[发明专利]软性抗氧化铜丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜丝材料这一技术领域，特别涉及到软性抗氧化铜丝的制备方法。

背景技术

国内已有的半导体封装引线键合材料，尤其是主要应用于集成电路和半导体分立器件中的键合丝，主要是使用金丝，其化学性质稳定。但是，由于其材料金价格昂贵，使得制造成本居高不下，另外，随着集成电路规模越来越大，封装密度越来越高，要求作为内引线的键合丝需具有较高的强度、低长弧度、弧形稳定性等，而键合金丝已经很难满足这样高的要求了。目前，已有部分进口品牌的键合铜丝开始在中国大陆部分集成封装厂进入适用阶段，这些进口品牌的键合铜丝基本上能够满足现代键合工艺的要求，但是在使用中还是存在很多问题，比如由于产品中铜纯度较低、产品过硬引起的第二焊点逃丝(也叫缩丝)使得键合操作频繁中断；由于产品的高氧化特性，在打开包装后必须10个小时内使用完，且使用时必须加氮氢混合气体加以保护，使生产现场周围弥散有易燃易爆性气体而危险性增加，加装排风系统又使其温度湿度等条件远远达不到标准要求等。因此由于以上缺陷，这些进口品牌的键合铜丝至今也没有得到大批量应用，尤其是在集成电路方面。

金属丝网根据材料的不同，其可以是普通铜丝网、不锈钢丝网、铝网、铜网、黄铜网、钛网、钼丝网、镍铬丝网等，其成形方式大多采用金属或合金丝编织，也有采用切割成型、化学沉积等方法。国外在屏蔽网方面，先后采用过铝合金、铜合金来制造防雷击网，铝网由于有较好的导电性和密度小一直是国内外航空航天中用于防雷击的材料，但随着碳纤维增强复合材料的应用，传统的铝网与碳纤维之间会发生原电池腐蚀而影响其腐蚀防护及安全可靠性能，铜网便是目前较好的替代品，而且采用铜网其导电性优于传统编织工艺制成的铜网，

铜网平面面积大，厚度薄，铜合金丝直径小，使用时要求该铜网和复合材料紧密配合，对其厚度精度要求较高，同时要求无磁性、导电性好、有刚度等；要求成型网孔均匀，表面节点平整、无褶皱，具有一定刚度，因此成型是一个难点。

而一般上直径2.6mm以上的铜杆都需要先通过大拉、中拉、小拉几套工序以后才形成细小的铜丝，并且在将铜丝作为信号和电能等传输的导体使用之前，还需要先将铜丝做退火软化工序加工，经过退火软化工序加工后铜丝会发生氧化反应，铜丝在连续通过高温的真空退火管退火处理之后，立即进入PH值为7.0-7.1的冷凝水中冷却，防止高温下铜丝与空气中氧气发生氧化，而铜丝穿过冷凝水以后铜丝表面水分去除也同样影响到铜丝的氧化。但是在现有铜丝生产工艺中，铜丝穿出冷凝水以后需要采用较大功率的风磅吹风，以便使得铜丝表面的水份风干，但由于铜丝线径小、穿过线速快，吹风风干铜丝表面水份效果较差。

基于上述现有铜网和铜丝生产工艺的不足之处，本发明研发了一种软性抗氧化铜丝的制备方法，其制造的铜丝质地柔软、弹性佳、拉升性能好可以再加工成软性铜网，同时具备抗氧化的性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供软性抗氧化铜丝的制备方法，该工艺利用真空感应熔炼炉进行复合铜液的炼制，将铜液铸模，经过液氮急速冷却、粗拔、退火、酸液浸泡、细拔拉丝、氢气保护热定型等工艺步骤得到软性抗氧化铜丝。制备而成的软性抗氧化铜丝，其导电性能强、拉伸性能强、弹性佳，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

软性抗氧化铜丝的制备方法，包括以下步骤：

(1)将电解铜10-20份、聚乙烯1-3份、聚碳酸酯1-2份、镁粉2-4份、镍粉1-3份、二甲基硅油2份混合，加入真空感应熔炼炉中进行辊炼，加热至1300-1400℃后抽真空，炉内保持搅拌，持续反应2h,降温至350℃后充入氩气，保持压强为5MPa，保温60min；

(2)将步骤(1)的复合铜液注入铸模中，同时急速冷却，形成合金铸件；

(3)将步骤(2)的合金铸件进行粗拔以制得直径为3-4mm的铜丝后，对该铜丝进行退火，退火温度大约为450-500℃，退火时间大约为15-20分钟，退火后进行水冷；

(4)将步骤(3)所得粗拔铜丝浸泡在质量百分比浓度为10％的HCl水溶液约5分钟，然后用按质量配比为3：1：9的Cr2O3：H2SO4：H2O的溶液浸泡3分钟；

(5)将步骤(4)得到的铜丝用去离子水清洗三遍，自然晾干；

(6)将步骤(5)的铜丝置于拉丝机中进行细拔拉丝，得到直径为1-2mm的铜丝；

(7)将步骤(6)的铜丝放入筒式氢气保护热处理炉里在200℃，2小时的条件下进行定型热处理，随炉自然冷却，待冷却到室温后，关闭氢气，即得成品。