尊龙凯时

尊龙凯时新材 (002171)

语言版本
中文英文
企业ERP

新闻中心

News

首页 > 新闻中心 > 专题研究

IC封装用铜合金引线框架及质料

时间：2016-09-29 浏览量：字号：

　

　　摘要：本文评述了海内外IC封装用铜合金引线框架及质料的研发明状，主要涉及封装对引线框架质料的要求，铜合金引线框架质料的特征，铜合金引线框架质料研发动态，引线框架的制作手艺以及市场需求等内容，并由此剖析它们的生长趋势。

要害词：封装；引线框架；铜合金

　　1、小序

IC产品由芯片、引线和引线框架、粘接质料、封装质料等几大部分组成。其中，引线框架的主要功效是为芯片提供机械支持载体，并作为导电介质毗连IC外部电路，传送电信号，以及与封装质料一起，向外散发芯片事情时爆发的热量，成为IC中极为要害的零部件。现在，芯片集成度一直以摩尔定律的规则高速推进，即集成度每3年增添4倍，特征尺寸每3年缩小拒倍，功效增强，速率更快，功耗降低，封装也在随其一直生长。封装密度、引线密度(单位封装面积上的引线数)越来越高，封装引线脚数平均每年增添16％，PGA已由300-400条增添到1000条；QFP>400 条,引线节距逐年下降，从2．54mm转向1．27mm→ 0．65mm→0．5mm→0．4mm→0．3mm→0．15mm→0．1mm，引线框架正向短、轻、薄、高细腻度、多引线、小节距偏向研发，所用质料以往大多接纳铁镍42合金(Fe-Ni42)或覆铝铁镍合金，而现在其85％为铜合金所替换，以铜为基体的复合质料一直是海内外许多IC封装质料厂商的商业化开发热点，取得多项适用化手艺及商品。

　　2、封装对引线框架质料的要求

IC的许多可靠性性能都是由封装的性能决议的，引线框架为芯片(或管芯)提供电通路、散热通路、机械支持等功效，IC封装要求其必需具备高强度、高导电、导热性好、优异的可焊性、耐蚀性、塑封性、抗氧化性等一系列综合性能，因而对其所用质料的要求也十分苛刻，所用质料的各项性能指标的优劣，最终都将直接影响IC的质量及制品率。其质料应知足下列特征要求：

　　①导电、导热性好，陪同芯片集成度的提高，尤其是功耗较大的IC，芯片事情时发热量增添，要求引线框架能实时向外散发热量。优异的导电性可降低电容和电感引起的倒运效应。质料导电性高，将使引线框架上爆发的阻抗小，也利于散热。

　　②较高的强度和硬度，冷热加工性能优异，抗拉强度至少为441Mpa(45Kgf／mm2)，尤其是薄形化的质料强度要求高，延伸率不小于5％，硬度Hv应大于130。

　　③弹性优良，屈服强度高，提高强度改善韧性。

　　④耐热性和耐氧化性好，热稳固性优良，耐氧化性对产品的可靠性有很大影响，要求因加热而天生的氧化膜尽可能小。

　　⑤具有一定的耐蚀性，不爆发应力侵蚀裂纹以及湿润天气下断腿征象。

　　⑥较低的热膨胀系数CTE，并与封装质料的CTE匹配，确保封装的气密性。

　　⑦弯曲、冲制加工容易，且不起毛刺；弯曲、微细加工的刻蚀性能好，顺应引线框架加工制作要领多样化需求。

　　⑧外貌质量好，可焊性高，为提高可焊性，需要接纳镀锡、镀金或镀银，电镀性好。

　　⑨本钱尽可能低，知足大批量商业化应用要求。

　　以上要求可归纳为：一次特征、成形特征、二次特征，引线框架质料要具有物理、机械、化学等多方面特征。以铜为基体的复合质料因其高强度、高导热和低廉的价钱，而日益受到重视。

　　3、铜合金引线框架质料的特征

　　铜及铜合金是人类应用最早的金属，也是应用最普遍的金属质料之一。铜的导电率和导热率仅次于银，工艺性能优良，价钱远比铁镍42合金自制，作为引线框架用质料的要害是强度问题，纯铜的强度只有铁镍42合金的1／2。可是，铜具有另一个极为优势的性能，这就是很容易与其它元素形成合金，通过合金化完全可将其强度提高到相当于铁镍42合金的水平，同时其导电率可以提高15~20倍，铜合金现成为主导的引线框架质料。表1示出常用引线框架质料特征，表中Invar是Fe-Ni42因瓦合金，Kovar代表Fe-Ni-Co可伐合金，其余为纯金属质料。合金的强度和导电率具有内在联系，合金元素的种类、热处置惩罚、塑性变形水一律强度与导电率有很大的影向。

　　引线框架用铜合金大致分为铜-铁系、铜-镍-硅系、铜-铬系、铜-镍-锡系(JK-2合金)等，三元、四元等多元系铜合金能够取得比古板二元合金更优的性能，更低的本钱，铜-铁系合金的牌号最多，具有较好的机械强度，抗应力松懈特征和低蠕变性，是一类很好的引线框架质料。由于引线框架制作及封装应用的需要，除高强度、高导热性能外，对证料还要求有优异的钎焊性能、工艺性能、蚀刻性能、氧化膜粘接性能等。表2示出铜基复合引线框架质料性能，海内外某些大宗使用的引线框架质料的主要性能如表3所示，表中导电率的％IACS(International Annealed Copper Standard)为国际软铜电导率标准，100％IACS=5．800×105S·m-1。质料向高强、高导电、低本钱偏向生长，在铜中加入少量的多种元素，在不显着降低导电率的原则下，提高合金强度(使引线框架不易爆发变形)和综合性能，抗拉强度600MPa以上，导电率大于80％IACS的质料是研发热点。并要求铜带材向高外貌，准确板型，性能匀称，带材厚度一直变薄，从0．25mm向0．15mm、0．1mm逐步减薄，0．07~0．15mm的超薄化和异型化。

　　4、铜合金引线框架质料研发动态

　　凭证合金强化类型可分为固溶型、析出型、析中型，从质料设计原理看，引线框架质料险些都是析出强化型合金，接纳多种强化要领举行设计，主要有形变强化、固溶强化(合金化强化)、晶粒细化强化、沉淀强化，加入适量的稀土元素可使质料的导电率提高1．5~3％IACS，有用地细化晶粒，可提高质料的强度，改善韧性，而对导电性的影响很小。从加工硬化与固溶硬化相团结和固溶-时效硬化以及复合强化等方面举行研究，刷新质料性能。现在，获得高强度、高导电铜合金的要领有：加工硬化，通过冷塑性变形以提高强度；固溶强化，通过合金元素深入铜基体爆发晶格畸变，阻碍位错运动来提高强度；以及第二相强化、快速凝固析出强化、弥散强化等。铜合金带材的高度自动化、规�；牡浞渡ひ瘴胍涣А⒋蠖仍⒆远趁妗⒏呔戎性⑼ü酵嘶稹⒏呔�，也有厂家接纳水平连铸卷坯举行高精轧的生产工艺，思量开发铜和铁的混相合金的研究课题。

　　国际市场上，引线框架及质料主要由日本厂商供货，日本的铜合金引线框架带材年产量凌驾5万吨，形成高导电、高强中导电、高强高导电三大合金系列，品种牌号77个，高导电系列的强度为400-450MPa，导电率80-85％IACS；高强中导电系列的强度达450-550MPa，导电率55-65％IACS；高强高导电率系列的抗拉强度在600Mpa以上，导电率大于80％IACS。日本产品除知足内需外，还大宗出口外洋市场，其中新光、大日本印制、凸板印刷、住友、三井等5大制造商独吞全球70％左右的引线框架市场。美国奥林黄铜公司率先开爆发产并谋划C194、C195、C196合金产品，别的，德国德马克、威兰德、法国格里赛、美国德州仪器、AMAX等厂商也生产铜合金引线框架质料。作为引线框架用质料，铜合金的研发已抵达较高水平，铜-镍-硅系列合金所能抵达的最优性能为抗拉强度835 ~930MPa，导电率50％IACS，但还需提高多项综合性能。日本开发出含10-16％银的铜合金，经大宗塑性变形后，形成增强复合质料，其抗拉强度1000MPa，导电率80％IACS。深入研究抗拉强度600MPa与导电率80％IACS以上、90度弯曲加工性优异的高导电性子料，重点开发抗拉强度高于800MPa、导电率40％IACS的超高强度型质料。接纳低膨胀特征而导热率却很是高、密度又小的质料作增强相，与铜制成复合质料，可望在坚持低膨胀特征的同时，获得很高的导热率和强度。接纳负膨胀质料与铜复合，在低膨胀质料的体积分数较小的情形下，也可获得与硅或砷化镓芯片相匹配的热膨胀系数，而铜的热导电率却损失较小。将引线和封装质料举行集成，制作成封装部件或Cu／Mo／Cu、Cu／W／Cu多层功效梯度质料来使用。

　　在海内，IC封装用铜合金引线框架质料与外洋同类产品相比，生产上保存品种规格少，性能不稳固，铜带制品率在40~50％(外洋在75％以上)，工业化规模小等一系列问题，在板型状态、剩余内应力、外貌光洁度、边部毛刺等方面也与外洋产品保存较大差别。例如，海内引线框架铜带厚度在0．25~0．9 mm之间，其中厚度为0．38mm、0．4mm、0．6mm居多，用量较大的0．2mm铜带尚不可生产，尺寸公差0．01~0．015mm，而外洋带材厚度规格为0．01~1．3mm，尺寸公差0．005~0．02mm，德国威兰德的铜带材厚度为0．1~0．3mm，厚度误差通俗级为±0．007mm，高精级可抵达±0．005mm。现在，海内IC生产厂商除在海内购置引线框架铜带外，还需从外洋大宗入口。

　　5、引线框架制作手艺

　　IC封装用引线框架是极为细密的零部件，主要有DIP和QFP以及SIP、SOP等种别，引线框架的引脚数一直增添，引线宽度和间距一直减小，0．4mm线宽、208~240条I／O引脚的铜合金引线框架早已商业化生产，296、304条引脚的引线框架获得普遍应用，正在研发1000条引脚、线宽0．1mm的铜合金引线框架，线宽一样平常为铜带厚度的0．7倍。引脚形状从长引线直插→L形引线→J形引线→小型L形引线→薄型L形引线→短引线或无引线芯片载体、贴装生长，差别的封装往往接纳差别的引脚数目的引线框架�？⒊鑫⒁呖蚣躆LF封装手艺，MLF封装具有优异的热特征，最适于在CPU的电压控制组件、功率系列产品方面使用。芯片级封装CSP也有接纳引线框架的种别，先进的阵列封装要使用高引线柱。

　　铜合金引线框架的加工制作要领向多样化生长，现在从冲制要领转向化学蚀刻、激光刻蚀等手艺。凭证习用的模具冲制很难抵达引线框架的图形结构重大、尺寸及公差要求严酷的手艺标准，引线框架的大批量生产则是使用高精度带材经自动化高速冲床(每分钟500~2000次)冲压而成的，具有很高的加工效率，但无法抵达蚀刻加工的细腻水平，提高加工精度是其要害。在高速冲床上高速大宗地举行引线框架的冲制，其模具的设计和制造难度相当大，细密级进冷冲压模工位数多，加工形状重大，精度高，IC引线框架多工位细密级进模CAD／CAM系统集成了引线框架模具设计与制造手艺，将封装模具和引线框架冲制一体化。小批量、多品种、多引线小节距、尺寸细腻、图形重大的铜合金引线框架或载带引线大多接纳蚀刻要领制作生产，用照相制板手艺将设计的引线框架形状显像于铜带材外貌，然后侵蚀除去不要的部分，侵蚀不但在板厚偏向，并且还向板宽偏向侧面侵蚀，约为板厚的80％，板材越薄对加工越有利。蚀刻要领要求铜合金具有优异的光刻性，特殊是外貌和内部材质必需匀称，该要领可抵达很高的加工精度，但需要较长的加工时间�？善局ひ呖蚣苤柿虾穸取⑼夹闻雍樗健⑺∮弥柿侠淳鲆槭纯淌钡母泄饪故唇河肭质匆旱呐浞�。

　　现在，种种DIP、SOP只能知足100条以下I／O引脚的IC封装要求，PQFP在缩小引脚间距(0．4mm)的情形下，虽能抵达封装376条I／O引脚的产品，但封装300条I／O以下的引脚更相宜，四边引出封装引脚间距越来越小，封装难度也越来越大。而面阵排列的陶瓷柱阵已达1089条引脚，陶瓷BGA达625条引脚，焊点间距0．5mm，载带BGA抵达1000条引脚。

　　6、铜合金引线框架市场

　　IC封装结构从圆型封装TO→DIP→LCC→QFP→BGA→CSP等生长，新颖封装手艺和封装形式越来越多，其手艺展望如表4所示，芯片与封装的外引线由框架引线变为部分改用焊球、焊凸点或焊盘，例如，CSP的引出端可以是焊球、焊凸点、金凸点、焊盘、框架等。另外，在属于原有的封装形式如SOP、QFP等的基础上，由于节距变小，或厚度变薄，或为了提高散热性能，增添了热沉等而形成新的封装系列，详细而言，QFP就有低形状QFP、薄形QFP、窄节距QFP、超薄型QFP、薄型小形状TSOP等，形成除BGA、CSP、多芯片封装MCP、多芯片系统级封装SIP等高级先进封装外的另一大类新颖封装。其总的生长趋势是封装密度更高，性价比更好，新品种更多，往往设计制造的统一类型IC芯片却接纳多种差别的封装形式或结构。国际上IC封装业正在以平均每年9~11％的速率增添，而海内近几年的增添率则平均高达30~40％，2002年海内IC封装业产值占IC总产值(134．6亿元)的近60％，为铜合金引线框架提供了重大的市场空间。

在国际上，以后引线框架的市场增添将受到IC封装形态转变的影响，预计到2005年的需求量约为170587吨，市场规模约1149亿日元。海内IC生产和IC封装业在高速生长，必将发动铜合金引线框架质料的需求增添，按平均每1亿块IC约需铜带100~200吨盘算，以后的需求量展望如表5所示。随着引线框架向短、轻、薄、多引脚偏向生长，国产铜带在品种、质量、性能、数目上尚需进一步提高。

　　7、竣事语

　　铜合金引线框架充分验展了以铜为基体的高导电、导热特征和复合质料的高强度、高硬度、低热膨胀系数的特征，因而具有优异的综合性能。接纳新的工艺手艺和新的质料系统，研发铜合金引线框架及IC封装质料已显示出优异的生长远景，将成为一个极具吸引力的市场。

（文章泉源：中国百科网）

尊龙凯时- 人生就是搏!

返回列表

 
      走进尊龙凯时
      
      企业概况 
      董事长致辞 
      企业文化 
      企业历程 
      组织架构  
      工业结构 
      战略妄想 
      资质声誉 
      社会责任 
      联系尊龙凯时 
      
      新闻中心
      
      新闻动态 
      工业视察 
      专题研究 
      
      尊龙凯时产品
      
      细密铜带 
      高端铜导体 
      铜合金线材 
      细密特钢 
      碳纤维复合质料 
      高端装备及新质料 
      
      手艺研发
      
      先进铜基质料研发 
      军工碳质料研发 
      
      投资者关系
      
      股票信息 
      治理制度 
      最新通告 
      按期报告 
      调研挂号 
      投资咨询 
      公司研报 
      
      人才生长
      
      人才战略 
      感受尊龙凯时 
      招聘岗位 
      我要应聘 
      
      扫描二维码
会见手机站 
     
      分享： 
      
       友情链接 
       江苏天鸟高新手艺股份有限公司 
湖南顶立科技股份有限公司 
江苏鑫海高导新质料有限公司 
中国.芜湖
中国证券监视治理委员会
深圳证券生意所 
中国上市公司协会

用户留言

联系方法

验证码点图刷新