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、物力和財力，并取得了巨大的技術進步。國際上生產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，與國外產品相比，我國的引線框架銅帶生產規模小、品種規格少、質量精度差，存在一定差距。

為了探求一個較為理想的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工藝提供理論依據。

實驗用Cu-Ni-Si合金，在10kg中頻感應熔煉爐中熔煉而成，材料的化學成分(質量分數，%)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型箱式電阻爐中進行，工藝為900℃×1h，隨后水淬。合金時效處理在SRJX-3-12型管式電阻爐中進行。合金的冷變形在實驗用自制的雙輥軋機上進行，軋輥尺寸為Φ100mm×200mm。電阻測量使用ZY9987型數字式微歐計。顯微硬度測量在國產HV1000型數顯顯微硬度計上進行，載荷為0.01kg。用島津AG-1250KN型精密萬能試驗機測試合金的抗拉強度。金相組織觀察在OLYMPUSPMG3型顯微鏡上進行。微觀組織觀察在H800透射和JSM-5610LV型掃描電鏡下進行。

微量合金元素Ag、P的加入使Cu-2.0Ni-0.5Si合金造成較為嚴重的晶格畸變，起到有效的細化晶粒的作用。在Cu-2.0Ni-0.5Si合金中添加微量合金元素Ag后，在450℃時效2h，其電導率比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率。在Cu-2.0Ni-0.5Si合金中添加微量合金元素P后，在450℃時效2h，其顯微硬度和抗拉強度比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合金的再結晶過程，并且能夠細化該合金的再結晶晶粒。