摘要

1.銅板帶是銅加工行業(yè)壁壘最高的領(lǐng)域。連接器作為銅板帶的重要下游，對(duì)板帶材的消耗量較大。引線框架作為集成線路的芯片載體，也屬于連接器。它借助于鍵合材料實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部電路引出端與外連線的電氣連接，起到和外部導(dǎo)線連接的橋梁作用。引線框架與制作和封裝應(yīng)用需求，除高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性外，還要求較好的釬焊性、沖壓性、蝕刻性和氧化膜粒粘連性等。常選用銅-鐵系、銅鎳硅系C70250等制作。

2.Cu-Ni-Si和Cu-Cr-Zr合金板帶屬于中高強(qiáng)度高導(dǎo)電率合金，國(guó)內(nèi)博威合金已經(jīng)可以批量化生產(chǎn)，興業(yè)盛泰銅業(yè)可以批量化生產(chǎn)Cu-Ni-Si合金。鈹銅（Cu-Be）國(guó)內(nèi)僅有東方鉭業(yè)可以生產(chǎn)，Cu-Ti國(guó)內(nèi)公司還無(wú)法供應(yīng)。尤其是Cu-Ni-Si合金由于優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，在電子領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用。

3.銅鎳硅合金綜合性能優(yōu)異，滲透率在提升，且潛力大。電子產(chǎn)品小型化和載流量提升趨勢(shì)明顯。在大電流連接場(chǎng)合，如基站電源連接器、新能源汽車連接器和智能手機(jī)連接器，高導(dǎo)電銅鎳硅合金可抑制發(fā)熱和溫升，對(duì)其他銅合金形成較強(qiáng)的替代作用，如黃銅、錫磷青銅等。

4.汽車連接器的耐熱性比智能手機(jī)更高。汽車內(nèi)部的溫度環(huán)境：發(fā)動(dòng)機(jī)120℃、發(fā)動(dòng)機(jī)表面135℃、儀表盤表面120℃、車內(nèi)地板105℃、后甲板117℃。人乘坐汽車無(wú)空調(diào)時(shí)，車內(nèi)部分溫度可達(dá)到120℃。汽車連接器選用黃銅、錫磷青銅已經(jīng)無(wú)法滿足使用要求。需要改用耐應(yīng)力松弛性能更佳的鈦銅或者銅鎳硅。鈦銅目前只有國(guó)外生產(chǎn)，加工費(fèi)高達(dá)20萬(wàn)元/噸。銅鎳硅加工費(fèi)在2-3萬(wàn)元/噸，綜合性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯。

5.國(guó)內(nèi)外相繼研發(fā)了C42500、C41125、PW33520（博威合金獨(dú)家專利產(chǎn)品）等高性能低成本產(chǎn)品，用以替代錫磷青銅。其中我國(guó)研發(fā)的PW33502合金屈服強(qiáng)度570Mpa、導(dǎo)電率34%，是原C5191的兩倍，能滿足高傳輸、低溫升要求。壞方向折彎性能也比原C5191優(yōu)秀明顯。錫含量比C5191低，可回收鍍錫、鍍鎳角料。對(duì)比錫磷青銅綜合性能優(yōu)異、性價(jià)比高。

6.我國(guó)銅加工行業(yè)經(jīng)歷了三個(gè)階段，目前進(jìn)入了以C7025為代表的高性能材料階段。以滿足通訊、電子和汽車等行業(yè)的需求升級(jí)。興業(yè)盛泰銅業(yè)開發(fā)了C7026和C7035銅鎳硅材料。C7035性能優(yōu)異，可部分替代低鈹銅合金。

7.C18150/C18400——強(qiáng)度600MPa兼具85%IACS導(dǎo)電率及330W/(m·k)的熱導(dǎo)率，是高導(dǎo)電率、中強(qiáng)度區(qū)域的最理想銅合金，具有非常高的耐應(yīng)力緩和及抗高溫軟化的特性。應(yīng)用領(lǐng)域：大電流連接器、油電混合充放電連接器、電池快充閃充、大功率繼電器、端子和高效熱管理方案。

8.未來(lái)高性能銅合金的發(fā)展可能存在以下四個(gè)方向：（1）雙70合金，抗拉強(qiáng)度700MPa、導(dǎo)電率70%IACS、厚度0.03-0.06mm；（2）環(huán)保型材料，抗拉強(qiáng)度＞1000 MPa、屈服強(qiáng)度＞950 MPa、導(dǎo)電率＞45 %IACS；（3）復(fù)合類新型材料，利用各金屬品種的特性及優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)綜合性能的提升及成本的優(yōu)化；（4）磁性導(dǎo)電材料，CFA銅鐵合金產(chǎn)品、一般鐵含量為15-50%。

9.日本高端板帶開始供不應(yīng)求。由于我國(guó)銅板帶行業(yè)的迅速發(fā)展，日本企業(yè)只能生產(chǎn)高端的銅板帶賴以生存，如銅鎳硅系列、銅鉻鋯系列、鈹銅、鈦銅等。日本銅帶（扣除黃銅帶）產(chǎn)量從1991年的19萬(wàn)噸，增長(zhǎng)到2018年的27萬(wàn)噸，占銅加工行業(yè)的比例從15%增長(zhǎng)到33%。增量主要來(lái)自于：（1）半導(dǎo)體引線框架，蝕刻類型的；（2）汽車連接器；（3）低插入力回流鍍錫工藝；（4）手機(jī)用錫青銅、科森合金、鈦銅、鈹銅。由于企業(yè)兼并和產(chǎn)品升級(jí)，銅板帶行業(yè)的加工費(fèi)上漲。

10.由于需求好轉(zhuǎn)和汽車電子的增長(zhǎng)，日本企業(yè)開始了新一輪的投資。日本企業(yè)看好的下游：物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)駕駛、電動(dòng)汽車等新興行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體和傳感器等。這些下游會(huì)長(zhǎng)期推動(dòng)高性能銅板帶材需求。

風(fēng)險(xiǎn)提示：銅板帶下游需求惡化；下游技術(shù)更新快，企業(yè)更不上節(jié)奏；貿(mào)易戰(zhàn)加劇；企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)等。

一、電連接器用銅板帶 

本章節(jié)內(nèi)容主要引自大會(huì)發(fā)言：楊?yuàn)^為《接觸件銅材應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)研究》和彭麗軍《電連接器用高性能銅合金材料體系化研究》。

在典型的設(shè)備系統(tǒng)中，常會(huì)發(fā)現(xiàn)許多錯(cuò)綜復(fù)雜的連接器等互聯(lián)器件，其中包括普通導(dǎo)線、設(shè)備電路板、印刷電路連接器、背板連線和互聯(lián)電纜。通?？蓪⒃陔娮踊螂姎庠O(shè)備上的連接方式分為六種類型：元件內(nèi)部連接；元件至印制電路板或?qū)Ь€的連接；同一單機(jī)內(nèi)部框架上印制電路板至導(dǎo)線或其它印制電路板（指框架內(nèi)）的連接；同一單機(jī)箱體內(nèi)從一個(gè)內(nèi)部框架至另一內(nèi)部框架之間的連接；由一個(gè)單機(jī)設(shè)備至另一個(gè)單機(jī)設(shè)備的外部連接；系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接。

引線框架是實(shí)現(xiàn)第二類連接形式的接觸件。它作為集成線路的芯片載體，借助于鍵合材料實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部電路引出端與外連線的電氣連接，起到和外部導(dǎo)線連接的橋梁作用。

引線框架與制作和封裝應(yīng)用需求，除高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性外，還要求較好的釬焊性、沖壓性、蝕刻性和氧化膜粒粘連性等。常選用銅-鐵系、銅鎳硅系C70250等制作。

連接器作為銅板帶的重要下游，對(duì)板帶材的消耗量大。連接器對(duì)銅板帶的主要性能要求有：高強(qiáng)度、高成形性、高導(dǎo)電率、優(yōu)良的抗應(yīng)力松弛性能。其他性能有：疲勞性能、表明質(zhì)量等。主要的電連接器用銅板帶有以下：

按照強(qiáng)度和單價(jià)，銅合金可做如下劃分：高強(qiáng)度易成形加工合金；中高強(qiáng)度、高導(dǎo)電率合金；中高強(qiáng)度合金和泛用合金。Cu-Ni-Si和Cu-Cr-Zr合金板帶屬于中高強(qiáng)度高導(dǎo)電率合金，國(guó)內(nèi)博威合金已經(jīng)可以批量化生產(chǎn)，興業(yè)銅業(yè)可以批量化生產(chǎn)Cu-Ni-Si合金。鈹銅（Cu-Be）國(guó)內(nèi)僅有東方鉭業(yè)可以生產(chǎn)，Cu-Ti國(guó)內(nèi)公司還無(wú)法供應(yīng)。尤其是是Cu-Ni-Si合金由于優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，在電子領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用。

冷變形強(qiáng)化

接觸件銅材料常用的強(qiáng)化手段有：冷變形強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、過(guò)剩相強(qiáng)化和細(xì)化組織強(qiáng)化。

冷變形強(qiáng)化又稱為冷作硬化，金屬材料在再結(jié)晶溫度下的變形稱為冷變形。冷變形后材料即被強(qiáng)化，強(qiáng)化強(qiáng)度隨變形度、變形溫度及材料本身性質(zhì)而變化。

相同規(guī)格的C5191、QSn4-3等錫磷青銅具有比H62、HPb59-1等黃銅更高抗拉強(qiáng)度和硬度。但錫磷青銅添加錫成本增加，且導(dǎo)電率較低、反復(fù)折彎性能較差。為此國(guó)內(nèi)外相繼研發(fā)了C42500、C41125、PW33520（博威合金獨(dú)家專利產(chǎn)品）等高性能低成本替代產(chǎn)品。其中我國(guó)研發(fā)的PW33502合金屈服強(qiáng)度570Mpa、導(dǎo)電率34%，是原C5191的兩倍，能滿足高傳輸、低溫升要求。壞方向折彎性能也比原C5191優(yōu)秀明顯。錫含量比C5191低，可回收鍍錫、鍍鎳角料。對(duì)比錫磷青銅綜合性能優(yōu)異、性價(jià)比高。

抗應(yīng)力松弛和耐熱性

金屬應(yīng)力松弛是指在恒定高溫下承載狀態(tài)下，總應(yīng)變（彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變）保持不變，而應(yīng)力隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸降低的現(xiàn)象稱為松弛。用于接觸件的銅合金抗應(yīng)力松弛性能，是決定材料能否可靠應(yīng)用的重要技術(shù)特性。電連接器常因?yàn)椴蹇捉佑|件材料應(yīng)力松弛，造成接觸不良或瞬間斷電等故障。其中C70250具備良好的抗應(yīng)力松弛性能。

用以接觸件的銅合金材料，通常用測(cè)量在相同溫度、長(zhǎng)時(shí)間加熱接觸壓力變化（應(yīng)力松弛）來(lái)橫線其耐熱性。根據(jù)日本JX公司介紹，加熱150℃持續(xù)1000小時(shí)后，連接器的接觸壓力和加熱前的接觸壓力進(jìn)行比對(duì)。黃銅只有8%、錫磷青銅只有50%。而銅鎳硅合金還有80-90%、鈦銅還可以保持95%。但鈦銅的加工費(fèi)大約20多萬(wàn)元每噸，大幅高于銅鎳硅加工費(fèi)（2-3萬(wàn)元每噸）。

汽車連接器的耐熱性比智能手機(jī)更高。汽車內(nèi)部的溫度環(huán)境：發(fā)動(dòng)機(jī)120℃、發(fā)動(dòng)機(jī)表面135℃、儀表盤表面120℃、車內(nèi)地板105℃、后甲板117℃。人乘坐汽車無(wú)空調(diào)時(shí)，車內(nèi)部分溫度可達(dá)到120℃。汽車連接器選用黃銅、磷青銅已經(jīng)無(wú)法滿足使用要求。需要改用耐應(yīng)力松弛性能更佳的鈦銅或者銅鎳硅。

高導(dǎo)電銅合金

高導(dǎo)電銅合金板帶一般要求屈服強(qiáng)度500Mpa以上，導(dǎo)電率80%IACS左右。主要應(yīng)用于大電流連接場(chǎng)合，如基站電源連接器、新能源汽車連接器和智能手機(jī)連接器。智能手機(jī)內(nèi)部搭載的連機(jī)器通電量呈增加趨勢(shì)，每芯通電量由原來(lái)0.3A增至1.5-3.0A，由此要求銅合金在保持較高強(qiáng)度水平同時(shí)具有高導(dǎo)電性。USBTYPE-C公端子原選用導(dǎo)電率12%的C52100錫磷青銅發(fā)熱嚴(yán)重，改用導(dǎo)電率65%的高導(dǎo)電銅鎳硅合金可抑制發(fā)熱和溫升。

平衡方向銅合金的應(yīng)用

一般銅合金導(dǎo)電性越好，要求維持高強(qiáng)度越難。平衡方向銅合金板帶主要應(yīng)用于對(duì)材料強(qiáng)度及導(dǎo)電率均有一定要求的場(chǎng)合，一般要求屈服強(qiáng)度650Mpa以上，導(dǎo)電率65%IACS左右。例如重載連接器和TYPE-C母端子要求高導(dǎo)電性和良好的耐插拔性，由于用戶設(shè)計(jì)理念不同，有的重視導(dǎo)電性，有的重視屈服強(qiáng)度，故高導(dǎo)電銅鎳硅合金有兩種類型供用戶選擇：導(dǎo)電率65%IACS、屈服強(qiáng)度650Mpa，或者導(dǎo)電率90%、屈服強(qiáng)度490Mpa。

高強(qiáng)度方向銅合金

高強(qiáng)度銅合金板帶一般要求屈服強(qiáng)度900Mpa以上，導(dǎo)電率20%IACS左右。主要用于信號(hào)連接，如VCM彈片、耳機(jī)彈片、SIM卡連接器等。某廠家的智能手機(jī)厚度在5年內(nèi)變薄了20%以上，由此使得裝配在手機(jī)內(nèi)部多數(shù)板對(duì)板連接器也扁平化和細(xì)間距化，手機(jī)其它所有連接器同樣都要求小型化。原選用的黃銅、錫磷青銅機(jī)械強(qiáng)度、折彎工藝成形性能都難以滿足越來(lái)越苛嚴(yán)的要求，改用銅鎳硅合金或者鈦銅等高性能銅合金才能滿足高強(qiáng)度、良好的折彎加工性和高導(dǎo)電等特性要求。相同形狀的端子選用銅鎳硅合金或者鈦銅制造和原錫磷青銅相比，銅鎳硅合金可提高12%接觸壓力，而鈦銅則可提高22%接觸壓力。鈦銅價(jià)格大幅高于銅鎳硅，銅鎳硅性價(jià)比較高。

鈹銅及其替代材料

鈹銅較青銅和黃銅具備更高的強(qiáng)度，具備強(qiáng)大的抗應(yīng)力松弛能力，且彈性較大，可在有限的空間內(nèi)提供最大的力。并且具備較高的導(dǎo)電率和導(dǎo)熱性、優(yōu)良的抗腐蝕能力和良好的工藝性能。在退火和冷軋狀態(tài)下任何方向都能沖壓成型。由此，鈹銅在航空、航天等高可靠性連接器領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

但鈹銅的生產(chǎn)冶煉過(guò)程對(duì)環(huán)境存在嚴(yán)重污染，在國(guó)際上是否會(huì)逐步禁用，一直是連接器行業(yè)需對(duì)領(lǐng)導(dǎo)和專家關(guān)注的問(wèn)題。在環(huán)保趨嚴(yán)的情況，研發(fā)鈹銅替代材料一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的問(wèn)題。世界各大銅加工企業(yè)相繼研發(fā)了銅鎳錫系、銅鎳硅系和鈦銅合金等替代材料，已經(jīng)有部分替代發(fā)生。

二、新型銅合金產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì) 

本章節(jié)內(nèi)容主要引自大會(huì)報(bào)告：紀(jì)慶《興業(yè)銅業(yè)新型銅合金材料產(chǎn)品發(fā)布報(bào)告》。

我國(guó)銅加工行業(yè)經(jīng)歷了三個(gè)階段，目前進(jìn)入了以 C7025 為代表的高性能材料階段。以滿 足通訊、電子和汽車等行業(yè)的需求升級(jí)

高性能銅合金應(yīng)具備有高的強(qiáng)度、優(yōu)良的導(dǎo)電、抗應(yīng)力松弛及導(dǎo)熱性能，是航空航天、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、5G 通訊、新型汽車、網(wǎng)絡(luò)基站、智能家居、大規(guī)模集成電路等重點(diǎn)領(lǐng) 域所必須和急需的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，高強(qiáng)、高導(dǎo)、高彈、耐高溫及抗應(yīng)力松弛是高性能銅合金極為重要的特性，其制備技術(shù)更是代表銅加工技術(shù)的先進(jìn)水平。

興業(yè)盛泰在C7025的基礎(chǔ)上開發(fā)出C7026和C7035材料，其中C7035的強(qiáng)度可達(dá)到900Mpa，且導(dǎo)電率較高42-45%IACS，生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保，可作為低鈹青銅的替代材料。

以下數(shù)據(jù)中，XYK-5代表C7025，XYK-31代表C7026，XYK-32代表C7035。這三種材料除了具備高強(qiáng)度和較高的導(dǎo)電率之外，還具備強(qiáng)大的抗應(yīng)力松弛和抗高溫軟化特性。

中強(qiáng)高導(dǎo)類合金：

C18150/C18400——強(qiáng)度600MPa兼具85%IACS導(dǎo)電率及330W/(m·k)的熱導(dǎo)率，是高導(dǎo)電率、中強(qiáng)度區(qū)域的最理想銅合金，具有非常高的耐應(yīng)力緩和及抗高溫軟化的特性。應(yīng)用領(lǐng)域：大電流連接器、油電混合充放電連接器、電池快充閃充、大功率繼電器、端子和高效熱管理方案的優(yōu)選材料。

C18150/C18400、 C18080及C18070進(jìn)行比對(duì)：三種材料彈性模量基本接近， XYK-36強(qiáng)度高于C18070和C18080相當(dāng)。

150℃/1000h條件下耐熱應(yīng)力松弛率性能的優(yōu)劣順序?yàn)椋篨YK-36（C18150/C18400） ＞C18080＞C18070。

500℃/30min抗高溫軟化性能優(yōu)劣順序?yàn)椋篨YK-36（C18150/C18400） ＞C18080＞C18070。

折彎成形性優(yōu)劣順序?yàn)椋篊18080＞C18070＞XYK-36（C18150/C18400）。

未來(lái)高性能銅合金的發(fā)展可能存在以下四個(gè)方向：（1）雙70合金，抗拉強(qiáng)度700MPa、導(dǎo)電率70%IACS、厚度0.03-0.06mm；（2）環(huán)保型材料，抗拉強(qiáng)度＞1000 MPa、屈服強(qiáng)度＞950 MPa、導(dǎo)電率＞45 %IACS；（3）復(fù)合類新型材料，利用各金屬品種的特性及優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)綜合性能的提升及成本的優(yōu)化；（4）磁性導(dǎo)電材料，CFA銅鐵合金產(chǎn)品、一般鐵含量為15-50%。

三、日本銅加工行業(yè)現(xiàn)狀 

1991年，泡沫后期，日本銅加工產(chǎn)量達(dá)到頂峰，120萬(wàn)噸，超越美國(guó)成為世界第一。其中銅棒34萬(wàn)噸，銅管24萬(wàn)噸，銅帶39萬(wàn)噸（其中黃銅帶20萬(wàn)噸）。在1991年之后，日本銅加工產(chǎn)量略有下降，但維持在100萬(wàn)噸左右的水平。2008年金融危機(jī)，跌到65萬(wàn)噸，之后恢復(fù)到80萬(wàn)噸左右的水平，維持至今。

2008年日本銅加工行業(yè)的幾個(gè)趨勢(shì)：（1）合并。（2）轉(zhuǎn)型生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。

2016—2018年板帶開始供不應(yīng)求。銅帶（扣除黃銅帶）產(chǎn)量從1991年的19萬(wàn)噸，增長(zhǎng)到2018年的27萬(wàn)噸，占比從15%增長(zhǎng)到33%。增量主要來(lái)自于：（1）半導(dǎo)體引線框架，蝕刻類型的；（2）汽車連接器；（3）低插入力回流鍍錫工藝；（4）手機(jī)用錫青銅、科森合金、鈦銅、鈹銅。由于企業(yè)兼并和產(chǎn)品升級(jí)，銅板帶行業(yè)的加工費(fèi)上漲。

需求好轉(zhuǎn)和汽車電子的增長(zhǎng)，日本企業(yè)開始了新一輪的投資。日本企業(yè)看好的下游：物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、自動(dòng)駕駛、電動(dòng)汽車等新興行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體和傳感器等。這些下游會(huì)長(zhǎng)期推動(dòng)高性能銅板帶材需求。

日本主要公司產(chǎn)量如下：

神戶制鋼：月產(chǎn)量4700-4800噸，其中用在電子領(lǐng)域的銅板帶產(chǎn)量占比97%，獨(dú)家發(fā)明的合金牌號(hào)產(chǎn)量占比75%以上。

三菱伸銅：產(chǎn)能4500噸每月，產(chǎn)量4000噸每月。并購(gòu)YAMAHA（600-1200噸每月），其中C7035100-200噸每月，7025300噸每月，C194100噸每月，鈦銅100噸每月。

JX金屬（日礦）：產(chǎn)能4000噸每月，其中錫青銅1700噸每月，洋白銅100噸每月，鍍錫黃銅200-300噸每月（準(zhǔn)備放棄），科森合金300噸每月，鈦銅300噸每月；另有NKC164、NKC388、高強(qiáng)度NKT322和高導(dǎo)電NKT180。

四、有色行業(yè)歷史PE Band和PB Band