微量合金元素對Cu-Ni-Si合金組織和性能的影響

引線框架是半導(dǎo)體元器件和集成電路封裝的主要材料，起到支撐芯片、傳輸信息和散熱的作用，因此引線框架在集成電路器件和各組裝過程中占有極重要的地位，成為集成電路發(fā)展的突出問題。為此，國外科技界對引線框架的加工方法和引線框架材料的研究投入了巨大的人力、物力和財(cái)力，并取得了巨大的技術(shù)進(jìn)步。國際上生產(chǎn)銅基引線框架材料以歐美、日、韓等國家為代表，其中以日本產(chǎn)量最大，日本和德國是世界上最大的引線框架銅帶的出口國。然而，與國外產(chǎn)品相比，我國的引線框架銅帶生產(chǎn)規(guī)模小、品種規(guī)格少、質(zhì)量精度差，存在一定差距。

為了探求一個(gè)較為理想的Cu-Ni-Si系合金成分和行之有效的加工工藝，本文研究了微量合金元素Ag、P對Cu-Ni-Si合金組織和性能的影響，以期為該合金的生產(chǎn)工藝提供理論依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)用Cu-Ni-Si合金，在10kg中頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉而成，材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：2.0Ni、0.5Si、0.15Ag、0.03P，余量為銅。澆鑄溫度為1300～1350℃。合金的固溶處理在RJX-2.5-10型箱式電阻爐中進(jìn)行，工藝為900℃×1h，隨后水淬。合金時(shí)效處理在SRJX-3-12型管式電阻爐中進(jìn)行。合金的冷變形在實(shí)驗(yàn)用自制的雙輥軋機(jī)上進(jìn)行，軋輥尺寸為Φ100mm×200mm。電阻測量使用ZY9987型數(shù)字式微歐計(jì)。顯微硬度測量在國產(chǎn)HV1000型數(shù)顯顯微硬度計(jì)上進(jìn)行，載荷為0.01kg。用島津AG-1250KN型精密萬能試驗(yàn)機(jī)測試合金的抗拉強(qiáng)度。金相組織觀察在OLYMPUSPMG3型顯微鏡上進(jìn)行。微觀組織觀察在H800透射和JSM-5610LV型掃描電鏡下進(jìn)行。

微量合金元素Ag、P的加入使Cu-2.0Ni-0.5Si合金造成較為嚴(yán)重的晶格畸變，起到有效的細(xì)化晶粒的作用。在Cu-2.0Ni-0.5Si合金中添加微量合金元素Ag后，在450℃時(shí)效2h，其電導(dǎo)率比Cu-2.0Ni-0.5Si合金提高了15.3%，Ag的加入有效地提高了合金的電導(dǎo)率。在Cu-2.0Ni-0.5Si合金中添加微量合金元素P后，在450℃時(shí)效2h，其顯微硬度和抗拉強(qiáng)度比Cu-2.0Ni-0.5Si合金分別提高18.6%和29.8%，可見微量合金元素P的加入，有效地提高了合金的顯微硬度和抗拉強(qiáng)度。Cu-Ni-Si合金中加入微量合金元素Ag、P，能夠明顯地抑制Cu-Ni-Si合金的再結(jié)晶過程，并且能夠細(xì)化該合金的再結(jié)晶晶粒。