　3．C7025 合金——半导体封装引线框架理想的选择

　　在半导体引线框架用新型合金开发方面，合金 C151、C194 和 C195 都是由奥林公司研发的，获得了全天下的认可，用于 P-DIP’ S, PLCC’ S 和 SOIC’ S引线框架。最近的生长偏向是：多引线、小间距、表面实装，诸如：PQFP’ S、TQFP’ S、屏蔽的 PQFP’ S 和 TSOP’ S集成电路，现在已经形成对高强度和硬度的引线框架质料的需求。C7025 合金已酿成小间距引线框架的理想选材。

引线框架合金质料的攻关偏向

　　铜铁磷系合金是引线框架质料的主体 , 约占引线框架质料的 80%, 该系合金依赖 Fe3P 化合物散强化 , 析出化合物质点愈散 , 愈匀称 , 质点愈细小 , 合金性能越优异；铜镍硅系引线框架质料是一种优异的高强中导质料 , 该合金接纳热轧 -高精冷轧法生产保存一定难度 , 如接纳水平连铸卷坯 - 高精冷轧法 , 产品成材率会大幅度提高 ; 铜锆铬系引线框架是优异的高强高导合金 , 随着大吨位真空感应电炉价钱下调 , 这种质料的工业化生产已不难题。另外，引线框架带材正向超薄、大卷重偏向生长 , 厚度 0.08 毫米带材己有需求。

　　建设中国引线框架质料系统 , 以顺应中国 IT 业生长 , 是摆在我们眼前的主要课题。

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