蝕刻型銅基引線框架材料應(yīng)用研究

任忠平 賀東升 尹國欽

摘 要：文章介紹了引線框架的加工手段、分類及用于蝕刻型引線框架材料的要求，同時(shí)綜述了國內(nèi)用于蝕刻型引線框架的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：蝕刻；引線框架材料；引線框架

1 引言

引線框架是集成電路產(chǎn)品的重要組成部分，它的主要功能是為芯片提供機(jī)械支撐，并作為導(dǎo)電介質(zhì)連接集成電路外部電路，傳送電信號，以及與封裝材料一起向外散發(fā)芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。

隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，集成電路正朝著高集成化、多功能化，線路的高密度化，封裝的多樣化和高性能化發(fā)展，其對引線框架材料要求也將越來越高。

2 引線框架加工手段

引線框架的制作，一般有兩種方法：沖壓法和蝕刻法。沖壓法一般采用高精度帶材經(jīng)自動(dòng)化程度很高的高速?zèng)_床沖制而成，具有成本低、效率高等特點(diǎn)。而對于小批量、多品種、多引線、小間距的引線框架則多采用蝕刻成型加工，該加工手段具有制作周期短、投資省、精細(xì)度高、一致性好的特點(diǎn)。兩種加工手段具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性。

隨著電子封裝向短、小、輕、薄方向發(fā)展，引線框架也將向多引線、小間距方向發(fā)展，因此蝕刻成型加工手段也得到更為廣泛的應(yīng)用。

3 蝕刻型引線框架對材料的要求

3.1 蝕刻型引線框架的分類

根據(jù)材料化學(xué)成份，引線框架一般可分為5類：

⑴可伐合金（Fe-Ni-Co）：廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷封裝線；⑵鐵鎳42合金：廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷封裝線；⑶銅基合金：廣泛應(yīng)用于塑封和陶瓷表面浸漬封裝線，成本低。目前用量約占80%；⑷復(fù)合材料：為提高材料綜合性能，節(jié)省稀貴金屬?？陀^上存在有單一合金所無法達(dá)到的綜合性能；⑸稀貴金屬：主要應(yīng)用在集成電路晶體元器件的連接引線。如純金Φ=0.03mm細(xì)絲。

3.2 引線框架材料的要求

集成電路的許多可靠性都是由封裝性能決定的，引線框架為芯片提供電通路、散熱通路、機(jī)械支撐等功能，IC封裝要示其必須具備高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，以及良好的可焊性，耐蝕性、塑封性、抗氧化性等一系列綜合性能，因此對其所用的材料也十分苛刻，所用材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)的優(yōu)劣，最終都將直接影響集成電路的質(zhì)量及成品率。其材料應(yīng)滿足下列特性要求。

3.2.1 應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性，能夠?qū)雽?dǎo)體芯片在工作時(shí)發(fā)生的熱量及時(shí)地散發(fā)出去。良好的導(dǎo)電性能降低電容、電感引起的不利效應(yīng)。材料的導(dǎo)電性高，框架上產(chǎn)箋抗陰就小，也利一散熱。

3.2.2 材料要具有較低的熱膨脹系數(shù)，良好的匹配性、釬焊性、耐蝕性、熱耐性和耐氧化性。

3.2.3 材料要有足夠的強(qiáng)度，剛度和在型性。一般抗拉強(qiáng)度要大于450Mpa，延伸率大于4%。

3.2.4 平整度好，殘余應(yīng)力不。

3.2.5 易沖裁加工，且不起毛刺。

3.3 蝕刻成型引線框架材料的特殊要求

蝕刻法加工屬無應(yīng)力加工手段，是通過一種感光抗蝕劑將工件部分保護(hù)起來，再用一種強(qiáng)氧化劑將其它部分刻蝕掉，最后得到需要的元件。在蝕刻法加工中，包括絲網(wǎng)印刷、雙面曝光顯影、蝕刻等諸多工序，因此對框架材料也有其特殊要求：

3.3.1 厚度、寬度和長度公差

蝕刻成型材料對材料厚度、寬度公差要求較高，由于厚度和寬度的不勻，可直接影響蝕刻后產(chǎn)品精度，一般而言，材料厚度和寬度應(yīng)滿足表1：

3.3.2 卷曲

在3ft長的樣品上，所測卷曲不得超過1.500in。

3.3.3 邊緣毛刺

材料邊緣不希望有毛刺，如有其高度不得超過金屬厚度的10%。

3.3.4 橫向彎曲（橫彎、凹彎）

橫向彎曲與縱切有關(guān)。由于化學(xué)處理的材料通常寬約16～20in，所以其最大橫向彎曲應(yīng)滿足下表：

表2 最大橫向彎曲

3.3.5 表面光潔度

材料應(yīng)無大量的表面缺陷。例如：凹坑、刻痕、壓痕、擦傷、刮痕、起皺或夾雜物。

3.3.6 銹蝕

材料表面上不應(yīng)有可見銹斑。

4 國內(nèi)蝕刻型框架材料的發(fā)展概況

我國引線框架帶材研究始于國家“八五”末期，主要生產(chǎn)企業(yè)有寧波興業(yè)集團(tuán)、洛陽銅加工廠等，于此同時(shí)，清華大學(xué)、寧波東盛集成電路元件有限公司、北京機(jī)床研究所也開始了蝕刻方法的研究。經(jīng)過幾年的努力，蝕刻加工引線框架技術(shù)和用于蝕刻成型的引線框架材料研究都取得了較大的進(jìn)展。例如寧波興業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的194銅，各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到蝕刻要求，正逐步取代進(jìn)口材料。

5 結(jié)束語

隨著我國半導(dǎo)體行業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展及國外大量制造業(yè)轉(zhuǎn)移到中國，給中國帶來極大的市場機(jī)遇，相信在不久的將來，我國的引線框架產(chǎn)業(yè)也將會(huì)有一個(gè)更大的提高。

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