Керівництво з вибору мідного сплаву свинцевої рами 2026: C19400 проти C70250 проти C18150 проти C70350 проти C19200

Свинцева рамка – це «металевий скелет» корпусу напівпровідника -, він підтримує та захищає мікросхему, з’єднує внутрішні схеми з зовнішньою проводкою та розсіює понад 70% тепла мікросхеми. У міру того, як інтегральні схеми розвиваються в напрямку більшого масштабу, більшої щільності потужності та тонших корпусів, вибір правильного мідного сплаву для рамки свинцю став критичним інженерним рішенням, яке безпосередньо впливає на продуктивність мікросхеми, надійність і вартість.

Сплави на основі-міді домінують на ринку матеріалів для свинцевих рам, на них припадає понад 90% усіх матеріалів для свинцевих рам. Цей посібник містить вичерпне порівняння п’яти найпоширеніших мідних сплавів свинцевої рами -C19200, C19400, C70250, C18150, іC70350 -, щоб допомогти інженерам із упаковки, спеціалістам із закупівель і розробникам напівпровідників приймати зважені рішення щодо вибору матеріалів.

Еволюція мідних сплавів із свинцевим каркасом відображає зростаючі вимоги напівпровідникової промисловості до вищої міцності, вищої провідності та кращої термічної стабільності.

Перше покоління: сплави Cu-Fe-P (C19200,C19400)

Cu-Fe-P сплави є найбільш широко використовуваними матеріалами для свинцевих каркасів, на них припадає приблизно 80% ринку мідних-свинцевих каркасів. Ці сплави досягають своїх властивостей завдяки зміцненню твердого розчину в поєднанні з осадженням Fe₂P, Fe3P та елементарних фаз Fe.

C19200 містить приблизно 0,1% заліза та 0,03% фосфору. Він забезпечує винятково високу електропровідність приблизно 90% IACS, але його міцність відносно низька (твердість лише HV 120-140). Через меншу міцність C19200 зазвичай обмежується дискретними напівпровідниковими пристроями.

C19400(який часто називають TAMAC194 від Mitsubishi Materials) містить 2,1-2,6% заліза, 0,015-0,15% фосфору та 0,05-0,20% цинку. Збільшуючи вміст заліза з 0,1% до 2,3%, C19400 досягає вищої міцності (HV 140-150), але за рахунок нижчої електропровідності (60-65% IACS). З моменту розробки компанією Olin Corporation у 1970-х роках C19400 залишався найпопулярнішим матеріалом для свинцевих каркасів на ринку. Він широко використовується як у дискретних пристроях, так і в провідних каркасах IC загального призначення.

Друге покоління: сплави Cu-Ni-Si (C70250, C70350)

Сплави Cu-Ni-Si представляють друге покоління матеріалів свинцевих каркасів, розроблених відповідно до вищих вимог до міцності інтегральних схем. Ці сплави досягають своїх властивостей завдяки дисперсійному зміцненню за допомогою фазової дисперсії Ni₂Si під час старіння.

C70250 (також відомий як C7025 або CuNi3SiMg) зазвичай містить 2,2-4,2% нікелю, 0,25-1,2% кремнію та 0,05-0,30% магнію. Він пропонує відмінний баланс між міцністю (межа міцності на розрив 650-860 МПа) і електропровідністю (40-50% IACS). C7025 є кращим матеріалом для великомасштабних і дуже великомасштабних свинцевих каркасів IC. Він став основним вибором для чіпів штучного інтелекту, мікросхем високої щільності та додатків, які вимагають тиснення з дрібним кроком (менше або дорівнює 0,2 мм).

C70350 – це сплав Cu-Ni-Co-Si, що представляє «стеля продуктивності» матеріалів свинцевих каркасів. Він забезпечує найвищу міцність серед усіх сплавів свинцевих каркасів (780-980 МПа), зберігаючи 45-55% провідності IACS. Завдяки над-високій міцності, що перевищує 850 МПа, і провідності понад 45% за IACS, C70350 став дослідницьким центром для наступного покоління гравірованих свинцевих каркасних смуг. Він ідеально підходить для надтонких упаковок (менше або дорівнює 0,1 мм), сценаріїв екстремальних температурних навантажень і передових застосувань штучного інтелекту/аерокосмічної галузі.

Третє покоління: сплави Cu-Cr-Zr (C18150)

Сплави Cu-Cr-Zr представляють собою третє покоління матеріалів свинцевих каркасів, які пропонують найкраще поєднання над-високої провідності та високої міцності.

C18150 (Cu-Cr-Zr) – це-загартований мідь-хром-цирконієвий сплав. Він досягає електропровідності більше або дорівнює 80% IACS, забезпечуючи міцність на розрив 540-640 МПа. C18150 забезпечує міцність, порівнянну або більшу за C7025, зберігаючи провідність на рівні зі сплавами Cu-Fe-P. Він також забезпечує чудову зносостійкість, зварюваність і можливість холодного/гарячого формування, що робить його сильним кандидатом для майбутніх застосувань у свинцевих рамах, зокрема у сценаріях із високим-струмом і високим-термічним навантаженням, як-от навчальні мікросхеми штучного інтелекту та модулі живлення.

Немає ідеального сплаву, лише відповідний сплавМіцність проти провідності є класичним інженерним компромісом. Остаточний вибір має визначатися споживанням електроенергії мікросхеми, товщиною упаковки та тривалою робочою температурою.

Міцність на розрив - не єдиний показник оцінкиСтійкість до розслаблення напруги та стійкість до розм’якшення при високій температурі безпосередньо визначають довгострокову надійність пристрою.C70250іC70350показують очевидні переваги перед серією Cu‑Fe‑P щодо ефективності релаксації напруги.

Розглянемо реальність виробництва та ланцюга постачанняОкрім технічних показників, ви також повинні оцінити технологічність штампування/травлення, наявність внутрішньої локалізації, консистенцію партії та загальну вартість закупівлі, а не лише ціну на сировину.

IACS (Міжнародний стандарт відпаленої міді)– Еталон електропровідності з відпаленою чистою міддю, визначеною як 100% IACS.

Міцність на розрив– Максимальна напруга, яку може витримати матеріал перед руйнуванням (МПа). Високоякісні-чіпи штучного інтелекту зазвичай вимагають 800 МПа або більше, тоді як низько--мікросхеми середньої потужності можуть працювати з 400-600 МПа.

Стійкість до розслаблення стресу– Здатність зберігати силу пружності при високих температурах.C70250іC70350 значно перевершують C19400 у цьому відношенні, що робить їх надійнішими для-тривалого контактного тиску в роз’ємах і клемах.

Температура розм'якшення– Температура, при якій матеріал починає втрачати свою міцність через ефекти відпалу. C18150 забезпечує найвищу температуру розм’якшення (більше або дорівнює 550 градусам), що робить його ідеальним для високо-температурного паяння та процесів оплавлення.

Потужність > 500 Вт?

Так → Надайте пріоритет стійкості до розм’якшення до високих-температур →C70250 / C70350

Ні → Перейдіть до кроку 2

Товщина упаковки < 0,1 мм?

Так → Надати пріоритет анти-деформації →C70350 / C70250

Ні → Перейти до кроку 3

Частота сигналу > 10 ГГц АБО сильне теплоутворення?

Так → Надайте пріоритет високій провідності →C19200 / C18150

Ні →C19400(найкраща вартість-продуктивність)

Підберіть марку сплаву безпосередньо за розсіюваною потужністю мікросхеми, товщиною корпусу та частотою сигналу

Завдяки трьом тенденціям: стрімке енергоспоживання мікросхем (1000 Вт+), вища частота сигналу (448G) і надтонка упаковка (менше або дорівнює 0,03 мм), мідний сплав свинцевої рами розвивається разомчт:C19400 (рентабельний загальний клас)→ C70250 (збалансований клас високої міцності) → C18150 (клас високої провідності) / C70350 (клас надвисокої міцності).

Нові вимоги стосуються стандарту UCIe 3.0, використання мідного кабелю 448G, надтонкої стрічки 0,03 мм і високоякісних мідних сплавів, зміцнених осаджуванням. Вітчизняні китайські виробники роблять постійний прорив у виробництві C19400, C70250, C18150 і C70350, щоб замінити імпортні матеріали для фабрик, що виготовляють напівпровідникову упаковку.

Підсумок:Виберіть сплав, який найкраще відповідає енергоспоживанню вашого чіпа, товщині корпусу, робочій температурі та цільовим показникам вартості. Якщо ви сумніваєтеся, почніть із дерева рішень вище - та зверніться до нашої технічної команди для отримання детальної технічної підтримки.

ЗВЕРНІТЬСЯ ДО НАШОЇ ТЕХНІЧНОЇ КОМАНДИ

Q1: Чому ми не можемо просто використовувати чисту мідь для свинцевих рам?

A: Чиста мідь забезпечує дуже високу провідність, але низьку міцність на розрив. Його легко деформувати під час високошвидкісного штампування та термоциклування. Мідні сплави додають легуючі елементи для досягнення балансу міцності та провідності для надійності упаковки.

Q2: Що таке стійкість до стрес-релаксації і чому це важливо?

Відповідь: Релаксація напруги описує здатність матеріалу витримувати механічну напругу під час довготривалої високотемпературної роботи. Погана релаксація напруги призведе до порушення контакту свинцевої рамки. За цим показником C70250 / C70350 значно перевершують C19400.

Q3: МожнаC19400 замінити C18150?

A: За сценаріїв споживчого класу при нормальній температурі без екстремального високого теплового стресу C19400 може замінити C18150, щоб скоротити витрати на закупівлю. Для безперервної робочої температури вище 200 градусів кращим залишається C18150 (Cu‑Cr‑Zr).

Q4: Яка різниця між C19200 іC19400?

A: Обидва належать до серії Cu‑Fe‑P. C19200 має набагато вищу провідність (більше або дорівнює 85% IACS), але нижчу міцність, призначену для пристроїв із сильним струмом. C19400 замінює часткову провідність на більш високу механічну міцність для загального призначення IC свинцевих корпусів.

Q5: Який мідний сплав найкраще підходить для споживчих свинцевих каркасів малої потужності?

A: C19400 (Cu‑Fe‑P) є кращим варіантом. Він пропонує збалансовану міцність, хорошу продуктивність штампування та видатну економічну ефективність для споживчих мікросхем і корпусів для виведення дискретних пристроїв із потужністю мікросхеми менше або дорівнює 200 Вт.

Питання 6. Який сплав слід вибрати для високопотужних каркасів із мікросхемою AI?

A: Для мікросхем штучного інтелекту середньої та високої потужності (~500 Вт) виберіть C70250. Для потужності понад 800 Вт із ультратонким корпусом рекомендовано використовувати C70350 за його надвисоку міцність і стійкість до викривлення.

Q7: Яка головна відмінність між C19400 і C70250?

A: C19400 має вищу провідність і нижчу вартість для масових споживчих товарів. C70250 забезпечує набагато вищу міцність на розрив і кращу стійкість до релаксації напруги для високонадійної та потужної напівпровідникової упаковки.

Питання 8: C18150 проти C19400: Коли я маю вибрати C18150?

Відповідь: виберіть C18150 (Cu‑Cr‑Zr), якщо вам потрібна висока провідність більше ніж або дорівнює 80 % IACS і чудова стійкість до розм’якшення при високій температурі для чіпів із сильним струмом. C19400 працює в сценаріях нормальної температури, щоб заощадити кошти.

Q9: Коли використовувати мідний сплав свинцевої рами C19200?

A: C19200 підходить для мікросхем високочастотної комутації та керування живленням. Його висока провідність більше або дорівнює 85 %IACS допомагає зменшити виділення тепла, хоча його механічна міцність відносно нижча.

Q10: Чи впливає товщина упаковки на вибір мідного сплаву свинцевої рами?

A: Так. Ультратонка упаковка (менше або дорівнює 0,1 мм) потребує високоміцних сплавів, таких як C70250 або C70350, щоб запобігти викривленню свинцевої рами під час процесу пакування.

Питання 11: Чи можуть мідні сплави свинцевої рами вітчизняного китайського виробництва замінити імпортні матеріали?

A: Так. Місцеві виробники досягли стабільного масового виробництва C19400 і C70250. C18150 і C70350 просуваються від дрібносерійного пробного виробництва до перевірки замовником.

Q12: Чи міцність на розрив є єдиним ключовим фактором для вибору матеріалу свинцевої рами?

Відповідь: Ні. Стійкість до релаксації напруги, стійкість до розм’якшення при високій температурі, провідність, продуктивність штампування та загальна вартість закупівлі також сильно впливають на довгострокову надійність пристрою та продуктивність масового виробництва.