引線框架作為封裝主要結構材料,從與芯片相匹配的裝片開始進入生產過程一直到結束,貫穿整個封裝過程。在大功率器件封裝原材料費用中,引線框架所占比例高達60%,引線框架在整個封測產業鏈中的地位越來越凸現,引線框架的市場增長主要受到芯片封裝形式變化的影響。
國內產量僅能滿足50%需求
國內引線框架產量僅能滿足50%左右的國內需求,主要以銅合金引線框架為主,SOP、SSOP、QFP、LQFP等已經成為目前IC封裝發展主流,大部分高端引線框架依靠進口,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腐蝕技術在國內發展較慢,鎳鈀金幾乎為空白,嚴重制約封裝新品研發進度,影響QFN系列產品發展。今后市場發展為細節距、多引腳產品,沖壓和刻蝕型引線框架的內引腳節距小于140μm,引線長度縮短,溫度靈敏性MSL增強,微型蝕刻,改進對鎳/鈀/金元素的表面處理,目標是達到MSL等級1。
在IC封裝中,芯片和引線框架(或基板)的連接十分關鍵,DIP走向QFP、TCP再朝CSP發展,一些引線框架封裝產品為提高系統性能轉為基板的封裝形式,基板形式的封裝數量有了很大提高,但是,由于這些封裝成本比較昂貴,市場產品仍然是引線框架的封裝形式占據最大份額。在“十一五”期間,封裝測試業將占據國內IC產業半壁江山,封裝材料的重要性與日俱增。就全球半導體材料市場在2004增長18%,2005年增長7%之后,2006年增長超過6%。隨著全球半導體市場2004年達到2130億美元,可想而知半導體材料市場也進入了新一輪增長高潮。其中封裝材料增長達18%,這其中日本列首位,其次是我國臺灣地區,美國列第三位。
中國是全球半導體材料市場增長最快的地區。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32%。可以預計,隨著全球封裝產業的轉移加快及各種尺寸的芯片廠在中國興建,中國半導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的期盼,同時,新型封裝技術的深層次研發,也為引線框架帶來發展的機遇和挑戰。
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)的快速增長,引線框架正向短、輕、薄、高精細度多引腳、小節距方向發展。引腳數平均每年增加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,引線節距從2.54mm轉向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、機械、化學等諸多方面特性,對IC的性能和可靠性具有重要影響,其主要要求是高導電、導熱性能好、較高的抗拉強度和硬度;材料彈性優良,屈服強度改善韌性,彎曲、沖制加工容易;耐熱性和耐氧化性好,熱穩定性及耐蝕性優良;較低的熱膨脹系數CTE,并與封裝材料的CTE匹配,確保封裝氣密性;表面質量好,可焊性高;成本盡可能低,滿足商業化應用。
從現有常用材料情況看,銅導電、導熱率高,易于與其他元素形成合金,提高強度,銅合金引線框架成為主要研發方向。
芯片封裝用引線框架是極為精細的零部件,始于雙列封裝DIP,轉向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、細間距產品類別拓展。框架的引腳數在持續增加,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化生產,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、無引腳貼裝發展,300條引腳的銅合金引線框架投入應用,研發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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