隨著電子通訊等相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)集成電路的需求越來越大，同時(shí)對(duì)其要求也越來越高?，F(xiàn)代電子信息技術(shù)的核心是集成電路，芯片和引線框架經(jīng)封裝形成集成電路。作為集成電路封裝的主要結(jié)構(gòu)材料，引線框架在電路中發(fā)揮著重要作用，例如承載芯片、連接芯片和外部線路板電信號(hào)、安裝固定等作用。其主要功能有：連接外部電路和傳遞電信號(hào)；向外界散熱，發(fā)揮導(dǎo)熱作用；支撐和固定芯片的作用，其外殼整體支撐框架結(jié)構(gòu)通過IC組裝而成，保護(hù)內(nèi)部元器件?？梢姡€框架在集成電路器件和各組裝程序中作用巨大，如何有效改善引線框架材料導(dǎo)熱、導(dǎo)電、強(qiáng)度、硬度、高軟化溫度、耐熱性、抗氧化性、耐蝕性、焊接性、塑封性、反復(fù)彎曲性和加工成型性能等已成為集成電路發(fā)展過程中較為突出問題。
　　電子信息產(chǎn)品不斷向小型化、薄型化、輕量化、高速化、多功能化和智能化發(fā)展，及集成電路向大規(guī)模和超大規(guī)模方向發(fā)展，促使引線框架向著引線節(jié)距微細(xì)化、多腳化的方向發(fā)展。這就要求引線框架材料的各種性能更加優(yōu)異和全面。主要凸顯在以下幾方面：引線框架的微型化要求其應(yīng)具有更高的強(qiáng)度和硬度；集成電路的高集成度、高密度化使其散發(fā)的單位體積熱量更多，這就要求引線框架材料有優(yōu)越的導(dǎo)熱性；鑒于電容和電感效應(yīng)會(huì)造成不良影響，良好的導(dǎo)電性是引線框架材料必須具備的性能。除此之外，還需具備良好的冷熱加工性能，彎曲、微細(xì)加工和刻蝕性能好、釬焊性能好、使用中不發(fā)生熱剝離、電鍍性能好、樹脂的密著性好等一系列加工特性。理想上優(yōu)良的引線框架材料強(qiáng)度應(yīng)大于600MPa、硬度HV應(yīng)大于130、電導(dǎo)率(IACS)應(yīng)大于80%。
　　國外引線框架
　　銅合金材料的現(xiàn)狀
　　世界上日本、美國、德國、法國和英國等國是掌握銅基合金引線框架材料生產(chǎn)技術(shù)的主要生產(chǎn)國，其中日本發(fā)展最快且合金種類最全。全球市場(chǎng)上，引線框架及其材料主要由亞洲的日本、韓國和歐洲的一些跨國公司供貨，其中新光、住友、三井、豐山等大型企業(yè)已占全球引線框架市場(chǎng)80％左右。國外應(yīng)用在集成電路和半導(dǎo)體器件中的引線框架材料總體上分為兩大類，即鐵鎳合金和高銅合金。其早期使用的引線框架材料是鐵鎳合金，該類材料具有較高的強(qiáng)度和抗軟化溫度等特性，但其導(dǎo)電性和熱傳導(dǎo)性較差。而高銅合金相比于鐵鎳合金在導(dǎo)電、導(dǎo)熱性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，使其在引線框架材料領(lǐng)域取得飛速發(fā)展。從上世紀(jì)60年代開始，日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料做了大量科學(xué)而系統(tǒng)的研究，同時(shí)研制開發(fā)出各種性能優(yōu)異的引線框架銅合金材料，優(yōu)異性能的銅合金材料迅速應(yīng)用于集成電路。集成電路中的引線框架材料的高強(qiáng)高導(dǎo)性能是研究的重點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，美國奧林黃銅公司(Olin Brass)研制開發(fā)的銅合金C19400拉開了高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料的研究工作的大幕，至此，傳統(tǒng)的Fe-Ni-Co合金和FeNi合金等鐵系材料逐漸被取代。從上世紀(jì)八十年代開始，為滿足現(xiàn)代工業(yè)和科技的迅速發(fā)展需求，世界各國相繼對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料進(jìn)行研發(fā)工作。目前已有100多種高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料被研制開發(fā)出來。
　　高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料的發(fā)展史大致分為三個(gè)階段：第一階段為20世紀(jì)70年代的發(fā)展初期，其中以Cu-Fe系列的KFC和Cu-P系列的C12200最具代表性，該段時(shí)期銅合金的導(dǎo)電率一般大于80%IACS、其強(qiáng)度約400MPa，添加少量的P、Fe、Sn元素；第二階段為20世紀(jì)80年代至90年代的發(fā)展階段，在這階段，生產(chǎn)導(dǎo)電率為60%~80%IACS、抗拉強(qiáng)度高達(dá)450~600MPa以添加Fe元素為主，Ni、Si、Cr及P等其他元素為輔的Cu-Fe-P系列的C19400材料；第三階段是2000年至今，集成電路向超大規(guī)模發(fā)展，集成度的增加和線距的減小，要求引線框架材料的導(dǎo)電率在50%IACS左右、抗拉強(qiáng)度達(dá)600MPa以上，如Cu-Ni-Si系列的KLF以及C7025等。
　　隨著集成電路向著超大規(guī)模發(fā)展，強(qiáng)度為450MPa~500MPa、導(dǎo)電率為80%IACS的引線框架銅合金材料已不能滿足超大規(guī)模集成電路的需求了。超大規(guī)模集成電路需要強(qiáng)度為550MPa~600MPa、導(dǎo)電率為75%~80%IACS的銅合金材料，對(duì)此需求，必然帶來銅合金強(qiáng)化理論和銅合金生產(chǎn)技術(shù)的巨大變革。如Cu-Ni-Si系列和Cu-Cr-Zr系列等此類時(shí)效強(qiáng)化型的高性能銅合金。
　　國內(nèi)引線框架
　　銅合金材料的研究現(xiàn)狀
　　上世紀(jì)80年代，國內(nèi)開始進(jìn)行高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金引線框架材料的研發(fā)及生產(chǎn)，但缺乏自主創(chuàng)新意識(shí)，僅以引進(jìn)和仿制為主，并未系統(tǒng)深入地對(duì)該類材料進(jìn)行研究，導(dǎo)致無論在技術(shù)、質(zhì)量上都無法與國外企業(yè)相比，差距顯著。目前，國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金材料質(zhì)量根本無法達(dá)到超大集成電路的要求，更無法滿足國內(nèi)市場(chǎng)的需求，此類材料基本依賴進(jìn)口。
　　高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金作為集成電路中的引線框架材料市場(chǎng)需求大。1987年，國內(nèi)開始工業(yè)化生產(chǎn)引線框架銅合金帶材；直至今日，國內(nèi)依舊無法大量生產(chǎn)市場(chǎng)要求的高強(qiáng)高導(dǎo)引線框架銅合金帶材。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2000年國內(nèi)該類材料需求量為5000~6000 t，而國產(chǎn)量?jī)H為500t，剩余皆靠進(jìn)口；而2013年需求量達(dá)到60000t，其中60%依賴進(jìn)口。目前，國內(nèi)只有銅銀系和銅鐵磷系引線框架合金具有完全自主生產(chǎn)技術(shù)和大量供貨的能力。國際上，日本和德國是世界上最大的引線框架銅合金材料出口國；其中處于世界領(lǐng)先的有日本神戶制鋼所生產(chǎn)的KLF及KFC系列和古河電氣的EFTEC系列銅合金材料。
　　國內(nèi)具有工業(yè)化生產(chǎn)集成電路中引線框架銅合金材料的企業(yè)主要有上海金泰銅業(yè)公司、寧波興業(yè)集團(tuán)、中鋁洛陽銅業(yè)以及中鋁華中銅業(yè)等，但其主要是以中低端應(yīng)用的Cu-Fe-P系合金（C19400）為主。近年來，國內(nèi)引線框架帶材產(chǎn)業(yè)化水平大幅提高，其中中鋁洛陽銅業(yè)和寧波興業(yè)集團(tuán)已成為重要的生產(chǎn)基地，銅鐵系合金引線框架帶材產(chǎn)量達(dá)到3.5萬噸/年，雖然引線框架材料Cu-Fe-P系（C19400）合金帶材已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，但該產(chǎn)品主要應(yīng)用于中低端的接插件及部分低端集成電路中。
　　現(xiàn)代科技和信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，集成電路向著大規(guī)模及超大規(guī)模方向發(fā)展，要求引線框架材料具有更高更優(yōu)良的性能，其要求銅合金材料強(qiáng)度為550MPa~600MPa、導(dǎo)電率為75%~80%IACS；而要實(shí)現(xiàn)上述性能要求，此類高性能銅合金多為時(shí)效強(qiáng)化型合金，其中國外研究報(bào)道Cu-Cr-Zr系合金是最理想的銅合金材料；而目前，國內(nèi)尚無廠家能夠產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)引線框架材料Cu-Cr-Zr系合金。對(duì)于Cu-Cr-Zr系合金，國內(nèi)近年來蘇州有色院、華東電爐廠、江西科學(xué)院物理所等單位已經(jīng)針對(duì)C18150合金的小型鑄錠進(jìn)行了部分試驗(yàn)研究，但從合金成分設(shè)計(jì)及熱處理在強(qiáng)度、抗應(yīng)力回復(fù)等綜合性能方面與國外企業(yè)相比仍有巨大差距。
　　未來展望
　　目前，國內(nèi)銅基高性能引線框架材料研制技術(shù)處于較高水平。探索銅合金新的成分體系及制備工藝將是高強(qiáng)高導(dǎo)銅基引線框架材料的研制方向。至今，導(dǎo)電率大于75%IACS、抗拉強(qiáng)度高于650MPa、90°彎曲加工性優(yōu)異的銅合金材料仍在研究中。市場(chǎng)需求的高性能、低成本的引線框架材料除具有高強(qiáng)高導(dǎo)外，還需具有優(yōu)良的耐蝕、耐氧化等特性。隨著國內(nèi)微電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)市場(chǎng)極具開發(fā)潛力，采用新的工藝技術(shù)與新的材料體系，研制出具有國內(nèi)獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能的銅合金引線框架材料是迫在眉睫的，具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。