引線框架用銅鎳硅合金研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

武安琪，王松偉，陳帥峰，李 洋，劉勁松,，陳 巖，宋鴻武

（1．沈陽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧沈陽110159；2.中國科學(xué)院金屬研究所，師昌緒先進(jìn)材料創(chuàng)新中心，遼寧沈陽110016）

1 引言

引線框架為半導(dǎo)體元器件和集成電路封裝中的重要部件，它的作用是支撐芯片、提高芯片與外界連通和工作時(shí)的散熱能力。因而引線框架材料需要具有良好的導(dǎo)電性，較高的強(qiáng)度和較好的塑性成形能力。早期Fe-Ni-Co合金一直作為引線框架的主要材料，但由于鈷價(jià)格較高，導(dǎo)致Fe-Ni-Co合金成本較高［39］。從上世紀(jì)八十年代開始，Cu-Ni-Si合金作為引線框架的主要制造用材。Cu-Ni-Si合金作為一種時(shí)效強(qiáng)化型合金，具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)電相匹配的特性，且成形性能好。信息產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)品的高速發(fā)展，對材料的性能和厚度也提出更高的要求，因而加速研發(fā)綜合性能更為優(yōu)良的銅合金引線框架材料具有重要的意義。

2 引線框架用銅鎳硅合金種類及性能

Cu-Ni-Si合金從上世紀(jì)八十年代替代Fe-Ni-Co合金用作引線框架材料以來，世界各國都在不斷努力加快研制高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Ni-Si合金。強(qiáng)度和電導(dǎo)率是評價(jià)合金性能的兩個(gè)重要指標(biāo)，也是改進(jìn)提升性能的重要因素。但是，在研究過程中發(fā)現(xiàn)，合金的抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率在變化和相互配合過程中存在矛盾，即當(dāng)抗拉強(qiáng)度增大時(shí)，電導(dǎo)率會隨之減小，反之亦然。

如表1所示［4］，從20世紀(jì)70年代發(fā)展銅基引線框架材料以來，研究者在提升合金抗拉強(qiáng)度的同時(shí)，電導(dǎo)率隨之降低［41］，故解決這對矛盾成為研究進(jìn)程中的一個(gè)重點(diǎn)。

近年來世界各公司不斷開發(fā)銅合金引線框架材料性能如表2所示。

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

德國和日本是引線框架材料的主要生產(chǎn)國和出口國，銅基引線框架材料方向已經(jīng)開發(fā)出Cu-Fe-P、Cu-Ni-Si，Cu-Cr-Zr等銅基合金，其中Cu-Fe-P、Cu-Ni-Si等應(yīng)用較為廣泛［5］。

其中，日本對于高強(qiáng)高導(dǎo)、高強(qiáng)中導(dǎo)、中強(qiáng)高導(dǎo)電三大系列銅基引線框架材料都有深入的研究，已經(jīng)研究出多達(dá)77種銅基引線框架材料牌號并且都達(dá)到合格水平，生產(chǎn)的引線框架材料厚度一般為0.1～0.25mm，年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到8萬t以上［40］。國內(nèi)外常用的Cu-Ni-Si系引線框架合金及其性能如表3所示。

表3 國內(nèi)外常用Cu-Ni-Si系引線框架合金及其性能

2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

從二十世紀(jì)八十年起，國內(nèi)才開始進(jìn)行銅基引線框架材料的研究，Cu-Ni-Si合金是從七十年代逐漸替代Fe-Ni-Co合金成為引線框架的主要制造材料。相比于德國日本等強(qiáng)國的研究進(jìn)展，我國對于該合金的研發(fā)和生產(chǎn)還處于相對落后的水平。因而制備出性能更為優(yōu)良的銅合金引線框架材料來滿足日益發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)需要已成為目前國內(nèi)材料生產(chǎn)發(fā)展的重要任務(wù)。

我國在“八五”期間啟動了908工程，隨著工程的進(jìn)行，我們集成電路框架及材料生產(chǎn)和科研已取得重大的進(jìn)步。上海有色金屬總公司于1992年全面建成了一條擁有80年代國際先進(jìn)裝備水平的銅板帶材生產(chǎn)線，并于1997年通過中國商檢質(zhì)量認(rèn)證中心ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證，成為國內(nèi)首家通過ISO質(zhì)量認(rèn)證的銅加工企業(yè)［9］。

我國一直在不斷探索，研發(fā)出一系列銅基引線框架合金，如表4所示。江蘇冶金研究所在80年代開發(fā)出Cu-Ni-Sn引線框架合金，牌號為JK-2，其具體性能指標(biāo)見表4［10］。

表4 我國生產(chǎn)研制的引線框架材料

3 銅鎳硅合金強(qiáng)化機(jī)制

3.1 形變強(qiáng)化

在Cu-Ni-Si合金制備加工工藝中，通常在時(shí)效前對合金進(jìn)行冷變形處理，預(yù)先冷變形能夠細(xì)化晶粒，使第二相在時(shí)效過程中更快地析出，提高合金的強(qiáng)度。N.Gao等人［29］研究表明,預(yù)先冷變形影響著回復(fù)、再結(jié)晶和析出三種過程的相互作用，并且產(chǎn)生的位錯(cuò)可以作為非均相形核位置，減緩合金在時(shí)效過程中析出相的生長。而在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，冷變形雖然是一種強(qiáng)化金屬的重要途徑，并且能夠提高材料的使用安全性，但同時(shí)使材料脆斷危險(xiǎn)性提高，動力消耗增大，還會降低合金的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，因而需要合理調(diào)整其加工工藝，配合相應(yīng)熱處理工藝進(jìn)行生產(chǎn)加工。

3.2 第二相強(qiáng)化

在銅合金中，除了基體相外，還有第二相存在。QiangsongWang等人［31］指出，銅合金的導(dǎo)電性在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中起著關(guān)鍵的作用，故需要合金元素的低溶解度來實(shí)現(xiàn)，選擇兩種溶質(zhì)的比例形成中間化合物來降低溶解度，從而提高合金的強(qiáng)度和電導(dǎo)率。日本神戶制鋼研發(fā)的KLFA85合金經(jīng)時(shí)效析出Ni2Si相顆粒使得合金抗拉強(qiáng)度達(dá)到800MPa，電導(dǎo)率達(dá)到45%IACS。古河電氣工業(yè)公司開發(fā)的EFTEC-64T合金電導(dǎo)率達(dá)到80%IACS，抗拉強(qiáng)度為539MPa［42-43］。而時(shí)效前的冷變形有利于細(xì)小彌散相的析出，更進(jìn)一步促使強(qiáng)度升高，而電導(dǎo)率下降很少。

3.3 固溶強(qiáng)化

任偉［21］在研究中指出，對于析出強(qiáng)化銅合金來說，其強(qiáng)度主要是固溶在基體中的溶質(zhì)元素的數(shù)量、析出相的數(shù)量以及晶粒尺寸三者交互作用的結(jié)果。由于Cu-Ni-Si合金為典型的析出強(qiáng)化合金，當(dāng)固溶溫度小于850℃時(shí)，固溶產(chǎn)生的強(qiáng)化作用小于析出相所引起的強(qiáng)化，單獨(dú)的固溶強(qiáng)化效果并不明顯，因此固溶強(qiáng)化常與其他強(qiáng)化方法結(jié)合使用，如形變強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化。

銅鎳硅合金作為一種析出強(qiáng)化型合金，各種強(qiáng)化方式需要相互配合才能得到理想的強(qiáng)化效果，如通常在時(shí)效處理前進(jìn)行冷變形，促使第二相細(xì)化而彌散分布，更容易析出，從而達(dá)到強(qiáng)化合金的目的。

4 銅鎳硅合金成分設(shè)計(jì)

4.1 鎳硅原子比對合金的影響

Lockyer［14］在1994年 首 次 提出Ni和Si的含量對Cu-Ni-Si合金的性能有很大的影響，Ni和Si的質(zhì)量比對合金的微觀組織和力學(xué)性能等均有著較大的影響，由于Cu-Ni-Si合金為時(shí)效強(qiáng)化型合金，在時(shí)效過程中析出Ni2Si相，從而提高合金的強(qiáng)度。山本佳紀(jì)［1］研究了Si、Ni元素質(zhì)量比為0.17～0.36的不同分的5種合金，經(jīng)固溶處理后，分析顯微硬度、電導(dǎo)率的變化情況，證明了合金性能與Ni、Si元素質(zhì)量有很大的關(guān)聯(lián)，Ni、Si元素的質(zhì)量比在0.22～0.25時(shí)硬度和導(dǎo)電率二者都好。曹育文等人［3］制備了Si元素含量為0.71%、0.22%、0.30%，Ni含量保持不變?yōu)?.0%時(shí)的3種不同成分的合金，經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓倘芘c時(shí)效處理后研究合金的導(dǎo)電性能和硬度，得出Ni和Si的質(zhì)量比略大于4∶1，以保證材料獲得高強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率。由于Ni與Si元素固溶與基體中對材料強(qiáng)度提高作用很有限，因此應(yīng)盡可能地讓Ni和Si質(zhì)量百分比接近4∶1。

Ni和Si的質(zhì)量比對合金的硬度和電導(dǎo)率有著較大的影響，如表5所示，在銅鎳硅合金Ni、Si原子比的相關(guān)研究中，對于Ni和Si原子比對合金強(qiáng)度和電導(dǎo)率的影響一直無法得出準(zhǔn)確的結(jié)論，研究者們也在不斷探索調(diào)整使得合金強(qiáng)度和電導(dǎo)率能夠得到較好的配合。

表5 Ni和Si含量與合金硬度和電導(dǎo)率之間的關(guān)系［20］

合金的化學(xué)成分影響著產(chǎn)品的性能及服役條件，同時(shí)影響著材料后續(xù)的加工工藝和加工性能。對于不同的服役環(huán)境，需要充分發(fā)揮材料的潛力，通過基體金屬與合金組元的合理搭配使材料達(dá)到最佳的綜合性能。

4.2 微量元素對合金的影響

隨著工業(yè)及電子信息的高速發(fā)展，對銅鎳硅合金材料的要求也越來越高，單純地調(diào)整合金成分及加工工藝已經(jīng)無法滿足合金的應(yīng)用需求，研究者們考慮通過添加適量不同的合金元素來改善合金的性能，如表6所示。添加Mg元素可以減慢時(shí)效速度并且提高合金抗高溫軟化性能；添加P元素可以提高合金熔體的流動性；在焊接材料中添加Zn元素可以提高釬焊接頭抗剝離能力［20］，并且針對不同的應(yīng)用情況添加合適的元素及控制其合適的含量十分重要。

表6 微量元素種類與含量對合金抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電率的影響

添加適量的其他元素可以使Cu-Ni-Si合金的抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率得到一定的提高，并且不同的元素對應(yīng)的作用效果也不盡相同。我們可以根據(jù)具體應(yīng)用需求對微量元素的種類及含量進(jìn)行具體的調(diào)整。

4.3 稀土添加對合金的影響

稀土是化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬元素，能與許多元素發(fā)生相互作用。我國稀土資源豐富，具備有利的研究條件，從20世紀(jì)60年代起我國就開始了稀土在銅合金中的應(yīng)用的基礎(chǔ)研究。稀土對銅合金的影響主要體現(xiàn)在［25-27］：（1）細(xì)化組織，改變雜質(zhì)形態(tài)和分布，提高合金的耐蝕性，改善合金的耐磨性；（2）通過脫氧脫硫來凈化組織，改善合金的鑄造性能；（3）與氫形成穩(wěn)定的化合物，起到固氫作用，避免氫脆，改善金相組織。

付大軍等人［28］研究了添加不同含量的Ce及不同保溫時(shí)間對純銅的導(dǎo)電性、抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性等的影響，發(fā)現(xiàn)加入Ce起到凈化、去雜質(zhì)的作用，改善純銅的導(dǎo)電性和力學(xué)性能，電導(dǎo)率達(dá)40%IACS，抗拉強(qiáng)度達(dá)189MPa。謝春曉［30］在Cu-3.0Ni-0.64Si合金中加入Ce，探討Ce的加入對合金組織與性能的影響，發(fā)現(xiàn)稀土Ce對于合金顯微結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)能細(xì)化晶粒和改善雜質(zhì)分布，形成的稀土化合物可以出去雜質(zhì)，凈化了基體和晶界，合金電導(dǎo)率可達(dá)31.0%IACS，抗拉強(qiáng)度達(dá)到411MPa。張濤［33］研究在Cu-（1.6～2.5）Ni-（0.5～0.8）Si合金中添加不同含量的La對合金鑄態(tài)、固溶及時(shí)效處理后組織、力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響發(fā)現(xiàn)隨著La含量的增加，抗拉強(qiáng)度先上升后下降，加入量為0.1wt%時(shí)達(dá)到峰值為430MPa，并且鑄態(tài)合金電導(dǎo)率最高達(dá)到31.7%IACS。

目前稀土元素在銅合金中的相關(guān)研究中還處理落后狀態(tài)，尤其在鑄錠的生產(chǎn)中，稀土元素與氧的親和力強(qiáng)，容易燒損，常采用真空熔鑄法，但是造成生產(chǎn)成本的提高，需要解決非真空熔煉問題，選擇合適的熔煉工藝參數(shù)，從而獲得高致密度且組織均勻的鑄錠［38］。并且如今關(guān)于稀土元素對合金組織和性能的影響機(jī)理尚不透徹，這部分研究還有待深入。

5 銅鎳硅合金的制備與加工

5.1 合金的熔煉與鑄造

銅鎳硅合金目前常用的熔鑄方法有普通熔鑄法、真空熔鑄法、噴射成形法。其中由于Ni和Si元素熔點(diǎn)較高，故熔煉溫度較高，并且其中Si元素會因?yàn)楦邷囟妆谎趸枰砑尤垠w覆蓋劑從而保護(hù)熔體。為了避免熔體被氧化。隨后出現(xiàn)真空熔鑄法，能夠嚴(yán)格控制合金中活潑元素，如鋁、硅等的含量，將合金成分控制在很窄的范圍內(nèi)，可以保證合金的性能、質(zhì)量及其穩(wěn)定性，但是真空感應(yīng)熔煉存在著坩堝耐火材料對金屬液的玷污問題，電弧熔煉所得鋼錠表面較差等問題。噴射成形法是先用高壓惰性氣體將液態(tài)的合金溶液霧化成彌散的液滴，再用高速氣體將彌散液滴噴射到收集器上，這樣得到的成形合金整體致密、組織細(xì)化、成分均勻。

銅合金的熔煉與鑄造會造成一定程度的大氣污染問題，當(dāng)代的科學(xué)技術(shù)研究堅(jiān)持著可持續(xù)發(fā)展路線，應(yīng)堅(jiān)決走綠色化的工業(yè)技術(shù)路線。如有研究指出一種潛流式熔鑄技術(shù)采用“潛流式通道＋金屬液閥門”的方式能夠適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的需要［44］。

5.2 固溶工藝對合金組織及性能的影響

固溶處理是為了溶解基體內(nèi)夾雜物和析出相等以得到均勻的過飽和固溶體，便于時(shí)效時(shí)重新析出顆粒細(xì)小，均勻分布的強(qiáng)化相，進(jìn)而提高合金的強(qiáng)度。同時(shí)消除由于冷熱加工產(chǎn)生的應(yīng)力，使合金發(fā)生再結(jié)晶，并且為隨后的時(shí)效處理做準(zhǔn)備。

任偉等人［21］研究了時(shí)效前固溶溫度的變化對集成電路引線框架用Cu-2.2Ni-0.5Si合金顯微硬度和電導(dǎo)率的影響，并且分析了800℃固溶后時(shí)效對Cu-Ni-Si合金性能的影響，發(fā)現(xiàn)時(shí)效前隨固溶溫度的升高，材料的顯微硬度和電導(dǎo)率均呈現(xiàn)首先較快下降，之后又略有回升的趨勢。Huei-SenWang等人［2］對于粉末冶金制備的Cu-7.4Ni-1.3Si-1.2Cr合金設(shè)計(jì)了一系列固溶時(shí)效熱處理參數(shù)，研究了與顯微組織演變相關(guān)的力學(xué)性能和熱性能的變化，發(fā)現(xiàn)經(jīng)選定固溶熱處理工藝后，粉末冶金銅合金的熱導(dǎo)率明顯降低，再進(jìn)行時(shí)效可促進(jìn)導(dǎo)熱系數(shù)的增加，最佳熱處理工藝為970℃×8h固溶處理后進(jìn)行450℃×1h時(shí)效處理，P/M銅合金平均亞晶粒尺寸＜30um，平均抗拉強(qiáng)度達(dá)820MPa，可應(yīng)用于模具加工。

固溶處理對于提高合金的強(qiáng)度具有一定的效果，但是隨之會降低合金的電導(dǎo)率，并且在實(shí)際的生產(chǎn)線中，固溶處理通常不會很徹底，并且熱軋后的固溶過程中已有一定溶質(zhì)原子析出，使得隨后的第二相在時(shí)效過程中的析出強(qiáng)化效果不明顯，從而實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)效后的強(qiáng)度會變低［22］。

5.3 熱變形對合金組織和性能的影響

熱變形能夠使金屬材料獲得具有力學(xué)性能良好的再結(jié)晶組織。金屬的熱變形機(jī)理有滑移變形、孿生變形、晶界滑移、擴(kuò)散蠕變，影響這些變形機(jī)理發(fā)揮作用的主要因素是金屬材料的組織結(jié)構(gòu)和變形溫度。

曹光明等人［23］分析了熱軋流程中各類組織及工藝狀態(tài)對Cu-1.0Ni-0.25Si合金性能的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)合金成分是影響枝晶偏析和再結(jié)晶程度的關(guān)鍵，熱軋后晶粒擇優(yōu)取向明顯，發(fā)生部分再結(jié)晶，晶格畸變程度增大，電導(dǎo)率明顯下降。馬鵬［45］確定了Cu-Ni-Si合金的熱軋加工制度，并研究了熱軋對合金顯微組織、硬度和電導(dǎo)率的影響。根據(jù)Cu-Ni和Cu-Si二元相圖，確定熱軋開軋溫度取870℃，并保溫1h后開始熱軋，發(fā)現(xiàn)熱軋可以改善合金的顯微組織，細(xì)化晶粒，消除部分枝晶偏析，疏松氣孔，對合金的工藝性能有所改善，硬度最高可達(dá)146HV，電導(dǎo)率最高可達(dá)19.5%。但軋制厚度難以有效控制，會使合金精度較差。趙云濤［24］采用多向鍛造對均勻化后Cu-Ni-Si合金進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)多向鍛造后的合金晶界網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，基體晶粒尺度減小，并且由于鍛造過程會產(chǎn)生大量位錯(cuò)，晶內(nèi)Ni2Si相數(shù)量明顯減小。

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，熱變形的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，與通常的減材制造相比，熱變形在加工過程中不產(chǎn)生金屬廢料，只改變材料的形狀，增強(qiáng)了金屬材料的塑性和韌性，而且生產(chǎn)率較高，適合工業(yè)大批量生產(chǎn)。

5.4 時(shí)效工藝對合金組織及性能的影響

作為一種析出強(qiáng)化型合金，銅鎳硅合金的主要強(qiáng)化方式即為在時(shí)效過程中析出Ni2Si相來提高合金的強(qiáng)度。析出相尺寸僅為幾納米，但在時(shí)效過程中會隨著保溫時(shí)間的過度延長長大至幾十納米，使得強(qiáng)化作用減弱，需要在時(shí)效過程中合理控制保溫時(shí)間的長短。

時(shí)效處理作為提升銅鎳硅合金強(qiáng)度的重要工藝手段，一直廣受國內(nèi)外研究者的關(guān)注，對此也進(jìn)行了大量的研究。早在上世紀(jì)八十年代，YoungG.Kim等人［46］就研究了不同固溶和時(shí)效條件對Cu-1.3Ni-0.3Si-0.03P合金電阻率和析出行為的影響，研究發(fā)現(xiàn)，時(shí)效處理后，由于沉淀形成時(shí)銅基體中溶質(zhì)原子耗盡，固溶處理的材料的電阻率大大降低了約50%。在2003年，F(xiàn)uxiangHuang等人［47］研究了引線框架用Cu-Ni-Si-Zn合金的時(shí)效，得出合金的硬度在430～460℃時(shí)能達(dá)到峰值，合金的電導(dǎo)率能在500～550℃時(shí)達(dá)到峰值，并且時(shí)效前進(jìn)行冷軋可以提高第二相的析出速度。Stanislaw Dymek等人［48］討論了不同熱處理工藝產(chǎn)生的組織與硬度和導(dǎo)電性的關(guān)系，將鍛造后的樣品進(jìn)行500℃時(shí)效，保溫5h，并且利用透射電鏡研究表面CuNi2Si合金的主要強(qiáng)化相為β-Ni3Si相。

時(shí)效處理能夠使銅鎳硅合金實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性，并且目前關(guān)于第二相析出強(qiáng)化已經(jīng)有大量研究，通過針對不同的合金成分和狀態(tài)合理地控制時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間實(shí)現(xiàn)合金的強(qiáng)度和電導(dǎo)率的提高。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，由于工件質(zhì)量體積都與實(shí)驗(yàn)室相差較大，單獨(dú)進(jìn)行一次時(shí)效處理無法使合金樣品達(dá)到所需要的綜合性能，需要進(jìn)行多次熱處理程序，多種熱處理工藝相互配合，并且嚴(yán)格控制其工藝參數(shù)，使產(chǎn)品滿足實(shí)際服役需要。

5.5 銅鎳硅合金產(chǎn)業(yè)化狀況

銅鎳硅合金主要通過帶材或者片材應(yīng)用與實(shí)際生產(chǎn)中，主要應(yīng)用方向?yàn)楹Ｉ显O(shè)備、電子電氣、汽車行業(yè)和高速鐵路等方面，生產(chǎn)廠家主要有Furukawa、JX Nippon Mining&Metals Group和Lebronze Alloys等，在銅板帶材的生產(chǎn)中，目前主要有安徽鑫科銅業(yè)、中鋁華中銅業(yè)、中鋁洛陽銅業(yè)等企業(yè)，為我國銅業(yè)產(chǎn)品制備加工生產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。中國銅合金板帶材產(chǎn)量為140萬t左右，占世界總產(chǎn)量的55.14%，中國板帶材的消費(fèi)量占總消費(fèi)量的57.15%，其中引線框架帶材約為6.6萬t，并且在板帶材產(chǎn)品中，黃銅板帶產(chǎn)量最多，占比42%左右，并且進(jìn)出口量也高居首位。

在銅合金板帶材的生產(chǎn)工藝中，鑄造工藝主要有水平連鑄法，半連續(xù)鑄造法等，而對于銅鎳硅合金來說，通?？梢圆捎孟乱脒B續(xù)鑄造，主要工藝流程為：熔煉→下引鑄帶坯→熱軋→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。還可以利用水平連鑄，主要工藝流程為：熔煉→水平連鑄帶坯→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。大部分銅合金板帶材均采用鑄錠熱軋，主要工藝流程為：熔鑄→熱軋→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫［50］。

中色科技股份有限公司研發(fā)的二輥銅板帶熱軋機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高，穩(wěn)定生產(chǎn)能力約80t/h［49］。而后續(xù)進(jìn)行冷軋的精軋機(jī)組通常包含4輥精軋機(jī)和20輥精軋機(jī)，最大軋制速度為800m/min。合金產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的提高需要先進(jìn)的設(shè)備與新型高效的工藝手段相結(jié)合，并且順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的社會趨勢，堅(jiān)持安全高效，節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)加工路線。

6 結(jié)語與展望

6.1 結(jié)語

隨著21世紀(jì)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電子產(chǎn)品和集成電路逐漸向精密化，集成化和智能化的方向發(fā)展，因而引線框架對其材料的要求也越來越高，我們需要從各個(gè)角度對材料性能進(jìn)行提升與改善，如合金材料的成分組成，制備加工工藝和微量元素的添加等，使材料的性能滿足實(shí)際生產(chǎn)工藝需求。從目前國內(nèi)有關(guān)銅合金的研究情況來看，主要存在下列問題：

（1）我國當(dāng)前對銅合金材料的研發(fā)和生產(chǎn)中存在著產(chǎn)品性能不理想，牌號單一和無法保證產(chǎn)品質(zhì)量等問題。

（2）合金材料研發(fā)中的各種問題會嚴(yán)重影響集成電路的性能可靠性，也會對產(chǎn)品的后續(xù)使用產(chǎn)生影響。

（3）合金種類偏少，性能無法滿足多樣化需求，需要探索性能更為優(yōu)異多樣的新型合金。

6.2 展望

先進(jìn)銅合金材料與構(gòu)件在國家安全、重大工程和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，新材料的研制，新興高效制備加工工藝的開發(fā)對于推動我國由材料大國向材料強(qiáng)國邁進(jìn)起著重要的支撐作用［32］。因而未來的研究方向可以分為以下幾點(diǎn)：

（1）由于需要研發(fā)新興制備技術(shù)工藝，提高合金鑄造性能，如快速凝固技術(shù)，可擴(kuò)大合金元素在銅中的固溶程度，在保證合金良好導(dǎo)電性的同時(shí)，合金強(qiáng)度可以得到提高，抗拉強(qiáng)度達(dá)到750～840MPa，電導(dǎo)率達(dá)到35%IACS的框架材料可滿足集成電路的現(xiàn)實(shí)需要。

（2）迫切需要建立銅合金材料設(shè)計(jì)、加工、設(shè)備、應(yīng)用等系統(tǒng)大數(shù)據(jù)庫，形成有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)銅合金材料體系和加工新技術(shù)體系。

（3）對于通過添加合金元素，調(diào)整合金成分開發(fā)高精高性能板帶材產(chǎn)品，使合金具有良好的沖制刻蝕性能，良好的焊接和塑封性能等，并且跟隨當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的主題，堅(jiān)持走產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?、系統(tǒng)化、綠色化的生產(chǎn)加工路線。