半导体封装原材料特性介绍

半导体封装原材料特性简介

一、“工业的黄金”——铜（最古老的金属）

铜在地壳中含量比较少，在金属中含量排第17位。铜主要以化合物的形式存在于各种铜矿中，常见的有黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿、孔雀石等。

物理性质：金属铜，元素符号Cu，原子量63.54，比重8.92,熔点1083oC，沸点2567℃，密度8.92g/cm3。。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫铜色所以又称为紫铜或红铜。铜属有色金属，导电导热性，延展性良好，焰色反应呈绿色。铜为紫红色金属，质地坚韧、有延展性；热导率和电导率都很高；铜的机械性能与物理状态有关，也受温度和晶粒大小的影响。

铜是不活泼的金属，在常温下和干燥的空气里，不容易生锈。在空气中或中加热表面变黑：

，利用此反应可除去混在氢气、一氧化碳中的少量，在高温下还可生成。与

的作用在潮湿的空气中铜可生成铜绿，。与稀盐酸、稀

溶液不反应；与浓

反应；与硝酸反应；与盐溶液反应；CuO是不溶于水的碱性氧化物，具有较强氧化性，在加热时能被

CO、、C等还原；可与酸反

应：；

呈砖红色，可用于制红色玻璃，

本身较稳定，但在酸液中易发生

歧化反应生成Cu和。

二、铜带情况

引线框架是半导体芯片的载体；并为半导体、芯片提供电流和信号输入、输出的通路，同时散逸半导体芯片产生的热量。

国内铜带在电导率，抗拉强度、延伸率方面基本可满足引线框架生产的要求，但存在下几部分不足：

１、硬度不稳定

国产铜带硬度常常不能完全符合客户要求，有时太低，有时太

高。硬度低，会影响引线框架的冲制，卸料不畅，极易产生毛刺而使引线框架达不到质量要求，在封装后因材质软而产生弯曲，不利于编带生产。硬度太高，在引线框架冲刺时极易造成冲制模的磨损，增加修复模具的几率，提高生产成本，降低生产效率。在封装后，成品使用极易造成管脚折断而成为废品，在引线框架生产中，有条检验要求就是管脚在弯曲９０°三次后不断裂，而硬度太高，就达不到此要求。硬度的控制，应该不是技术问题，而是过程控制的原因。

２、软化点太低

国产铜带有时常温下硬度达到要求，但经常发生在４００～５００度高温下，硬度迅速下降的现象，这就是材料的软化点太低，在后封装工艺中，粘片焊线时温度会有短时间的高温，要求材料硬度不能变化太大，在引线框架的检验标准中，会进行５００℃，１分钟的高温试验，会发现有材料会很快变形而失去弹性。

３、内应力不均匀

铜材的内应力消除，而使其均匀分布，对于引线框架的生产极其重要。国内铜材应力的问题常常在引线框架生产中带来较多的质量问题，为了保证引线框架的平面度，在生产过程中会有两道校平工序，冲制一次，切断一次，如果原材料内主力消除得好，引线框架的成品平面度可以达到保证，而使产品扭曲标准达到要求；内应力消除得不好会使产品在最终产生较大的变形，流入用户手中，会造成封装时卡轨停机。

４、宽度与厚度公差超差

国内铜带在宽度、厚度与侧弯、横弯、卷弯、扭曲度等公差方面，国产铜带常常超差。特别是宽度公差方面的问题较多，由于分切的原因，在同一卷铜带上出现宽度不一的现象。考虑到成本的原因，许多引线框架产品的宽度就是要求铜带的宽度，原材料的宽度不一，将导致引线框架产生质量问题。宽度小于规定值，会使引线框架有关尺寸偏移，宽度大于规定值，将在冲制工序中，进入冲制模中卡死，严重的会引起模具损坏，增加生产的成本，造成引线框架的质量达不到封装厂的质量要求。

５、外观要求不合格

引线框架用铜带在外观上要求非常严格，例如凹坑、裂痕、起皮、模痕、刮伤、麻点、粘污、生锈、氧化等问题都会给框架生产带来致命的缺陷，框架生产厂对凹坑、模痕、刮伤、毛刺等检验都有具体的要求。

铜带表面凹坑，如果超标存在，会因为积存在里面的杂物在生产过程中的电镀工序中清洗不干净，而使镀层结合力不好，产生起泡。

模痕和刮伤，在电镀后更加明显，除影响框架的外观外，如在有效工作区内，还会给后封装带来芯片结合不良的后果。

因为框架生产是自动化、连续的大批量生产，不可能去对铜带一卷、一段地挑选使用。而后封装工厂对框架质量却是使每一只引线在生产过程中得到验证，要使框架的质量保证后封装要求，铜带必须在外观上根本消除以上缺陷。

６、包装简陋

铜带的外包装要求牢固、结实，适于长途运输，每一卷的包装要做到避免运输过程中的损坏和氧化。外包装和内包装都应有完整的标签，可以告知使用方完整的信息，包括重量、盘数、生产日期、制造厂商、规格、材料型号、每盘重量等等。国外进口的铜带在这方面做得非常仔细，而国产铜带却明显的地过于简陋。

三、硅

硅和强碱反应会生成氢气，曾有人用这种方法来制备氢气。在野外，为了迅速得到氢气，用含量高的硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH 混合，并强热，即可迅速地得到氢气。Si+Ca(OH)2＋

2NaOH Na2SiO3+CaO+2H2↑这种Si、Ca(OH)2和NaOH的混合物叫做生氢剂。

SiO2中Si—O键的键能很高，熔点、沸点较高(熔点1723℃，沸点2230℃)。是酸性氧化物、硅酸的酸酐。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应，不跟一般的酸起作用。能与氟化氢气体或氢氟酸反

应生成四氟化硅气体。有酸性氧化物的其它通性，高温下能与碱(强碱溶液或熔化的碱)反应生成盐和水

四、铅

铅是活泼金属!在空气中就能氧化!所以它的氧化温度是常温! 以下是铅的性质：元素符号Pb，原子序数82，相对原子质量207.2。银灰色金属，质软，密度11.35g/cm3，延性弱，展性强，熔点327.4℃，沸点1620℃，在空气中迅速氧化，表面形成一层氧化铅薄膜，保持内层不再氧化，不溶于盐酸和硫酸，溶于硝酸、醋酸和碱液。铅主要用于制作电缆、蓄电池等材料，也可制合金。

铅为带蓝色的银白色重金属，化学符号为Pb。金属铅在空气中受到氧、水蒸气和二氧化碳的作用时、其表面会很快氧化，生成一层保护膜而失去光泽，这层膜可能是碱式碳酸盐。水能使铅的保护膜脱落，继续氧化。铅对无氧、无二氧化碳的纯水是稳定的。铅与冷盐酸、浓硫酸几乎没有反应，这是因为表面生成的二氧化铅和硫酸铅极难溶于水。铅能慢慢地溶于稀硝酸而生成硝酸铅。因为铅的密度很大，高能辐射几乎不能通过较厚的铅板，故铅板可用来防护X射线、γ射线等辐射。铅、锡和锑合金可铸铅字，锡和铅的合金可做焊锡。在化学、原子能、建筑、桥梁和船舶工业中，铅常用来制造防酸蚀的管道和各种构件。铅还曾大量用于制造汽油抗爆剂。

铅中毒：铅的蒸气和粉尘容易通过呼吸道和食道进入人体，铅和氧化铅溶于血液引起中毒，常有贫血、腹痛、痉挛、眼和肾受损害等症状。