[发明专利]具有高强度和高传导性的铜合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于半导体引线框架（lead frame）材料、发光二极管（LED）引线框架材料等的铜合金，所述铜合金具有高传导性和高可加工性（workability），同时提高或保持了拉伸强度（tensile strength），并涉及制备所述铜合金的方法。

背景技术

通常，Cu-Fe-P合金被用作引线框架用的铜合金。例如，鉴于优异的强度和传导性，含有0.05~0.15wt%（重量百分比）Fe和0.025~0.04wt%P的铜合金(C19210)以及含有2.1~2.6wt%Fe、0.015~0.15wt%P和0.05~0.20wt%Zn的铜合金(CDA194)通常被用作国际标准铜合金。

然而，随着装置的制造朝高密度集成化的趋势或者制造更小型装置的趋势，除了电传导性和热传导性之外，还更强烈地需要具有诸如高延伸性和高可镀性之类的可加工性所需的优异表面状态的高传导性的铜合金。

尽管Cu-Fe-P合金的优点是高传导性，但为了高强度，也要增加Fe和P的含量，或者还要添加第三种元素，例如Sn、Mg、Ca等等。然而，尽管增加所述元素的含量提高了强度，但传导性不可避免地变差了。因此，对于根据制造具有大容量、小型化和高性能的半导体装置的趋势所要求的具有高传导性和高强度的良好平衡的铜合金，或者上述性质共存的铜合金而言，仅通过控制铜合金的成分来实现所述铜合金具有局限性。

日本公开专利第2001-244400号在实施例1中披露了一种由2.41wt%Fe、0.24wt%Zn、0.03wt%P和余量为Cu组成的铜合金，所述铜合金由以下步骤制成：通过使用上述成分的熔融金属的锭块来进行热加工和溶液处理，在最终通过辊直径大于100mm、辊压速度大于200mm/min以及辊油粘度超过0.05cm²/S的条件下，第一次冷轧，陈化处理（seasoning），最终冷轧（加工率50%），然后退火。

然而，如果Fe的含量超过2.4wt%，那么会发生如下问题：不仅诸如传导性等等之类的材料性质，而且诸如可铸造性之类的生产率方面也明显变差。实际上，上述专利文献的实施例1中的Cu-Fe-P组（group）铜合金具有63%IACS的电导率而不能确保高传导性，尽管所述铜合金具有530Mpa的相对高的拉伸强度。

日本公开专利第2000-178670号中披露了一种由总和为0.05~2.0wt%的Fe或Ni与P、大于5wt%的Zn、0.1~3.30wt%Sn和余量为Cu组成的铜合金，其中Fe或Ni与P(Fe/P、Ni/P、(Fe+Ni)/P的原子重量比为0.2~0.3，颗粒尺寸（grain size）控制在35μm以下，并且尺寸小于0.2μm的Fe-P复合物均匀分散。

然而，尽管由于高含量的Zn和Sn而增加了细小的沉积颗粒，但在实现不可避免地共存的Cu-Fe-P组铜合金方面存在问题。

日本公开专利第S63-161134号披露了一种由0.01~0.3wt%Fe、小于0.4wt%的P、1.5~5.0wt%Zn、0.2~1.5wt%Sn和余量Cu组成的铜合金。近来，随着电子元件变得小型化，电子元件的材料呈变薄的趋势，从而要求高强度。

然而，如果打算从上述专利中获得高强度的铜合金，则需要使冷轧的加工率提高，这造成了可加工性低的问题。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题，本发明的目的是通过适当地混合铜合金的成分来提供一种铜合金，所述铜合金兼具有优于已知产品的拉伸强度和电传导性，由此所述铜合金适用于电气或电子部件，如端子、连接器、开关、继电器和类似物。

技术方案

为了实现这些目的以及其他的优点，根据本发明的意图，如本文所具体和概括描述的那样，一种用于电气和电子元件的高传导性和高强度的铜合金，按100wt%成分计，所述铜合金由0.05~0.25wt%Fe、0.025~0.15wt％P、0.01~0.25wt%Cr、0.01~0.15wt%Si、0.01~0.24wt%Mg以及余量Cu和不可避免的杂质组成。

并且，所述成分还可包括小于1.0wt%的Zn、Sn、Mn、Al和Ni中的至少一种。