引线框架材料的特点解析

通俗地讲引线框架的作用，是把芯片的信息传出去，将产生的热量散发出去。因此引线框架材料须具有一次特性和二次特性等几十项。一次特性是指材料的物理、化学和机械性能；二次特性是指冲压、蚀刻、电镀、封装等性能。但主要的特性是以下几个。

图4-12 半导体封装形式变化发展图

（1）良好的导电性能 引线框架在半导体塑封体中起到芯片内部电路引出端与外部电路的电气连接作用，因此要求引线框架材料必须具有良好的导电性能。此外，有的半导体器件的工作频率较高，为减少电容和电感等寄生效应，对引线框架的导电性能要求就更高，导电性越高，引线框架产生的阻抗就越小。

（2）良好的导热性 半导体器件在使用时，总要产生热量，尤其是功耗较大的电路，产生的热量就更大，因此在工作时要求主要结构材料引线框架能有很好的导热性，否则在工作状态会由于热量不能及时散去而“烧坏”芯片。

（3）良好的热匹配性 引线框材料受热产生膨胀，在封装体中，引线框架和塑封体的塑封树脂相接触，也和芯片间接接触，因此要求它们有一个良好的热匹配性。铁镍合金的线胀系数为43×10^-7/℃，一般的铜材料引线框架，其线胀系数为（160～180）×10^-7/℃，由此可见，铁镍材料的线胀系数较小，铜材料的线胀系数较大。铜质引线框架的膨胀系数和塑封树脂的线胀系数（200×10^-7/℃左右）相近，但是和硅芯片的线胀系数相差较大，硅的线胀系数为26×l0^-7/℃。不过，现在采用的树脂导电胶作为粘片材料，它们的柔韧性强，足以吸收芯片和铜材之间所出现的应力形变。但如果是共晶装片，那么就不宜采用线胀系数大的铁系材料做引线框架。

（4）一定的抗拉强度 引线框架无论是在封装过程中，还是在随后的测试及半导体器件的使用过程中，都要求其有良好的抗拉强度。铁镍合金的抗拉强度为700MPa左右，而铜合金材料的抗拉强度一般为500MPa左右，因此铜合金材料的抗拉强度要稍差一些，但它可以通过掺杂来改善抗拉强度，现在国外的超强铜合金其抗拉强度已经能做到大于800MPa。(www.xing528.com)

（5）一定的硬度和伸长率 引线框架在使用过程中要经过许多道工序，都要在不同工序的导轨中传送，如果引线框架太软，极易变形，引起产品报废，甚至损坏设备，一般要求引线框架材料的硬度应大于130HV。由于大部分集成电路封装后不仅需要引线脚打弯，而且要求引线脚的反复弯曲次数大于等于3次，因此，引线框架材料要求伸长率大于5%。

（6）耐热性和抗氧化性 耐热性要求将材料400℃加热5min后，其硬度值变化到大于最初始硬度值的80%以上。材料的抗氧化性对产品的可靠性有很大的影响，要求由于加热而生成的氧化膜尽可能少。

（7）良好的冲裁性能 引线框架是一种批量极大的产品，通常采用模具冲裁的方法制造。为了延长模具的寿命，要求引线框架材料具有良好的冲裁性能。

（8）较小的内应力 对于集成电路引线框架要求内引线的沉浮控制在±0.08mm以内，否则会影响键合，甚至会造成电路的断路和短路。尤其是高线位的DIP系列引线框架，它的内引线十分细长，只要材料的内应力稍大，内引线脚的沉浮就无法控制。

（9）材料表面光洁 引线框架对材料的表面要求相当高，国外基本上后道工序都是在清洁厂房内生产的。如果材料的表面有些划伤或者凹坑、凸点、杂质，对键合质量都是致命的。因此材料的表面必须光滑且有金属光泽，无划伤、裂纹、夹杂、分层、折痕、锈蚀等缺陷。

（10）适应高速冲压 为了适应高速冲压，引线框架材料除了具有良好的冲裁性能外，还要求材料宽度方向的横弯偏差≤0.05mm，长度方向的侧弯偏差≤0.8/1000mm，且不允许有S弯，长度方向卷弯≤100/1000mm，剪切毛刺≤0.01mm。