[发明专利]一种引线框架用低残余应力铜合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种引线框架用低残余应力铜合金及其制备方法，属于铜合金材料技术领域。本发明提供的铜合金包括如下质量百分比的组分：Cr 0.2~0.5%，Sn 0.2~0.4%，Zn 0.15~0.3%，Si 0.01~0.05%和余量Cu。本发明通过在铜合金中添加Cr主要是利用其在铜合金中析出的Cr相进行强化，通过添加Si可与部分Cr生成Cr₃Si相进行强化，通过添加Sn和Zn可以在铜合金中进行固溶强化，固溶的Sn和Zn可以抑制Cr相晶粒的长大，从而有效细化铜合金的晶粒尺寸；通过控制各强化元素的含量可以控制各析出相的析出数量与各织构的分布，使铜合金具有低残余应力的同时还兼具高强、高导电性能。

技术领域

本发明涉及铜合金材料技术领域，尤其涉及一种低残余应力引线框架用铜合金及其制备方法。

背景技术

引线框架材料目前主流的牌号为Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系和Cu-Cr系；其中第一代Cu-Fe-P系合金的强度偏低，主要应用于中低端引线框架中；第二代铜基引线框架材料Cu-Ni-Si系合金，由于其电镀及钎焊性较差，无法用于高精度蚀刻引线框架，且存在导电率偏低，限制了其在应用场景的需求；第三代铜基引线框架材料Cu-Cr系合金为高强、高导电合金，相对于铜镍硅系具有易电镀、钎焊性好等优点，满足极大规模集成电路的应用需求，是高端引线框架的理想材料，且典型的合金牌号有C18045、C18080、C18150等。

在制备铜铬系合金时主要依靠成分优化设计、工艺流程和加工热处理工艺的控制，然而由于铜合金主要依靠析出强化获得高强和高导电性，但是其中的强化元素易形成脆硬相且析出量也不易控制，导致铜合金材料易变形、易开裂等问题，难以将高强、高导电性能与低残余应力同时兼具，无法满足高精密蚀刻引线框架的应用需求，严重制约着我国半导体产业的持续发展。

因此，提供一种引线框架用低残余应力铜合金材料对于我国极大集成电路的发展和提升我国高端铜合金产品的国际市场竞争力有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种引线框架用低残余应力铜合金及其制备方法，本发明提供的制备方法制备得到的引线框架用低残余应力铜合金材料不仅具有高强度和高导电性，还具有低的残余应力，不易发生变形和开裂。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种引线框架用低残余应力铜合金，包括如下质量百分比的组分：Cr 0.2~0.5%，Sn 0.2~0.4%，Zn 0.15~0.3%，Si 0.01~0.05%和余量Cu。

优选地，所述引线框架用低残余应力铜合金还包括可选元素；所述可选元素包括Mn、La和Ti元素中的至少一种。

优选地，所述可选元素的质量分数为0.005~0.03%。

优选地，所述Mn、La和Ti元素的质量分数独立地为0.005~0.01%。

优选地，所述铜合金包括合金基体和弥散分布于所述合金基体中的析出相；所述析出相包括体心立方结构的球状Cr相和面心立方结构的圆盘状Cr₃Si相；所述球状Cr相的粒径为2~10 nm；所述圆盘状Cr₃Si相的粒径为50~100 nm。

优选地，所述铜合金包括如下体积分数的织构：(001)[100]织构5~25%，(112)[11-1]织构10~15%，(110)[001]织构5~20%，(011)[2-11]织构5~20%，(123)[63-4]织构5~15%，(012)[100]织构5~20%，(124)[21-1]织构5~20%，(113)[12-1]织构5~20%和(362)[8-53]织构5~10%。

本发明还提供了上述技术方案所述的引线框架用低残余应力铜合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）将合金原料进行熔炼后铸造，得到铜合金铸锭；