低溫退火對C1940應(yīng)力松弛性能的影響研究

摘要：影響材料的抗應(yīng)力松弛性能的因素較多，去應(yīng)力退火即低溫退火能部分消除材料的殘余應(yīng)力改善其抗應(yīng)力松弛性能，本文研究了低溫退火工藝對C1940 SH狀態(tài)成品的抗應(yīng)力松弛性能的影響，試驗(yàn)表明隨著溫度的升高，材料的抗應(yīng)力松弛性能增強(qiáng)，在保證其余性能符合要求的情況下，選擇280℃的退火溫度來提高產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：退火;應(yīng)力松弛;C1940;尺寸穩(wěn)定

1 緒論

引線框架是半導(dǎo)體元器件和集成電路封裝的重要材料之一，絕大部分的半導(dǎo)體集成塊中都需要使用引線框架，目前主流的引線框架材料分為銅合金和鎳鐵合金，銅合金因其高強(qiáng)、高導(dǎo)在電子工業(yè)中使用廣泛，其中C1940是目前用量最大的一種，在其使用過程中，往往面臨著新的環(huán)境，有客戶針對其使用環(huán)境提出其要具有以下特性：銅帶沖壓件在470℃下烘烤兩分鐘后長度尺寸改變≤0.015mm;本文針對C1940在高溫烘烤后的尺寸變化進(jìn)行研究，探討低溫退火對C1940合金應(yīng)力松弛性能的影響。

2 試驗(yàn)材料及方法

（1）在預(yù)留樣品上用沖壓機(jī)沖取21個(gè)抗拉樣，三個(gè)一組，分別在馬弗爐里進(jìn)行不同溫度的低溫退火試驗(yàn)，升溫0.5h，保溫3.5h，冷卻至室溫，測試其長度及性能變化，具體退火方案如表1所示：

（2）低溫退火檢測完長度及性能后，將退火樣在470℃下烘烤兩分鐘，冷卻至室溫，在三坐標(biāo)測量儀上進(jìn)行長度的檢測，測試其長度變化情況，兩次長度的測量保持同一面朝上，且與測量臺保持水平接觸。

3 試驗(yàn)結(jié)果

4 數(shù)據(jù)分析

為了更好表現(xiàn)低溫退火對樣品抗應(yīng)力松弛性能的影響規(guī)律，對所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出右圖：

不同退火溫度對樣品長度改變量的影響趨勢圖

由上圖可以看出，隨退火溫度的升高，樣品的長度改變量逐漸減小，在280℃以上其性能已經(jīng)符合客戶要求，340℃時(shí)改變量最小。這是因?yàn)闇囟容^低時(shí)，空位消失占主導(dǎo)地位，空位濃度降低，使材料內(nèi)部儲(chǔ)存的畸變能減少，消除了部分殘余應(yīng)力，從而提高了材料的應(yīng)力松弛穩(wěn)定性;隨著退火溫度的升高，殘余應(yīng)力消除得更加徹底，空位擴(kuò)散消失，導(dǎo)致溶質(zhì)原子向參錯(cuò)、孿晶等處發(fā)生偏聚，使材料的彈性極限變大，進(jìn)一步提高材料的抗應(yīng)力松弛性能。值得注意的是，溫度過高的話，材料可能發(fā)生恢復(fù)軟化現(xiàn)象，大大降低材料硬度和強(qiáng)度。

從表3可以看出，隨著退火溫度的升高，其抗拉強(qiáng)度和硬度逐漸減小，延伸率逐漸增大。其中抗拉強(qiáng)度在250℃時(shí)改變較大;延伸率在280℃時(shí)變化明顯，硬度在220℃時(shí)變化較大，這是因?yàn)闇囟容^高時(shí)，材料發(fā)生回復(fù)軟化現(xiàn)象導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度的減小，延伸率的增大。

5 結(jié)語

（1）隨著退火溫度的升高，能明顯改善材料的抗應(yīng)力松弛性能，C1940樣品烘烤后的長度變化量越來越小;在280℃及以上溫度退火處理，材料的抗應(yīng)力松弛性能已滿足特定要求，其中280℃低溫退火處理對性能的影響不大，長度改變量為0012mm，符合要求。

（2）310℃和340℃低溫退火時(shí)，其中340℃低溫退火處理效果比較明顯，長度該變量僅有0.005mm，但按照此溫度進(jìn)行處理，成品的力學(xué)性能較低，需要修改制定新的成品加工率，使產(chǎn)品的力學(xué)性能滿足客戶需求。

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作者簡介：馬子超（1990—），男，安徽合肥人，碩士研究生，研究方向：材料工程。