引线框架范文

引线框架范文第1篇

1产品简介

为了使半导体芯片功能以方便的形式提供给用户，必须将芯片进行封装。塑料树脂封装形式是目前适合大规模批量生产最通用的方式。引线框架是半导体器件塑料树脂封装所需的支撑元件，其作用一是固定芯片，二是将芯片的功能通过外引线传递出去。

2007年公司自主研制开发了TO-220防水塑封引线框架，他是半导体功率器件塑料封装所必需的重要组件，2007年下半年开始小批量生产并逐步提供用户应用，经国内华润华晶、深圳深爱、吉林华微、宁波明昕等主要客户使用，得到了一致好评。与国内外同类产品相比，大大提高了半导体器件封装强度，改善了半导体器件的密封性能，提高了用户产品的测试良品率，取得了用户的认可，完全可以推广扩产。

TO-220防水塑封引线框架产业化项目已列入“2008～2009年国家火炬计划项目”。

2创新性和先进性

本产品属于结构创新。

TO-220防水塑封引线框架的结构设计采取在产品的基片与散热片相连的颈部设一燕尾状挡水槽，挡水槽延伸至两端后折弯，并延伸至基片背面；同时在基片正面近燕尾侧面的部位，基片背面与燕尾侧面相交的边角部设挡水凹槽。

该项技术在半导体塑封引线框架生产中的应用在国内属于首创。国外同类产品，根据我们的了解，一般也只是使用在局部。就是在产品的基片与散热片相连的颈部设一燕尾状挡水槽，或者是在燕尾侧面相交的边角部设挡水凹槽。二者同时采用的还没有，其效果没有我们产品的明显。

由于产品在结构上作了改进，在半导体器件生产过程的塑料封装工序中，热熔的塑料材料分别填入前述的颈部、正面和背面边角部的三处挡水凹槽，封装后使水汽接触芯片的路径延长了20%，有效阻挡了水汽从所述塑封件与基片的微小间隙进入芯片区域，从而使半导体器件的合格率、稳定性和使用寿命大大提高。同时，又由于所述塑封料填入了所述基片的颈部燕尾状挡水槽和背面边角部挡水凹槽，也大大增强了所述塑封件与所述基片的结合强度，有利于提高半导体器件的抗震性和使用寿命。

该产品核心技术属于企业自主创新，2008年2月6日取得国家知识产权局授予的实用新型专利。

公司目前准备将该项技术逐步扩大到整个半导体分立器件塑封引线框架的生产过程中，争取在行业内有所突破，逐步将延伸并且扩展到集成电路塑封引线框架的生产过程中。

公司高精度塑封引线框架工程（技术）中心重点是研发大规模集成电路（SOP/SSOP/ZIP/LQFP等）系列、功率模块等系列、表面贴装（SOT/SOD等系列用塑封引线框架的设计与生产技术，为半导体封装市场提供高精度塑封引线框架。2008年公司申报市级新产品计划10项，专利申请7项。

3应用和市场

全球著名的半导体公司，纷纷看好中国市场，竟相将封装测试基地转移到中国，如：飞思卡尔、英特尔、英飞凌、瑞萨、意法半导体、飞利浦半导体、中芯国际等。中国台湾的一些著名专业封装企业也在向内地加速转移。

中国内地的封装企业如南通富士通、江苏长电、吉林华微、深圳深爱、深圳赛意法、无锡华润安盛等，生产规模大，并进入量产化，不断开发生产国内外半导体封装企业所需的配套产品，这些给我们引线框架生产厂家的发展带来了前所未有的机遇与挑战，市场前景广阔。

目前公司产品在国内市场的占有率为30%左右，2008年11月“TO-220防水型塑封引线框架产业化项目”已列入“2008~2009年国家火炬计划项目”。随着该项新技术产业化项目的实施，将部分取代产品进口，使国内市场占有率扩大到40%左右；并逐步向世界著名半导体企业提供配套。

引线框架范文第2篇

【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】

［1］向文永.集成电路用引线框架材料的研究现状与趋势[J].材料导报，2006（3）：3-6.

［2］陆磊.高强高导电铜合金耐腐性研究[J].材料工程，2010（4）：98-102.

［3］钟仁显.高强高导铜合金的若干进展[J].铸造技术，2007（3）：78-82.

引线框架范文第3篇

关键词：引线框架 电镀 过程管理

中图分类号：TQ153.16 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0149-03

引线框架是半导体封装的基础材料，是集成线路芯片的载体，借助于键合金丝实现芯片内部电路和外部的电路连接。生产引线框架的材料主要是电子铜带，为了保证封装时焊线和引线框架的良好焊接性能，需要在引线框架的引线（焊线区域）和基岛（芯片承载区域）表面作特殊处理，处理方式包括电镀银、电镀镍等方式。电镀后的引线框架具备更优异的导电性和散热性。

常见的电镀方式是电镀银，引线框架电镀银的工艺主要包括：上料电解除油活化预镀铜预镀银局部镀银退银防银胶扩散防铜变色烘干收料。电镀线分为卷式电镀线和片式电镀线，由于卷式电镀线效率高，在实际应用中更多。

由于引线框架对电镀表面的质量，包括电镀层的厚度、光亮度、粗糙度、洁净度等都有较高的要求，因此引线框架电镀生产线的管理需要严格控制。

1 引线框架电镀生产线的现场管理

传统的电镀车间，给人的印象是污水横流、气味较重，但引线框架电镀时，必须保证电镀面的洁净，因此要求电镀生产线作特别管理。

1.1 电镀生产线废气的管理

电镀生产线产生的废气中包含水蒸气、酸碱及氰化物混合物等，浓度过大，对操作人员的身心有较大伤害，且影响操作的积极性，同时对设备也有腐蚀和损坏。目前的处理方式主要包括以下几个方面。

（1）设备槽体上安装盖板，可以减少电镀废气的逸出。

（2）控制电镀溶液的温度，尽量采用低温的工艺，减少药品加热的工序。

（3）在设备上不安装抽风管，通过外部的废气塔，完全抽走电镀线产生的废气；抽风管安装时，考虑到废气冷却后，凝水倒流到槽体引起污染的可能性。

1.2 电镀生产线用水的管理

电镀槽中需要不断添置水量，控制不当，会使溶液漫出，进而导致整个电镀车间地面湿滑，且腐蚀地面和设备地脚部分。目前的处理方式主要包括以下几种（图1）。

（1）所有电镀线的下部槽安装液位感应计，当液位超过警戒线时，自动报警，提醒作业者停止加水。

（2）进水或液位补加全部换为自动添加装置，避免添加过量导致溶液漫出。

（3）做好日常液位的点检记录，对泵异常或管道破损及时修复。

1.3 电镀生产线人员的管理

目前，引线框架电镀线基本都是自动化操作，但异常处置或者工艺调节时，仍离不开操作人员。对操作人员对设备的熟悉程度或者作业人员的尽职程度要求较高。管理方式包括以下几方面。

（1）定期对电镀线现场人员的技术能力、管理能力等进行培训，满足实际生产需要。

（2）建立个人职责说明书，明确各个生产线、各道工序重点关注的事项。

（3）建立定期巡查制度，保证异常点被及时发现，并得到尽快处理。

2 电镀生产线过程关键参数的管理

电镀质量的关键指标包括：电镀层厚度、电镀层光亮度、电镀区域及特殊功能要求（包括防变色、防银胶扩散要求等）。为了满足相关指标，必须对电镀生产线的过程关键参数进行特别管理。

2.1 电镀生产线槽体浓度的管理

电镀溶液是电镀时最重要的管理参数，管理要点包括以下几点。

（1）建立电镀线工艺标准，明确各道工序需要的药品名称、配置周期、管理浓度范围、添加次数等内容。

（2）设置专门的药品分析室，定时对在线溶液抽样分析浓度，确保浓度控制在一定范围内。

（3）对于定量补加的药品，如添加剂等，利用自动药品添加装置，保证药品添加周期的稳定。

（4）建立浓度分析趋势图，确保浓度的稳定。

2.2 电镀生产线电流的管理

在电镀工序，电流密度的大小直接决定电镀质量的优劣。一般而言，若电流过大，在产品的尖端或末梢部位容易出现瘤状或树枝状结晶；如电流密度继续升高，则由于析氢，材料附近的pH升高而形成氢氧化物，吸附或夹杂在镀层中，致使形成海绵状镀层（图2）。

电流主要从以下几点管控。

（1）选用合乎规范、性能稳定的整流器；如日本的三色整流器，使用寿命长，且输出电流稳定。

（2）整流器或设备电流调节部位设置自动报警装置，通过设置电流管理的上下限报警，可以及时发现生产过程中的异常产品，防止流入客户处。

（3）定期更换电极或电线，减少电流传送过程的损耗，避免产生高电压。

（4）选用合理的电流波形，在引线框架电镀时，一般选用脉冲电源，因为在电镀过程中，脉冲电源可通过改变其输出波形的频率、占空比和平均电流密度，来改变电镀槽中金属离子电沉积过程，使电沉积过程在较宽范围内变化，从而可获得均匀致密、较为理想的镀层（图3）。

其工作原理如下。

―Ton：表示脉冲电流导通时间，又名脉冲宽度，由金属离子的扩散速度和在材料表面放电速度决定。

―ToFF：表示脉冲电流关断时间，由镀层金属离子的扩散速度所控制的材料扩散层的消失速度决定。

―T=Ton+ToFF，表示脉冲电流脉冲周期。

―Tr：表示脉冲电流上升时间。

―Tl：表示脉冲电流稳定时间。

―Tf：表示脉冲电流跌落时间。

2.3 电镀生产线温度的管理

电镀溶液的温度，影响到产品的反应速度。当温度升高时，溶液的电导率增加，槽电压降低，从而增大溶液的分散能力，使镀层均匀分布。但温度过高，使溶液中的光亮剂分解，会降低电镀后产品的光亮度。温度主要从如下几个方面管控。

（1）选用合适材料的槽体，如HTPVC（耐高温聚氯乙烯）材料，即溶液焊接，保温性好，且耐温在80℃以上，是常用的材料。

（2）槽体内安装温度上下限报警装置，提醒作业者温度过高或过低。

（3）选用合适的加热装置，如常见的铁氟龙的盘式加热器，以及价格较低的不锈钢L型加热器。

2.4 电镀生产线溶液搅拌的管理

电镀是一个动态变化的过程，电镀发生时，溶液中局部的浓度会发生变化。搅拌会加速溶液的对流，使阴极附近消耗了的金属离子得到及时补充和降低阴极的浓差极化作用，因而在其它条件相同的情况下，采用搅拌后，可以提高允许的阴极电流密度上限值，在较高的电流密度和较高的电流效率下得到细致紧密的镀层。搅拌常用的是采用活性炭或PP线缠绕式过滤器（图4）。主要管理要点如下。

（1）使用活性炭过滤器时，注意使用的时间；若时间过长，会影响电镀溶液中的添加剂含量，进而影响电镀层的质量。

（2）使用PP线缠绕式过滤器，必须定期更换，保证过滤循环效果。

3 电镀生产线异常时的处置方式

当异常发生时，作业者需严格按照既定的处置方式实施，一般而言，需建立如下的处置流程（图5）。

通过建立异常处置流程，可以保证问题解决的效果和及时性。

4 结语

通过对电镀生产线和过程关键参数的管控，保证了电镀过程的连续和稳定；因此，电镀生产线的管理结果直接决定电镀产品的质量，是引线框架制造企业内部管理的关键部分。

参考文献

[1] 张允诚，胡如南，向荣.电镀手册[M].北京：国防工业出版社，1998.

[2] 李明.电子封装中电镀技术的应用[J].电镀与涂饰，2005（1）：44-49.

[3] 贺岩峰，赵会然，孙江燕.引线框架高速锡铅电镀添加剂的研究[J].电子工艺技术，2004（5）：216-218，221.

[4] 叶方，高雪松.集成电路封装中引线框架使用要求[J].电子与封装，2003（2）：26-29.

[5] 冯小龙.高速连续电镀技术在集成电路引线框架生产中的应用[C].中国电子制造技术论坛会，第七届SMT/SMD技术研讨会，2003：270-277.

引线框架范文第4篇

关键词：Cu-Ni-Si合金; 强化机理; 引线框架; 发展

中图分类号：TG 146.1+1

文献标志码： A

Development and Study of Cu-Ni-Si Alloy for Lead Frame

ZHANG Ying， LU Meng-meng， HU Yan-yan，

LIU Yao， ZHENG Shao-feng

（School of Materials Science and Engineering， Jiangxi Univerdity of

Science and Technology， Ganzhou 341000， China）

Abstract：

In the paper，following a review of the history of Cu-Ni-Si lead-frame material，the strengthening mechanism of Cu-Ni-Si alloy has been elaborated.While ageing strengthening is the main strengthening method of the alloy，strain strengthening and solution strengthening affect the performances of the alloy to some extent.Besides，the correlations have been analyzed between the performance of the alloy and the weight ratio of Ni and Si and the type and amount of added alloy elements such as P，Fe，Mg，Zn and Cr that enhance the performance of Cu-Ni-Si alloy.Cu-Ni-Si alloy is a promising lead-frame material with its strength about 600-860 MPa and its conductivity 30-60%IACS.

Key words：

Cu-Ni-Si alloy; strengthening mechanism; lead-frame; development

0前言

引线框架材料作为集成电路中的一个重要部件，必须满足3个基本要求：支撑芯片;连接外部电路;散热.上世纪60年代，集成电路问世并得到快速发展，集成电路用引线框架材料也经历了数次重大的变革.早期的引线框架材料是Fe-Ni-Co系合金，但由于Co价的升高，研发出了价格相对较低的Fe-42Ni合金，使得Fe-Ni-Co系合金淘汰.为进一步降低成本，上世纪70年代，美国某公司成功研制了C194合金替代了Fe-42Ni合金，之后又有多种铜合金研发成功，并进行了大规模生产[1].Cu-Ni-Si系合金就是其中一种较有发展前景的引线框架材料.

1铜基引线框架材料

世界各国现今已研发生产了多种铜基引线框架材料，按性能分类，可大致分为高强高导型、高强中导型和中强中导型.一般把抗拉强度>500 MPa的称为高强型，抗拉强度在300～500 MPa之间的称为中强型.一般把导电率在80%IACS以上的称为高导型，相应的，导电率在50～80%IACS之间的称为中导型.

在生产过程中，要求引线框架材料具有一定的加工特性.而作为成品零件，要求该种材料具有特定的使用性能，以满足产品的使用要求.但对引线框架材料来说，在诸多性能当中，强度和导电率最为重要，只有兼备优良的导电性及强度，才能用作集成电路用的引线框架材料[2].

现今研制开发的铜基引线框架材料，按成分划分，大致可分为Cu-Cr-Zr系、Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Sn系和Cu-Ni-Si系等[3-7].

Cu-Ni-Si系合金中的Ni、Si元素能够形成强化相，使该合金在具有较高强度和硬度的同时，不会过多地降低导电率，其强度一般为600～860 MPa，导电率为30～60%IACS.自上世纪80年代以来，各国陆续开始对该合金进行研发，目前已有多种牌号的Cu-Ni-Si合金[8-10].热处理对其性能的影响很大，这使得合金的最终性能较难控制.但通过不同的热处理工艺，可以制备出性能不同的材料.

在Cu-Ni-Si系合金的研制方面，曹育文等[11]在研究Cu-1.0Ni-0.25Si-0.1Zn合金时发现：Zn元素的加入改善了引线框架所用合金与焊料的结合情况.潘志勇等[12]在Cu-5.2Ni-1.2Si合金中添加了质量分数为1.5%的Al元素，发现Al的添加对该合金热轧时动态再结晶过程具有明显的抑制作用，并且Al的加入显著提高了铜基体的固溶度，该合金的维氏硬度达317，导电率达44.5%IACS.Young等[13]研发的Cu-1.3Ni-0.3Si-0.03P合金在450 ℃时效1 h，析出Ni3P相，出现第一个强度峰值;时效10 h，析出Ni2Si相，出现第二个强度峰值，强度达600 MPa，导电率达60%IACS.北风敬三[14]研究Cu-2.4Ni-0.4Si-0.16P合金时发现：P元素的加入会生成大量的夹杂粒子阻止亚晶界迁移，使晶粒细化.Rdzawski等[15]研究了Cu-3.3Ni-1Si-0.8Cr合金的热处理工艺，认为Cr与Si形成Cr3Si相，提高了合金的高温稳定性、塑性和导电率.现今已有多种Cu-Ni-Si系合金进行了工业生产[16].

国内外一些公司生产的引线框架用Cu-Ni-Si系合金的抗拉强度和导电率见表1[17].

2强化机理

在研究Cu-Ni-Si合金时发现，时效强化是合金的主要强化方式，形变强化和固溶强化在一定程度上影响合金的性能.固溶使Cu-Ni-Si合金形成过饱和固溶体，时效后合金中的固溶原子有部分残存在铜基体当中，固溶的原子可以提高合金的强度，但会严重降低其导电率.

Cu-Ni-Si系合金为时效析出型强化合金，热处理工艺对该合金的影响很大.1927年，Corson[18]发现该合金的时效强化效应以来，各国对Cu-Ni-Si合金的时效强化机理的研究投入了大量的精力.文献认为析出相为Ni元素和Si元素形成的强化相，但对其具体的结构却仍然没有定论.多年来，陆续出现有关Cu-Ni-Si系合金析出相的报告，有研究认为：析出相结构类似于γ-Ni5Si2相;也有研究认为其结构类似于β-Ni3Si相[19-20].近些年，诸多研究认为第二相的晶格与δ-Ni2Si相的晶格相似，并且与Cu原子晶格的位向有一定的联系.Lockyer[21]对二者的位向关系进行了研究，得出位向关系：（100）Cu//（001）ppt、[01l]Cu//[010]ppt，惯习面为{110}Cu.Lockyer[21]以δ-Ni2Si相与Cu基体的位向关系为基础，研究了位错在晶体间的运动方式.研究表明：Cu-Ni-Si系合金产生的强化效应主要是由于位错的环绕作用.因为如果是位错的切割作用而产生的强化效应，要求基体滑移系移动时，不同惯习面上的强化相沿不同晶面发生切割，这是不可能的[22-23].

Cu-Ni-Si系合金时效过程中，Ni、Si元素形成的第二相颗粒限制位错的运动，合金的强度升高.同时由于时效产生的脱溶效果，使得Cu基体中其他元素的含量降低，导电率有所升高，合金性能在时效后能有效地提高[24-27].

3合金元素对合金性能的影响

为进一步提高Cu-Ni-Si合金的综合性能，许多学者研究了其他元素对合金性能的影响，如P、Fe、Mg、Zn、Cr等元素.一般认为，微量元素的加入会导致合金晶格畸变程度的增加，导电率下降.但通过大量试验发现，一些加入的微量元素在提高合金强度的同时，并不会使其导电率下降.一些微量元素通过促进Cu基体中溶质原子析出，或抑制析出物的长大等方式，改变析出物的数量及形态，使得Cu基体中其他元素的含量降低，晶格畸变程度减小，在一定程度上能提高合金的导电率.总而言之，其他元素对Cu-Ni-Si合金的导电率的影响是一个比较复杂的过程，有些元素由于溶入Cu基体中增加了溶质原子的含量，增加晶格畸变程度.与此同时，能促进其他元素析出，减少晶格畸变程度，在两者的综合作用下影响着导电率的变化.一般情况，希望添加的元素能提高合金的某些特定性能，而对其他性能影响不大，制备出综合性能较佳的材料，以适应市场需求[28].

3.1Ni、Si元素对合金性能的影响

Ni、Si元素是Cu-Ni-Si合金中的主要基础元素，对合金的性能有着决定性的影响，因此，Ni、Si元素的添加量的确定是制备该合金十分重要的环节.大量学者认为，Cu-Ni-Si合金的析出强化相为Ni2Si，通过析出弥散的Ni2Si相能有效地提高合金强度.以此为基础，如果Ni、Si元素全部形成第二相，则Ni、Si元素的原子数比应为2∶1，质量比为4.2∶1，此时，基体中残留的溶质元素含量最少.考虑到溶质元素不可能完全析出，并可能和其他元素化合，实际添加的Ni、Si元素含量应与理想值有一定差距.其中，山本佳纪等 [29]研究了Ni、Si元素质量比在2.8∶1～6.0∶1之间的合金性能，不同成分的合金在时效后，其性能参数见图1（a）[30-31].由图1（a）可知，随着Ni、Si元素质量比的增大，合金的导电率及显微硬度会不断升高，导电率在Ni、Si元素质量比为4.2∶1左右的时候到达峰值.之后，随Ni、Si元素质量比的增加趋于平稳，显微硬度在到达峰值后，呈缓慢下降的趋势，这进一步证明Ni、Si元素质量比对Cu-Ni-Si合金的硬度及导电率有一定的影响.

山本佳纪等[29]还对Ni、Si元素质量比为5∶1，而Ni、Si元素含量不同的Cu-Ni-Si合金的导电率及显微硬度的变化规律进行了研究，结果如图1（b）.由图1（b）可知，Ni、Si元素含量的升高，会引起硬度的提高及导电率的下降，而随Ni、Si含量的变化，硬度及导电率的变化趋于稳定.Ni、Si元素的增加会降低导电率，但却能提高其力学性能，Ni、Si元素的含量是影响Cu-Ni-Si合金最终性能的重要因素.因此，在Cu-Ni-Si合金设计过程中，应该注意Ni、Si元素的条件量，以制备出性能优异的合金.

图1Ni、Si元素对Cu-Ni-Si合金导电率及硬度的影响

Fig.1Effect of Ni and Si on the conductivity and hardness of Cu-Ni-Si alloy

3.2P元素对合金性能的影响

Ni、Si元素是Cu-Ni-Si合金的主要元素，在铜合金熔炼时为了改善合金的性能，通常需要加入其他元素.添加P元素能起到脱氧、提高熔体流动性的作用.但过量P元素会严重降低导电率，在与Cu化合时形成低熔点的Cu3P相，容易造成热轧开裂.北风敬三[14]研究Cu-2.4Ni-0.4Si-0.16P合金时发现，在合金中加入P元素，经时效及冷变形后，会生成大量的弥散颗粒，这些夹杂物粒子能抑制析出物的成长，同时也能抑制亚晶界的运动，从而细化晶粒，使得合金的力学性能提高.

汪黎[32]通过透射电镜对Cu-3Ni-0.6Si-0.03P和没有添加P元素的合金进行了观察，发现添加P元素的合金的析出相尺寸更小，弥散程度更大.认为P元素主要集中在基体与析出物颗粒的晶界上，在时效过程中能阻碍晶界迁移，抑制析出相的长大.

3.3Al元素对合金性能的影响

潘志勇等[33]对Cu-5.2Ni-1.2Si-1.5Al合金进行了研究，发现添加Al元素能抑制合金热轧时的动态再结晶过程，同时Al元素能有效提高Si元素在铜基体中的固溶度.通过试验，发现Al的添加会降低合金的均匀化温度，同时该合金时效后能析出Ni3Al相，使析出相更弥散细小分布.在时效过程中由于Ni3Al相与Ni2Si相的共同钉扎作用，能有效阻碍位错运动，从而抑制晶粒长大.Al元素的加入能进一步提高合金的强度，但是添加Al元素会使合金导电率下降幅度很大.

3.4Zn元素对合金性能的影响

Zn元素对Cu-Ni-Si合金能起到一定的强化作用，并且对该合金的钎焊性能有很大的提高.曹育文等[11]在Cu-1.0Ni-0.25Si合金中加入质量分数为0.1%的Zn元素，并研究了Zn元素对该合金的影响.试验发现在Cu-Ni-Si合金中加入的Zn元素在Sn-Pb共晶焊料界面处偏聚，能阻挡Cu元素向焊料中扩散，防止Cu3Sn脆性金属间化合物层的生成，从而改善Cu-Ni-Si合金的钎焊性能.但Zn元素的加入会降低合金的导电率，所以Zn元素的含量不能过高.

3.5Cr元素对合金性能的影响

Rdzawski[15]研究了Cr元素对Cu-3.3Ni-1.0Si合金的影响.研究发现Cr3Si相能在合金液态结晶过程优先形成，它的粒子尺寸很小，溶解温度高于Ni2Si相，能抑制在保温期间的晶粒长大，对提高合金高温稳定性也有一定的作用.当合金中Si元素过剩时，Cr元素与Si元素能形成Cr3Si相，Cr3Si相主要是在合金结晶中形成的，尺寸为几微米，与合金中的Ni2Si相共同产生作用，能在一定程度上提高合金的塑性和导电率等性能[34].同时消除了基体中残余Si元素对合金导电率的影响.

林高用[35]在对添加质量分数为2%的Cr元素的Cu-l.6Ni-0.5Si合金进行时效强化特性的研究时发现，该合金在高温（600～700 ℃）时效时还能保持较高的强度，有良好的高温性能，同时具有较高的再结晶温度.分析认为：Cr3Si相的溶解度要高于Ni2Si相的溶解度，故合金经过固溶处理后形成过饱和固溶体，在室温下就有Cr3Si相析出.同时，Cr3Si相是一种比较稳定的第二相，在高温时效Ni2Si相部分溶解时，Cr3Si相还能继续对位错起阻碍作用，从而提高合金的高温强度.同时，能在高温时效时保持较高的硬度.

雷静果[36]对比了Cu-3.2Ni-0.75Si和Cu-2.37Ni-0.58Si-0.39Cr两种铜合金时效时性能的变化规律.结果表明：在Cu-Ni-Si合金系中添加微量Cr元素之后，可以提高合金的强度和硬度，而基本不影响合金的导电率.

3.6Ti元素对合金性能的影响

Lee等[37]探究了Ti元素在Cu-3Ni-1Si和Cu-6Ni-1.5Si两种合金中的作用.研究发现Ti元素能增强Ni2Si相从固溶基体中析出的驱动力，从而加速时效反应，降低成本.Ti元素能减小合金颗粒度大小，细化晶粒，并使Ni2Si相很好地沿着晶界析出，提高合金的塑性.但Ti元素会促进合金中片状组织的形成，不利于合金的力学性能.

4结语

迄今为止，铜基引线框架材料已占集成电路用引线框架材料的85%左右，其主要是由日本等发达国家生产，国内在此方面相对薄弱.在铜基引线框架材料的研发以及试制方面，与国外仍有较大的差距，远远不能满足国内的需求，大量的高端铜基引线框架材料仍需依赖进口.研制和开发出具有我国独立知识产权的高性能铜基引线框架材料是十分必要和迫切的，而Cu-Ni-Si系合金是一种非常有潜力的引线框架材料，是高性能引线框架材料的一个发展方向.通过分析Cu-Ni-Si合金的强化机制及微量元素对其性能的影响，为研究高性能合金提供了一定的参考，即在研制高性能铜合金时从合金化规律及微量元素的研究出发，利用现有的研究成果，根据所需要研究合金的性能要求，加入不同的微量元素得到强度及导电率都满足要求的Cu-Ni-Si合金.合适的热处理工艺是提高Cu-Ni-Si系合金强度及导电率的有效手段.

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引线框架范文第5篇

关键词： 引线框架； 机器视觉； 模板匹配； 特征匹配算法

中图分类号： TN911.73?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）04?0101?03

Image registration algorithm for lead frame defect detection

ZHAO Jing?bo1， ZHAO Jian?hui2， XU Xiao?fan1，2

（1. Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710129， China； 2. Unit 93995 of PLA， Xi’an 710306， China）

Abstract： To reduce the false detecting rate in lead frame defect recognition， the advantages and drawbacks of template matching based on gray and matching algorithm based on invariant moment. A feature matching algorithm based on area position and moment invariant is proposed according to the characteristic that the difference exists in conference image and sensed image during lead frame defect detection. The algorithn can ensure the feature area location by edge detection and describe the region feature by means of invariant moment. In the test of defect recognition， the algorithm showed up more rapid calculating speed， higher registration accuracy and lower registration false rate than the template matching algorithm. The results show that the image registration algrithm is suitable for lead frame defect detection and reduction of the false detecting rate.

Keywords： lead frame； machine vision； template matching； feature matching algorithm

引线框架作为集成电路的芯片载体，是一种借助于键合材料（金丝、铝丝、铜丝）实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件[1]。对于集成度高的芯片，其引线框架采用蚀刻工艺制造。在工艺实施过程中，产品中会出现一些特有的缺陷[2]。目前，部分生产企业采用了基于机器视觉的缺陷检测系统，但是，此类检测系统普遍存在误检率过高的问题，导致产量很难提高。本文分析了误检率高的原因，针对图像配准环节提出了改进的算法，可有效改善检测效果。

1 缺陷检测流程

1.1 图像预处理

对于由光学传感器获得的数字图像，由于成像条件、光照条件及采集设备等的影响，往往使所采集图像中的有用信号淹没在噪声中。因此，图像预处理通常包括噪声去除滤波、二值化、图像边缘检测等几个方面，使图像特征更加明显[3]。

1.2 子区域的矩比较或纹理特征比较

预处理后，最简单的找缺陷的方法就是点对点对比，这种单纯基于灰度的方法，在实际工作过程中，存在严重的误报现象。因此可以将图像分为自区域，对比相应区域的矩，如果相差在某一阈值范围外，便认为找到了缺陷。式（1）定义了区域的[p+q]阶矩。

[mpq=（u，v）∈Fupyqf（u，v）] （1）

基于纹理的缺陷检测具有更高的稳定性和误检率。Sarkar. N给出了一种对比相应区域纹理特征矩阵的方法来检测产品缺陷，经证明，能有效避免因光线变化而带来的误检[4]。

2 高误检率原因分析

被测引线框架是由与气泵相连机械手依次放置在摄像头前的。位置误差和振动会引起成像角度和距离的偏差，进而导致被测件图像与参考图像（无缺陷的标准件）没有对齐。由于两幅图像坐标的偏差，用来对比的区域之间无法建立起相应的联系，导致误检率偏高。为免于此，两个图像必须很好地对齐，对齐的过程称之为配准。另外，配准算法还必须对光照变化具有鲁棒性。配准的方法将在下节详细论述。

3 图像配准算法

3.1 图像配准的一般步骤

至今为止也没有一种能适应任何图像的通用配准算法，但是，几乎所有的算法都可以分为4个步骤[5]：

（1） 特征检测。人工或自动地检测出图像中的特殊对象（如边界闭合的区域、边缘、轮廓、线交点、角等等）。接下来，用特殊的点（重心、线端点、孤立点）表示出来，这些点在某些文献中称之为控制点（CPs）；

（2） 特征匹配。运用各种特征描述子和相似性度量以及这些特征间的空间关系，来建立参考图像和获取图像之间的相关性。这是配准中的关键一步；

（3） 估计变换模型。对齐获得图像和参考图像需要知道它们之间的映射函数。所以这一步要估计映射函数的类型和参数。类型往往是仿射变换的一种，参数则由建立的特征相关性的均值计算得到；

（4） 图像重新采样和变换。用映射函数的均值变换获得图像。在非整数坐标处的图像的值由插值技术算出。

3.2 基于灰度的配准算法

鲁棒模板匹配是基于灰度的配准算法的代表，目前已经应用于IC芯片的封装中，已经是成熟的技术。

模板匹配技术原本是独立于图像配准之外的技术，其本意是在一副图像中搜索目标物体，用来描述目标物体的图像称之为模板图像。要进行模板匹配，首先要计算模板和图像之间的相似度，式（2）给出了一种差值绝对值（SAD）的相似性度量：

[SAD（r，c）=1n（u，v）∈Tt（u，v）-f（r+u，c+v）] （2）

式中：[t（u，v）]为模板中某点灰度值；[f（r+u，c+v）]为ROI中的某点灰度值；SAD（r，c）为以SAD（差值绝对值）度量的相似度。

如果模板和图像的ROI相同，则SAD值为0，所以这种度量准确地说应为“不相似度”。根据具体情况，给SAD（r，c）设置一个阈值，来判断是否在此处找到了模板。

但是这种度量对于光照变化比较敏感，如果模板图像和被测图像不是在相同光照条件下取得的，将会得到很多错误位置找到模板。Carsten Steger等针对PCB板图像做的试验清楚地反映了这一点[6]。随后，他给出了不随线性光照变化而变化的相似性度量：归一化互相关系数（NCC），其计算方法由公式（3）给出：

[NCC（r，c）=1n（u，v）∈Tt（u，v）-mts2t?f（r+u，c+u）-mf（r，c）s2f（r，c）] （3）

式中：[mt]为模板平均灰度值；[s2t]为模板像素灰度方差；[mf（r，c）]为ROI的平均灰度值；[s2f（r，c）]为ROI的灰度方差。

为了实现对旋转的鲁棒性，需要创建多个方向的模板，然后依次匹配，直到找到模板位置为止。如果将参考图像的特征区域作为模板，那么被测图像中找到模板的位置就可认为是相应的特征区域，于是便实现了特征匹配。因为要沿图像中的每一点移动模板，并在每个位置按下列公式计算相似度，还有需要创建不同方向的模板，其计算量是比较大的（虽然可以用金字塔算法来提高模板搜索速度），不利于产品的实时检测。更为严重的是，由于被测图像和参考图像并非是同一物体的成像，被测件的表面在模板对应区域如果出现缺陷，会出现模板的错误匹配，进而导致配准的失败。综上所述，鲁棒模板匹配算法并不适用于本应用。

3.3 基于不变矩的配准算法

为了寻找与区域位置无关的矩，可以在式（1）基础上构造中心矩：

[upq=（u，v）∈F（u-u）p（v-v）qf（u，v）u=m10m00，v=m01m00] （4）

式中：[（u，v）]可以认为是区域的几何中心坐标。更进一步，Ming?Kuei Hu将中心矩归一化，并由此构建出了7个不变矩，也称Hu矩。经证明，它们不但不受区域的平移影响，也不受旋转、缩放的影响[7]。

[ηpq=upquγ00， γ=p+q2+1] （5）

[?1=η20+η02?2=（η20-η02）2+4η211?3=（η30-3η12）2+（3η21-η03）2?4=（η30+η12）2+（η21+η03）2?5=（η30-3η12）（η21+η03）[（η30+η12）2-3（η21+η03）2]+ （3η21-η03）（η21+η03）[3（η30+η12）2-（η21+η03）2]?6=（η20-η02）[（η30+η12）2-（η21+η03）2]+ 4η11（η30+η12）（η21+η03）?7=（3η21-η03）（η30+η12）[（η30+η12）2-3（η21+η03）2]+ （3η12-η30）（η03+η21）[3（η30+η12）2-（η21+η03）2]] （6）

基于灰度的模板匹配之所以会造成配准失败，根本原因在于使用的图像信息过多，包括了缺陷的灰度信息。因此如果只是提取被测图像和参考图像的特征区域（不在可能出现缺陷的部位提取），然后利用不变矩的不变性来进行特征匹配（两幅图中不变矩相等的区域认为是对应区域），那么便可以完成图像配准。

4 试验及结论

设计仿真试验，分别采用模板匹配算法和基于区域定位及不变矩的算法，以检验本文提出算法的配准效果。选取××公司编号为××的一批引线框架50个，作为试验样本。其中，良好样本30个，缺陷样本20个（4种缺陷，每种各5个）。试验步骤如下：

（1） 使用如图1所示的“引线框架缺陷检测系统”的硬件系统获得如图2（a）所示的标准引线框架图像和被测框架产品图像，然后人工对产品图像进行平移和旋转，得到图2（c），平移坐标和旋转角度作为实际值。

图1 引线框架缺陷检测硬件系统

（2） 选取图像中灰度分布较为特殊的的区域作为模板，如图2（b）所示（图2（a）中用黑色线框出了模板的范围），采用3.2节所述的模板匹配法进行匹配，模板旋转步长选为5°。匹配结果如图2（d）所示，得到图像位置和角度偏差的测量值。。

（3） 对标准图像图3（a）进行Canny边缘检测获得图像轮廓，得到如图3（b）的结果，对区域面积进行筛选得到特征区域，如图2（c）所示，并用3.3节所示方法进行Hu矩计算。对被测件也采用相同的步骤处理，如图3（d）～（f）所示。对于Hu矩相近的区域建立对应关系，并估算空间变换参数，得到如图3（g）所示的配准结果。

试验结果如表1所示。试验结果可见，由于被测图像和参考图像可能因为产品缺陷的原因而出现的灰度值不一致情况，模板匹配算法会有一定的配准失败率；而且，模板旋转角度的步长限制了图像配准角度误差的降低。基于不变矩方法的图像配准算法可以达到准确配准的效果，同时可以兼顾计算量和实时性的要求，为进一步降低引线框架检测系统的误检率提供了良好的基础。

图2 引线框架的模板匹配图像配准过程

图3 引线框架的特征配准算法

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引线框架范文第6篇

引线框架是集成电路产品的重要组成部分，它的主要功能是为芯片提供机械支撑，并作为导电 介质连接集成电路外部电路，传送电信号， 以及与封装材料一起向外散发芯片工作时产生的热量。随着大规模集成电路和超大规模集成电路的发展 ，集成电路正朝着高集成化、多功能化，线路的高密度化，封装的多样化和高性能化发展，其对引线框架材料要求也将越来越高。

2 引线框架材料的要求

集成电路的许多可靠性都是由封装性能决定的，引线框架为芯片提供电通路、散热通路 、机械支撑等功能，I c 封装要示其必须具备高强度、高导电、导热性好， 以及良好的可焊性 ， 耐蚀性、塑封性、抗氧化性等

3 引线框架材料经冲压法大批量生产成个系列的引线框架，因是大批量生产，在首检、中检、终检就尤其重要。

4 下面就IC引线框架的尺寸检验进行介绍

4.1 FRAME THICKNESS

（1）检验设备：MICROMETER

（2）检验方法：1）在边界上测量厚度时，因为在STAMPING时发生的垂直BURR而造成测量值比实际厚度值增大，因此要测量在L/F RAIL部的中心，没有PILOT HOLE的位置；2）完全拧紧MICROMETER的回转手柄后把数字盘归为“0”；3）打开MICROMETER的回转手柄后把L/F的RAIL部和MICROMETER的测定部位对齐后从新拧紧回转手柄；4）连续响动3声，此时在MICROMETER数字盘上出现的数字就是FRAME THICKNESS。

4.2 FRAME WIDTH（条带的宽度）

（1）检验设备；COMPARATOR（20×），FIXTURE

（2）检验方法：1）将产品垂直放在测量夹具（检查夹具正确固定在COMPARATOR上）上固定好；

2）移动X方向的手柄到L/F一端的位置，移动Y方向的手柄用米子线压住L/F的一边，显示屏Y数据归“0”；3）再移动Y方向的手柄到另一边，用米子线压住L/F的另一边，此时显示屏中Y的数据即位FRAME WIDTH的值；4）用同样的方法测量L/F的另一端的FRAME WIDTH。

4.3 CUTTING OFF LENGTH（条带的切断长度）

（1）检验设备；COMPARATOR（2×），FIXTURE

（2）检验方法：1）将产品垂直放在测量夹具（检查夹具正确固定在COMPARATOR上）上固定好；2）移动X方向的手柄到L/F一端的位置，移动X方向的手柄用米子线压住L/F的一边，显示屏X数据归“0”；3）再移动X方向的手柄到L/F的另一端，用米子线压住L/F的另一边，此时显示屏中X的数据即位CUTTING OFF LENGTH的值；4）用同样的方法测量L/F的另一边的CUTTING OFF LENGTH。

4.4 PROGRESSIN （总步距）

（1）检验设备：COMPARATOR （20× ），FIXTURE

（2）检验方法：1）将产品垂直放在测量夹具（检查夹具正确固定在COMPARATOR上）上固定好；2）根据图纸标识的位置通过测量找到第一个PILOT HOLE的一边，然后将显示器上X轴归“0”；

3）移动COMPARATOR的X轴与图纸标识的位置上最后一个PILOT HOLE对应的一边对齐，这时数字盘上出现的值就是PROGRESSION的值。

注：根据图纸要求测量的部位进行测量，可以是圆、方孔。

4.5 UNIT PITCH（步距）

（1）检验设备：COMPARATOR （20× ），FIXTURE

（2）检验方法：1）将产品垂直放在测量夹具（检查夹具正确固定在COMPARATOR上）上固定好；

2）根据图纸标识的位置通过测量找到第一个PILOT HOLE的一边，然后将显示器上X轴归“0”；3）移动COMPARATOR的X轴与图纸标识的位置上相另邻位置的PILOT HOLE对应的一边对齐，这时数字盘上出现的值就是UNIT PITCH的值。

注：根据图纸要求测量的部位进行测量，可以是圆、方孔，测量时选择第一个步距和最后一个步距分别进行测量并记录。

4.6 SYMMETRY

（1）检验设备：COMPARATOR（20× ），FIXTURE

（2）检验顺序：1）将产品垂直放在测量夹具（检查夹具正确固定在COMPARATOR上）上固定好；

2）按产品图纸所示位置，找到需要测量的PILOT HOLE后先求的其Y方向的PILOT HOLE中心，并将显示器上Y轴归“0”；3）垂直移动COMPARATOR的Y轴，与RAIL的边缘水平线对齐，这时显示器Y轴上所显示值就是SYMMETRY的值。

4.7 D/S DEPTH

4.7.1 一般的D/S DEPTH的测量方法（两点法）

（1）检验设备：T/M（200× /25×），FIXTURE

（2）检验顺序：1）根据产品选择合适的FIXTURE，将其轻轻地放到T/M的工作台面上；2）将产品放在FIXTURE上用软吸条固定好；3）25×下在TIE BAR上10MIL的平坦区域选一点A，转动物镜到200×调焦归“0”；再将物镜转到25×下在PAD或TIE BAR上10MIL的平坦区域选一点B，转动物镜到200×调焦得出的Z值即为D/S DEPTH值（选点时如果有TOOL MAR的避开TOOL MARK在平坦区域选点测量）；4）一个UNIT中连接PAD的所有TIE BAR上都要测量，每个步距出来的UNIT都要测；记录一个MAX和MIN值。

注：对于初学者要在25×选点，200×调焦，熟练后可直接在200×下选点、调焦。

如图所示：

A

B A点到B点的高度差

5 总结

通过上述的尺寸检验，再加上引线框架的外观检查及功能检查，如三项都合格，那么就算合格的引线框架产品了。

参考文献：

引线框架范文第7篇

关键词： C19400合金； 纯铁片； 铜铁中间合金； 铁相富集

中图分类号： TG 339文献标志码： A

Application of Addition Technique of Iron in Lead Frame Materials

WU Hao

（China Copper Co.， Ltd.， Beijing 100082， China）

Abstract： Based on production demands in the enterprise，the application of addition technique of the lead frame material C19400 was carried out.Through the experimental study on pure iron sheets and configurations of iron content in copperiron intermediate alloy and contrastive analysis of microstructure，performance indicators，production cost，client suitability and casting technique，it was found out in the experiment that there was little difference in metallographic structure and performance between pure iron and copperiron alloy with addition of C19400，which both meet clients’ demand.However，the addition of iron to copperiron alloy can immensely reduce production costs and make mass production possible.Therefore it is worthy of popularization and application in the enterprises of the same type.

Keywords： C19400 alloy； pure iron； ironcopper intermediate alloy； enrichment of iron phase

引线框架作为集成电路的关键载体，起到支撑芯片、连接外部电路和散热的作用.铜合金引线框架材料因其高传导性、良好的加工性能、良好的电镀锻焊性能以及必要的强度特点，备受市场青睐.随着电子工业的迅猛发展，铜合金引线框架材料也取得了飞速发展.目前，国内只有中铝洛铜、中铝华中和宁波兴业等少数企业能够大批量生产引线框架铜带，高档引线框架铜带主要依靠进口.表1为美国标准引线框架材料C19400的合金成分.

熔铸过程中，Fe元素在产品中的分布是否均匀，将直接影响产品的性能.C19400合金含Fe量较高，Fe的质量分数为2.1%～2.6%，而Cu的熔点为1 083 ℃，Fe的熔点为1 535 ℃.直接加入铁片，生产过程控制难度大，结渣和烧损量大，成分控制困难，Fe在Cu中不易熔化且不易分布均匀.相比而言，采用CuFe中间合金，由于二次重熔，熔点变低，更有利于Fe在Cu中的熔化和均匀分布，可减少铸锭中Fe相富集，最大程度地保证C19400合金加工材各项性能的优化和稳定.在C19400合金试验过程中，采用过添加纯Fe片和CuFe中间合金配置合金中的Fe成分，在质量、成本和其他因素的影响下，对其进行研究，以便指导企业后续批量生产.

1试验方法

1.1试验方案

试验中Fe元素的添加通过两种方案进行，分别为添加纯Fe片和CuFe中间合金.每根铸锭计重10 t，原料添加方案分两种.

上海有色金属第37卷

第1期吴昊：引线框架材料铁元素添加工艺研究

方案1：添加CuFe合金+旧料（含19400、19200、10200，3个牌号，19400占旧料50%）

方案2：添加纯Fe片+旧料（含19200、10200两个牌号）

1.2试验过程

在2#框架炉组试验，试用纯Fe片配置C19400合金中的Fe元素.试验过程主要针对金相组织、性能指标、生产成本、客户适用性和熔铸工艺参数5个方面进行研究.

2结果与讨论

2.1金相组织

2.2性能指标

表2为成品性能的检测数据.通过对比分析可知，同种状态下，产品的平均硬度波动不大，相反，添加纯Fe片较添加CuFe合金生产的C19400合金的各种状态产品导电率略高2个点.

关于C19400合金的强化机制，普遍认为是析出强化[1-2]，但是关于C19400合金强化析出物的研究结果相差较大.有研究认为是Fe与P形成Fe3P化合物，并起到析出强化作用[3]；有研究认为是通过析出Fe2P起到强化作用[1]；还有研究认为析出的强化相主要是单质Fe[4].

2.3生产成本

CuFe中间合金含Fe量一般控制在10%左右，比纯Fe片使用量大.生产C19400合金（不加旧料的情况下）1 t，需CuFe合金230 kg左右；而使用纯Fe片仅需23 kg，CuFe合金原料使用成本大大高于纯Fe片.每生产1 t C19400合金铸锭，添加纯Fe片可降低成本315元.

2.4客户适用性

方案实施以后，C19400合金成品（大部分为添加纯Fe片生产）发货总量1 052 t，对23份投诉、33项质量问题进行分类统计发现：其投诉的主要问题为表面质量、尺寸公差、成分不合格以及管理等四大类，其中表面问题占60%以上，而关于产品性能的问题未接到一份投诉.

2.5熔铸工艺技术

从工艺技术角度分析，添加合格的CuFe合金较为方便，成分易于调整，并且成分分布易均匀.使用纯Fe片直接加入，容易在加入后成球状，不易分散，Fe的成分均匀化困难，不利于质量的稳定和生产过程的控制.从生产操作和纯技术角度分析，在中间合金质量受控的前提下，使用CuFe合金生产引线框架材料更容易控制.

而使用纯Fe片替代CuFe合金生产C19400合金铸锭的重点在熔铸工序，难点是铁片的熔化控制，主要涉及的是温度参数.试验收集了2012年7月至2013年1月熔铸生产的铸造温度进行对比分析，运用Mintab数据分析工具，分4部分对铸造温度进行分析，见表3.从表3中看出，熔铸生产的铸造温度、工序能力在逐步提高，温度极差逐步缩小，平均温度也较稳定.

生产中不仅要考虑Fe较难熔化到Cu液中和Fe的分布均匀性，还要考虑加料的顺序和P的添加.其原因是P与Fe、P与Cu反应的放热不一样，等原子比的P与Fe的反应放热为-39.5 kJ/mol，而P与Cu的反应放热为-17.05 kJ/mol，前者反应放热大，更易发生，Fe会将Cu3P的P置换出来生成更稳定的Fe3P[3].在生产实际过程中，先加CuP中间合金脱氧，并且P与Cu先生成Cu3P，再加入CuFe中间合金，Fe把Cu3P中的Cu置换出来，这样就可以形成均匀稳定的Fe3P.否则先加CuFe中间合金，在熔体中的氧会使Fe氧化成Fe的氧化物，而且P再与Fe结合成Fe的P化物就可能很困难，最后导致PFe化合物分布的不均匀.

而加入P的主要目的是脱氧和防止氢脆.如果熔炼时P的加入量过高，多余的P将与Fe结合形成Fe3P或Fe2P化合物，并以粗大颗粒析出.Fe3P及Fe2P相硬度较高，对合金有一定的强化作用.但是Fe3P与Fe2P相的大量析出，使得后续时效过程中起主要强化作用的αFe弥散相数量减少，反而使材料强度降低，从表1可以得到证实.另外，P的加入，会对产品的导电、导热性能产生不利影响.因此，在C19400合金熔炼过程中，P的添加量在满足脱氧和防止合金氢脆的前提下，应取下限.

3结论

（1） 从工艺技术分析，使用合格的CuFe中间合金，添加方便，成分易于调整，成分分布均匀；而使用纯Fe片直接加入，容易在加入后成球状，不易分散，Fe的成分均匀化困难，不利于质量稳定和生产过程控制.

（2） 从金相组织分析，纯Fe片与CuFe中间合金生产的C19400合金铸锭金相组织均存在不同程度Fe相偏析和富集，都存在少量夹杂和气孔缺陷.

（3） 从原料生产成本控制分析，使用纯Fe片的成本明显低于CuFe中间合金，故企业在不影响产品质量和性能的前提下，采取纯Fe片添加的方式批量生产更加符合实际.

参考文献：

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引线框架范文第8篇

关键词：固溶强化；引线框架；Cu-Ni-Si-Cr-P合金

中图分类号：TG113 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、国内外引线框架材料的研究现状

随着超大规模集成电路的发展，集成电路的端子数不断增加，集成度越来越高，引线框架材料也越做越薄，厚度将从原来的0.25mm降低到0.15～0.1mm.甚至更薄（0.08mm）[2]。目前，国外已开发出的铜基引线框架材料己达70多种，主要有Cu-Fe-P系、Cu-Cr-Zr系、Cu-Ni-Si系、Cu-Ag系等。

二、Cu-Si-Ni系合金的固溶强化的构造及原理

固溶强化的构造及工作原理是：依靠位错滑移来达到金属材料的变形，使变形抗力增大的方法是增大能够使位错滑移阻力变大的因素，达到材料强化的目的。随着合金的组元溶入到基体金属晶格，固溶体形成，这时不仅仅使晶格发生了畸变，与此同时位错密度也增加，在由畸变产生的应力的周围可见形成了所谓的“气团”。另外，固溶强化还有其中一个原因[4]就是在位错与合金组元原子之间还会产生化学交互作用和电交互作用。

三、合金的熔炼

Cu-2.0Ni-0.35Si-0.35Cr-0.03P合金的熔炼是在型号为ZGJL0.01-40-4的10kg中频感应熔炼炉中进行的，采用石墨坩埚。其中，熔炼时加入木炭覆盖铜液表面以减少氧化，利用坩埚余热烘烤原料以排除水汽，停电降温后再加入合金元素CuP中间合金、Si以减少其烧损。其内表面木炭覆盖以提高铸锭的表面质量。Cu-Ni-Si-Cr-P合金浇铸温度为1280～1320℃，浇铸时间为30±5s。

四、实验方法

合金的固溶处理在RJX-2.3-3型箱式电阻炉中进行，合金Cu-Ni-Si-Cr-P按设定的温度加热1h，然后水淬。

显微硬度在HVS-1000型数显显微硬度计上进行测量。载荷为100g，加载时间为10s。显微硬度试样从时效及形变处理后的试样上直接剪取，尺寸为5mm×5mm，测量的误差≤±5%。对每种状态进行测量且次数不得少于3次，测量前要注意试样表面用1000#砂纸磨光。

电阻的测量可在ZY9987型数字式微欧仪上进行，需测试样的长度90mm，宽2mm，厚0.4mm，导电率以国际退火铜标准表示。光学金相分析在日产OLYMPUSPMG3金相显微镜上观察。试样经机械抛光，腐蚀液为FeCl3的乙醇溶液。

五、影响合金金相组织的因素：固溶处理制度

由图1中可以看出，a中铸态合金中存在有粗大枝晶并且枝晶偏析比较严重；c与b中热轧态合金相比较，经过850℃固溶以后，基体回复后再结晶。e中固溶温度为900℃时候，晶粒已经完全再结晶并出现较多孪晶。F中当固溶温度达到925℃时，晶粒明显长大，并且第二相完全溶解到铜基体中。由以上可得合金呈现上述的规律，是由于在本实验中研究合金凝固时，容易产生枝晶偏析从而导致大量第二相粒子以及合金元素残留在晶界上，可促使合金热轧后的基体中仍然残留较多的粒子。但当合金组织中存有第二相颗粒时，晶粒粗化的倾向会因为存在阻力从而得到缓解甚至消除，析出相对晶粒的钉扎力Pz由下面的式子确定[6]： 式中，Fv是第二相的体积分数；

γ是单位面积晶界能；r是第二相颗粒半径。

当固溶温度在低于875℃时，晶粒长大缓慢，这是因为大量第二相的存在；当固溶温度高于875℃时，合金组织中第二相颗粒开始大量的溶解，晶粒长大明显。图2是合金晶粒尺寸随温度变化的曲线。

为保证合金不但能够实现较好的固溶，同时不致晶粒过分长大，根据合金金相组织结果，初步确定固溶处理制度为900℃。

六、结束语

综上所述，通过固溶强化处理之后，Cu-Ni-Si-Cr-P合金随着温度的升高，强化相的固溶度增大，但晶粒尺寸也相应长大，在900℃固溶时，强化相的固溶度和晶粒的尺寸最佳。

参考文献：

[1]陈兴章.集成电路用铜合金引线框架材料的应用及产业化[J].上海有色金属，2002（04）：145-148.

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[5]佐佐木元.Cu-Fe实用合金にぉけろFe量の析出硬化に及ほす影响[J].伸铜技术研究会，1997（36）：81-86.

引线框架范文第9篇

关键词：冷变形；合金；时效

中图分类号：TG113 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、铜合金与引线框架材料的研究现状

超大规模集成电路的发展、不断增加的集成电路端子数、越来越高的集成度使得引线框架材料也越做越薄，厚度从原来的0.25mm降低到0.15～0.1mm.甚至更薄（0.08mm）。因此抗拉强度在600MPa以上，电导率大于80%IACS的铜合金已经成为21世纪初材料开发的热点之一[1]。

目前国外对多端子集成电路的引线框架多采用蚀刻加工方法。即在蚀刻凸版印刷过程中，当材料厚度减薄到0.125mm时，框架的承载能力会下降，导致引线框架加工成品率下降。于是，对铜基引线框架材料的强度提出了更高标准的要求。

二、Cu-Si-Ni系合金的熔炼

三、实验方法

在自制的手动轧机上进行冷变形，轧辊尺寸为50mm×30mm。

在HVS-1000型数显显微硬度计上测量显微硬度。载荷为100g，加载时间为10s。从时效及形变处理后的试样上直接剪取显微硬度试样，尺寸为5mm×5mm。测量前试样表面用1000#砂纸磨光，每种状态测量次数不少于3次，测量误差≤±5%。

在ZY9987型数字式微欧仪上测量电阻，试样长度90mm，宽度2mm，厚度0.4mm，导电率以国际退火铜标准表示。

在日产OLYMPUSPMG3金相显微镜上观察光学金相分析。试样需经机械抛光，采用FeCl3的乙醇溶液作为腐蚀液。

四、冷变形对合金显微硬度和导电率的影响

固溶合金的时效过程在很大程度上受时效前冷变形的影响，这是因为新相在位错上生核，使生核处的位错线消失，消失的位错线上的能量被释放出来作为相变的驱动力，促进生核[2]。若新相形核后位错不消失，则会使位于界面上构成半共格界面的位错部分降低相界面所需的能量，也会促进形核。溶质原子易于偏聚在刃形位错上形成科垂尔气团，在扩展位错的层错区偏聚形成铃木气团，给新相形成提供了成分起伏的有利条件[3]。因此，时效前的冷变形可以大大加快新相的析出速度。由于Cu-Ni-Si-Cr-P合金固溶原子含量较少，因此析出速度较慢。为了提高Cu-Ni-Si-Cr-P合金的时效析出速度，可以在合金时效前加以冷变形，以便提高合金时效析出的动力。

图1是合金经不同量冷轧变形后在500℃时效时显微硬度与时间的关系曲线。由图1可以看出，在时效初期硬度显著上升，达到峰值后又以较慢的速度下降；冷变形量越大，时效初期合金的显微硬度上升的幅度也越大，达到峰值所需的时间就越短。如合金经60%变形后经过1h时效显微硬度便达到峰值（249HV），而未经变形和经过40%变形要经过2h以上才能达到峰值，且峰值比前者小。这是因为合金冷变形后内部位错等缺陷增多，促进了析出物形核，可加速随后的时效析出过程，而且合金的硬度曲线也出现峰值。

图2是合金经不同量冷轧变形后在500℃时效时导电率的变化曲线。图2显示，时效初期合金的导电率上升的速度随变形量的增加而增加，且变形量越大上升幅度也越大。如经60%变形的合金在500℃时效2h导电率能达到峰值（43%IACS），但随着时效时间的延长，合金的导电率增加逐渐趋缓。这是由于合金在时效过程中，析出速度先快后慢，故合金的导电率在时效初期增加较快而后减缓，且变形量越大，导电率增加的幅度越明显。因为随着变形量的增大，合金内部的位错等缺陷增多，使析出物形核变得更加容易，位错还作为溶质原子扩散的“快速通道”而加速析出过程，由此时效前的冷变形使基体溶质原子迅速贫化，从而使导电率的变化呈现上述特征。合金时效初期Ni及Si元素的析出，使电子运动中受到的散射作用大为减少，导致导电率得以大幅度提高。

上述试验结果表明，Cu-Ni-Si-Cr-P合金的强化效果主要依靠时效过程中Ni2Si的析出。该析出相能有效阻止位错和晶界的移动，从而提高合金的强度。因此，凡能促进析出的热处理手段均可提高合金强度。

五、结束语

综上所述，先采用900℃固溶、60%冷变形对合金进行处理，然后经过500℃×2h的时效，即可获得硬度和导电率配合较好的合金性能（246HV，43%IACS）。

参考文献：

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[2]王仁东.断裂力学理论和应用[M].北京：化学工业出版社，1980：1-137.

[3]徐振兴.断裂力学理论[M].北京：机械工业出版社，1981：5-132.

引线框架范文第10篇

关键词：时效处理；Cu-Ni-Si系合金；引线框架

中图分类号：TG156.94 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、Cu-Si-Ni系合金的第二相强化机制

由于固溶在铜基体的原子中引起的点阵畸变对电子的散射作用比第二相颗粒的影响更强烈，由此第二相强化成为获得高强度、高电导率铜合金的应用最广泛的强化方法，按照第二相进入基体的形式可分为两种：弥散强化和时效强化。时效强化方法较适用于铜合金中有较大固溶度变化的合金元素如：Fe、Cr等，经固溶和时效处理后，析出的弥散相能有效地阻止位错和晶界的移动，从而可有效提高合金的强度。如果时效前进行冷加工，将更有利于细小弥散相的析出，升高强度，但电导率下降的却很少。在铜合金中还经常使用细晶强化和时效强化相结合的方法。由于细晶强化几乎不产生晶格畸变所以对电导率的影响很小。

二、合金的熔炼

Cu-2.0Ni-0.35Si-0.35Cr-0.03P合金的熔炼是在型号为ZGJL0.01-40-4的频感应熔炼炉中进行的，采用石墨坩埚。熔炼时加入木炭覆盖于铜液表面以此来减少氧化，利用坩埚余热烘烤原料以便排除水汽，先停电降温然后再加入合金元素CuP中间合金Si以便减少其烧损。在其内表面以木炭覆盖来以提高铸锭的表面质量。Cu-Ni-Si-Cr-P合金浇铸温度为1280～1320℃，浇铸时间为30±5s。

三、实验方法

在SRJK-3-12型管式电阻炉中进行时效处理，控温精度为±1℃，用ZK-1型可控硅电压调整器控温，输入电压由TDG-3型自耦变压器控制。在试样出炉后采用空冷。时效过程中采用氮气保护，材料性能测试前均用25%的H2SO4溶液酸洗。

在HVS-1000型数显显微硬度计上进行显微硬度的测量。加载时间为10s，载荷为100g。从时效及形变处理后的试样上直接剪取显微硬度试样，尺寸为5mm×5mm。测量前试样表面需用1000#砂纸磨光，每种状态的测量次数不少于3次，测量误差≤±5%。

电阻的测量是在ZY9987型数字式微欧仪上进行，试样长度90mm，宽2mm，厚0.4mm，以国际退火铜标准表示导电率。

在日产OLYMPUSPMG3金相显微镜上进行光学金相分析。机械抛光试样，腐蚀液为乙醇溶液。

四、时效对合金显微硬度和导电率的影响

Cu-Ni-Si-Cr-P合金固溶处理后为过饱和固溶体，时效处理是从过饱和固溶体中析出细小的第二相。随时效时间的延长析出相的数量增加，析出相的粒度也聚集长大，在这两个因素交互作用下，合金的硬度随着时间的延长先升后降。温度越高，晶粒粗化越快过，饱和固溶体分解越快。

合金的显微硬度的变化呈现出以上情况，是因为合金固溶处理后是过饱和固溶体，时效处理则从过饱和固溶体中析出细小的第二相。温度越高析出速度相应越快，第二相析出动力越大，使得硬度以较快速度上升，但是在温度较高时，第二相容易长大，随时效时间的延长析出相的数量增加，析出相的粒度也聚集长大，在这两个因素交互作用下，合金的硬度会随时间的延长先升后降，最后趋于平缓。

图3为Cu-Ni-Si-Cr-P合金固溶处理后在不同温度下导电率与时效时间的关系曲线。由此可知，合金在400℃～500℃时效时，导电率呈上升趋势，时效初期温度越高导电率上升速度越快。这是因为影响铜合金导电性能的主要因素是固溶原子对电子的散射作用，而基体中的固溶元素越多，对电子的散射作用就会越大，合金的导电率就会越低。时效初期固溶元素对电子的散射作用减弱，导电率以较快的速度上升。温度越高析出动力越大，所以500℃时导电率上升速度最快，能达到的导电率数值也最高。但随着时效时间的延长，基体中固溶元素含量减少，析出速度减慢，析出动力减少，所以导电率的上升趋势也变缓。

五、结束语

综上所述，Cu-Ni-Si-Cr-P合金在400～500℃进行时效的时候，随着时效时间和变形量的增加硬度不断上升，温度越高，变形量越大则硬度上升的幅度越大，上升速度越快。变形量为60%的合金在500°C时效硬度可在1h左右达到峰值（249HV）。

Cu-Ni-Si-Cr-P合金在400～500℃进行时效时，其导电率随着变形量和时效时间的增加而增加，温度越高，变形量越大则导电率增加的幅度越大，增加的速度越快。变形量为60%的合金在500°C时效导电率可在2h左右达到峰值（43%IACS）。

参考文献：

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