低温退火对C1940应力松弛性能的影响研究

摘要：影响材料的抗应力松弛性能的因素较多，去应力退火即低温退火能部分消除材料的残余应力改善其抗应力松弛性能，本文研究了低温退火工艺对C1940 SH状态成品的抗应力松弛性能的影响，试验表明随着温度的升高，材料的抗应力松弛性能增强，在保证其余性能符合要求的情况下，选择280℃的退火温度来提高产品的尺寸稳定。

关键词：退火;应力松弛;C1940;尺寸稳定

1 绪论

引线框架是半导体元器件和集成电路封装的重要材料之一，绝大部分的半导体集成块中都需要使用引线框架，目前主流的引线框架材料分为铜合金和镍铁合金，铜合金因其高强、高导在电子工业中使用广泛，其中C1940是目前用量最大的一种，在其使用过程中，往往面临着新的环境，有客户针对其使用环境提出其要具有以下特性：铜带冲压件在470℃下烘烤两分钟后长度尺寸改变≤0.015mm;本文针对C1940在高温烘烤后的尺寸变化进行研究，探讨低温退火对C1940合金应力松弛性能的影响。

2 试验材料及方法

（1）在预留样品上用冲压机冲取21个抗拉样，三个一组，分别在马弗炉里进行不同温度的低温退火试验，升温0.5h，保温3.5h，冷却至室温，测试其长度及性能变化，具体退火方案如表1所示：

（2）低温退火检测完长度及性能后，将退火样在470℃下烘烤两分钟，冷却至室温，在三坐标测量仪上进行长度的检测，测试其长度变化情况，两次长度的测量保持同一面朝上，且与测量台保持水平接触。

3 试验结果

4 数据分析

为了更好表现低温退火对样品抗应力松弛性能的影响规律，对所得试验数据进行处理得出右图：

不同退火温度对样品长度改变量的影响趋势图

由上图可以看出，随退火温度的升高，样品的长度改变量逐渐减小，在280℃以上其性能已经符合客户要求，340℃时改变量最小。这是因为温度较低时，空位消失占主导地位，空位浓度降低，使材料内部储存的畸变能减少，消除了部分残余应力，从而提高了材料的应力松弛稳定性;随着退火温度的升高，残余应力消除得更加彻底，空位扩散消失，导致溶质原子向参错、孪晶等处发生偏聚，使材料的弹性极限变大，进一步提高材料的抗应力松弛性能。值得注意的是，温度过高的话，材料可能发生恢复软化现象，大大降低材料硬度和强度。

从表3可以看出，随着退火温度的升高，其抗拉强度和硬度逐渐减小，延伸率逐渐增大。其中抗拉强度在250℃时改变较大;延伸率在280℃时变化明显，硬度在220℃时变化较大，这是因为温度较高时，材料发生回复软化现象导致强度和硬度的减小，延伸率的增大。

5 结语

（1）随着退火温度的升高，能明显改善材料的抗应力松弛性能，C1940样品烘烤后的长度变化量越来越小;在280℃及以上温度退火处理，材料的抗应力松弛性能已满足特定要求，其中280℃低温退火处理对性能的影响不大，长度改变量为0012mm，符合要求。

（2）310℃和340℃低温退火时，其中340℃低温退火处理效果比较明显，长度该变量仅有0.005mm，但按照此温度进行处理，成品的力学性能较低，需要修改制定新的成品加工率，使产品的力学性能满足客户需求。

参考文献：

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作者简介：马子超（1990—），男，安徽合肥人，硕士研究生，研究方向：材料工程。