IC用引线框架材料QFe2.5合金工艺研究

　　近年来我国半导体产销规模一直保持着较快的增长速度。IC封装量每年以30%左右的速度递增，分立器件每年以20%左右的速度递增。随着世界经济的发展，对信息要求的提高，中国市场对引线框架材料用铜带的年需求量会越来越高。

　　框架材料QFe2.5在洛铜集团有着多年的研制历史，但产品质量一直不尽人意，尤其是随着集成电路的高速发展，冲制条件由低速向高速，对称冲制向不对称冲制，低温钎焊向高温共晶键合等方向发展，这些冲制及塑封条件的改变，都给材料提出了新的要求，原来的材料性能已满足不了后续工序的使用要求。总体上来讲，国内带材存在产品综合使用性能差、质量不稳定，表面、公差、内应力等问题尚未得到彻底解决。因此加快国内产品研制替代进口材料刻不容缓。

　　1 QFe2.5合金综述

　　1.1 QFe2.5的发展史

　　QFe2.5又称C194，20世纪70年代前由美国奥林黄铜公司首创。1971年日本三菱伸铜及住友金属矿山伸铜公司与美国奥林公司达成许可协议，开始制造、销售这种合金。目前仍然佔有引线框架材料的主力军位置，产量逐年急剧增加。由于铜及铜合金具有价格低，热传导率、电导率高的特点，加之热膨胀性能类似于摸压复合物，与封装树酯匹配性好等优点，使其所佔市场份额一直在增加。在亚洲地区，由于美国半导体制造厂向海外拓展，加之日本半导体产业的扩大，作为QFe2.5已成为半导体装置的主要构成材料。可以说最近引线框架材料的70%是铜合金。

　　1.2 QFe2.5的用途

　　QFe2.5开发后，成为制作引线框架及接插件的重要材料，过去生产接插件的主要材料是锡磷青铜、锌白铜及黄铜，其中，中间强度的弹性材料以锡磷青铜占主流，而最近几年注重了成本特性，利用析出硬化的新合金，如 QFe2.5及Cu-Ni-Si合金，QFe2.5在开发的四个铜系列合金中，从强度、电导率看均处于中间位置，目前用量逐渐扩大。其部件见图1，图2所示。

　　2 QFe2.5的合金特性及产品技术指标

　　2.1 QFe2.5合金的特性

　　QFe2.5属于铜-铁-磷系列的铜合金，合金的相图见图3，图4所示。

　　从图3相图看出，该合金是属包晶型合金，利用包晶反应(包晶点在1094℃)，使铁在铜中的固溶量随温度变化而变; 如下列包晶反应的平衡式:L+γ→α。

　　Cu-Fe合金的组织是以铜为基体的不均匀单向固溶体，铁最大的溶解度为4%，随温度下降，溶解度也急剧下降。到300℃时，溶解度仅有3.89*10-4%。

　　本文所讨论的QFe2.5合金，Fe含量为2.1%-2.6%，P含量为0.015%-0.15%，见图4Cu-P二元合金相图。