[发明专利]一种适用于引线框架用铜合金的多功能覆盖剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于引线框架用铜合金的多功能覆盖剂，具体为一种适用于铜铁系列引线框架用铜合金，如铜铁磷合金的新型多功能覆盖剂，属于铜合金熔铸加工领域。

背景技术

引线框架材料是半导体元器件和集成电路封装的主要材料之一，在集成电路中引线框架和封装材料起着固定芯片，保护内部元件，传递电信号并向外散发元件热量的作用。因此，用于集成电路(IC)、大规模集成电路(LIC)和超大规模集成电路（VLIC)的各类引线框架材料愈来愈受到人们的广泛重视。

铜铁磷合金是最具有代表性的引线框架用铜合金，其用量占整个引线框架材料用量的65%以上，是使用最广的引线框架的铜基合金。但由于在铜铁磷合金的生产过程存在两大难题，一是熔炼过程中存在铸造偏析、组织粗大、氧化严重问题；二是后续的固溶时效工艺等关键技术不过关，严重制约着该产品的工业化，导致该产品大都依赖从国外进口，从而制约了我国电子信息产业尤其是半导体和集成电路封装业的生产和发展。

在铜铁磷合金的铸造过程中，其铸态组织存在粗大、成分偏析、氧化严重等问题，会产生夹杂、气泡、疏松，缩孔显著变深，不仅恶化了合金的机械性能和冷加工工艺性能，而且大大降低了铸锭的成材率。因此，寻找一种在熔炼过程中既能对熔体起到覆盖，又能细化合金组织作用的多功能覆盖剂是迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于引线框架用铜合金的多功能覆盖剂，该新型多功能覆盖剂能够使铜铁磷合金熔体净化，使晶粒细化，合金强度、硬度及导电率得到提高，又能防止熔体氧化，从而获得性能优良的合金铸坯。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种适用于引线框架用铜合金的多功能覆盖剂，包含稻草灰和木炭，在稻草灰中还包含有合金元素硼(B)和钇(Y)中的一种或两种，及锰(Mn)、锆(Zr)和钛(Ti)中的一种或两种以上。

多功能覆盖剂（变质剂）中，各合金元素的加入量，按合金熔体重量百分比计分别为：硼(B)：0.01~0.02%，钇(Y)：0.01~0.02%；Mn：0.001~0.01%，Zr：0.001~0.01%，Ti：0.001~0.01%。

其中，按合金熔体重量百分比计，硼(B)和钇(Y)的总量优选为：0.01%≤B+Y≤0.03%；Mn、Zr和Ti的总量优选为0.001%≤Mn+Ti+Zr≤0.015%，更优选为0.001%≤Mn+Ti+Zr≤0.01%。

其中，硼(B)是以无水硼砂粉的形式使用，其他合金元素钇(Y)、锰(Mn)、锆(Zr)和钛(Ti)都需要与铜熔制成中间合金使用。即多功能覆盖剂，包含无水硼砂粉和Cu-Y中间合金中的一种或两种，及Cu-Mn、Cu-Zr和Cu-Ti中间合金中的一种或两种以上，其中B、Y、Mn、Ti、Zr的加入量满足上述要求。

多功能覆盖剂在使用前，按照重量百分比，将无水硼砂粉和/或Cu-Y，及Cu-Mn、Cu-Ti和/或Cu-Zr中间合金混合均匀。四种中间合金全部采用研磨后的合金粉末，并且控制其粒度在800μm以下。

在引线框架用铜合金如铜铁磷合金的铸造过程中，在合金熔体上先覆盖一层10cm厚的灼烧的稻草灰，然后加入预先配置好的多功能覆盖剂，充分搅拌，混合均匀，使得覆盖剂熔化后可以与稻草灰形成一层致密的保护层，再覆盖10cm厚的木炭。

下面对所添加合金元素的作用进行说明。

硼：加入硼时，在铜铁磷合金结晶过程中生成了BC₄，此化合物可以作为合金的形核核心，从而细化晶粒，起到变质剂的作用。此外铜硼合金具有较强的脱氧能力，当硼含量达到一定程度时，可以使含氧量降低10ppm左右。铜硼合金脱氧的产物为B₂O₃和2Cu₂O.B₂O₃，他们密度小，低熔点，在铜液中呈球状液体，很容易聚集、上浮和去除，对铜基体无影响。此外，铜硼合金添加之后，主要漂浮在熔体表面，致密性较高，具有很好的防氧化性能。因此，硼的使用量一般为0.01~0.02%较为适宜。

钇：钇主要与熔体中的氧、硫等形成高熔点的稀土化合物，在除渣的过程中容易以渣的形式出去，净化熔体和晶界。此外，残留在熔体中的化合物可以成为弥散的结晶核心，从而作为非自发形核核心，起到细化晶粒的作用。