蝕刻型銅基引線框架材料應用研究

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，同時綜述了國內用于蝕刻型引線框架的現狀。

關鍵詞：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品的重要組成部分，它的主要功能是為芯片提供機械支撐，并作為導電介質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芯片工作時產生的熱量。

隨著大規模集成電路和超大規模集成電路的發展，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自動化程度很高的高速沖床沖制而成，具有成本低、效率高等特點。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、精細度高、一致性好的特點。兩種加工手段具有較強的互補性。

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

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

根據材料化學成份，引線框架一般可分為5類：

⑴可伐合金（Fe-Ni-Co）：廣泛應用于玻璃、陶瓷封裝線；⑵鐵鎳42合金：廣泛應用于玻璃、陶瓷封裝線；⑶銅基合金：廣泛應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復合材料：為提高材料綜合性能，節省稀貴金屬。客觀上存在有單一合金所無法達到的綜合性能；⑸稀貴金屬：主要應用在集成電路晶體元器件的連接引線。如純金Φ=0.03mm細絲。

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、機械支撐等功能，IC封裝要示其必須具備高強度、高導電、導熱性好，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，所用材料的各項性能指標的優劣，最終都將直接影響集成電路的質量及成品率。其材料應滿足下列特性要求。

3.2.1 應具有良好的導熱性，能夠將半導體芯片在工作時發生的熱量及時地散發出去。良好的導電性能降低電容、電感引起的不利效應。材料的導電性高，框架上產箋抗陰就小，也利一散熱。

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

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

3.2.4 平整度好，殘余應力不。

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

蝕刻法加工屬無應力加工手段，是通過一種感光抗蝕劑將工件部分保護起來，再用一種強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品精度，一般而言，材料厚度和寬度應滿足表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。由于化學處理的材料通常寬約16～20in，所以其最大橫向彎曲應滿足下表：

表2 最大橫向彎曲

3.3.5 表面光潔度

材料應無大量的表面缺陷。例如：凹坑、刻痕、壓痕、擦傷、刮痕、起皺或夾雜物。

3.3.6 銹蝕

材料表面上不應有可見銹斑。

4 國內蝕刻型框架材料的發展概況

我國引線框架帶材研究始于國家“八五”末期，主要生產企業有寧波興業集團、洛陽銅加工廠等，于此同時，清華大學、寧波東盛集成電路元件有限公司、北京機床研究所也開始了蝕刻方法的研究。經過幾年的努力，蝕刻加工引線框架技術和用于蝕刻成型的引線框架材料研究都取得了較大的進展。例如寧波興業集團生產的194銅，各項指標均已達到蝕刻要求，正逐步取代進口材料。

5 結束語

隨著我國半導體行業快速穩定發展及國外大量制造業轉移到中國，給中國帶來極大的市場機遇，相信在不久的將來，我國的引線框架產業也將會有一個更大的提高。

參考文獻

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