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一种 铜 合金 半导体引线 框架的制备方法

阅读：711发布：2023-03-14

专利汇可以提供一种铜合金半导体引线框架的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种铜合金半导体引线框架的制备方法，通过镍铁磷铜沉淀强化型合金体系的组分优化，并合理控制退火温度、退火时间以及冷轧工艺参数，确定最为匹配的合金成分和加工工艺，缩短了热处理时间，提高了生产效率，同时获得兼具优异力学性能和导电性能的沉淀硬化型铜合金，通过成型工艺最终将其成型为半导体引线框架。，下面是一种铜合金半导体引线框架的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种铜合金半导体引线框架的制备方法，其包括以下制备步骤：
铜合金原材料的制备：
一、配料：以重量百分比为0.17Ni、0.17Fe、0.1P、0.12Zn、0.28Sn、余量为Cu和不可避免的杂质配取原料，所述原料为纯度为99.99％无氧铜和纯度为99.9％的各合金元素的粉末；
二、熔炼：将配好的原料在氮气保护气氛下于高频炉中进行熔炼，所述熔炼为先将Cu、Zn、Sn混合置入炉中，将温度升至1230-1250℃并持续搅拌熔体充分混合，随后加入Ni、Fe和P，继续升温至1280-1300℃并保温进行熔炼，熔炼后浇铸铜合金锭；
三、热轧加工：将铜合金锭加热到950-980℃后进行热轧加工到所需厚度，终轧温度控制在730-750℃；
四、冷轧加工：将热轧加工的铜合金经铣面去除氧化皮后进行70-75％压下率的冷轧加工；
五、退火处理+冷轧加工：将冷轧加工得到的铜合金在570-600℃的条件下退火处理
1.5-2min后，再次进行40-45％压下率的冷轧加工，随后降低退火温度至530-550℃再次退火处理1.5-2min后，再进行40-45％压下率的冷轧加工，随后在530-550℃再次退火处理
1.5-2min后，再进行40-45％压下率的冷轧加工到所需厚度，最终在380-400℃条件退火2-
3min得到沉淀硬化型铜合金；
半导体引线框架的制备：
一、冲压成型：将之前制备得到的沉淀硬化型铜合金通过冲压成型为半导体引线框架半成品；
二、电镀：将经过清洗预处理的半导体引线框架半成品进行电镀处理以形成表面镀层，所述镀层为镍、钯、金、银或其合金构成的组中的至少一种；
三、终成型：将经电镀处理的半导体引线框架半成品进行切片加工以最终成型。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述热轧加工到所需厚度为1.5-2mm，热轧加工的道次至少为6。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述退火处理+冷轧加工中，最终冷轧加工到所需厚度为0.2-0.4mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：退火处理+冷轧加工中，第一次退火的温度为580℃，退火时间为1.8min；后两次退火的温度为540℃，退火时间为1.8min；最终退火的温度为380℃，退火时间为2min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：退火处理+冷轧加工中，冷轧加工的压下率为43％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面镀层为镍或其合金的镀层。

说明书全文

一种铜 合金 半导体引线 框架的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体封装的技术领域，特别是提供一种力学性能和导电性能优异的铜合金的制备方法以及由该铜合金制造的半导体引线框架的制备方法。

背景技术

[0002] 铜合金材料具有优异的机械强度以及较好的导电性能，加之生产成本相对低廉，因而被广泛应用于半导体引线框架等电子电器件制造业领域。

[0003] 然而随着集成电路等工业产品向高密度、小型化、多功能化发展的趋势，对于作为引线框架基础材料的铜合金的强度、导电性能也提出了越来越高的要求。对于铜合金兼具优异的机械强度和导电性能的更高要求，沉淀硬化是一种较为有效的改善铜合金性能的方法，特别是铜镍磷体系的铜合金，其沉淀硬化能力较为突出，获得了较多的研究和应用，例如专利文献CN200880126328.0就公开了一种铜镍磷体系的沉淀硬化型铜合金。

[0004] 然而现有的沉淀硬化型铜合金都需要进行长时间的热处理以改善合金性能，从而得到满足要求的铜合金，例如CN200880126328.0中的制备工序中就包括了将冷轧后的铜合金进行至少2小时的热处理。这样的制备工艺不但在生产效率上存在缺陷，在成本上也是不经济的。

发明内容

[0005] 本发明的目的即在于提供一种组成合理、性能优异的沉淀硬化型铜合金制造的半导体引线框架的制备方法。

[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0007] 铜合金原材料的制备：

[0008] 一、配料：以重量百分比为0.15-0.2Ni、0.15-0.2Fe、0.09-0.12P、0.1-0.15Zn、0.25-0.3Sn、余量为Cu和不可避免的杂质配取原料，其中须满足（Ni+Fe）：P=3-3.5，所述原料为纯度为99.99%无氧铜和纯度为99.9%的各合金元素的粉末；

[0009] 二、熔炼：将配好的原料在氮气保护气氛下于高频炉中进行熔炼，所述熔炼为先将Cu、Zn、Sn混合置入炉中，将温度升至1230-1250℃并持续搅拌熔体充分混合，随后加入Ni、Fe和P，继续升温至1280-1300℃并保温进行熔炼，熔炼后浇铸铜合金锭；

[0010] 三、热轧加工：将铜合金锭加热到950-980℃后进行热轧加工到所需厚度，终轧温度控制在730-750℃；

[0011] 四、冷轧加工：将热轧加工的铜合金经铣面去除氧化皮后进行70-75%压下率的冷轧加工；

[0012] 五、退火处理+冷轧加工：将冷轧加工得到的铜合金在570-600℃的条件下退火处理1.5-2min后，再次进行40-45%压下率的冷轧加工，随后降低退火温度至530-550℃再次退火处理1.5-2min后，再进行40-45%压下率的冷轧加工，随后在530-550℃再次退火处理1.5-2min后，再进行40-45%压下率的冷轧加工到所需厚度，最终在380-400℃条件退火2-3min得到沉淀硬化型铜合金；

[0013] 半导体引线框架的制备：

[0014] 一、冲压成型：将之前制备得到的沉淀硬化型铜合金通过冲压成型为半导体引线框架半成品；

[0015] 二、电镀：将经过清洗预处理的半导体引线框架半成品进行电镀处理以形成表面镀层，所述镀层为镍、钯、金、银或其合金构成的组中的至少一种；

[0016] 三、终成型：将经电镀处理的半导体引线框架半成品进行切片加工以最终成型。

[0017] 其中优选的，所述热轧加工到所需厚度为1.5-2mm，热轧加工的道次至少为6。

[0018] 进一步优选的，所述退火处理+冷轧加工中，最终冷轧加工到所需厚度为0.2-0.4mm。

[0019] 进一步优选的，合金元素含量为0.17Ni、0.17Fe、0.1P。

[0020] 进一步优选的，合金元素Zn的含量为0.12。

[0021] 进一步优选的，合金元素Sn的含量为0.28。

[0022] 进一步优选的，退火处理+冷轧加工中，第一次退火的温度为580℃，退火时间为1.8min；后两次退火的温度为540℃，退火时间为1.8min；最终退火的温度为380℃，退火时间为2min。

[0023] 进一步优选的，退火处理+冷轧加工中，冷轧加工的压下率为43%。

[0024] 进一步优选的，所述表面镀层为镍或其合金的镀层。

[0025] 本发明的优点在于：选择了镍铁磷铜沉淀强化型合金体系，优化了各合金元素的配比，并适量添加了Zn、Sn合金元素，控制退火温度、退火时间以及冷轧工艺参数，缩短了热处理时间，提高了生产效率，同时获得兼具优异力学性能和导电性能的沉淀硬化型铜合金，并将沉淀硬化型铜合金制备成为半导体引线框架。

具体实施方式

[0026] 实施例1-6，以及对比例1*-8*：

[0027] 一、配料：以表1所示的重量百分比配取原料，所述原料为纯度为99.99%无氧铜和纯度为99.9%的各合金元素的粉末；

[0028] 二、熔炼：将配好的原料在氮气保护气氛下于高频炉中进行熔炼，所述熔炼为先将Cu、Zn、Sn混合置入炉中，将温度升至1240℃并持续搅拌熔体充分混合，随后加入Ni、Fe和P，继续升温至1300℃并保温进行熔炼，熔炼后浇铸得到Ф30mm，长200mm的铜合金锭；

[0029] 三、热轧加工：将铜合金锭加热到960℃后进行6道次热轧加工到8mm，终轧温度控制在740℃；

[0030] 四、冷轧加工：将热轧加工的铜合金经铣面去除氧化皮后进行75%压下率的冷轧加工；

[0031] 五、退火处理+冷轧加工：将冷轧加工得到的2mm厚的铜合金在570℃的条件下退火处理1.5min后，再次进行40%压下率的冷轧加工，随后降低退火温度至530℃再次退火处理1.5min后，再进行40%压下率的冷轧加工，随后在530℃再次退火处理1.5min后，再进行40%压下率的冷轧加工到所需厚度，最终在380℃条件退火2min得到沉淀硬化型铜合金。

[0032] 表1

[0033]

[0034] 由表1的结果可知，Ni、Fe、P的含量及相关比例对于铜合金的综合性能有非常重要的影响，首先P的添加不能过量，否则将会使得材料的加工性能严重恶化，必须将其添加量限制在0.12%以下，但也不能太少，否则将难以达到沉淀强化的目的，因此要至少添加0.09%；而为了形成Ni、Fe、P复合沉淀强化析出相，应当满足（Ni+Fe）：P=3-3.5，比例过大无益于强度的提高反而造成加工性能和导电性能的恶化，比例过小则难于形成复合沉淀强化析出相的需求。特别优选的，合金元素百分含量为0.17Ni、0.17Fe、0.1P。Zn和Sn对于本发明合金体系中强度的提高也起到很大作用，但过高的添加量并不能成比例的提高强度，反而会恶化加工性能，过低的添加量则产生不了相应的效果，特别优选的，配合添加0.12%的Zn和0.28%的Sn。

[0035] 实施例7-10，以及比较例9*-12*，合金的组成不实施例2相同，第一次退火温度及时间（A），后两次的退火温度及时间（B），最终退火的温度及时间（C），冷轧加工的压下率等制备工艺参数参见表2。

[0036] 表2

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