Selectiegids voor koperlegeringen voor leadframes 2026: C19400 versus C70250 versus C18150 versus C70350 versus C19200

Het leadframe is het 'metalen skelet' van een halfgeleiderpakket - het ondersteunt en beveiligt de chip, verbindt interne circuits met externe bedrading en voert meer dan 70% van de warmte van de chip af. Naarmate geïntegreerde schakelingen evolueren naar grotere schaal, een hogere vermogensdichtheid en dunnere behuizingen, is het selecteren van de juiste koperlegering met leadframe een cruciale technische beslissing geworden die een directe invloed heeft op de prestaties, betrouwbaarheid en kosten van de chip.

Op koper-gebaseerde legeringen domineren de markt voor leadframematerialen en zijn goed voor meer dan 90% van alle leadframematerialen. Deze gids biedt een uitgebreide vergelijking van de vijf meest gebruikte koperlegeringen met leadframes -C19200, C19400, C70250, C18150, EnC70350 - om verpakkingsingenieurs, inkoopprofessionals en halfgeleiderontwerpers te helpen weloverwogen materiaalkeuzebeslissingen te nemen.

De evolutie van koperlegeringen met leadframes weerspiegelt de toenemende vraag van de halfgeleiderindustrie naar hogere sterkte, hogere geleidbaarheid en betere thermische stabiliteit.

Eerste generatie: Cu-Fe-P-legeringen (C19200,C19400)

Cu-Fe-P-legeringen zijn de meest gebruikte leadframe-materialen en vertegenwoordigen ongeveer 80% van de op koper-gebaseerde leadframe-markt. Deze legeringen bereiken hun eigenschappen door versterking van de vaste oplossing in combinatie met precipitatie van Fe₂P-, Fe₃P- en elementaire Fe-fasen.

C19200 bevat ongeveer 0,1% ijzer en 0,03% fosfor. Het biedt een uitzonderlijk hoge elektrische geleidbaarheid van ongeveer 90% IACS, maar de sterkte is relatief laag (hardheid slechts HV 120-140). Vanwege zijn lagere sterkte is de C19200 doorgaans beperkt tot discrete halfgeleiderapparaten.

C19400(door Mitsubishi Materials vaak TAMAC194 genoemd) bevat 2,1-2,6% ijzer, 0,015-0,15% fosfor en 0,05-0,20% zink. Door het ijzergehalte te verhogen van 0,1% naar 2,3% bereikt C19400 een hogere sterkte (HV 140-150), maar dit gaat ten koste van een lagere elektrische geleidbaarheid (60-65% IACS). Sinds de ontwikkeling ervan door Olin Corporation in de jaren zeventig is C19400 het meest geproduceerde leadframe-materiaal op de markt gebleven. Het wordt veel gebruikt in zowel discrete apparaten als IC-leadframes voor algemeen gebruik.

Tweede generatie: Cu-Ni-Si-legeringen (C70250, C70350)

Cu-Ni-Si-legeringen vertegenwoordigen de tweede generatie leadframe-materialen, ontwikkeld om te voldoen aan de hogere sterkte-eisen van geïntegreerde schakelingen. Deze legeringen bereiken hun eigenschappen door precipitatieharding via Ni₂Si-fasedispersie tijdens de verouderingsbehandeling.

C70250 (ook bekend als C7025 of CuNi3SiMg) bevat doorgaans 2,2-4,2% nikkel, 0,25-1,2% silicium en 0,05-0,30% magnesium. Het biedt een uitstekende balans tussen sterkte (treksterkte 650-860 MPa) en elektrische geleidbaarheid (40-50% IACS). C7025 is het voorkeursmateriaal voor grootschalige en zeer grootschalige IC-leadframes. Het is de reguliere keuze geworden voor AI-chips, IC's met hoge dichtheid en toepassingen die een fijne stamping vereisen (minder dan of gelijk aan 0,2 mm pitch).

C70350 is een Cu-Ni-Co-Si-legering die het "prestatieplafond" van leadframematerialen vertegenwoordigt. Het biedt de hoogste sterkte van alle leadframe-legeringen (780-980 MPa) met behoud van een IACS-geleidingsvermogen van 45-55%. Met ultra-hoge sterkte van meer dan 850 MPa en geleidbaarheid van meer dan 45% IACS is de C70350 een onderzoekshotspot geworden voor de volgende generatie geëtste leadframestrips. Het is ideaal voor ultradunne verpakkingen (minder dan of gelijk aan 0,1 mm), scenario's voor extreme thermische belasting en geavanceerde AI-/ruimtevaarttoepassingen.

Derde generatie: Cu-Cr-Zr-legeringen (C18150)

Cu-Cr-Zr-legeringen vertegenwoordigen de derde generatie leadframe-materialen en bieden de beste combinatie van ultra-hoge geleidbaarheid en goede sterkte.

C18150 (Cu-Cr-Zr) is een precipitatie-geharde koper-chroom-zirkoniumlegering. Het bereikt een elektrische geleidbaarheid van groter dan of gelijk aan 80% IACS, terwijl het een treksterkte levert van 540-640 MPa. C18150 biedt een sterkte die vergelijkbaar is met of groter is dan die van C7025, terwijl de geleidbaarheid vergelijkbaar blijft met die van Cu-Fe-P-legeringen. Het biedt ook uitstekende slijtvastheid, lasbaarheid en koud/warm-vervormbaarheid, waardoor het een sterke kandidaat is voor toekomstige leadframe-toepassingen, vooral in scenario's met hoge stroomsterkte en hoge thermische belasting, zoals AI-trainingschips en voedingsmodules.

Geen perfecte legering, alleen een geschikte legeringSterkte versus geleidbaarheid is een klassiek technisch compromis. De definitieve selectie zal uitgebreid worden bepaald op basis van het stroomverbruik van de chip, de dikte van de verpakking en de bedrijfstemperatuur op lange termijn.

Treksterkte is niet de enige evaluatie-indexDe weerstand tegen stress en ontspanning en de weerstand tegen verweking bij hoge temperaturen zijn rechtstreeks bepalend voor de betrouwbaarheid van het apparaat op de lange termijn.C70250EnC70350laten duidelijke voordelen zien ten opzichte van Cu-Fe-P-series op het gebied van stress-ontspanningsprestaties.

Houd rekening met de realiteit van de productie- en toeleveringsketenNaast technische indicatoren moet u ook de produceerbaarheid van het stempelen/etsen, de beschikbaarheid van binnenlandse lokalisatie, batchconsistentie en de totale aanschafkosten evalueren, en niet alleen de prijs van de grondstoffen.

IACS (Internationale norm voor gegloeid koper)– De maatstaf voor elektrische geleidbaarheid, waarbij gegloeid zuiver koper is gedefinieerd als 100% IACS.

Treksterkte– De maximale spanning die een materiaal kan weerstaan ​​voordat het breekt (MPa). Hoge-AI-chips vereisen doorgaans meer dan of gelijk aan 800 MPa, terwijl chips met een laag- tot-gemiddeld vermogen kunnen werken met 400-600 MPa.

Stress Ontspanning Weerstand– Het vermogen om elastische kracht te behouden bij hoge temperaturen.C70250EnC70350 presteren in dit opzicht aanzienlijk beter dan de C19400, waardoor ze betrouwbaarder zijn voor de lange- termijn contactdruk in connectoren en terminals.

Verzachtingstemperatuur– De temperatuur waarbij het materiaal zijn sterkte begint te verliezen als gevolg van uitgloei-effecten. C18150 biedt de hoogste verwekingstemperatuur (groter dan of gelijk aan 550 graden), waardoor het ideaal is voor soldeer- en reflow-processen bij hoge temperaturen.

Vermogen > 500W?

Ja → Geef prioriteit aan hoge-verzachtingsweerstand tegen temperaturen →C70250 / C70350

Nee → Ga naar stap 2

Pakketdikte < 0,1 mm?

Ja → Geef prioriteit aan anti-warpage →C70350 / C70250

Nee → Ga naar stap 3

Signaalfrequentie > 10GHz OF ernstige hitteontwikkeling?

Ja → Geef prioriteit aan hoge geleidbaarheid →C19200 / C18150

Nee →C19400(beste kosten-prestaties)

Pas de legeringskwaliteit rechtstreeks aan op basis van uw chipvermogensdissipatie, pakketdikte en signaalfrequentie

Gedreven door drie trends: het stijgende stroomverbruik van chips (1000 W+), hogere signaalfrequentie (448G) en ultradunne verpakking (minder dan of gelijk aan 0,03 mm), evolueert de leadframe-koperlegering met de jaren mee.e:C19400 (kosteneffectieve algemene kwaliteit)→ C70250 (gebalanceerde kwaliteit met hoge sterkte) → C18150 (kwaliteit met hoge geleidbaarheid) / C70350 (kwaliteit met ultrahoge sterkte).

Nieuwe eisen richten zich op UCIe 3.0, 448G-koperkabeltoepassing, 0,03 mm ultradunne strip en door precipitatie versterkte koperlegeringen met hogere prestaties. Binnenlandse Chinese fabrikanten maken voortdurend doorbraken op het gebied van C19400, C70250, C18150 en C70350 om geïmporteerde materialen voor halfgeleiderverpakkingsfabrieken te vervangen.

Kort gezegd:Kies de legering die het beste past bij het energieverbruik, de pakketdikte, de bedrijfstemperatuur en de kostendoelstellingen van uw chip. Als u twijfelt, begin dan met de beslissingsboom hierboven - en raadpleeg ons technisch team voor gedetailleerde technische ondersteuning.

BEREIK ONS TECHNISCH TEAM

Vraag 1: Waarom kunnen we niet gewoon puur koper gebruiken voor leadframes?

A: Zuiver koper levert een zeer hoge geleidbaarheid maar een lage treksterkte. Het is gemakkelijk te vervormen tijdens stempelen op hoge snelheid en thermische cycli. Koperlegeringen voegen legeringselementen toe om een ​​balans tussen sterkte en geleiding te realiseren en de betrouwbaarheid van de verpakking te vergroten.

Vraag 2: Wat is weerstand tegen stress en ontspanning en waarom is dat belangrijk?

A: Spanningsrelaxatie beschrijft het vermogen van materiaal om mechanische spanning te behouden bij langdurige werking bij hoge temperaturen. Een slechte spanningsontspanning zal leiden tot falen van het contact tussen het leadframe. De C70250/C70350 presteert aanzienlijk beter dan de C19400 op deze indicator.

Vraag 3: KanC19400 C18150 vervangen?

A: In consumentenscenario's bij normale temperaturen zonder extreem hoge hittestress kan C19400 C18150 vervangen om de aanschafkosten te verlagen. Voor continue werktemperaturen boven 200 graden heeft C18150 (Cu-Cr-Zr) nog steeds de voorkeur.

Vraag 4: Wat is het verschil tussen C19200 enC19400?

A: Beide behoren tot de Cu-Fe-P-serie. C19200 heeft een veel hogere geleidbaarheid (groter dan of gelijk aan 85%IACS) maar een lagere sterkte, gericht op apparaten met hoge stroomsterkte. C19400 ruilt gedeeltelijke geleidbaarheid in voor een hogere mechanische sterkte voor IC-leadframes voor algemeen gebruik.

Vraag 5: Welke koperlegering is het beste voor leadframes voor consumenten met laag vermogen?

A: C19400 (Cu-Fe-P) heeft de voorkeur. Het biedt uitgebalanceerde sterkte, goede stempelprestaties en uitstekende kostenprestaties voor consumenten-IC's en leadframes voor discrete apparaten met een chipvermogen van minder dan of gelijk aan 200 W.

Vraag 6: Welke legering moet ik kiezen voor leadframes met AI-chips met hoog vermogen?

A: Voor AI-chips met middelhoog vermogen (~500 W), selecteert u C70250. Voor een vermogen boven 800 W met ultradunne verpakking wordt de C70350 aanbevolen vanwege zijn ultrahoge sterkte en anti-krommingprestaties.

Vraag 7: Wat is het belangrijkste verschil tussen C19400 en C70250?

A: C19400 heeft een hogere geleidbaarheid en lagere kosten voor massaconsumptieproducten. C70250 levert een veel hogere treksterkte en een betere spannings-ontspanningsweerstand voor zeer betrouwbare halfgeleiderverpakkingen met hoog vermogen.

Vraag 8: C18150 versus C19400: Wanneer moet ik C18150 kiezen?

A: Kies C18150 (Cu-Cr-Zr) als u een hoge geleidbaarheid van meer dan of gelijk aan 80%IACS en een uitstekende verzachtingsweerstand bij hoge temperaturen nodig heeft voor inferentiechips met hoge stroomsterkte. De C19400 werkt voor scenario's met normale temperaturen om kosten te besparen.

Vraag 9: Wanneer moet ik een C19200-koperlegering met leadframe gebruiken?

A: De C19200 is geschikt voor hoogfrequente schakel- en hoogstroom-energiebeheerchips. De hoge geleidbaarheid groter dan of gelijk aan 85%IACS helpt de warmteontwikkeling te verminderen, hoewel de mechanische sterkte relatief lager is.

Vraag 10: Heeft de dikte van de verpakking invloed op de keuze van een koperlegering voor het leadframe?

EEN: Ja. Voor ultradunne verpakkingen (minder dan of gelijk aan 0,1 mm) zijn legeringen met hogere sterkte nodig, zoals C70250 of C70350, om kromtrekken van het leadframe tijdens het verpakkingsproces te voorkomen.

Vraag 11: Kunnen binnenlandse koperlegeringen van Chinese makelij geïmporteerde materialen vervangen?

EEN: Ja. Lokale fabrikanten hebben een stabiele massaproductie gerealiseerd voor de C19400 en C70250. De C18150 en C70350 evolueren van proefproductie in kleine batches naar klantverificatie.

Vraag 12: Is treksterkte de enige sleutelfactor bij de materiaalkeuze van het leadframe?

A: Nee. De weerstand tegen stress en ontspanning, de weerstand tegen verzachting bij hoge temperaturen, de geleidbaarheid, het stempelrendement en de totale aanschafkosten hebben ook een grote invloed op de betrouwbaarheid van het apparaat op de lange termijn en het rendement bij massaproductie.