[发明专利]一种芯片引线框架材料用高纯Cu-Al-Ag合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种芯片引线框架材料用高纯Cu‑Al‑Ag合金的制备方法，包括：将铜粉、铝粉和银粉混合球磨得到混合粉体；将混合粉体冷等压成型，得到Cu‑Al‑Ag合金毛坯；将所述Cu‑Al‑Ag合金毛坯放电等离子烧结，得到Cu‑Al‑Ag合金材料。本发明采用是湿化学法制备高纯铜，通过在铜合金中添加Al、Ag成分，冷等静压成型技术制备合金素坯，再结合放电等离子烧结(SPS)技术，不仅可以再较低的温度下制备出铜铝合金材料，而且制备的芯片框架材料，纯度高，导电率高，散热性、强度高，进而满足目前高端芯片框架及封装材料的性能要求。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种芯片引线框架材料用高纯Cu-Al-Ag合金及其制备方法。

背景技术

集成电路IC产品由芯片、引线和引线框架、粘接材料、封装材料等几大部分构成。其中，引线框架作为集成电路的芯片载体，是一种借助于键合材料(金丝、铝丝、铜丝)实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件，它起到了和外部导线连接的桥梁作用，绝大部分的半导体集成块中都需要使用引线框架，是电子信息产业中重要的基础材料。目前，芯片集成度一直以摩尔定律的规则高速推进，即集成度每3年增长4倍，特征尺寸每3年缩小1倍，功能增强，速度更快，功耗降低，封装也在随其不断发展。封装密度、引线密度(单位封装面积上的引线数)越来越高，封装引线脚数平均每年增加16％，PGA已由300-400条增加到1000条；QFP400条,引线节距逐年下降，从2.54mm转向1.27mm→0.65mm→0.5mm→0.4mm→0.3mm→0.15mm→0.1mm，引线框架正向短、轻、薄、高精细度、多引线、小节距方向研发，因此集成电路的高密度、小型化、多功能化需求，对引线框架材料和电子封装材料要求越来越高，所用材料的各项性能指标的优劣，最终都将直接影响IC的质量及成品率。

理想的引线框架材料和电子封装材料应满足下列特性要求：①高纯度，框架材料起着信息传输的功能，高纯度的材料有利于载流子传输过程中的速度，降低晶格缺陷，减少载流子散射，提高电子信息传输速度；②导电、导热性好，伴随芯片集成度的提高，尤其是功耗较大的IC，芯片工作时发热量增加，要求引线框架能及时向外散发热量。良好的导电性可降低电容和电感引起的不利效应。材料导电性高，将使引线框架上产生的阻抗小，也利于散热。②较高的强度和硬度，冷热加工性能良好，抗拉强度至少为441Mpa(45Kgf/mm2)，尤其是薄形化的材料强度要求高，延伸率不小于5％，硬度HV应大于130。③耐热性和耐氧化性好，热稳定性优良，耐氧化性对产品的可靠性有很大影响，要求因加热而生成的氧化膜尽可能小。④具有一定的耐蚀性，不发生应力腐蚀裂纹以及潮湿气候下断腿现象。⑤较低的热膨胀系数CTE，并与封装材料的CTE匹配，确保封装的气密性。⑥弯曲、冲制加工容易，且不起毛刺；弯曲、微细加工的刻蚀性能好，适应引线框架加工制作方法多样化需求。⑦表面质量好，可焊性高，为提高可焊性，需要采取镀锡、镀金或镀银，电镀性好。以上要求可归纳为：引线框架材料要具有物理、机械、化学等多方面特性。以铜为基体的复合材料因其高纯度、高强度、高导热和低廉的价格，而日益受到重视。

目前，大多合金材料采用熔炼法，有的甚至采取真空熔炼技术，其熔炼温度达到1000℃以上。然后对其熔炼后的块锭进行粉碎后筛选，对粉末进行对粉末进行冷压或者热压烧结制备得块体致密材料的一种方法。该制备工艺可以有效提高材料的机械性能，并且可以有效避免采用定向凝固法制备的样品中容易发生解离现象，但合金熔炼温度高，且熔炼后的合金在粉碎热压烧结过程中，不可避免有杂质的引入和新相的生产，进而影响合金的致密性和强度，最终影响芯片的传输性能。机械合金化法是一种用高能研磨机或球磨机实现固态合金化的过程，其不仅合金化温度低，且可以作为发展新型高纯材料包括纳米材料、金属间化合物、纳米复合材料的有效手段，粉体混合均匀，静混合后的粉体，结合放电等离子烧结(SPS)技术，可以获得纯度更高，组织结构特征更加稳定的合金。