引線框架作為封裝主要結(jié)構(gòu)材料,從與芯片相匹配的裝片開始進(jìn)入生產(chǎn)過程一直到結(jié)束,貫穿整個(gè)封裝過程。在大功率器件封裝原材料費(fèi)用中,引線框架所占比例高達(dá)60%,引線框架在整個(gè)封測產(chǎn)業(yè)鏈中的地位越來越凸現(xiàn),引線框架的市場增長主要受到芯片封裝形式變化的影響。
國內(nèi)產(chǎn)量僅能滿足50%需求
國內(nèi)引線框架產(chǎn)量僅能滿足50%左右的國內(nèi)需求,主要以銅合金引線框架為主,SOP、SSOP、QFP、LQFP等已經(jīng)成為目前IC封裝發(fā)展主流,大部分高端引線框架依靠進(jìn)口,分立器件用引線框架的自給率較高,鎳鈀金引線框架及高品質(zhì)腐蝕技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展較慢,鎳鈀金幾乎為空白,嚴(yán)重制約封裝新品研發(fā)進(jìn)度,影響QFN系列產(chǎn)品發(fā)展。今后市場發(fā)展為細(xì)節(jié)距、多引腳產(chǎn)品,沖壓和刻蝕型引線框架的內(nèi)引腳節(jié)距小于140μm,引線長度縮短,溫度靈敏性MSL增強(qiáng),微型蝕刻,改進(jìn)對鎳/鈀/金元素的表面處理,目標(biāo)是達(dá)到MSL等級1。
在IC封裝中,芯片和引線框架(或基板)的連接十分關(guān)鍵,DIP走向QFP、TCP再朝CSP發(fā)展,一些引線框架封裝產(chǎn)品為提高系統(tǒng)性能轉(zhuǎn)為基板的封裝形式,基板形式的封裝數(shù)量有了很大提高,但是,由于這些封裝成本比較昂貴,市場產(chǎn)品仍然是引線框架的封裝形式占據(jù)最大份額。在“十一五”期間,封裝測試業(yè)將占據(jù)國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)半壁江山,封裝材料的重要性與日俱增。就全球半導(dǎo)體材料市場在2004增長18%,2005年增長7%之后,2006年增長超過6%。隨著全球半導(dǎo)體市場2004年達(dá)到2130億美元,可想而知半導(dǎo)體材料市場也進(jìn)入了新一輪增長高潮。其中封裝材料增長達(dá)18%,這其中日本列首位,其次是我國臺灣地區(qū),美國列第三位。
中國是全球半導(dǎo)體材料市場增長最快的地區(qū)。2004年增長33%,2005年增長20%,而封裝材料增長最快,占總量的65%。其中引線框架增長占首位達(dá)32%??梢灶A(yù)計(jì),隨著全球封裝產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移加快及各種尺寸的芯片廠在中國興建,中國半導(dǎo)體材料市場的比重將日益加大。高性能引線框架成為各大封裝企業(yè)的期盼,同時(shí),新型封裝技術(shù)的深層次研發(fā),也為引線框架帶來發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
引線框架銅合金是主要方向
隨著封裝密度提高,封裝體積減小,引線密度(單位封裝面積上的引線數(shù))的快速增長,引線框架正向短、輕、薄、高精細(xì)度多引腳、小節(jié)距方向發(fā)展。引腳數(shù)平均每年增加16%,例如,針柵陣列封裝PGA由300條至400條增加到1000條,四面引線扁平封裝QFP>400條,引線節(jié)距從2.54mm轉(zhuǎn)向1.27mm以下的0.65mm、0.3mm、0.1mm。
封裝對引線框架金屬材料的要求十分苛刻,涉及材料的物理、機(jī)械、化學(xué)等諸多方面特性,對IC的性能和可靠性具有重要影響,其主要要求是高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、較高的抗拉強(qiáng)度和硬度;材料彈性優(yōu)良,屈服強(qiáng)度改善韌性,彎曲、沖制加工容易;耐熱性和耐氧化性好,熱穩(wěn)定性及耐蝕性優(yōu)良;較低的熱膨脹系數(shù)CTE,并與封裝材料的CTE匹配,確保封裝氣密性;表面質(zhì)量好,可焊性高;成本盡可能低,滿足商業(yè)化應(yīng)用。
從現(xiàn)有常用材料情況看,銅導(dǎo)電、導(dǎo)熱率高,易于與其他元素形成合金,提高強(qiáng)度,銅合金引線框架成為主要研發(fā)方向。
芯片封裝用引線框架是極為精細(xì)的零部件,始于雙列封裝DIP,轉(zhuǎn)向QFP、小外形封裝SOP、四面引線陶瓷封裝QPC、四面扁平無引腳封裝QFN、塑封有引線的片式載體PLCC等多引腳、細(xì)間距產(chǎn)品類別拓展??蚣艿囊_數(shù)在持續(xù)增加,而引腳寬度與間距卻不斷縮減,0.4mm線寬、208條~240條引腳的銅合金引線框架投入商業(yè)化生產(chǎn),引腳形狀從長引腳直插向L型、J型、小L型、薄型L型引腳、短引腳、無引腳貼裝發(fā)展,300條引腳的銅合金引線框架投入應(yīng)用,研發(fā)1000條引腳、線寬0.1mm的銅合金引線框架,線寬一般為銅帶厚度的0.7倍。
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