一种抗氧化铜丝及其制备方法与流程

本技术涉及金属材料加工，更具体地说，它涉及一种抗氧化铜丝及其制备方法。

背景技术：

1、合金铜丝作为微电子工业的新型研发材料，以其优良的力学性能、电学性能和低成本因素，已经成功替代合金金丝应用于ic后道封装中。随着ic封装合金工艺技术及设备的改进，铜丝应用从低端产品如dip、sop向中高端qfp、qfn、多层线、小间距焊盘产品领域扩展。因封装制程对合金铜丝的性能要求逐步提高，促进了铜丝生产商对铜丝工艺性能向趋近于金丝工艺性能发展，成为替代金丝封装的新型材料。

2、中国专利公开号为cn102140593a的专利公开了一种无铅黄铜合金，其原料按重量百分比主要包括：铝0.3-0.8份；铋0.01-0.04份；铁0.05-1.5份；铜58-75份；锌21-38份。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为，由于无铅黄铜合金在使用过程中暴露于空气中，使得在无铅黄铜合金长期使用后，存在易被氧化的缺陷。

技术实现思路

1、为了减少无铅黄铜合金发生氧化的可能性，本技术提供一种抗氧化铜丝及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种抗氧化铜丝，采用如下的技术方案：

3、一种抗氧化铜丝，由包含以下重量份的原料制备而成：砷0.02-0.06份；磷0.02-0.06份；锡0.1-0.2份；铜60-80份；锌20-40份。

4、通过采用上述技术方案，由于采用砷、磷、锡、锌作为合金元素加入至铜中，由于合金元素具有一定的抗氧化效果，因此，获得减少抗氧化铜丝发生氧化的可能性的效果。

5、具体的，锌作为基础合金元素加入至铜中，由于锌熔于铜液，使得锌可以起到固溶强化作用，进而提高抗氧化铜丝的强度以及硬度，进一步增加抗氧化铜丝的抗氧化能力。

6、磷作为辅助合金元素加入至铜中，由于磷为一种良好的抗氧化材料，促使抗氧化铜丝的抗氧化性提高，减少抗氧化铜丝发生氧化的可能性。另外，由于磷微溶于铜－锌合金内，磷在该重量份中，磷不易降低铜－锌合金的塑型，进而减少铜－锌合金出现脆性的可能性。

7、砷作为辅助合金元素加入至铜中，由于砷可以与铜中的cu2o反应形成砷酸铜，进而消除晶界上的cu+cu2o共晶体，进而提高铜－锌合金的塑性。另外，在铜－锌合金中加入该重量份的砷，可以减少铜－锌合金脱锌的可能性，进而提高抗氧化铜丝的抗氧化能力。

8、锡作为辅助合金元素加入至铜中，且在该重量份中，锡可以减少铜－锌合金脱锌的可能性，进而提高抗氧化铜丝的抗氧化能力。

9、优选的，由包含以下重量份原料制备而成：砷0.03-0.05份；磷0.03-0.05份；锡0.14-0.16份；铜65-75份；锌25-35份。

10、通过采用上述技术方案，由于采用该范围内的原料比重，能够进一步提高抗氧化铜丝中各原料的相容性，进而提高抗氧化铜丝的抗氧化性能。

11、第二方面，本技术提供一种抗氧化铜丝的制备方法，采用如下的技术方案：

12、一种抗氧化铜丝的制备方法，包括以下步骤：

13、s1、按配比将砷、磷、锡、铜和锌混合，加入于乙醇中匀速搅拌均匀，过滤烘干得到原始混合铜粉；

14、s2、将原始混合铜粉加入高温熔炼炉中匀速搅拌，并通入保护性气体进行真空熔炼，得到原始混合铜液。

15、s3、将原始混合铜液由熔炼炉出口放出，经过导流槽进入冷却凹槽，随后通入保护性气体以及冷却液对原始混合铜液进行冷却，得到原始混合铜锭；

16、s4、将原始混合铜锭加热压延，并进行反复拉伸退火，随后再次通入保护性气体以及冷却液对拉伸后的原始混合铜锭进行冷却，得到混合原始母线；

17、s5、将混合原始母线表面均匀涂抹环氧抗氧化剂，并通入保护性气体得到抗氧化粗铜丝；s6、将抗氧化粗铜丝放置于温度为100-120℃的烘箱内烘干20-30min，并通入保护性气体得到抗氧化铜丝。

18、通过采用上述技术方案，首先通过乙醇对砷、磷、锡、铜和锌进行混合清洗得到原始混合铜粉，进而对原料外表面包覆的油脂类杂质进行清洗，减少油脂类杂质对抗氧化铜丝的质量造成干扰。

19、随后将原始混合铜粉在保护性气体中进行熔炼得到原始混合铜液，使得保护性气体对原始混合铜粉的熔炼进行保护，进而减少原始混合铜粉熔炼过程中发生氧化的可能性，进一步减少抗氧化铜丝的抗氧化性。

20、之后，将原始混合铜液在保护性气体中通过冷却液对原始混合铜液进行冷却得到原始混合铜锭，使得保护性气体对原始混合铜液的冷却进行保护，进而减少原始混合铜液冷却过程中发生氧化的可能性，进一步减少抗氧化铜丝的抗氧化性。

21、之后，将原始混合铜锭在保护性气体中进行加热压延，并进行反复拉伸退火。随后通入冷却液对拉伸后的原始混合铜锭进行冷却得到混合原始母线，使得保护性气体对原始混合母线的冷却进行保护，进而减少原始混合母线冷却过程中发生氧化的可能性，进一步减少抗氧化铜丝的抗氧化性。

22、之后，在保护性气体下，将混合原始母线表面均匀涂抹环氧抗氧化剂得到抗氧化粗铜丝，使得环氧抗氧化剂对混合原始母线进行保护，进而减少抗氧化铜丝在使用过程中发生氧化的可能性。另外，保护性气体对原始混合母线涂抹环氧抗氧化剂的过程进行保护，进而减少原始混合母线涂抹环氧抗氧化剂的过程中发生氧化的可能性，进一步减少抗氧化铜丝的抗氧化性。

23、最后，将抗氧化粗铜丝在温度为100-120℃的烘箱内并通入保护性气体的环境中烘干，得到抗氧化铜丝。使得环氧抗氧化剂得到固化，提高环氧抗氧化剂对抗氧化粗铜丝的保护稳定性。另外，保护性气体对抗氧化粗铜丝烘干环氧抗氧化剂的过程进行保护，进而减少抗氧化粗铜丝烘干环氧抗氧化剂的过程中发生氧化的可能性，进一步减少抗氧化铜丝的抗氧化性。

24、优选的，s2-s6中，保护性气体为氩气。

25、通过采用上述技术方案，由于保护性气体为氩气，使得在制备抗氧化铜丝时，对氧化性气体进行阻隔，减少抗氧化铜丝制备过程中发生氧化的可能性。另外，由于保护性气体内不包括氢气，进而减少抗氧化铜丝发生氢气病的可能性，提高抗氧化铜丝的机械强度，减少抗氧化铜丝发生断裂的可能性；由于保护性气体内不包括氮气，进而减少抗氧化铜丝发生氮气孔的可能性，提高抗氧化铜丝的机械强度，减少抗氧化铜丝发生断裂的可能性

26、优选的，s3-s4中，冷却液的冷却方式为间隔喷洒。

27、通过采用上述技术方案，由于冷却液的冷却方式为间隔喷洒，使得冷却液在对原始混合铜液以及拉伸后的原始混合铜锭进行冷却时，减少由于温度骤变而发生应力断裂的可能性，进而提高抗氧化铜丝的机械强度，提高抗氧化铜丝的制备效率。

28、优选的，所述冷却液为碳酸铵溶液。

29、通过采用上述技术方案，将碳酸铵溶液作为冷却液对原始混合铜液以及拉伸后的原始混合铜锭进行冷却，使得碳酸铵溶液在保证冷却效果的同时，碳酸铵溶液还可以通过高温分解出氨气以及二氧化碳，进而与氮气和氩气协同配合，进一步对氧气进行阻隔，减少抗氧化铜丝制备过程中发生氧化的可能性。

30、优选的，每一次喷洒冷却液间隔2-4min。

31、通过采用上述技术方案，在该时间间隔内，冷却液可以对原始混合铜液以及拉伸后的原始混合铜锭进行充分冷却的同时，还可以减少由于温度骤变而发生应力断裂的可能性，进而提高抗氧化铜丝的机械强度，提高抗氧化铜丝的制备效率。

32、优选的，s5中，环氧抗氧化剂的涂抹方式包括以下步骤：

33、(1)将环氧抗氧化剂吸附于多孔海绵块内；

34、(2)将混合原始母线穿过多孔海绵块，并持续对多孔海绵块滴加环氧抗氧化剂。

35、通过采用上述技术方案，由于海绵块为多孔结构，使得海绵块对环氧抗氧化剂的吸附更为稳定。由于混合原始母线以650-750mm/min的牵引速度穿过多孔海绵块，使得多孔海绵块可以与混合原始母线的外表面进行均匀的接触，提高对混合原始母线涂抹环氧抗氧化剂的涂抹效率。

36、优选的，所述环氧抗氧化剂由包含以下重量份的原料混合搅拌而成：环氧聚丙烯酸酯80-84份；苯甲醇8-10份；苯并三氮唑6-8份；1一氰乙基一2一苯基咪唑4-6份。

37、通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，由于采用环氧聚丙烯酸酯作为环氧抗氧化剂的基料，将1一氰乙基一2一苯基咪唑作为固化剂与环氧聚丙烯酸酯进行反应固化，进而对混合原始母线进行稳定的保护，因此，获得对抗氧化铜丝提供抗氧化保护的效果。

38、具体的，1一氰乙基一2一苯基咪唑作为潜伏性固化剂，在常温下与环氧聚丙烯酸酯反应缓慢，使得在对混合原始母线的外表面进行涂抹时，环氧抗氧化剂处于液体状态，进而对混合原始母线的涂抹更为简单。而在100-120℃下，1一氰乙基一2一苯基咪唑与环氧聚丙烯酸酯快速反应固化，进而对混合原始母线进行稳定的保护。

39、另外，由于环氧抗氧化剂内不添加填料，使得环氧抗氧化剂在固化后具有较高的韧性，进而减少对抗氧化铜丝的弯曲造成干涉。

40、苯甲醇作为促进剂对环氧抗氧化剂的固化过程进行加速，进而提高抗氧化铜丝制备的效率。另外，苯甲醇还可以作为稀释剂减低环氧抗氧化剂体系的黏度，进而对混合原始母线的涂抹更为简单。

41、苯并三氮唑作为抗氧化剂，对混合原始母线进行辅助的抗氧化保护。

42、优选的，所述环氧抗氧化剂还包括石墨20-30份。

43、通过采用上述技术方案，石墨作为导电材料加入至环氧抗氧化剂内，使得抗氧化铜丝在需要保证其表面的导电性时，可以即不影响环氧抗氧化剂对混合原始母线的保护的同时，还可以保证抗氧化铜丝的导电性能。

44、综上所述，本技术具有以下有益效果：

45、1、由于本技术采用砷、磷、锡以及锌作为合金元素加入至铜中，由于合金元素具有一定的抗氧化效果，因此，获得减少抗氧化铜丝发生氧化的可能性的效果。

46、2、本技术的方法，通过醇类溶剂对原料进行清洗，在保护气体的环境内进行熔炼、冷却、拉伸、涂抹环氧抗氧化剂以及烘干，因此获得了减少抗氧化铜丝在制备过程中发生氧化的可能性的效果。