[发明专利]一种高耐磨性Cu-Ni-Si合金电子封装材料及其制备方法

说明书

一种高耐磨性Cu‑Ni‑Si合金电子封装材料，由以下重量百分比的组分构成：0.2～1.5%的镍，0.1～0.6%的硅，0.1~0.3%的镁，0.1～0.3%的银、0.2～1.5%的钴、0.1～0.5%的Cr₂O₃，0.1～0.4%的PbO，余量为铜和不可避免的杂质元素。本发明通过独特的制备工艺制备出了一种高耐磨性、且导电率和抗拉强度均优异的Cu‑Ni‑Si合金电子封装材料，以满足电子封装用铜合金的性能要求。

技术领域

本发明涉及铜合金材料技术领域，具体的说是一种高耐磨性的Cu-Ni-Si合金电子封装材料及其制备方法。

背景技术

作为集成电路封装不可或缺的引线框架材料，承担着固定芯片、信息输出和电路散热等多重任务。因此，现代电子行业基于使用需求，对电子封装材料高强度、高导电性以及良好的热传导性等要求日趋严苛。近年来，随着电子部件的高集成化及小型化、薄壁化的快速发展，与此相对应地，对于集成电路中所使用的铜合金的要求等级也愈益提高。目前，现有技术中主要开发的集成电路引线框架用铜合金有Cu-Ag、Cu-Mg、Cu-Cr-Zr以及Cu-Ni-Si合金。其中，Cu-Ni-Si合金以其均衡的导电性能与硬度指标被广泛应用。

但是铜合金的强度指标和导电能力具有此消彼长的相关性，即：要保证理想的导电率，就要对其强度性能做出牺牲。因此，合金制备工艺的关键点在于保证不明显降低导电性能的前提下，最大程度地提高其强度。同时，还要提高材料的耐磨损能力，以求延长其使用寿命。

中国专利2012年11月29日（公告号：CN 102925746 A）公开的一种高性能Cu-Ni-Si系合金及其制备和加工方法，通过半连铸、热轧、退火、冷轧、固溶及时效处理等工艺，获得合金的抗拉强度能维持在730~820MPa，但导电率仅能维持在40~50%IACS。中国专利2012年6月5日（公告号：CN 102703754 A）公开的一种高强度高导电性 Cu-Ni-Si基合金，该合金的组分为：Cu (95.5~97.5)- Ni (2.0~3.0)-Si (0.5~1.2 )-V (0~0.3)，元素钒 V提高了合金的时效动力，短时间内时效获得高体积分数的弥散分布在基体上的Ni₂Si和(NiV)₂Si增强相，但其电导率不高，仅为 60%IACS，且无耐磨性能的表征。

发明内容

为了解决现有技术中的Cu-Ni-Si合金导电率与抗拉强度不能同时兼顾的技术问题。本发明通过独特的制备工艺制备出了一种高耐磨性、且导电率和抗拉强度均优异的Cu-Ni-Si合金电子封装材料，以满足电子封装用铜合金的性能要求。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高耐磨性Cu-Ni-Si合金电子封装材料，由以下重量百分比的组分构成：0.2～1.5%的镍，0.1～0.6%的硅，0.1~0.3%的镁，0.1～0.3%的银、0.2～1.5%的钴、0.1～0.5%的Cr₂O₃，0.1～0.4%的PbO，余量为铜和不可避免的杂质元素。所述Cu-Ni-Si合金中，镍和钴的总重量与硅的重量配比为（4～5）：1，且镍和钴的重量相同。

一种高耐磨性Cu-Ni-Si合金电子封装材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备中间合金：

（1）按照上述重量百分配比，分别称取铜、镁、镍和钴，之后，将称取的铜按照4:4:2的比例分为三份，然后，将4:4:2的三份铜分别与称取的镁、镍和钴进行混合，得到铜镁混合物、铜镍混合物和铜钴混合物；

（2）将步骤（1）制得的铜镁混合物、铜镍混合物或铜钴混合物置于压强为0.04～0.06Mpa的氩气气氛熔炼炉中进行熔炼，制得温度为1050～1110℃的金属熔液，然后，将所得金属熔液浇铸于预热至80～120℃的锭模中，之后，将所得铸锭自然冷却至室温，得到铜镁中间合金、铜镍中间合金或铜钴中间合金，备用；