電子引線框架用銅合金異型銅帶的生產方法

    導讀：引線框架材料是半導體分立器件和集成電路封裝的主要材料之一。國際上沿用的 引線框架材料有銅合金和鎳鐵合金兩類材料，銅合金引線框架材料因其優良的高傳導性、 又兼其適應的加工性、電度釬焊性、耐應力腐蝕開裂性、必要的強度與樹脂封裝的密著性等 特點，倍受青睞。目前國內生產的電子引線框架用銅合金異型銅帶，成品率低，成本高(gao)，而且 帶材的長度也不(bu)能(neng)滿足用戶連續(xu)高(gao)速沖(chong)制的要求(qiu)。

    電子引(yin)(yin)線(xian)框架(jia)(jia)用銅合金(jin)異型(xing)銅帶的(de)生產方(fang)法(fa)具有相當(dang)的(de)優勢，因此被(bei)廣泛應用。引(yin)(yin)線(xian)框架(jia)(jia)其實(shi)就是集(ji)成電路(lu)(lu)的(de)芯片載體。引(yin)(yin)線(xian)框架(jia)(jia)的(de)作用在于“和外部(bu)導(dao)線(xian)進行連接”。而引(yin)(yin)線(xian)框架(jia)(jia)的(de)原材(cai)料類型(xing)有很多，包括了“KFC、C194、C7025、FeNi42、TAMAC-15、PMC-90”等。引(yin)(yin)線(xian)框架(jia)(jia)材(cai)料是半導(dao)體分(fen)立器件和集(ji)成電路(lu)(lu)封裝材(cai)料之一。

    電(dian)子引(yin)線(xian)框(kuang)(kuang)架(jia)(jia)用(yong)(yong)銅(tong)(tong)(tong)合(he)金(jin)異型(xing)(xing)銅(tong)(tong)(tong)帶具(ju)有(you)“高(gao)傳導性、適應的(de)(de)加工(gong)性、電(dian)度釬(han)焊性、耐應力(li)腐蝕開(kai)裂(lie)性、必(bi)要(yao)的(de)(de)強度與樹脂封裝的(de)(de)密(mi)著(zhu)性”等優勢，因此非常(chang)的(de)(de)受歡迎(ying)。但是國內(nei)的(de)(de)電(dian)子引(yin)線(xian)框(kuang)(kuang)架(jia)(jia)用(yong)(yong)銅(tong)(tong)(tong)合(he)金(jin)異型(xing)(xing)銅(tong)(tong)(tong)帶的(de)(de)成(cheng)本率(lv)不高(gao)，而且成(cheng)本高(gao)，因此需要(yao)一種(zhong)新(xin)的(de)(de)方法，那么電(dian)子引(yin)線(xian)框(kuang)(kuang)架(jia)(jia)用(yong)(yong)銅(tong)(tong)(tong)合(he)金(jin)異型(xing)(xing)銅(tong)(tong)(tong)帶的(de)(de)生產(chan)方法就(jiu)這樣被(bei)發明了。

引線框架的性能怎么樣?

1、良好的導電性能：引線框架在塑封體中起到芯片和外面的連接作用，因此要求它要有良好的導電性。另外，在電路設計時，有時地線通過芯片的隔離墻連到引線框架的基座，這就更要求它有良好的導電性。如圖2所示。有的集成電路的工作頻率較高，為減少電容和電感等寄生效應，對引線框架的導電性能要求就更高，導電性越高，引線框架產生的阻抗就越小。一般而言，銅材的導電性比鐵鎳材料的導電性要好。如：Fe58%-Ni42%的鐵鎳合金，其電導率為3.0%IACS;摻0.1%Zr的銅材料，其(qi)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)為90%IACS;摻2.3%Fe、0.03%P、0.1%Zn的(de)銅材(cai)料(liao)，其(qi)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)為65%IACS，因此從上(shang)面可以看出，銅材(cai)的(de)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)較好，并且根據摻雜不同，其(qi)電(dian)(dian)(dian)導(dao)率(lv)(lv)(lv)有較大的(de)差別(bie)

2、良好的導熱性：集成電路在使用時，總要產生熱量，尤其是功耗較大的電路，產生的熱量就更大，因此在工作時要求主要結構材料引線框架能有很好的導熱性，否則在工作狀態會由于熱量不能及時散去而"燒壞"芯片。導熱性一般可由兩方面解決，一是增加引線框架基材的厚度，二是選用較大導熱系數的金屬材料做引線框(kuang)架。Fe58%-Ni42%的鐵鎳(nie)合金導(dao)(dao)熱(re)系(xi)數(shu)為(wei)15.89W/cm~℃;摻(chan)0.1%Zr的銅材(cai)料，其(qi)導(dao)(dao)熱(re)系(xi)數(shu)為(wei)359.8W/cm~℃;摻(chan)0.1%Fe、0.058%P的銅材(cai)料，其(qi)導(dao)(dao)熱(re)系(xi)數(shu)為(wei)435.14W/cm℃。可見銅材(cai)料的導(dao)(dao)熱(re)系(xi)數(shu)較好，而且根(gen)據(ju)摻(chan)雜的不(bu)同，其(qi)導(dao)(dao)熱(re)系(xi)數(shu)不(bu)一樣。

3、良好的熱匹配(即熱膨脹)：材料受熱產生膨脹，在封裝體中，引線框架和塑封體的塑封樹脂相接觸，也和芯片間接接觸，因此要求它們有一個良好的熱匹配。Fe58%-Ni42%的鐵鎳合金，其線膨脹系數為43×10-7/℃，一般的銅材料引線框架，其線膨脹系數為(160~180)×10-7/℃，由此可見，鐵鎳材料的膨脹系數較小，銅材料的膨脹系數較大。銅質引線框架的膨脹系數和塑封樹脂的膨脹系數(200×10'7/~C左右)相近，但是和硅芯片的膨脹系數相差較大，硅的膨脹系數為26×l0-7/℃。不過，現在采用的樹脂導電膠作為粘片材料，它們的柔韌性強，足以吸收芯片和銅材之間所出現的應力形變。如果是共晶裝片，那么就不宜采用線膨脹系數大的鋼材做引線框架了。

4、良好(hao)的強(qiang)(qiang)度(du)(du)：引線框(kuang)架無論是在封裝(zhuang)過程(cheng)中(zhong)，還是在隨后的測試及(ji)客戶在插到印刷線路板的使用過程(cheng)中(zhong)，都要(yao)求其有良好(hao)的抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)。Fe58%-Ni42%的鐵(tie)鎳合金(jin)的抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)為(wei)0.64GPa，而銅(tong)材(cai)料合金(jin)的抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)一(yi)般(ban)為(wei)0.5GPa以下，因此(ci)銅(tong)材(cai)料的抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)要(yao)稍差(cha)一(yi)些，同樣它可以通過摻雜來改(gai)善抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)。作為(wei)引線框(kuang)架，一(yi)般(ban)要(yao)求抗(kang)拉強(qiang)(qiang)度(du)(du)至少應達到441MPa，延伸率大于5%。

5、耐熱(re)(re)(re)性(xing)和耐氧化性(xing)：耐熱(re)(re)(re)性(xing)用軟化溫度(du)進行衡量。軟化溫度(du)是將材料加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)5分鐘后，其硬(ying)度(du)變化到初(chu)始(shi)硬(ying)度(du)的(de)80%的(de)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)溫度(du)。通(tong)常軟化溫度(du)在400℃以(yi)上便可(ke)(ke)(ke)以(yi)使用。材料的(de)耐氧化性(xing)對產品的(de)可(ke)(ke)(ke)靠性(xing)有很大的(de)影響(xiang)，要(yao)求由于加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)而生(sheng)成的(de)氧化膜盡(jin)可(ke)(ke)(ke)能少。

6、具(ju)有相(xiang)當的耐腐蝕性：引線框架不(bu)應(ying)發(fa)生應(ying)力腐蝕裂紋(wen)，在一般潮(chao)濕氣候(hou)下(xia)不(bu)應(ying)腐蝕而產生斷(duan)腿(tui)現(xian)象。引線框架用銅(tong)合金異(yi)型銅(tong)帶的傳統(tong)生產工藝(yi)

扁錠在正壓微氧化氣氛下加熱，將加熱好的扁錠在熱軋機上軋制幾個道次，在線冷卻后進行矯平，上下表面銑削并卷成帶卷。經銑削后的帶坯在冷軋機上反復冷軋，并伴隨著退火作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)以消除(chu)冷(leng)作(zuo)(zuo)(zuo)硬化效應。為改善制品表面，用(yong)(yong)(yong)礦物油作(zuo)(zuo)(zuo)潤滑冷(leng)卻介(jie)質；各種硬狀態的(de)帶(dai)(dai)材均需經(jing)過(guo)脫(tuo)(tuo)脂處理，方(fang)能(neng)供用(yong)(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)(yong)，脫(tuo)(tuo)脂處理主要(yao)是(shi)“脫(tuo)(tuo)脂—刷洗—烘干”作(zuo)(zuo)(zuo)業，使帶(dai)(dai)材表面不殘留軋制油跡；厚度小于０．６ｍｍ的(de)薄帶(dai)(dai)采(cai)用(yong)(yong)(yong)連續(xu)拉彎進行矯平(ping)，使縱向(xiang)彎曲和橫(heng)向(xiang)彎曲均能(neng)得到消除(chu)，經(jing)成(cheng)(cheng)品剪切后(hou)的(de)帶(dai)(dai)卷包裝入庫(ku)。如果產(chan)品是(shi)異型帶(dai)(dai)，還要(yao)經(jing)過(guo)“成(cheng)(cheng)型—電鍍”的(de)工序(xu)后(hou)才(cai)能(neng)包裝入庫(ku)。

引線框架用(yong)銅合金異型銅帶的生產(chan)現狀

引線框架(jia)用(yong)銅(tong)帶(dai)目前(qian)國內尚不(bu)能批量生產，即(ji)使(shi)小量試制的(de)產品也都存在(zai)著這樣或那(nei)樣的(de)問題(ti)，與(yu)用(yong)戶要求，與(yu)國外同行(xing)相比，差距很大。主(zhu)要表現在(zai)

1、在國(guo)內90%以上的銅(tong)帶(dai)(dai)廠采(cai)用(yong)(yong)小(xiao)錠生(sheng)產，幾何損失大，成品(pin)率低，而且帶(dai)(dai)材的長(chang)度也(ye)不能滿足用(yong)(yong)戶(hu)連(lian)續(xu)高速沖制的要(yao)求。國(guo)外一般采(cai)用(yong)(yong)長(chang)尺帶(dai)(dai)卷，加工成品(pin)率高，而且容易(yi)實現高速穩(wen)定軋(ya)制，產品(pin)質(zhi)量(liang)好，效率高，頭尾(wei)精度下(xia)降的比率很小(xiao)。

2、國內絕大(da)多數工廠均(jun)采(cai)用小鑄(zhu)錠(ding)熱軋(ya)到(dao)4.6mm以后，不(bu)進行帶坯銑(xian)面(mian)。而國外無論大(da)小廠均(jun)采(cai)用熱軋(ya)后帶坯銑(xian)面(mian)的(de)(de)工藝，其優(you)點(dian)是不(bu)僅能消除鑄(zhu)錠(ding)較深的(de)(de)皮下缺陷，而且還(huan)能消除熱軋(ya)帶來的(de)(de)表面(mian)缺陷，還(huan)省(sheng)去了鑄(zhu)錠(ding)銑(xian)面(mian)和熱軋(ya)后部分產品的(de)(de)酸洗工序。

3、內(nei)現有的軋制、剪切設備的精(jing)度極(ji)差，沒有先進的控制手段，寬度和厚(hou)度偏差與國(guo)外差別(bie)較(jiao)大。

4、少(shao)數工廠雖然軋(ya)機的精度很好，但由于設備(bei)不(bu)配套，缺(que)少(shao)如(ru)連續拉(la)彎矯平、脫脂及精密(mi)剪切、包裝等設備(bei)，所(suo)以(yi)仍(reng)不(bu)能生產出高質量的合格產品。

電子引線(xian)框架用(yong)銅合金異(yi)型銅帶的生產方法有哪些優(you)勢？

提高(gao)了(le)生產(chan)效率，降低了(le)生產(chan)成本，帶(dai)寬長度及規(gui)格變換隨意。

電子引(yin)線框架用銅合金(jin)異型銅帶的生產方法：

其(qi)流程如下(xia)銅合金坯(pi)料→熔(rong)煉→鑄錠→加熱→水封擠壓→成型→孔(kong)型軋制→光亮退火→剪切。

電子引線框架(jia)用銅(tong)合金異型銅(tong)帶的生(sheng)產(chan)方(fang)法注意事項：

1、所述的銅(tong)合金坯(pi)料，按重量百分比計選(xuan)用：Fe：0.05～0.15％；P：0.015～0.04％；Cu：余量；

2、所述(shu)的(de)加熱即達到(dao)坯料的(de)擠出溫度；

3、所述的擠(ji)壓溫度為(wei)：850～900℃；

4、所(suo)述的光亮(liang)退火溫度為(wei)：450～550℃；

5、所述的孔型軋制(zhi)后進行光亮退火，這個過程反復四次(ci)；

6、所(suo)述的(de)(de)孔型(xing)(xing)(xing)軋(ya)(ya)制選(xuan)用“T”型(xing)(xing)(xing)結構(gou)的(de)(de)軋(ya)(ya)輥，軋(ya)(ya)制出“T”型(xing)(xing)(xing)結構(gou)的(de)(de)銅(tong)合(he)金異型(xing)(xing)(xing)銅(tong)帶(dai)；

7、所述的(de)(de)孔型(xing)軋(ya)(ya)制選用“U”型(xing)結構(gou)的(de)(de)軋(ya)(ya)輥，軋(ya)(ya)制出(chu)“U”型(xing)結構(gou)的(de)(de)銅合金異型(xing)銅帶。

電(dian)子引線框(kuang)架用(yong)銅合金異型(xing)銅帶(dai)的(de)生產(chan)方法具(ju)體(ti)案例

取(qu)按(an)重量百分比計含有：Fe：0.05％；P：0.015％；Cu：余量的(de)(de)銅(tong)(tong)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)坯料(liao)，將其(qi)按(an)照(zhao)傳(chuan)統熔煉及(ji)鑄錠工藝處理(li)后，在溫度(du)為850℃的(de)(de)條件(jian)(jian)下加熱，達到(dao)(dao)擠(ji)(ji)壓溫度(du)，使之(zhi)軟(ruan)化(hua)，為防(fang)止(zhi)其(qi)氧(yang)化(hua)將軟(ruan)化(hua)后的(de)(de)原料(liao)直接擠(ji)(ji)入(ru)(ru)水中(zhong)進(jin)行(xing)水封(feng)，將成(cheng)型(xing)(xing)(xing)后的(de)(de)銅(tong)(tong)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)材料(liao)輸送到(dao)(dao)“T”型(xing)(xing)(xing)結(jie)構的(de)(de)軋(ya)輥2中(zhong)，進(jin)行(xing)孔型(xing)(xing)(xing)軋(ya)制，軋(ya)制出(chu)“T”型(xing)(xing)(xing)結(jie)構的(de)(de)銅(tong)(tong)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)異型(xing)(xing)(xing)銅(tong)(tong)帶(dai)雛形件(jian)(jian)1，將得(de)到(dao)(dao)的(de)(de)銅(tong)(tong)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)異型(xing)(xing)(xing)銅(tong)(tong)帶(dai)雛形件(jian)(jian)1在溫度(du)為450℃條件(jian)(jian)下光(guang)亮退火(huo)，再重復(fu)孔型(xing)(xing)(xing)軋(ya)制及(ji)光(guang)亮退火(huo)工序三次，得(de)到(dao)(dao)銅(tong)(tong)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)異型(xing)(xing)(xing)銅(tong)(tong)帶(dai)，按(an)照(zhao)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)剪切處理(li)，得(de)到(dao)(dao)所需規(gui)格的(de)(de)電子引線框架用(yong)銅(tong)(tong)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)異型(xing)(xing)(xing)銅(tong)(tong)帶(dai)，繼而(er)包裝入(ru)(ru)庫。