高端集成电路引线框架铜合金材料研发与应用
辩证看待“两高一资”
“两高一资”即高耗能、高污染、资源性，概念最早提出于2005年。
16年来，有色金属等行业一直被视为“两高一资”，不管是矿山还是冶炼加工企业，在项目、环评、税收、投资、信贷等多方面受到制约与掣肘。
有色金属是国民经济重要的基础原材料，也是国家重大工程、国防科技工业、战略性新兴产业发展的关键支撑。
特别是近16年来，我国有色金属工业取得了辉煌进步，产业结构不断优化，节能减排成效显著，但限制行业发展的“两高一资”帽子却始终没能如愿摘下。
因此，是时候用辩证的、发展的眼光重新审视“两高一资”的问题，为行业正名。
对“两高一资”概念的再认识2005年12月，国家发改委、财政部、商务部等有关部门，联合发布《关于控制部分高耗能、高污染、资源性产品出口有关措施的通知》（发改经贸〔2005〕2595号），首次提出了“两高一资”的概念。
2006年3月，在第十届全国人民代表大会第四次会议上批准通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，再次明确要控制高耗能、高污染和资源性产品出口。
此后，电解铝在内的一批有色金属、煤炭、天然气等产品调低或逐步取消出口退税，并增加出口关税。
国家发改委相继下发铜冶炼、铝工业、铅锌工业等11个行业结构调整意见。
2007年，银监会下发《关于贯彻落实国家宏观调控政策防范高耗能高污染行业贷款风险的通知》（银监办发〔2007〕132号），信贷进一步收紧。
2008年，环保部发布《关于当前经济形势下做好环境影响评价审批工作的通知》（环办〔2008〕95号），要求“推动‘两高一资’行业污染减排和结构优化调整”。
2020年，为应对新冠疫情，国家发改委印发《关于阶段性降低企业用电成本支持企业复工复产的通知》（发改价格〔2020〕258号），降低用电成本，帮助企业渡过难关，但高耗能行业被排除在外。
同年，国务院常务会议审议确定，对除“两高一资”外所有未足额退税的产品及时足额退税。
除以上明文规定或内部规章中明确提到“两高一资”外，更多时候“两高一资”概念被泛用在了日常实际工作中，成为事实上的贬义词。
磷铜与铍铜合金性能对比
材料名称：QSn6.5-0.4锡青铜
标准：(GB/T 13808-1992)
特性及适用范围：
磷锡青铜，性能用途与QSn6.5-0.1相似，因含磷量较高，其抗疲劳强度较高，弹性和耐磨性较好，但在热加工时有热脆性，只能接受冷压力加工。[3]
化学成分：
Sn：6.0-7.0
Al：0.002
硅Si：≤0.002
锑Sb：(杂质)
QSN6.5-0.1磷铜图片
力学性能
抗拉强度σb (MPa)：≥470
伸长率δ5 (%)：≥13
注：棒材的纵向室温拉伸力学性能
试样尺寸：直径或对边距离5～12
热处理规范
热加工温度750～770℃;退火温度600～650℃。[2]
qsn7-0.2图片
●化学成份：
铜Cu：余量
锡Sn：6.0～8.0
铅Pb：≤0.02
磷P：0.10～0.25
铝Al：≤0.01
铁Fe：≤0.05
硅Si：≤0.02
锑Sb：≤0.002
铋Bi：≤0.002
注：≤0.15(杂质)
●力学性能：
抗拉强度σb (MPa)：≥665
伸长率δ10 (%)：≥2
注：带材的室温拉伸力学性能
汽车
汽车用铜每辆10～2I公斤，随汽车类型和大小而异，对于小轿车约占自重的6～9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器，用黄铜带焊接成散热器管子，用薄的铜带折曲成散热片。
磷铜图片
历史
但是，炼铜制成的物件太软，容易弯曲，并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多，比纯铜坚硬（假如把锡的硬度值定为5，那么铜的硬度就是30，而青铜的硬度则是100～150），历史上称这个时期为青铜时代。
高性能多元复杂铜合金数据驱动设计与制备工艺
根据合金设计需求，选择适当的合金元素如锡、 锌、镍、铝等，以实现所需的力学性能和耐蚀性 能。
原料预处理
对原料进行预处理，如去除氧化物、油污等，以 保证熔炼过程中原料的质量和合金成分的准确性 。
熔炼、连铸及轧制工艺研究
熔炼工艺
采用感应熔炼或电阻熔炼等方法，确保合金成分均匀性和熔炼质 量。
合金设计。
高性能多元复杂铜合金将在更多 领域得到应用，推动相关产业的
发展。
制备工艺将持续优化和创新，提 高铜合金的生产效率和性能稳定
性。
THANKS
谢谢您的观看
时效处理
研究时效处理制度对析出相的类型、尺寸和分布的影响，以进一步 提高合金的强度和导电性能。
再结晶退火
研究再结晶退火工艺对合金组织和性能的影响，以消除内应力和提高 塑性。
05
实验验证与结果分析
实验方案设计与实施过程
合金成分设计
根据目标性能要求，通 过计算与优化确定合金
成分范围。
制备工艺研究
采用先进的制备技术， 如快速凝固、粉末冶金
06
结论与展望
项目成果总结回顾
01
多元复杂铜合金设计
成功开发出多种高性能多元复杂铜合金，满足不同应用场景的性能需求
。
02
数据驱动设计策略
运用先进的数据分析技术，实现了合金成分、结构与性能的精准预测和
优化设计。
03
制备工艺研究
探索出新型制备工艺，提高了铜合金的制备效率和性能稳定性。
创新点及价值评估
优化策略及实现途径
目标函数定义
根据实际需求定义优化目标函数，如合金的力学 性能、导电性能等。
优化算法应用
利用遗传算法、粒子群优化等优化算法，在满足 约束条件下寻找目标函数的最优解。
国家标准《引线框架用铜及铜合金带材 第1部分：平带》编制说明
《引线框架用铜及铜合金板带材第1部分：平带》国家标准（送审稿）编制说明一、工作简况1.任务来源引线框架材料是集成电路的基础材料之一，它起到固定芯片、提供机械载体、保护内部元件、传递电信号并向外散发元件热量的作用，是集成电路的骨架。
铜合金以其优异的综合性能而成为重要的引线框架材料。
现用的GB/T 20254.1-2006标准中，在性能要求、公差要求等方面已不能满足市场需求，所以有必要对该标准进行修订，满足客户对产品的技术需求。
根据国标委综合【2012】92号和有色标委会【2013】19号文件《关于转发2013年第一批有色金属国家行业标准制（修）订项目计划的通知》，其中附件1 《2013年第一批有色金属国家标准项目计划表》序号44项（计划编号20131059-T-610）《引线框架用铜及铜合金板带材第1部分：平带》由中铝洛阳铜业有限公司、宁波兴业盛泰电子金属材料有限公司、菏泽广源铜带股份有限公司、安徽鑫科新材料股份有限公司、铜陵金威铜业有限公司、山西春雷铜材有限责任公司等单位负责修订。
2. 主要工作过程各起草单位分工情况？标准制订计划任务正式下达后，中铝洛阳铜业有限公司牵头成立了标准编制小组，并落实起草任务，确定标准的主要起草人，拟定该标准的工作计划。
通过查阅了国内外有关的技术资料，结合主要用户的技术要求，经过多次讨论和广泛征求意见，形成了标准征求意见稿及编制说明。
5月份，在大连市有色标委会组织召开的标准讨论上，认真听取与会专家的意见，对标准内容进行了补充和完善，并最终形成了标准送审稿。
二、编制原则、主要技术指标确定依据1、编制原则本标准根据市场需求对引线框架用平带的技术要求等内容进行了修订。
2．主要修订内容（1）增加了合金的代号表示。
TP2 合金代号C12200TFe0.1 合金代号C19210TFe2.5 合金代号C19400（2）标准中增加了C70250带材的相关规定。
a、带材的牌号、状态和规格应符合表1 的规定。
Cu_Fe_P合金引线框架产品的分析
理化检验-物理分册 P TCA(PA R T:A P H YS.TEST.) 2005年第41卷 2试验与研究Cu2Fe2P合金引线框架产品的分析刘喜波,董企铭,刘 平,田保红,贾淑果(河南科技大学材料科学与工程学院,洛阳471039)摘 要:应用光学显微镜、电子拉力机、导电仪和硬度计等仪器,研究了Cu20.1%Fe20.03%P铜合金框架材料的生产过程和它的形变时效机理及在性能方面与国外同类产品进行了比较。
结果表明,试制品的σb为421M Pa,显微硬度为123HV0.5,导电率为90.87%IACS及软化温度为425℃。
综合性能和国外产品相当,完全可以替代进口产品,但其伸长率略低。
关键词:引线框架;铜合金;形变时效;软化温度;耐热性中图分类号:T G146 文献标识码:A 文章编号:100124012(2005)022*******ANAL YSIS O F Cu2Fe2P ALL O Y TRIAL PRODUC TION FORL EAD FRAM E MA TERIAL SL IU Xi2bo,DONG Q i2ming,L IU Ping,TIAN B ao2hong,JIA Shu2guo (Material Science and Engineering College,Henan University of Science and Technology,L uoyang471039,China)Abstract:The prucduction process and deformation aging mechanism of Cu20.1%Fe20.03%P copper alloy for lead frame were investigated by using optical microscopy,electronic tensile testing machine,electrical conductivity machine and hardometer,etc.The properties of trial production were compared with the same foreign production.The results were showed that we could use the trial production substitution with the foreign production as their comprehensive properties were similar,σb=421MPa,microhardness was123HV0.5,electrical conductivity was90.87%IACS,softening temperature was425℃,but the material elongation of the trial production was lower.K eyw ords:Lead f rame;Copper alloy;Deformation aging;Softening temperature;Heat resistance 集成电路(IC)由芯片、引线框架和塑封三部分组成。
高强度钛青铜导电材料应用性能研究
关键词：钛青铜；铍钴铜；疲劳寿命；疲劳பைடு நூலகம்口；超声波探伤；内耗
I
铜门
/
Abstract
ABSTRACT
CuCo2BeZr, as a high-strength and high-conductivity copper alloy, which has the best high-temperature obdurability, finds wide applications in many fields for producing rotor slot wedge of heavy-duty steam-turbine generator, contactor and contact bar, resistance welding electrode, lead frame, water cooled mould of conticaster, crystallizer, piston head of die casting machine, boiler lining, etc. But Be and Co possess rather large proportion by weight in CuCo2BeZr alloy. Be and Co are scarce strategic material. Specially, Be element is heavy pollutant. These factors above restrict the development of CuCo2BeZr alloy. As high-strength and high-conductivity copper alloy, titanium bronze is developed for replacing CuCo2BeZr, and it has reached the level of CuCo2BeZr alloy on mechanical property and electricity property. But the service life of titanium bronze is questioned by many experts and scholars. It is found that ultrasonic wave attenuates heavily when using ultrasonic flaw detector to detect titanium bronze according to CuCo2BeZr alloy inspection standard, which affects the result of detection. The aim is to obtain the service life of titanium bronze and the cause of ultrasonic-attenuation by experiments, further analyze the enhanced mechanism of titanium bronze and give necessary help to failure analysis of titanium bronze by the collection and analysis of fatigue fracture in this paper. Experiments in this paper are as follows: test mechanical property and electricity property of titanium bronze under different technological conditions and choose titanium bronze material at the best technological condition; perform fatigue life test of Titanium bronze and CuCo2BeZr on pure bending fatigue testing machine; process fatigue data according to fatigue statistical method to obtain S-N curve formula; measure internal friction of titanium bronze material by resonance method; and obtain photographs of extension and fatigue fracture by scanning electron microscopy and observe material microcosmic shape and collect diffraction pattern. The result of experiments and analysis indicate: the primary reinforced phase of titanium bronze is Ni3Ti which is dispersedly distributed; the service life of titanium bronze is very close to that of CuCo2BeZr alloy, to more exact, a little longer than the latter according to the data from S-N curve formula; and distinct fatigue ribbons exist on the fatigue fracture of titanium bronze and differ greatly under different stress states. The great ultrasonic-attenuation is caused by titanium bronze internal friction when using ultrasonic
磷铜与铍铜合金性能对比
磷铜(4张)
磷铜(5张)
词条图片(4张)
参考资料
1．qsn6.5-0.1化学成分．
2．QSN6.5-0.1力学性能．
3．qsn6.5-0.4特性及适用范围参考．
4．qsn6.5-0.4化学成分参考．
5．QSN7-0.2力学性能参考．
6．深圳星鹏铜铝材料厂．聊天[引用日期2012-11-7]．
硅Si：≤0.002
锑Sb：≤0.002
铋Bi：≤0.002[1]
注：≤0.1(杂质)
QSN6.5-0.1磷铜图片
力学性能
抗拉强度σb (MPa)：≥470
伸长率δ5 (%)：≥13
注：棒材的纵向室温拉伸力学性能
试样尺寸：直径或对边距离5～12
热处理规范
热加工温度750～770℃;退火温度600～650℃。[2]
试样尺寸：厚度≥0.15[5]
编辑本段工业用途
船舶
由于良好的耐海水腐蚀性能，许多铜合金，如：铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜（锡锌青铜）、白钢以及镍铜合金（蒙乃尔合金）己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中，铜和铜合金占2～3%。
军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重20～25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。大船沉重的尾轴常用""海军上将""炮铜，舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金。世界上第一艘核动力商船，使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐，相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂，发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。甚至木制小船，也最好用钢合金（通常是硅青铜）的螺丝和钉子来固定木结构，这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。
稀土铜合金
第二，镧与氧的亲和力大于铜和氧的亲和 力，镧与氧生成密度比铜液小的高熔点稀 土氧化物，呈固相上浮到金属液表面而进 入渣相，某些细小的高熔点稀土化合物取 代了分布在晶界处的Cu2O等脆性化合物的 共晶体改变了应力分布的不均匀性，进而 使铜原子间的结合力增强，导度是 矛盾的，所以研发高强度高导电率的铜材 要寻找一个满足要求的合适点，以下手段 可供参考：
铜的电导率和导热率仅次与银，工艺性能 优良，价格远比Fe-Ni42合金便宜，近年来 涌现了许多中强度中导电率铜引线框架材 料，高强度中导电率铜引线框架材料，中 强度高导电率铜引线框架材料，在国内， 高强度高导电率的铜引线框架材料还少有 报道。所谓高强度高导电率的铜引线框架 材料是指强度大于450～600Mpa,电导率大 于80％IACS,抗软化温度高于500℃的铜引 线框架材料。
导电率出现拐点的原因在于稀土在纯铜中有 两方面的作用： 一是与铜基体中的铅、铋、硫等低熔点杂 质相互作用，形成难熔的高熔点的二元或 多元化合物，使杂质上浮，晶格畸变减弱， 电子散射几率减小，从而改善导电性。 另一方面，所形成的稀土化合物可作为异 质形核核心，从而增加了形核核心数目， 细化晶粒，晶界的增多，导致电子散射几 率增大，导电性下降。
各类型的铜基引线框架材料的性能和合金牌号
引线框架材料的功能有以下几方面的要求: 引线框架材料的功能有以下几方面的要求: (1)弹性优良、屈服强度高。 (2)导电导热率高。 (3)应力松弛特性优良，热稳定性优良。 (4)适当的韧性。 (5)线膨胀率适当。 (6)耐腐蚀性能好。 (7)环保、安全。
稀土在铜中有两方面的基本作用： 一是脱氧、脱硫，同时脱硫脱氧，去除铅、 铋等杂质，去氮、降低氢的危害等的净化 作用； 二是稀土微溶于铜中，并与其他元素如低 熔点金属反应生成高熔点化合物而且有微 合金化及变质作用。
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高端集成电路引线框架铜合金材料研发与应用
一、引言
高端集成电路是现代电子技术的重要组成部分，它具有高集成度、高
性能、高可靠性等特点。
而其中的引线框架则是集成电路中最为关键
的部分之一，其质量和可靠性直接影响着整个芯片的性能和寿命。
因此，研究和开发高品质的引线框架材料对于提升集成电路质量和可靠
性具有非常重要的意义。
二、传统引线框架材料存在问题
传统引线框架材料主要采用镍铁合金或钨合金等材料制作，这些材料
虽然具有较好的导电性和耐腐蚀性能，但同时也存在一些问题。
首先，这些材料硬度较大，在加工过程中容易产生裂纹和变形等缺陷；其次，这些材料价格昂贵，难以满足大规模生产需求；最后，这些材料由于
密度较大，在使用过程中容易导致芯片热量积聚过多而影响芯片稳定
运行。
三、铜合金作为新型引线框架材料
针对传统引线框架材料存在的问题，近年来研究人员开始关注铜合金
作为新型引线框架材料。
铜合金具有良好的导电性和热导性能，同时
密度较小、硬度适中，易于加工成型。
另外，铜合金价格相对较低，
可以满足大规模生产需求。
因此，铜合金被认为是一种非常有潜力的
引线框架材料。
四、铜合金引线框架材料研发进展
目前，国内外已经有不少研究机构和企业开始进行铜合金引线框架材
料的研发工作。
其中，美国IBM公司开发出了一种新型铜合金引线框架材料，并在其生产的Power7系列芯片中使用。
该材料不仅具有优
异的导电性和耐腐蚀性能，而且硬度适中、加工容易、价格相对较低。
此外，在国内也有不少企业开始进行相关研究工作，并取得了一定进展。
五、应用前景
随着集成电路技术的不断发展和应用领域的不断扩大，高品质的引线
框架材料将会越来越受到关注和重视。
铜合金作为一种新型引线框架
材料，具有优异的性能和广阔的应用前景。
未来，随着铜合金材料技
术的进一步发展和完善，相信它将会在集成电路领域中得到更加广泛
的应用。
六、结论
高端集成电路引线框架铜合金材料研发与应用是一个非常重要的课题。
传统引线框架材料存在缺陷，而铜合金作为一种新型引线框架材料具
有优异的性能和广阔的应用前景。
目前，国内外已经有不少研究机构
和企业开始进行相关研究工作，并取得了一定进展。
相信随着技术不
断发展和完善，铜合金将会在集成电路领域中得到更加广泛的应用。