集成电路用引线框架材料研究

【摘　要】随着电子技术飞跃发展，集成电路成为了电路中尤为重要的部件。因此，对集成电路的研究上升到了一定的高度。引线框架作为集成电路是重要组成部分，运到了新机遇及新挑战，研究引线框架材料成为相关专家与学者研究的重要课题。本文阐述了当今引线框架的研究进展，介绍了引线框架的基本特征及研发动态，就集成电路用引线框架材料发展前景做了展望。

【关键词】引线框架材料;集成电路;研究

0.前言

在集成电路中，就是依靠进线框架连接外部元件与芯片，其作用至关重要。主要起到支撑及固定芯片，保护内部元件，把IC组装成为一个整体；同时将芯片和外部电路连接起来传递信号，有效进行导电导热。因此，集成电路与各个组装程序必然依据框架才能成为一种整体。鉴于引线框架材料在集成电路中的重要，许多相关人士将研究集成电路用引线框架材料成为了热点话题。在这种形势下，本文对集成电路用引线框架材料研究具有实际价值。

1.集成电路用引线框架概述

随着电力技术快速发展，信息产品正朝着轻量化、高速化、薄型化、小型化以及智能化等方向发展，而作为封装材料也得到长足发展，尤其是半导体的集成电路封装更是突飞猛进。

如今，引线框架的封装密度及引线密度是越来越高，同时封装引线的脚数也快速增多，让引线的节距逐年降低，如今已近达到了0.1mm，同时超薄型成为了热门，从过去的0.25mm降至到0.05-0.08mm,而引线的框架也朝着轻、短、薄、多引线、高精细度以及小节距方向发展。

集成电路用引线框架的性能:

①具备较高强度与硬度；因为引线框架逐步小型，但是其内部容纳的电路依然是那么多，而且容纳的东西应该是越来越多，这就为其材料提出了较高强度及硬度要求。

②良好的导热性；随着集成电路逐渐变小，功能足部增大，随着工作效率提高必然产生热量越多，必然要具备加好导热性。

③较好的导电性；要消除电感及电容造成的影响，材料就必然要求较好导电性，才能降低框架上的阻抗，也有效散热。

除了具备如上一些功能特性之外，引线框架还要具备良好的冷热加工性能，较好的微细加工和刻蚀性能及较好的钎焊性能等。一般而言，较为理想引线框架材料的强度不能够低于600MPa，其硬度HV不能小于130，而其电导率不能小于80%。

2.研究引线框架材料进展

随着集成电路朝着小型化及高集成化以及安装方式变化等等方向上发展，为引线框架材料特性及质量要求是逐渐增强，必然要投入更多人力物力来开发与研究新材料。自从上世纪60年代集成电路研发成功以来，相关人士就在不断的开发优质集成材料，电子封装材料及各类引线框架也不断产生，针对引线框架材料较多的是高铜合金及铁镍合金开发比较成功，本文就是以这两种材料作为例子进行阐述。

2.1铁镍合金

铁镍合金中主要代表物质是KOVAR合金以及42合金两种。而KOVAR合金在传统使用上属于较为优良的引线框架材料，集成电路刚刚出现之时是引线框架中使用较多的材料。该合金的优点就是具有高强度、高抗拉强度，其中抗拉强度能够达到530MPa，能够确保电路的可靠性，但是有一个较大缺点就是导电导热的性能不大好，当时按照当时集成电路需求来看还是能够满足。到了1987年世界上出现了能源危机，导致钴价猛涨，自然也就加快了KOVAR合金的价格增长，这样就大大降低了使用量，价值一些高性能新型材料研发成功，KOVAR合金慢慢退出了。

随着KOVAR合金退出相继出现了一大批新型材料，其中有位突出的是Fe-Ni42合金。这种合金的机械强度及热膨胀系数与KOVAR合金较为相近，相比之下就是导热导电的性能略差，但是因不含有Co元素导致其价格相对较低，因此这种材料一出世就快速发展起来，其使用普及度突飞猛进，到了上世纪80年代就占据引线框架材料的40%以上，一直到更为新型材料的出现才开始降低。这种材料是铁磁性恒弹性的合金，其优点是强度较高、可靠性好，不足之处是导热导弹、价格上相比较差。

2.2铜基材料

铜合金材料一问世，就以较高导电导热以及价格低廉等诸多特点成为了引线框架中使用比较普遍材料。伴随着集成电路逐渐退出陶瓷封装，塑性封装成为了主流，而与塑性封装较为匹配之铜基合金作为引线框架使用更是突飞猛进。铜基引线按照材料的性能划分，大致可以划分为高导电型、高强度型、高强中导型及中强中导型等；如果按照合金成分可以分为铜铁系列、铜铬系列等，相比之下使用较为广泛为铜铁磷系列，其典型的材料为C194合金与KFC合金。但是铜导电率及导热率稍低于银，在生产之中怎样才能满足需要性能就尤为关键了。当时在使用中主要有Cu-Fe(P)系列、Cu-Ni-Si系列、Cu-Cr系列等，从使用中发现较高时效温度计过程使用时间都易导致Cr与Cu3Zr的粒子聚集长大，产生出过时效，对合金的高温性能与焊接性能有严重损害，因此相关研究者就在努力探索新型材料出现。

3.引线框架新材料的开发

在引线框架中使用铜及合金成为了人们的共识，但是相对而言还存在一些问题，引发人们朝着新成分体系及新制备工艺上发展。在这种形势下，研发出了一些新型材料。

3.1铜合金中加入稀土元素

为了改善铜合金之综合性能，就在其中加入了微量的稀土元素，改善了铜合金的耐腐蚀性能、热塑性能及导电性能等，加入稀土元素还能够净化铜合金里的杂质，细化铜合金里的晶粒。但是在加入稀土元素时要控制用量范围及最佳值，因为一旦超过了临界值，稀土元素作用就变化了，就会影响到铜合金各种性能。目前，加入了稀土元素的铜合金使用较为广泛。

3.2新型制备工艺

事实上，不同制备工艺能够得到不同性能合金，比如合金的时效、强化方式之前有没有做变形处理，时间、时效温度等选定都直接关系着合金最终的性能。因此制作时就依据制备合金工艺基础上，根据需要的性能做具体要求，就能够满足不同的需求。同时，加入了不同的成分比微量元素，对合金的性能影响较大。例如：在合金中加入Zn元素就能够加大提升钎焊性，加入了Mg元素能够改善材料抗疲劳及高温性能等。因此，这一系列使用极大的改善了引线框架材料的需求。

4.结论

如今，集成电路是各个国家科学技术发展之重要代表，能够体现出国家信息科技水平与能力。而且随着集成电路的用途扩大，对引线框架材料需求日渐增大。从发展现状可看出来，铜合金因具备良好导热导电等综合性能，成为了目前的主打材料。但是研发集成电路用引线框架材料，必将备受相关研究者重视。

【参考文献】

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