銅合金引線框架材料的現(xiàn)狀與發(fā)展淺析

羅斐

（湖南交通工程學院，湖南衡陽421101）

銅合金引線框架材料的現(xiàn)狀與發(fā)展淺析

羅斐

（湖南交通工程學院，湖南衡陽421101）

引線框架主要功能是電路連接、散熱、機械支撐，是半導體元件和集成電路封裝的主要材料，要求具有優(yōu)良的導電性、導熱性和高強度。本文就銅帶引線框架材料進行分析，同時就國內(nèi)外研究與發(fā)展進行闡述。

銅合金；引線框架材料；高強度；高導電

人類已經(jīng)進入信息時代，以Internet為代表的信息產(chǎn)業(yè)正席卷全球，在這一過程中，電子信息工業(yè)的發(fā)展起著決定性的作用，而引線框架材料就是電子信息產(chǎn)業(yè)重要的基礎(chǔ)性材料。銅合金材料（銅帶產(chǎn)品）是目前重要的引線框架材料，能將半導體芯片工作時產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)，且銅合金材料導電性能非常好，力學性能也不錯，其抗拉強度達到450 MPa以上，延伸率超過4%，同時機加工性能良好，最大的優(yōu)點是成本低廉，能滿足大規(guī)模商業(yè)化的應(yīng)用要求，因此銅合金材料是目前集成電路和半導體分立器件等電子信息產(chǎn)業(yè)的重要材料。

現(xiàn)在的電子產(chǎn)品多如牛毛，都要求高強度，拉伸強度在600 MPa左右，電導率在80%左右，還要功能多、體積小、重量輕、厚度薄等優(yōu)良性能，因此對半導體元件和封裝材料的要求也越來越高才能滿足大功率、多功能、可靠性好等綜合性要求。也就是對引線框架的制造提出更多、更新的要求，即電子封裝向小型化、高性能、低成本及可靠性方向發(fā)展。銅合金引線框架基本功能如下。見圖1.

1 引線框架材料國外研究情況

國外應(yīng)用在集成電路和半導體元器件中的引線框架材料主要是鐵鎳合金和銅合金這兩種材料。早期研發(fā)的Fe-Ni合金，其性能是：高強度、抗高溫、低導電性和導熱性，與現(xiàn)實生活中要求的引線框架材料差距很大，經(jīng)過一段時間發(fā)展后，現(xiàn)在較多使用的是銅合金，克服了Fe-Ni合金的缺點，銅合金材料具有高強度、高導電性、高導熱性，其發(fā)展是相當快的。到目前為止，國外都研發(fā)出100多種牌號的銅合金引線框架材料。其發(fā)展分為以下幾個階段：

最早的是上個世紀60年代由美國奧林公司研發(fā)的C19400銅合金引線框架材料，其主要成分是Cu-Fe合金，含量達到65%左右。在10年前所占的市場份額還是比較大的，隨著C19400投入市場，到80年代，美國奧林公司與日本的玉川機械金屬公司技術(shù)合作，銅合金引線框架材料在世界得到迅速發(fā)展。隨著世界各國對引線框架的加工方法及引線框架材料的研究投入大量的人力、物力、財力，技術(shù)上得到重大發(fā)展。具有代表性的合金有三菱公司研發(fā)的OMCLI強化型合金，神戶制鋼研制的KFL20高導電銅合金，KFC-SH高導電銅合金。通過各種各樣的合金化和加工工藝來提高Cu合金的性能，同時通過復合材料來提高Cu合金的強度，目前國外最好的銅合金之一是牌號為NK-120.各種銅合金材料其抗拉強度，電導率如表1.

圖1 銅合金引線框架的功能

表1 各種銅合金材料的強度及電導率

2 引線框架材料國內(nèi)研究情況

國外在20世紀70年代開始銅合金引線框架材料的發(fā)展的，到20世紀80年代已是發(fā)展中期，這時我國才開始銅合金引線框架材料的研發(fā)和生產(chǎn)，相對來說，起步較晚，更談不上技術(shù)，缺乏自主創(chuàng)新意識，基本上以引進和仿造為主，沒有真正從技術(shù)、質(zhì)量上改進。

為適應(yīng)我國集成電路事業(yè)的發(fā)展，國家計委，電子工業(yè)部，有色金屬總公司“八五”期間下達“IC銅框架材料研究”的課題，經(jīng)過五年不懈的努力，洛陽銅加工廠研制出三種型號銅合金框架，分別是TP0，TFe0.1，QFe2.5.

隨后在“九五”、“十五”、“十一五”“十二五”“十三五”等時間，國家在該種領(lǐng)域不斷加大投入人力、物力、財力，國內(nèi)也有工業(yè)化生產(chǎn)集成電路引線框架銅合金材料的企業(yè)，如中鋁洛陽銅業(yè)，上海金泰銅業(yè)公司等，相對來說，我們國內(nèi)生產(chǎn)的銅合金引線框架還達不到國外頂尖水平，跟不上電子工業(yè)的飛速發(fā)展，與集成電路對引線框架材料要求相差甚遠，因此，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路引線框架材料還是無法滿足國內(nèi)市場的需求，對此類材料依然依賴進口。

3 引線框架材料未來發(fā)展方向

隨著集成度的迅速提高及發(fā)展，對引線框架提出了更高的要求，如引線管腳增多、間距減少，外形美觀等。目前銅合金引線框架品種相對少，產(chǎn)品性能穩(wěn)定性欠缺，規(guī)?；a(chǎn)成度不高，導致產(chǎn)品成本降低慢，這些都制約產(chǎn)品整體質(zhì)量的提升，也是目前引線框架存在的問題。

世界每年使用引線框架材料量都在增加，目前正在使用和研究的合金上100種。作為引線框架材料的研究者們而言，他們不僅追求強度和導電性，更多的是引線材料的綜合性能，如：提高性能，降低成本。目前有一下幾點。（1）工藝上采用低膨脹熱導率高，密度小的材料作增強相。（2）將引線和封裝材料做成整體電子原件。（3）采用新的合金方法，如人工復合材料法，自生復合材料。（4）引用新技術(shù)、新工藝開發(fā)研制復合材料，如在銅合金中加入稀土。

4 結(jié)束語

銅及銅合金材料是現(xiàn)代科技發(fā)展重要的基礎(chǔ)性功能材料，廣泛用于各種精密零件加工制造。隨著國家的日益強大興盛和電子產(chǎn)業(yè)的迅猛，同時還有市場的需求刺激，不斷研制創(chuàng)新出新的銅合金引線框架材料是迫在眉睫的事情。采用各種新材料，新工藝研制出自主知識產(chǎn)權(quán)的高強高導銅合金引線框架材料是材料發(fā)展的必然趨勢，同時研究成功也會帶來巨大的社會經(jīng)濟效益。

[1]柳瑞倩.銅合金引線框架材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展《江西冶金》2003.12.

[2]袁孚勝.引線框架銅合金材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢《有色冶金設(shè)計與研究》2015.4.

[3]馬莒生.銅基引線框架材料的研究與發(fā)展《功能材料》2002.33.

[4]張文芹.引線框架用銅帶產(chǎn)品現(xiàn)狀及研發(fā)進展《有色金屬加工》2015.10.

[5]王曉娟.銅合金引線框架材料現(xiàn)狀與發(fā)展《江西有色金屬》2004.3.

The Status and Development of Lend Frame Material of Copper Alloy

LUO Fei
（Hunan Traffic Engineering College，Hunan Hengyang 421101，China）

The main function of lead frame is to connection circuit，to dissipate heating and support mechanical components.It is the main material of semi-conductor components and integrated circuit package with high electrical conductivity，thermal conductivity and high strength.In this paper，I analyze copper alloy lead frame materials and also describe the domestic and foreign research and development.

copper alloy；lead frame materials；high strength；high conductivity

TG146.1

A < class="emphasis_bold">文章編號：1

1672-545X（2017）05-0269-02

2017-02-20

項目編號：高強度高導電銅合金電力機車架空線材的研究湖南省教育廳科學研究項目14C0478

羅斐（1973-），男，湖南衡南人，本科，副教授，研究方向：機械設(shè)計及其制造。