一种铜合金带材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铜合金带材，其特征在于，该铜合金的质量百分比组成为Cr：0.1wt％～1.0wt％、Si：0.01wt％～0.2wt％，X：0.01～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质，其中X为Fe、Ti、Zr、Ag、Zn、Sn中的至少一种；铜合金带材垂直于轧制方向的截面上，粒径在5nm以下的第二相粒子的个数为A，粒径在100nm以上的第二相粒子个数为B，两者之间满足A/B≥3。本发明专利技术通过控制Cr、Si的添加量，限定铜合金带材垂直于轧制方向的截面上粒径在5nm以下的第二相粒子的个数与粒径在100nm以上的第二相粒子个数的比值，在保证合金具有高强度、高导电性能的同时改善带材表面的平整度、残余应力分布均匀。残余应力分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种铜合金带材及其制备方法


[0001]本专利技术属于铜合金
，具体涉及一种铜合金带材及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子信息产品的小型化、薄型化、轻量化、多功能化及智能化，集成电路向大规模集成电路和超大规模集成电路方向发展，集成电路使用的铜合金引线框架随之向引线间距微细化、多脚化的方向进步。相比较传统的引线框架，封装引线框架引线之间间距更小，远小于传统引线框架的间距。如此小的间距，采用硬质合金冲压模具是无法完成的，而采用蚀刻加工方式，可以实现最高密度和最多脚数引线框架的生产。引线框架的多引线、小间距，使蚀刻成型加工手段得到更为广泛的应用，同时对铜合金的性能提出了更高的需求。
[0003]引线框架材料要求铜合金具有良好的导电性、导热性、强度及耐蚀性和耐热性等。因此用于引线框架的铜基材料均为具有析出强化特点的高性能铜合金，在固溶强化、形变强化和时效析出强化的多重作用下，实现材料的高强度，并最大限度地减少电导率的损失，以达到引线框架所需的力学性能与导电性的良好匹配。常用的高性能铜合金主要是以CuFeP、CuNiSi系及CuCrZr系为主的铜合金，包括C18045、C19210、C19400、C70250等合金及其改进体系，近年来，国内还开发了一些小众牌号的框架材料，如Cu
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Sn合金、微合金化的Cu
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Cr合金等。
[0004]除了满足冲制型引线框架带材的所有技术指标外，蚀刻型引线框架材料对带材产品的表面质量、板型和残余应力等均提出了更高的要求，基本代表了引线框架带材加工的最高技术水平。而蚀刻产品存在的主要问题是表面平整度、板形及残余应力等技术指标不足，特别是半蚀刻产品，除在控制残余应力分布状态及其均匀性上仍存在问题外，对带材表面平整度的控制也难以稳定。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种具有强度、导电率、表面平整度及残余应力分布均匀性等综合性能优异的铜合金带材。
[0006]本专利技术解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种铜合金带材，其特征在于，该铜合金的质量百分比组成为Cr：0.1wt％～1.0wt％、Si：0.01wt％～0.2wt％，X：0.01～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质，其中X为Fe、Ti、Zr、Ag、Zn、Sn中的至少一种；铜合金带材垂直于轧制方向的截面上，粒径在5nm以下的第二相粒子的个数为A，粒径在100nm以上的第二相粒子个数为B，两者之间满足A/B≥3。
[0007]本专利技术中Cr通过固溶处理溶入铜基体中形成过饱和固溶体，之后通过时效处理析出第二相。由于高温环境下Cr元素在铜基体中的最大固溶度约为0.65wt％，而在室温下固溶度较低，故在凝固过程中部分Cr元素以相变等方式在基体中形成尺寸大小不一的第二相，小的只有几纳米，大的则达到几百纳米。这些第二相弥散分布于合金基体中，使得合金的硬度得到提升，在后续的冷加工中，析出的第二相与位错发生剧烈的交互作用，很大程度
上提高了合金基体中的位错密度，从而提高合金的强度。若Cr含量过高，则析出的大尺寸第二相增多，不仅会使得合金的电阻率上升，还会对合金的表面平整度产生恶化效果，同时影响残余应力的均匀分布；若Cr含量过低，则无法不足以产生析出强化的效果。因此，本专利技术铜合金带材中的Cr在0.1wt％～1.0wt％范围内。
[0008]Si元素的适量添加可以起到脱氧、净化熔体的作用，对熔炼过程中的流动性有促进作用，同时能够细化上述含Cr的第二相，从而增加析出相的强化效果，少量Si元素的添加可以有效的提高合金的强度、并且对导电性能影响较小。若Si含量过高会导致析出相的颗粒增多并粗大化，出现明显的偏聚倾向，对合金的导电性能和表面平整度都会产生较大的影响；反之Si含量过低对析出相的细化作用不明显。故将本专利技术铜合金带材的Si含量控制在0.01wt％～0.2wt％范围内。
[0009]X元素主要是通过固溶于铜中，起固溶强化的作用，从而有利于提高本专利技术铜合金带材的机械性能。其中Fe元素可与Si形成Si化物析出相，从而起到弥散强化的作用，同时有利于进一步提升本专利技术铜合金带材的强度和硬度；Ti对铜合金的高温软化温度有提升作用；Zr还能与Cr可以形成Cr
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Zr沉淀相，有利于提高本专利技术铜合金带材的抗拉强度；Ag、Zn、Sn与Cu的原子半径差较小，在发生固溶强化作用时对合金导电性能的影响很小。上述元素的含量若过低则效果不明显；若含量过高，则会大幅降低本专利技术铜合金带材的导电率，对表面平整度也会产生不利的影响。因此，本专利技术铜合金带材中的元素X的含量控制在0.01～1.0wt％。
[0010]本专利技术铜合金带材通过引入弥散分布的微细第二相粒子以及其带来的高密度位错纠缠作用，在保证合金具有高强度、高导电性能的同时改善带材表面的平整度。合金中Cr、Si等元素在时效析出后会形成尺寸大小不均的第二相弥散分布于铜基体中，其中部分较大的析出相沿着晶界分布，晶界内部还分布着细小的第二相。这些第二相粒子在基体中引入了高密度的位错，亚晶界等缺陷，对合金的硬度和导电率产生积极影响，随着其中晶粒内分散的微细第二相粒子弥散程度的增大，合金硬度达到峰值；相比于上述微细的第二相粒子，粗大的第二相粒子多数分布于晶界处，对合金的强化效果较弱，且析出相的偏聚和粗化会使得合金局部的硬度降低，导致合金冷加工板型控制的精度下降，使得表面平整度受到很大影响，因此应控制粗大第二相粒子的数量尽可能少。本专利技术铜合金带材垂直于轧制方向的截面上，粒径在5nm以下的第二相粒子的个数为A，粒径在100nm以上的第二相粒子个数为B，两者之间满足A/B≥3，由于晶界对变形起阻碍作用，且晶界处的粗大第二相与晶内的细小第二相变形差异较大，当A/B≥3，能够将合金发生不协调变形以及局部应力集中的倾向控制在较低的水平，此时合金带材具有良好的表面平整度，同时残余应力分布较为均匀。
[0011]作为优选，该铜合金带材垂直于轧制方向的截面上，粒径在5nm以下的第二相粒子以CrSi化合物为主体，粒径在100nm以上的第二相粒子以Cr单质为主体。
[0012]作为优选，该铜合金带材的微观组织中包括铜型织构、高斯织构，且铜型织构的面积占比和高斯织构的面积占比的比值控制在1.0～3.0。当铜型织构比例较高，高斯织构比例较低时，合金带材的平整度良好，残余应力的分布均匀，从而确保其具有良好的蚀刻性能；反之当铜型织构比例较低时而高斯织构比例过高时，合金带材的表面平整度较差，蚀刻性能随之劣化，严重的会导致蚀刻后因应力分布不均等问题而发生断裂。对本专利技术铜合金
带材的铜型织构和高斯织构的面积占比进行控制，能够在获得良好的强度和导电性能的同时，保证本专利技术的铜合金带材的表面平整度和残余应力的分布情况得到改善，因此，将铜型织构的面积占比和高斯织构的面积占比的比值控制在1.0～3.0。
[0013]作为优选，该铜合金还包括质量百分比0.01～0.5wt％的M，M选自Ni、Co、Mn、Mg、P、RE中的至少一种。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜合金带材，其特征在于，该铜合金的质量百分比组成为Cr：0.1wt％～1.0wt％、Si：0.01wt％～0.2wt％，X：0.01～1.0wt％，余量为Cu和不可避免的杂质，其中X为Fe、Ti、Zr、Ag、Zn、Sn中的至少一种；铜合金带材垂直于轧制方向的截面上，粒径在5nm以下的第二相粒子的个数为A，粒径在100nm以上的第二相粒子个数为B，两者之间满足A/B≥3。2.根据权利要求1所述的铜合金带材，其特征在于，该铜合金带材垂直于轧制方向的截面上，粒径在5nm以下的第二相粒子以CrSi化合物为主体，粒径在100nm以上的第二相粒子以Cr单质为主体。3.根据权利要求1所述的铜合金带材，其特征在于，该铜合金带材的微观组织中包括铜型织构、高斯织构，且铜型织构的面积占比和高斯织构的面积占比的比值控制在1.0～3.0。4.根据权利要求1所述的铜合金带材，其特征在于，该铜合金还包括质量百分比0.01～0.5wt％的M，M选自Ni、Co、Mn、Mg、P、RE中的至少一种。5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的铜合金带材，其特征在于：该铜合金带材的抗拉强度达500MPa以上、导电率达60％IACS以上、带材厚度波动率≤4％、残余应力标准偏差≤10...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥鹏，裴勇军，李吉宝，李宁，张轩，张明，胡仁昌，钟磊，
申请(专利权)人：宁波博威合金板带有限公司宁波博威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：