微量合金元素對(duì)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(guò)程中占有極重要的地位，成為集成電路發(fā)展的突出問(wèn)題。為此，國(guó)外科技界對(duì)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(guó)際上生產(chǎn)銅基引線框架材料以歐美、日、韓等國(guó)家為代表，其中以日本產(chǎn)量最大，日本和德國(guó)是世界上最大的引線框架銅帶的出口國(guó)。然而，與國(guó)外產(chǎn)品相比，我國(guó)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(duì)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(cè)量使用ZY9987型數(shù)字式微歐計(jì)。顯微硬度測(cè)量在國(guó)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(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)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(jiàn)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(guò)程，并且能夠細(xì)化該合金的再結(jié)晶晶粒。