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引线框架铜带的生产工艺设计

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引线框架铜带的生产工艺设计 引线框架铜带的生产工艺设计 崔吴 (洛阳有色金属加工设计研究院 471039) 摘要:根据不同的合金类型和特点,选择相应的生产工艺和加工设备,是制造高精度引线框架铜带 的关健.本文以09400. C19210合金为例,叙述生产引线框架铜带的技术特点和设计思路. 关键词:引线框架材料 钧合金 生产工艺设计 一、绪 言 引线框架铜带是为适应电子信息高新技术产业的迅速发展而发展起来的高性能、高新技 术密集型产品.它是专门用于制造半导体分立器件和集成电路块的引线框架材料.我国目前...

引线框架铜带的生产工艺设计
引线框架铜带的生产 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 崔吴 (洛阳有色金属加工设计研究院 471039) 摘要:根据不同的合金类型和特点,选择相应的生产工艺和加工设备,是制造高精度引线框架铜带 的关健.本文以09400. C19210合金为例,叙述生产引线框架铜带的技术特点和设计思路. 关键词:引线框架 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 钧合金 生产工艺设计 一、绪 言 引线框架铜带是为适应电子信息高新技术产业的迅速发展而发展起来的高性能、高新技 术密集型产品.它是专门用于制造半导体分立器件和集成电路块的引线框架材料.我国目前 使用的半导体分立器件和集成电路块,一是整体进口,二是进口引线框架国内封装,三是进 口铜带国内制成引线框架后封装.四是近年来研制的少童国产铜带制成引线框架后封装.作 为垂础材料的引线框架铜带,几乎全部籍要从国外进口.近几年随着我国大规模集成电路和 超大规模集成电路生产线的启动,引线框架铜带的藉求I越来越大.因此建立一条高精度引 线框架铜带生产线,填补我国电子墓础材料的空白,实现引线框架铜带国产化是电子材料行 业的当务之急‘:,. 本文从设计工艺方案的观点出发,论述生产引线框架铜带的技术特点. 二、引线框架材料 1.对引线框架材料的性能要求 由于电子产业的迅速发展,电子设备日益高性能化和多功能化,半导体分立器件和集成 电路用引线框架材料要具备以下性能: ①导电导热性能好.随着电子元器件集成度的提高和功率消耗的增大,必须提高其傲热 性能以保持芯片在容许的温度范围内工作,此外,由于电子设备的传输信号和工作频率的提 高,引线框架材料还要具有良好的导电性能,以减少电容和电感效应的不良影响,进一步降 低外引线的阻抗,减轻芯片发热. ②较高的强度和硬度.根据不同的用途,引线框架材料的强度和硬度要求各不相同.目 前一般要求引线框架材料的抗拉强度在35一75kgf /mm=之间,延伸率不低于4%,维氏硬度 应在120以上,反复夸曲次数为4一10次.由于半导体装里向短小轻薄化的发展,引线框架 材料在具有良好的导电性的同时,应有更高的强度. ③耐热性能和抗氧化性能好.通常以软化温度来 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示材料的耐热性能.即将材料加热 五分钟,使其硬度降至常温下的80%的加热温度,称之谓软化温度.引线框架软化温度要 求在400℃以上.如C19210合金的软化温度是748 0K (475'0)。见图1‘,’.因此它对半 导体组装时的热影响的可非性很高.材料的抗氧化性能是材料在受热条件下有抵抗载化的能 力.对于保证器件的可布运行是至关重要的. {!I{ ‘、.、~} }沁 ! .J了勺叫-厂一I一 1 己 ! . { 资火皿炭 因 Xs分钟 图1 C1921。合金的软化温度 ④须有一定的耐蚀性.耐蚀性是对引线框架材料长期使用可靠性的检查,应在不同季节 和气候条件下工作而不引起应力腐蚀裂纹. ③要求材料尺寸(厚度、宽度)偏差小,板型平整,残余应力小.剪切毛刺不大于厚度 的3一5%.以保证冲制后的引线框架在扭曲、偏斜、井面性等方面有极高的形状精度.目 前使用引线框架材料厚度为。.15一0. 4mm.随着半导体装置向短小轻薄、高密度实装化的发 展,引线框材料厚度由0.15-0.125-0. 100m日益高精度薄型化. ⑥焊接性能好.要求框架材料表面光洁,容易镀层(镀Sn. Au, Ag等),并且镀层不 易剥落。 ⑦封装性能好.在封装温度下引线框架的热膨胀系数与芯片和封装材料相接近,确保封 装的可靠性. ⑧良好的反复弯曲性能和弯曲加工性能.以满足高速冲剪和弯曲加工的要求. 总之,对框架材料的性能、质f要求,牵涉到许多方面,重要的质蚤问题在于与不同材 料直接或问接(电镀、锡焊)地与芯片、引线、密封树脂、墓板接合的墓本性能以及成型、 封装的二次加工性能和使用性能,理想的引线框架材料是希望具有高强、高导、低应力、高 耐蚀和精密加工性等多方面综合性能. 2.引线框架材料的类别和现状 目前能够满足上述性能要求的引线框架材料有铁镍合金(KOVAR合金及42合金)和高铜 合金两大类.前者用于白陶瓷和低熔点玻璃封装,后者由于热膨胀系数大,采用树脂封装. KOVAR合金(Fe29Ni17Co)是传统的良好引线框架材料,但由于1978年世界能源危机, 钻价猛涨,使KOVAR合金价格猛增,为此开发了不含钻的42合金(Fe42Ni ).此两种材料 的强度和软化温度很高,而导电率和荆专导率侧氏.于是高铜合金以其优良的导电、传热性 能和价格低的优势已在引线框架市场上展落头角. 由于42合金具有杭拉强度高等优点,目前各国在特殊用途的集成电路上仍在使用,以 提高电路的可靠性.对于大f非特殊用途的集成电路,将来可能全使用高铜合金材料.因此 42合金和高铜合金替代KOVAR合金,似乎已成定局.到了80年代初,世界上铁镶合金与商 铜合金的消费f之比已为1: 1.目前日本国高铜合金引线框架材料消费I已占80%,而铁 碟合金仅占20%. 三、制造引线框架铜带工艺设计 1.高铜合金组元及其作月 目前世界上已开发和生产的高铜合金引线框架材料约有70余种.合金中含ipl大都在95 %以上,使用的合金元素有十几种之多(Sn, P, Fe, Ni, Co, Zn, Si, Mg, Cr, Ti, Zr, Ag), 所谓高铜合金是在铜中添加其中一种或几种合金元素构成的.根据添加的合金元素的不同, 通常采用析出硬化、固溶硬化、加工硬化以及它们的组合硬化技术,以提高材料的物理性能、 力学性能和软化温度等. 图2是高铜合金中合金元素添加食对导电性的影响(3).图3是高铜合金中合金元紊 添加!对软化温度的影响(3)‘ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ? ? ? .目 .川 仓t无爪 咬 之r Zn 飞益飞 .已肠 、 仓 t觉. 峪叭 肠习 图2合金元素添加f对材料导电性的影响 图3合金元素添加量对软化温度的影响 添加f小于0·1%的合金元素以采用P的频率最多.P主要作脱氧剂使用,以防材料发 生氢脆,并以固溶状态残留.在有些合金中P与Fe, Co,瑰等生成磷化物,有强化效应. 其次是按Mg, Sn, Si, Zr, Ag顺序采用,以提高材料强度.其中Si是作脱氧剂加入的.添 加It大于0·1%一1·0%的合金元素通常按Sn. Fe, Zn, Cr, Si, Ti的顺序使用.除Zn 为防止钎焊剥离外,都是有效的强化元素.添加I大于1. 0%的合金元素按Sn, Ni, F。的 顺序采用.它们均属强化合金元亲,其中含 Sn合金占高铜合金引线框架材料的半数以上, 其次是含铁合金. 对于引线框架材料来说,强化合金的目的是想利用各种强化手段,提高高铜合金引线框 架材料的机械性能,以求得到像42合金那样的强度. 作为引线框架用的高铜合金有析出强化型合金和固溶强化型合金.由于两者的强化机理 不同,材料的加工制造工艺也有所不同.仅从添加合金元素而言,含有Cr, Zr, Ti等为析 出强化型铜合金PHTC(PRICIPITATION HARDENING TYPE COPPER ALLOYS)合金元素含f为0. X0 %(X为1一9.以下类同).这些合金元素均是活性元素,不能在大气下熔炼,需采用特殊 的加工工艺.含有Sn,Fe,Zn,Ni,P等元素的合金,通常称作固溶硬化型铜合金SHTC(SOLUTION HARDENING TYPE COPPER ALLOYS),合金元素的含t为o. xx%一x。。%.这些合金不含活性 元素,可在大气下熔炼.在加工制造过程中不需要退火以外的特殊热处理,比较容易加工. 2 生产引线框架铜带的工艺流程和技术特点 本文以使用最多的C19210合金,C1940。合金为例,论述生产引线框架铜带的技术特点. 引SM OM A产工艺渊寸 夕 图4是引线框架铜带工艺流程框图. 熔 化 与 保 沮 控 侧 合 盆成 份 6-11~ IS f 部分妞品 户 不同状态硬制品 k:1Ef vo 图4 引线框架铜带生产工艺流程实例 1)生产工艺流程实例 (1)C19210合金 成品带材厚度为0.4二,1/2 H状态.铸锭尺寸:150 x 330 x 4000二,热轧后带坯 厚度为11. 0 ram,经铣削后的带坯尽度为10.4二。经粗中冷轧机,轧至0.51二厚度,并 在500'C X 2h下光亮退火.此时,导电率为合金的峰值(P二93'% LACS ),强度a,=30. 0 kgf /耐,(见图5) (31,然后精轧至成品规格.由C1921。合金的硬化曲线可以得到Ob二38 kgf /耐,p} 92% IACS,延伸率>5%,符合技术条件要求的带材. 图5 C19210合金经950%冷轧后的退火曲线 58 响色剑禽翻琳术 (2) C19400合金 成品带材厚度为。.25 mm H状态.铸锭规格为140 x 330 x 2000mm,热轧后带坯厚度为 15.。二,经铣削后的带坯厚度为 14. 4二,经粗中轧机、三次退火后出成品.冷加工率控 制成品性能〔见图6). 图6 C19400合金带的生产工艺过程图 上述的墓本工艺流程是国外厂家传统的生产实例. 2)生产引线框架铜带的技术特点 熔练与铸造: C19400, C19210合金属Cu-Fe-P合金,不含有活性元素(如Cr, Zr等),可在大气下 用木炭复盖熔炼和保温.需要精选炉料,按合金成分配比在15。一300HZ的中频无芯感应电 炉内熔炼和保温,严桔控制合金成分.但也根据产t大小,也可采用有铁芯感应电炉。铸造 是采用立式半连续铸造工艺,短结晶器慢速拉铸,铸造速度控制在2.0一2.5 m/h,以防止 偏析、气孔、开裂等.铸铁尺寸为:12。一150 x 330一630 x 200。一4000m.视铸锭表面状 况决定是否需要局部加工或锐面. 对于许多引线框架材料,铸造工艺难度很大,铸造缺陷多,难于生产出好的锭坯,所以 直到现在,生产厂家虽然做过各种尝试,如对C19400合金水平连铸直接生产带坯,但均未 达到实用阶段,现只用于锡磷青铜,锌白铜和普铜黄铜带坯生产, 热轧; 铸锭在中性或徽氧化气氛下进行加热,根据合金不同加热温度控制在800-9000,铸锭 出炉温差控制在t10℃之内。对于C19400合金要考虑到中温脆性区.加热好的铸锭经7一9 道次轧至11一15m 厚.严格控制终轧温度,在较高的终轧温度下,在线急冷淬火后卷取. 控制轧后带坯的纵向厚偏差为0. 2 mm,横向厚度差为0. 1二以下. 锐削: 热轧却后的带坯,必须一律进行铣面,藉以消除铸锭的皮下缺陷和热轧带来的缺陷,连 同氧化皮一起铣去.如果热轧带坯的尺寸精度在上述范围内,每面铣削深度为0. 25一0. 3mm 已足够.侧面为每侧铣削3一4姻 冷轧与退火: 冷轧过程中,控制带材尺寸精度和板型.冷轧坯料的相对厚度偏差不能低于成品的偏差. 这是生产高精度铜带的重要条件.对于大多数高铜合金带材,通常均采用冷轧来控制产品性 能.其优点是能够精确地控制产品性能,达到性能德定,表面质盆好.当有优良的退火设备 时,可以对某些高铜合金采用成品退火控制性能.减少退火次数,缩短工艺流程.中间退火 对于含铁合金,在消除加工硬化的同时,也是析出硬化过程.但合金的硬化效果不大,主要 是提高导电率.而提高强度是靠加工硬化. AU旨处理: 主要用于成品退火前和予精轧带材的退火前进行脱脂清洗.对于改善带材表面质f是至 关重要的,硬制品拉弯矫前油污较多时,需要清洗后进行娇直. 拉弯矫(STRETCH一BEND一LEVELLING): 引线框架铜带要求具有低应力和均匀的应力分布,好的板型,拉弯矫工序能改善带材 的应力分布和板型,以防止冲制引线框架时的扭曲变形,图7是拉弯娇原理图。 剪切与包装: 将带材纵剪成窄带.在剪切过程中控制带材尺寸精度和剪切毛刺,剪切后在线包装.引 线框架铜带的剪切毛刺要求控制在带厚的3一5%. 张力退火: 对于x些合金,剪切后尚须在保护性气氛下进行低温带张力退火,以消除带材边缘应力. 图7 拉弯矫原理图 根据不同的合金类型,通过上述工艺流程,选择相应的加工设备,也是工艺设计的主 要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ,它是制造高精度引线框架铜带的关键. 四、结束语 1.引线架铜带的生产工艺设计和国内生产线的投产,除可以生产上迷铜带产品外,为开 发和制造各种新产品提供了比较完备的技术手段. 2.为提高产品质f,进一步扩大生产品种,与世界先进水平看齐,生产厂家藉要与用户 紧密协作,在不断地改进和完善现行生产工艺的同时,开发新材料的加工技术‘ 竺一一一一一一一一一一一一 -Wtt%O)ftK- _ 参考文献 川崔昊,铜系合金引线框架材料的技术进步,中国有色金属学会第三届学术论文集,1997 年10月. [21宫藤元久,,一F7 1,一‘用强化铜合金KFC一SH i3 JWKLF1943HT。特性,伸铜技术 研究会志,1990, Vo1.29, [31佐佐木元,半导体1 -Flt,-1.用铜合金C151,伸铜技术研究会志,1987, Vo1.26. [4」中村寿雄,KFC铜合金,日本合愿学奋招.1980. NA. VnL 19
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