一种引线框架的制作方法

文档序号：15563190发布日期：2018-09-29 02:43阅读：313来源：国知局

本发明涉及一种引线框架，属于金属材料领域。

背景技术：

引线框架是一种借助于键合材料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，是电子信息产业中重要的基础材料。

社会发展越来越快，我们对信息的获取要求也逐渐提升，计算机的处理速度就决定了信息产业的发展速度。从第一台计算机的诞生，到现下的微型计算机，集成电路极大地减少了计算机占用的面积，而作为集成电路的芯片载体，引线框架的寿命在一定程度上决定了计算器的寿命，而引线框架的材料组成更是重中之重。

引线框架通常由铜、铁等单质或二元合金制备而成。由于引线框架应用于集成电路，这就要求其具有良好的导电性，一般而言，金属单质的导电性往往优于合金，但对于引线框架必需的薄、小等体型而言，金属单质的强度、硬度和耐蚀性远远无法达到要求，同时对于传统的多元合金体系材料，也不尽如人意。

现下对引线框架的改进，往往是从引线分布或数量上进行改进，而较少涉及到框架本身的材质。然而，仅仅从引线框架的结构布局等方面入手并不能使引线框架应对复杂的环境。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供高强度、高硬度、耐腐蚀的引线框架。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种引线框架，所述引线框架由体积百分比为4-6％的火山岩纤维和94-96％的金属合金制成，其中金属合金由如下质量百分比的成分组成：fe：1.8-2.2％、mn：0.22-0.26％、au：0.15-0.19％、p：0.025-0.045％、zn：0.2-0.26％、余量为cu。

引线框架的成分中特别添加火山岩纤维。火山岩通常有多种形态的成分物质组成，本发明特殊选择超镁铁质熔岩，再经过杂质去除处理，同时纤维材料可以根据需求进行规格控制。而在传统的引线框架材料的选择上，往往只是单纯通过金属单质或简单的几种金属的合金进行熔融冶炼而成。本发明对添加的火山岩中的超镁铁质熔岩进行纤维化，可以在制备过程中形成如人体骨骼那样起到支持的作用，提升引线框架的强度。

在传统引线框架的材料组成里，往往以铜铁为基材，或者添加少量其他金属获得合金，或者干脆仅仅只是铜铁二元体系合金构成，其导电性或许可以保证，但是合金的硬度、耐蚀性值得商榷。本发明以铜为合金基础，能保证合金的韧性，fe溶于cu内能提升合金的强度和弹性，并能阻止高温加热时晶粒的粗大化，提升合金的耐软化性能。当fe的含量大于2％时，合金的导电性和导热性会极大下降。而p、mn能在冶炼时与氧结合进而脱氧，能与mn相互促进，防止fe、zn被氧化，提升铸造流动性。此外，p与fe形成的化合物，可以提高材料的导电性和导热性，并进一步改善强度和弹性。当p含量小于0.02％时，脱氧效果较差，当p含量大于0.04％时，会造成合金导电性降低并伴随开裂。zn能提高合金的强度和软化性，并防止晶粒粗话，同时能承受耐剥离性和耐迁移性。当zn含量大于0.28％时，合金的导电性和热加工性能会有所降低。

作为优选，火山岩纤维的直径为6-10μm，长度为1.4-1.6mm。控制火山岩纤维的直径能准确把握引线框架的整体厚度，满足生产需求，而控制长度可以使得纤维提升其在引线框架内的占有率，增加框架强度。

进一步优选，火山岩纤维还进行表面渗银处理。由于镁铁成分组成的纤维，其导电性会有所降低，而银的电阻率较小，渗与纤维表面能极大地促进纤维的导电性。

本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：

一种引线框架的制备方法，包括如下步骤：

(1)纤维前处理：将火山岩纤维浸入有机溶剂中，微波振荡后洗净，再用碱液浸泡，然后酸化处理，洗净后进行表面渗银得银渗纤维；

(2)框体制备：按上述金属合金的成分称取cu、p、au，混合熔融成合金液，将银渗纤维埋入模具中，再浇入合金液，冷却得薄金属板；

(3)金属掺渗：先通过电化学腐蚀在薄金属板表面形成孔隙，然后按上述金属合金的成分称取fe、mn、zn，并分别制成单一的盐溶液，再外接电源将盐溶液掺渗到薄金属板表面的孔隙，最后退火处理得引线框架。

在纤维前处理中，渗银能减小纤维的电阻率，增强导电性能，而酸化处理是纤维渗银的关键，酸化处理具体为：配置由浓度为24-30ml/l的盐酸和浓度为6-10g/l的氯化亚锡组成的混合酸蚀液，将火山岩纤维分散在酸蚀液中，用塑料棒缓慢翻转纤维，5-10min后取出。酸化处理即纤维的活化处理，能增加纤维表面的活性。

单条纤维的不均匀分布虽然也能增强框架强度，但是很有限，本发明会根据实际框架的规格，采用多条纤维在模具中进行有序排列，可以呈栅栏状。纤维合金内的均匀分布，能分散引线框架在实际使用过程中可能受到的冲击等作用力，并能对引线框架的微小形变进行修复，增加使用寿命。纤维材料在起到结构上的支持作用外，还能与后续浇注的合金液，在较高的温度下，进行部分程度的熔合，此时纤维本身的mg等元素会进入合金体系，与其他金属元素形成多元相组织，进一步增强合金性能。将主要材质cu与p先与纤维熔合，能形成较为柔韧的合金板，其中au的亲和性较好，能缓和纤维与金属间结合时可能产生的微隙，减小整体的电阻率。

而将薄金属板进行表面电化学腐蚀，可以在薄金属板表面形成较为规则的孔隙，此时将剩余的金属元素通过电化学掺渗，能均匀的填充至孔隙中，掺渗具体为：以v(feso4，mnso4，znso4)：v(无水乙醇)＝1:1为电解液，薄金属板接阴极，电解5-20min，电流恒定1-3ma·cm^-2。在掺渗工艺的实施中，电解液可以是单种金属盐溶液与乙醇的混合液，分3步进行，本发明优选为混合盐溶液。本发明采用区别于传统合金混合冶炼的方法，进行部分金属元素的掺渗处理，能保有薄金属板的柔韧性，同时又不会失去合金具有的较高强度等特性。

在电化学过程中，薄金属板孔隙内的金属与金属板本身的元素进行轻微合金化，当完成退火工艺后，孔隙金属元素与金属板本身元素发生较为完整的合金化，从而实现既具有铜的柔韧性，又具有多元合金的耐电蚀性的引线框架。

作为优选，在步骤(1)中，所述有机试剂为丙酮、丁酮、无水乙醇中的一种或多种，所述碱液为0.8-1.6mol/l的氢氧化钠溶液，浸泡时间均为8-15min。有机试剂浸泡可以除去火山岩纤维表面的胶质，碱液浸泡则能粗化纤维表面，有助于银的渗透。

作为优选，在上述制备方法退火处理后还进行表面处理。单纯的合金制品在实际使用过程中容易被腐蚀，造成寿命下降，表面处理能极大地延长使用寿命。

进一步优选，所述表面处理为通过化学沉积法在引线框架表面形成金属薄膜，再通过磁控溅射技术形成复合金属薄膜。薄膜的成型是在传统的二元化薄膜的基础上，形成多元合金复合薄膜，进一步增强产品的抗蚀能力。

进一步优选，所述薄膜为tise2、tase2中的一种。硒化物本身就具有半导体的性质，其导电性良好，但其又较为坚固，抗蚀能力强。

进一步优选，所述复合金属薄膜涉及的金属元素为al、y、cr、mo、w、v、zr、la中的一种或多种。采用复合金属薄膜化工艺，与传统的二元或三元合金薄膜有本质的区别：传统合金薄膜表面存在明显的堆积现象；传统合金薄膜为典型的柱状晶体结构，随着沉积过程的延续，柱状尺寸逐步增大，并存在断裂分层现象；复合金属薄膜其表面硬度值较传统合金薄膜提升幅度为25-35％。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明对添加的火山岩中的超镁铁质熔岩进行纤维化，不仅能起到支持的作用，而且纤维中的金属元素会与其他合金成分熔合，提升引线框架的强度。

(2)本发明添加的金属与非金属元素都能在强化合金的基础上，进一步增加引线框架的导电性与导热性能。

(3)本发明采用的纤维能分散引线框架在实际使用过程中可能受到的冲击等作用力，并能对引线框架的微小形变进行修复，增加使用寿命。

(4)本发明采用复合金属薄膜化工艺，极大地提升了其表面硬度值。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

配料：按引线框架的组成称取原料，包括体积百分比为5％的火山岩纤维和95％的金属合金，其中火山岩纤维的直径为8μm，长度为1.5mm，金属合金由如下质量百分比的成分组成：fe：2％、mn：0.24％、au：0.17％、p：0.035％、zn：0.23％、余量为cu。

纤维前处理：将火山岩纤维浸入丙酮中，微波振荡后洗净，再用1.2mol/l的氢氧化钠溶液浸泡12min，然后配置由浓度为27ml/l的盐酸和浓度为8g/l的氯化亚锡组成的混合酸蚀液，将火山岩纤维分散在酸蚀液中，用塑料棒缓慢翻转纤维，8min后取出，洗净后进行表面渗银得银渗纤维。