后摩爾時(shí)代：半導(dǎo)體封裝材料發(fā)展走向何方？

3月15-16日，第19屆中國半導(dǎo)體封裝測試技術(shù)與市場年會(huì)于江蘇成功召開。兩天時(shí)間，各與會(huì)專家就芯片成品制造的創(chuàng)新與趨勢、封裝測試與設(shè)備、關(guān)鍵材料等當(dāng)下熱門問題，展開熱烈討論。

會(huì)上，中國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)封裝分會(huì)當(dāng)值理事長鄭力在《中國半導(dǎo)體測封產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與展望》演講中提到：“半導(dǎo)體先進(jìn)封裝，或者說芯片產(chǎn)品制造，可能成為后摩爾時(shí)代的重要顛覆性技術(shù)之一，特別是后道成品制造在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位愈發(fā)重要，有望成為集成電路產(chǎn)業(yè)新的制高點(diǎn)。” 而這也將深刻地改變集成電路產(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)，并驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、材料等產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同發(fā)生革命性變化。材料作為半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵一環(huán)，此次大會(huì)也特設(shè)《后爾摩時(shí)代的先進(jìn)封裝材料的創(chuàng)新與合作》專場研討。會(huì)上，博威板帶技術(shù)市場部高級經(jīng)理——張敏帶來了《高品質(zhì)半導(dǎo)體引線框架銅合金》的主題演講。

博威合金主題演講博威合金關(guān)注到“盡管引線框架作為一種經(jīng)典的封裝方式，但技術(shù)上保持著持續(xù)不斷地進(jìn)步”。而這也正如清華大學(xué)教授、中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)理事長魏少軍所言“后摩爾時(shí)代的創(chuàng)新，將在封裝技術(shù)的創(chuàng)新”。“小型化”發(fā)展趨勢，對封裝要求更小、更輕、更薄，反映到引線框架材料上，要求材料厚度減薄、精度提高。與此同時(shí)，蝕刻工藝也被越來越多的應(yīng)用到引線框架的生產(chǎn)中，這對材料研發(fā)制造提出挑戰(zhàn)。
基于以上背景，博威合金進(jìn)一步闡述了引線框架材料的發(fā)展趨勢。

1引線框架材料發(fā)展趨勢

a.沖壓材料引線框架的封裝密度急劇增加，在同一個(gè)片上，集合了越來越多的引線框架單元，而這給材料帶來的變化：

精細(xì)的pitch針加工

封裝密封增加，鍵合區(qū)域面積增加，要求更高級的銅帶表面質(zhì)量

片寬增加，需要材料具有優(yōu)異的側(cè)彎，來保證高速?zèng)_壓工藝

優(yōu)異的電鍍性能

引線框架在封裝的時(shí)候，起到鍵合絲從芯片把信號引到框架上的作用。那鍵合絲的直徑通常在20-50微米。如果銅帶表面或框架表面有凹坑、凸起缺陷，將直接影響鍵合的牢固程度。
而在表面質(zhì)量這塊，博威合金也標(biāo)準(zhǔn)化了引線框架應(yīng)用方面的表面質(zhì)量等級，分為LFX、LFQ、PSQ這三種，對材料最大粗糙度、平均粗糙度、以及材料表面凹陷及凸起個(gè)數(shù)等，有一套嚴(yán)格的要求規(guī)范。b.蝕刻框架材料

片寬越來越寬，對銅帶的寬度尺寸可達(dá)300-450毫米

隨著封裝寬度增大，密度增加，鍵合區(qū)域更多，就需要更高級的銅帶表面質(zhì)量（也就是LFX等級）

優(yōu)異的電鍍性能

蝕刻加工后有一個(gè)半蝕刻工藝，要求蝕刻加工后有優(yōu)異的平面度

通常，銅帶的制造會(huì)導(dǎo)致銅帶表層跟內(nèi)部的應(yīng)力分布不均勻。所以，當(dāng)我們做半蝕刻，內(nèi)應(yīng)力的不均勻會(huì)導(dǎo)致翹片。這一點(diǎn)，博威通過采用特殊工藝，使得材料有優(yōu)異的平整度和分布均勻的內(nèi)應(yīng)力。

2引線框架材料性能

蝕刻工藝IC框架材料性能

蝕刻加工性能，包括：半蝕刻、全蝕刻、帶材側(cè)彎、平面度、微觀顆粒的尺寸等

電鍍性能，易于電鍍，電鍍質(zhì)量非常重要

表面形貌、表面缺陷

其他：導(dǎo)電率、中等屈服強(qiáng)度、折彎的成型性、材料的成本等

沖壓工藝分立元器件框架材料性能

抗高溫軟化性能

合金熱處理后，不可逆的伸長

電鍍性能、塑料的粘附性

功率器件做異型材時(shí)，材料需滿足易加工、高導(dǎo)電特性

表面形貌

3博威合金X引線框架材料選型

材料特征：高強(qiáng)度（片厚越來越?。?、抗高溫軟化、易于電鍍、表面缺陷少、適用于蝕刻加工（內(nèi)應(yīng)力要?。?/span>

△沖壓引線框架選材

boway 19400、boway 70250、boway 19210

△蝕刻引線框架選材boway 19400、boway 70250

△功率半導(dǎo)體、霍爾器件等分立元件選材boway 19210、boway 10100、boway 18070、boway 18090