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《Cu_Ni_Si系引线框架用铜合金成分设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第9卷第4期中国有色金属学报1999年12月Vol.9No.4TheChineseJournalofNonferrousMetalsDec.1999文章编号:1004-0609(1999)04-0723-05CuNiSi系引线框架用铜合金成分设计111222曹育文马莒生唐祥云王碧文王世民李红(1清华大学材料科学与工程系,北京100084;2洛阳铜加工厂,洛阳471039)摘要:研究了合金元素对CuNiSi系列引线框架用铜合金性能的影响。发现合金中时效析出物具有与Ni2Si相似的晶体
2、结构,Ni及Si元素含量对材料硬度和电导率有很大影响。当Ni及Si元素含量增大时,由于析出物数量增多,材料硬度增加;当Ni与Si原子数之比小于2时,材料电导率明显下降,这是由于过剩Si元素以固溶原子形式存在,强烈损害材料电导率的结果。加入Zn元素后,保温过程中Zn元素在合金与SnPb共晶焊料界面处偏聚,阻碍脆性金属间化合物层的形成,在425K保温1000h后,铜合金与焊料间结合良好。关键词:引线框架;铜合金;硬度;电导率;钎焊中图分类号:TG132.2TG151.2文献标识码:A随着集成电路向高密度、小型化、大功率[2,5~7]涌现
3、,用量也不断增大。九五!期间国方向发展,对电子封装所用材料的性能提出了内准备研制开发我国自己的CuNiSi系列引[1~3]更高的要求。近年来,随着塑料封装的广线框架合金。作为新材料研制的基础,必须详泛应用,与塑封材料热胀系数相匹配的铜合金细研究合金的化学成分设计,以保证在合适的[2,3]引线框架材料得到了很大发展。铜合金引后续加工后材料能获得良好的力学性能、电导线框架材料除必须具有高强度、高导电、导热率和应用性能,满足集成电路制造厂家的需性能外,还必须具有良好的应用性能,包括电要。[3]镀性能、钎焊性能、蚀刻性能等。其中引线框架材料与SnPb焊料间的
4、结合强度对于电路1实验方法的可靠性是十分重要的。在钎焊过程中以及电路工作时,铜合金引线框架材料与焊料界面处实验材料制备工作在洛阳铜加工厂进行。[1]会形成CuSn金属间化合物层,由于金属间铸锭尺寸为34mm∀150mm∀140mm,铣面后化合物的热膨胀系数与铜合金及焊料相差很在1125K保温2h后热轧至2mm。不同成分大,且其塑性很差,在热疲劳过程中通常在此合金的热轧板在725K时效不同时间后测量其萌生裂纹,因此必须控制金属间化合物层厚度维氏硬度和电导率,电导率测量在双臂电桥上以提高电路的可靠性。进行。CuNiSi系列合金是一种时效强化型合TEM试
5、样制备:首先将试样化学减薄至金,其时效强化效应是Corson在1927年首次30~40m(化学减薄液为30mLHNO3+10mL[4]发现的,近年来由于其高强度而得到了很大H3PO4+50mLCH3COOH,80~85#),经小发展,新型CuNiSi系引线框架用合金在不断冲床冲出d3mm圆片后,用双喷电解的方法前中国有色金属工业总公司资助项目收稿日期:1998-10-26;修回日期:1999-01-25曹育文(1973-),男,讲师,博士研究生∃724∃中国有色金属学报1999年9月在试样上做出薄区(双喷电解
6、溶液为70%Cu1.0%Ni0.25%Si0.1%Zn,命名为QSiH3PO4水溶液,电压为6~8V)。TEM观察在0.25。JEM200CX型透射电子显微镜上进行,加速表1合金的化学成分(质量分数,%)电压200kV,相机长度0.70m。Table1Compositionofalloys(%)为研究铜合金与焊料间的结合情况,对合No.NiSiZnCu金时效后冷轧带材进行除锈、去油处理,经丙1#1.00.220.15Bal.2#1.00.300.15Bal.酮、酒精清洗后,用锡铅共晶焊料在500K进3#1.00.170.15Bal.行钎焊,在4
7、25K保温1000h后观察界面微观组织,同时研究TP0型引线框架用铜合金(Cu2.2铜合金与焊料的界面组织0.03%P)与焊料的界面作为对照。界面微观组经425K保温1000h后,SEM下QSi0.25织观察在CSM950和JEOL6301F型扫描电型合金及TP0型引线框架用铜合金与焊料之镜上进行。间的界面组织如图2所示。可见,TP0型合金与焊料之间形成了约25m厚的CuSn金属间2实验结果化合物层,且金属间化合物层中存在大量裂纹,说明TP0型合金与焊料间的结合较差;而2.1不同成分合金时效后的强度与电导率QSi0.25型合金与焊料间的金属
8、间化合物层厚熔炼了3种不同成分的合金,其化学成分度约为5m,金属
