本发明涉及电工用铜技术领域，尤其涉及一种半导体焊接用铜线的加工方法。
背景技术：
在半导体IC封装中，芯片和引线框架(基板)的连接要靠引线来实现，这种引线大多采用纯金线。然而金是贵金属，随着金价不断上涨，使半导体器件的制造成本不断增加，为此需要寻找其他更适合的金属来替代金线材料。由于铜线具有导电性能好、低成本、最大允许电流高、高温下稳定性高等优点，人们采用铜线替代金线以降低材料成本。但铜线的延伸性及抗氧化性没有金线好，而且铜线的质量对焊接效率及效果影响较大，造成铜线与半导体器件金层或银层结合不好，难结合，拉力不够等问题。
现有技术中，为了改善铜线的性能而采用金和铜的合金材料，但金的含量大于15％，其虽然提高了铜线的延伸性，但可焊性能差，而且成本高。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种半导体焊接用铜线的加工方法，其加工得到的铜线具有延伸性高、抗氧化性强，可焊性好的优点。
本发明提出的一种半导体焊接用铜线的加工方法，包括如下步骤：
S1、按重量百分含量将Ag 0.01-0.03％，Fe 0.01-0.03％，Ni 0.005-0.01％，P 0.003-0.008％，B 0.001-0.003％，Pd 0.003-0.006％，Nb 0.001-0.003％，余量为纯度≥99.99％的无氧铜混合后，在氮气保护下加入高频炉中进行熔炼，升温至1220-1250℃，保温至熔化完全得到熔液，精炼20-40min后，经定向凝固得到直径为10-15mm的铜杆坯；
S2、将S1中得到的铜杆坯加热到950-980℃后进行热轧加工，得到直径为2-4mm的铜母线，终轧温度为730-750℃，将所述铜母线铣面去除氧化皮后进行截面收缩率为35-45％的冷轧加工，在570-600℃的退火温度下退火处理2-6min，再进行截面收缩率为15-25％的冷轧加工，在530-550℃的退火温度下退火处理1-5min，再进行截面收缩率为5-10％的冷轧加工；
S3、将S2中得到的铜母线进行多道次拉拔，得到直径为0.01-0.05mm的铜线，并在不同道次拉拔之间进行中间连续退火，退火温度为480-510℃，退火速度为130-180rpm，得到所述半导体焊接用铜线。
优选地，S1中，([Fe]+[Ni]):[P]＝5-6，[Fe]为Fe在熔液的中的重量百分含量，[Ni]为Ni在熔液的中的重量百分含量，[P]为P在熔液的中的重量百分含量。
优选地，S1中，所述稀土元素为镧La、铈Ce、钇Y、钆Gd中的一种或者多种的组合。
优选地，S1中，升温至1220-1250℃过程中，升温过程中符合T＝et-5，T为升温温度，T的单位为℃，t为升温时间，t的单位为min。
优选地，S2中，热轧采用Y250-8型三辊连轧机列，轧制过程中，将所述铜杆坯先轧至直径为7-8mm，再轧至直径为5-6mm，最后轧至直径为2-4mm。
优选地，S2中，先在580℃的退火温度下退火处理4min，再在540℃的退火温度下退火处理3min。
优选地，S3中，在进行中间连续退火时通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为6-8L/min，氢气的流量为0.5-1L/min。
相较于现有技术，本发明提出的一种半导体焊接用铜线的加工方法，一方面，在高纯氮气保护的条件下，向高纯无氧铜中加入合金进行熔炼，通过控制合理的配比，在铜熔液中引入了合金元素Ag、Fe、Ni、P、Mg、B、Nb和稀土，其中，Ag的加入除了利用本身优异的导电性来提高铜线的电导率以外，还利用Ag对铜的强化作用，从而使铜合金的强度和韧性性能同时得到提高，由此获得好的延伸性能，除此之外，Ag还可使得铜基体处于饱和状态，促使铜基体中的Fe及P的合金元素进一步析出，即增加了铜线合金中第二颗粒析出相的数量，后者除了能提高铜线合金韧性，对铜的电导性能影响较小；Fe、Ni、P三者的同时加入，有利于在铜线材料中形成复合强化相，后者可以大幅度提高铜线材料的强度和延伸性能，但由于Fe、Ni相对P过量将会使得合金的加工性能和导电性能的恶化，而过少将难以达到沉淀强化的目的，因此控制Fe、Ni、P的含量及适宜的比例对于铜线的综合性能改善具有明显的效果；此外，由于稀土元素与铜的原子大小及价电子的差别，因此合金化后对铜线导体的电导率基本没有影响，确保了导电用铜线的导电率，并且稀土元素同时使得熔体晶粒得到细化，从而较好地提高铜线的延伸性能，提高了铜线塑性加工能力，并在一定程度上降低了硬度性能；而B与氧的亲和力虽然不及稀土，但B在铜和铜合金中有比稀土更显著的细化晶粒作用，因此可以更好地提高铜线的力学性能以及导电性能，并且稀土和B复配合金化能够更加有效的发挥净化、微晶化等的作用，使铜中杂质减少，晶格畸变减弱，电子散射几率减少，对于改善铜线合金的塑性加工以及电导性能效果显著；还有，微量Nb、Pd的复配加入可以明显提高铜的抗氧化能力，对铜有脱氧作用，因此所得到铜线合金的防氧化性能显著。
另一方面，为了进一步改善铜线合金的力学和导电性能，本发明中除了对铜线的合金化元素进行选择以外，还对其加工工艺进行了严格的控制，首先在对铜线合金进行熔炼中，选择在高纯氮气保护下进行，使得熔炼过程中不与空气接触，因此能够获含氧和其他气体极少的铜线合金，与此同时，在熔炼过程中还限定合金熔融过程中的升温速率，以适配各合金元素的溶解度规律，从而可以调整铜基体中的溶质分布，对改善合金力学以及导电性具有显著效果；此后采用定向凝固的工艺制成铜杆坯，这种工艺使得铸坯的凝固组织取向一致，表现出比普通上引铜杆更优异的塑性加工性能；还有在对杆坯进行多级轧制，并逐级开展退火处理时，热轧工艺的控制使得铜线合金中的固溶体能够均匀、弥散分布在基体中，再进行多级冷轧工艺时，固溶颗粒的被逐渐压扁、拉长，形成一些短条带状以及部分长线状分布，而热轧和冷轧工艺同时还使得合金中的气孔、微裂纹等铸造缺陷消失，并由粗大的柱状晶变为细小均匀的等轴晶，同时通过对逐级冷轧后的合金分别进行退火处理，可以有效控制铜线合金加工过程中的析出相的尺寸、形态及其分布，因此，经过上述轧制后的铜线合金，其形变强化、固溶强化以及细晶强化效果明显，对于提高铜线的综合性能具有显著的效果，有助于获得一种高塑性的铜线合金制品；最后为了得到合适直径大小的铜线，还对线材进行多道次拉拔并退火，可以进一步将合金转变为细小均匀、致密的再结晶组织，并在惰性气体保护下进行退火时，消除残余应力，降低位错、空位等缺陷，铜线的导电性能亦得到改善，从而解决传统铜线易断裂、易氧化、及不易焊接的影响，并由此加工得到一种适宜半导体焊接用的铜线。
综合上述，本发明从铜线的导电、延伸性、抗氧化性能出发，对生产铜线的合金元素种类含量进行合理设计，明显改善铜线的延伸率、抗氧化以及电阻率，使其综合性能显著提高；与此同时，采用合理的加工工艺来进一步改善铜线的塑性、导电和抗氧化性能，对熔炼，热轧，冷轧，退火，拉拔过程中的温度以及工艺参数进行优化，使得铜线的导电、塑性、焊接等性能都得到良好控制，整个加工方法形成相互配合的整体。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种半导体焊接用铜线的加工方法，包括如下步骤：
S1、按重量百分含量将Ag 0.01％，Fe 0.03％，Ni 0.005％，P 0.008％，B 0.001％，Pd 0.006％，Nb 0.001％，La 0.012％，余量为纯度≥99.99％的无氧铜混合后，在氮气保护下加入高频炉中进行熔炼，升温至1220℃，保温至熔化完全得到熔液，精炼40min后，经定向凝固得到直径为10mm的铜杆坯；
S2、将S1中得到的铜杆坯加热到950℃后进行热轧加工，得到直径为4mm的铜母线，终轧温度为730℃，将所述铜母线铣面去除氧化皮后进行截面收缩率为45％的冷轧加工，在570℃的退火温度下退火处理6min，再进行截面收缩率为15％的冷轧加工，在550℃的退火温度下退火处理1min，再进行截面收缩率为10％的冷轧加工；
S3、将S2中得到的铜母线进行多道次拉拔，得到直径为0.01mm的铜线，并在不同道次拉拔之间进行中间连续退火，并通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为8L/min，氢气的流量为0.5L/min，退火温度为510℃，退火速度为130rpm，得到所述半导体焊接用铜线。
实施例2
本发明提出的一种半导体焊接用铜线的加工方法，包括如下步骤：
S1、按重量百分含量将Ag 0.03％，Fe 0.01％，Ni 0.01％，P 0.003％，B 0.003％，Pd 0.003％，Nb 0.003％，Ce 0.008％，余量为纯度≥99.99％的无氧铜混合后，在氮气保护下加入高频炉中进行熔炼，升温至1250℃，保温至熔化完全得到熔液，精炼20min后，经定向凝固得到直径为15mm的铜杆坯；
S2、将S1中得到的铜杆坯加热到980℃后进行热轧加工，得到直径为2mm的铜母线，终轧温度为750℃，将所述铜母线铣面去除氧化皮后进行截面收缩率为35％的冷轧加工，在600℃的退火温度下退火处理2min，再进行截面收缩率为25％的冷轧加工，在530℃的退火温度下退火处理5min，再进行截面收缩率为5％的冷轧加工；
S3、将S2中得到的铜母线进行多道次拉拔，得到直径为0.05mm的铜线，并在不同道次拉拔之间进行中间连续退火，并通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为6L/min，氢气的流量为1L/min，退火温度为480℃，退火速度为180rpm，得到所述半导体焊接用铜线。
实施例3
本发明提出的一种半导体焊接用铜线的加工方法，包括如下步骤：
S1、按重量百分含量将Ag 0.02％，Fe 0.02％，Ni 0.007％，P 0.005％，B 0.002％，Pd 0.004％，Nb 0.002％，Y 0.001％，余量为纯度≥99.99％的无氧铜混合后，在氮气保护下加入高频炉中进行熔炼，升温至1230℃，保温至熔化完全得到熔液，精炼30min后，经定向凝固得到直径为12mm的铜杆坯；
S2、将S1中得到的铜杆坯加热到960℃后进行热轧加工，得到直径为3mm的铜母线，终轧温度为740℃，将所述铜母线铣面去除氧化皮后进行截面收缩率为40％的冷轧加工，在580℃的退火温度下退火处理4min，再进行截面收缩率为20％的冷轧加工，在540℃的退火温度下退火处理3min，再进行截面收缩率为7％的冷轧加工；
S3、将S2中得到的铜母线进行多道次拉拔，得到直径为0.03mm的铜线，并在不同道次拉拔之间进行中间连续退火，并通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为7L/min，氢气的流量为0.7L/min，退火温度为500℃，退火速度为150rpm，得到所述半导体焊接用铜线。
实施例4
本发明提出的一种半导体焊接用铜线的加工方法，包括如下步骤：
S1、按重量百分含量将Ag 0.02％，Fe 0.02％，Ni 0.008％，P 0.006％，B 0.002％，Pd 0.005％，Nb 0.002％，稀土元素0.0011％，余量为纯度≥99.99％的无氧铜混合后，所述稀土元素为Y和Gd，在氮气保护下加入高频炉中进行熔炼，升温至1240℃，保温至熔化完全得到熔液，精炼35min后，经定向凝固得到直径为13mm的铜杆坯；
S2、将S1中得到的铜杆坯加热到970℃后进行热轧加工，得到直径为3mm的铜母线，终轧温度为745℃，将所述铜母线铣面去除氧化皮后进行截面收缩率为42％的冷轧加工，在590℃的退火温度下退火处理3min，再进行截面收缩率为18％的冷轧加工，在545℃的退火温度下退火处理4min，再进行截面收缩率为8％的冷轧加工；
S3、将S2中得到的铜母线进行多道次拉拔，得到直径为0.02mm的铜线，并在不同道次拉拔之间进行中间连续退火，并通入氮气和氢气的混合气体，氮气的流量为7L/min，氢气的流量为0.8L/min，退火温度为490℃，退火速度为160rpm，得到所述半导体焊接用铜线。
对上述实施例1-4中得到的半导体焊接用铜线进行测试，其半硬态测试结果满足抗拉强度≥200MPa，屈服强度≥160MPa，伸长率≥15％，电阻率为0.01691-0.01719Ωmm2/m(电导率≥98％IACS)。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。