铜合金引线框架材料的现状与发展浅析

罗斐

（湖南交通工程学院，湖南衡阳421101）

铜合金引线框架材料的现状与发展浅析

罗斐

（湖南交通工程学院，湖南衡阳421101）

引线框架主要功能是电路连接、散热、机械支撑，是半导体元件和集成电路封装的主要材料，要求具有优良的导电性、导热性和高强度。本文就铜带引线框架材料进行分析，同时就国内外研究与发展进行阐述。

铜合金；引线框架材料；高强度；高导电

人类已经进入信息时代，以Internet为代表的信息产业正席卷全球，在这一过程中，电子信息工业的发展起着决定性的作用，而引线框架材料就是电子信息产业重要的基础性材料。铜合金材料（铜带产品）是目前重要的引线框架材料，能将半导体芯片工作时产生的热量及时散发，且铜合金材料导电性能非常好，力学性能也不错，其抗拉强度达到450 MPa以上，延伸率超过4%，同时机加工性能良好，最大的优点是成本低廉，能满足大规模商业化的应用要求，因此铜合金材料是目前集成电路和半导体分立器件等电子信息产业的重要材料。

现在的电子产品多如牛毛，都要求高强度，拉伸强度在600 MPa左右，电导率在80%左右，还要功能多、体积小、重量轻、厚度薄等优良性能，因此对半导体元件和封装材料的要求也越来越高才能满足大功率、多功能、可靠性好等综合性要求。也就是对引线框架的制造提出更多、更新的要求，即电子封装向小型化、高性能、低成本及可靠性方向发展。铜合金引线框架基本功能如下。见图1.

1 引线框架材料国外研究情况

国外应用在集成电路和半导体元器件中的引线框架材料主要是铁镍合金和铜合金这两种材料。早期研发的Fe-Ni合金，其性能是：高强度、抗高温、低导电性和导热性，与现实生活中要求的引线框架材料差距很大，经过一段时间发展后，现在较多使用的是铜合金，克服了Fe-Ni合金的缺点，铜合金材料具有高强度、高导电性、高导热性，其发展是相当快的。到目前为止，国外都研发出100多种牌号的铜合金引线框架材料。其发展分为以下几个阶段：

最早的是上个世纪60年代由美国奥林公司研发的C19400铜合金引线框架材料，其主要成分是Cu-Fe合金，含量达到65%左右。在10年前所占的市场份额还是比较大的，随着C19400投入市场，到80年代，美国奥林公司与日本的玉川机械金属公司技术合作，铜合金引线框架材料在世界得到迅速发展。随着世界各国对引线框架的加工方法及引线框架材料的研究投入大量的人力、物力、财力，技术上得到重大发展。具有代表性的合金有三菱公司研发的OMCLI强化型合金，神户制钢研制的KFL20高导电铜合金，KFC-SH高导电铜合金。通过各种各样的合金化和加工工艺来提高Cu合金的性能，同时通过复合材料来提高Cu合金的强度，目前国外最好的铜合金之一是牌号为NK-120.各种铜合金材料其抗拉强度，电导率如表1.

图1 铜合金引线框架的功能

表1 各种铜合金材料的强度及电导率

2 引线框架材料国内研究情况

国外在20世纪70年代开始铜合金引线框架材料的发展的，到20世纪80年代已是发展中期，这时我国才开始铜合金引线框架材料的研发和生产，相对来说，起步较晚，更谈不上技术，缺乏自主创新意识，基本上以引进和仿造为主，没有真正从技术、质量上改进。

为适应我国集成电路事业的发展，国家计委，电子工业部，有色金属总公司“八五”期间下达“IC铜框架材料研究”的课题，经过五年不懈的努力，洛阳铜加工厂研制出三种型号铜合金框架，分别是TP0，TFe0.1，QFe2.5.

随后在“九五”、“十五”、“十一五”“十二五”“十三五”等时间，国家在该种领域不断加大投入人力、物力、财力，国内也有工业化生产集成电路引线框架铜合金材料的企业，如中铝洛阳铜业，上海金泰铜业公司等，相对来说，我们国内生产的铜合金引线框架还达不到国外顶尖水平，跟不上电子工业的飞速发展，与集成电路对引线框架材料要求相差甚远，因此，大规模，超大规模集成电路引线框架材料还是无法满足国内市场的需求，对此类材料依然依赖进口。

3 引线框架材料未来发展方向

随着集成度的迅速提高及发展，对引线框架提出了更高的要求，如引线管脚增多、间距减少，外形美观等。目前铜合金引线框架品种相对少，产品性能稳定性欠缺，规模化生产成度不高，导致产品成本降低慢，这些都制约产品整体质量的提升，也是目前引线框架存在的问题。

世界每年使用引线框架材料量都在增加，目前正在使用和研究的合金上100种。作为引线框架材料的研究者们而言，他们不仅追求强度和导电性，更多的是引线材料的综合性能，如：提高性能，降低成本。目前有一下几点。（1）工艺上采用低膨胀热导率高，密度小的材料作增强相。（2）将引线和封装材料做成整体电子原件。（3）采用新的合金方法，如人工复合材料法，自生复合材料。（4）引用新技术、新工艺开发研制复合材料，如在铜合金中加入稀土。

4 结束语

铜及铜合金材料是现代科技发展重要的基础性功能材料，广泛用于各种精密零件加工制造。随着国家的日益强大兴盛和电子产业的迅猛，同时还有市场的需求刺激，不断研制创新出新的铜合金引线框架材料是迫在眉睫的事情。采用各种新材料，新工艺研制出自主知识产权的高强高导铜合金引线框架材料是材料发展的必然趋势，同时研究成功也会带来巨大的社会经济效益。

[1]柳瑞倩.铜合金引线框架材料的研究现状及发展《江西冶金》2003.12.

[2]袁孚胜.引线框架铜合金材料的研究现状及发展趋势《有色冶金设计与研究》2015.4.

[3]马莒生.铜基引线框架材料的研究与发展《功能材料》2002.33.

[4]张文芹.引线框架用铜带产品现状及研发进展《有色金属加工》2015.10.

[5]王晓娟.铜合金引线框架材料现状与发展《江西有色金属》2004.3.

The Status and Development of Lend Frame Material of Copper Alloy

LUO Fei
（Hunan Traffic Engineering College，Hunan Hengyang 421101，China）

The main function of lead frame is to connection circuit，to dissipate heating and support mechanical components.It is the main material of semi-conductor components and integrated circuit package with high electrical conductivity，thermal conductivity and high strength.In this paper，I analyze copper alloy lead frame materials and also describe the domestic and foreign research and development.

copper alloy；lead frame materials；high strength；high conductivity

TG146.1

A < class="emphasis_bold">文章编号：1

1672-545X（2017）05-0269-02

2017-02-20

项目编号：高强度高导电铜合金电力机车架空线材的研究湖南省教育厅科学研究项目14C0478

罗斐（1973-），男，湖南衡南人，本科，副教授，研究方向：机械设计及其制造。