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在半导体IC封装中，石墨模具因其独特的物理和化学性质成为要害工艺东西，尤其在 高精度、高温、高导热需求 的场景中体现杰出。以下是其中心要害：
一、资料特性要害点
高热导率（100~400 W/m·K）
作用：快速均匀传递热量，削减封装资料（如EMC环氧塑封料）固化时的温度梯度，防止翘曲或分层。
事例：在FC-BGA（倒装芯片球栅阵列）封装中，石墨模具可缩短固化时间30%以上，提升产能。
低热膨胀系数
匹配性：与硅芯片和陶瓷基板接近，削减热应力导致的界面开裂。
应用：高密度互连（HDI）封装中，保证焊点与基板的长时间可靠性。
高温稳定性（慵懒气氛下耐受3000°C）
场景：用于高温工艺（如铜柱凸块烧结、TSV硅通孔填充），防止模具变形影响精度。
自润滑性与抗粘附性
优势：无需脱模剂，防止污染芯片表面（如传感器封装中对洁净度的严苛要求）。
二、模具规划中心要求
高精度加工（微米级公役）
通过CNC/EDM加工完成 0.005mm级腔体精度，满意先进封装（如Fan-Out扇出型封装）的线宽/线距（L/S ≤ 10μm）需求。
应战：石墨脆性易崩边，需选用超细颗粒石墨（粒径≤5μm）下降加工缺点。
多层结构优化
针对3D IC封装，模具需支撑 笔直堆叠互连（如HBM高带宽存储器），规划多台阶腔体与精准对位结构。
事例：TSV（硅通孔）封装中，石墨模具需完成深度比>10:1的通孔成型。
热-力耦合仿真
通过有限元分析（FEA）优化模具结构，平衡 热散布均匀性 与 机械强度，防止高压注塑（>10MPa）下的破裂危险。
三、工艺适配性要害
传递模塑（Transfer Molding）
优势：快速固化（<3分钟）且适应薄壁封装（如QFN封装厚度0.2mm），石墨模具的导热性可削减溢胶缺点。
参数：模温控制精度±1°C，保证EMC资料活动一致性。
烧结与回流焊
在氮气/氢气气氛下，石墨模具用于 银浆烧结（温度250~300°C），完成功率器材（如IGBT）的低空泛率（<5%）衔接。
精细压印（NIL，纳米压印）
使用石墨的微纳加工能力，在先进封装中制造 亚微米级光栅结构（如硅光子芯片封装）。
四、技能应战与解决方案
应战 原因 解决方案
机械强度缺乏 石墨抗弯强度仅20~50 MPa 选用高密度等静压石墨（密度≥1.88g/cm3）
氧化损耗 空气中>400°C快速氧化 表面涂覆SiC或Al?O?涂层（厚度10~50μm）
本钱高昂 高纯度石墨单价是模具钢的2~3倍 仅用于高附加值产品（如射频IC、光模块）
寿数短（约5000次） 脆性导致边缘磨损 优化分型面规划，削减应力集中
五、未来趋势
复合资料晋级
石墨+碳纤维（C/C）：提升抗弯强度至100 MPa以上，适应更大尺度封装（如车载功率模块）。
智能化模具
集成 温度/压力传感器，实时监控模流状况，完成工艺闭环控制。
绿色制造
开发可回收石墨模具再生技能，下降碳脚印（如化学气相堆积修复磨损部位）。
六、典型应用场景
先进封装：2.5D/3D IC、Chiplet异构集成中的高精度塑封。
功率器材：SiC/GaN模块的银烧结与塑封一体化工艺。
光电子：激光器/探测器封装的微透镜阵列成型。
总结
半导体IC封装石墨模具的中心价值在于 “三高”特性：
高导热 – 缩短工艺周期；
高精度 – 支撑微纳结构；
高温稳定 – 适应先进工艺。
尽管存在本钱与寿数应战，但通过 资料创新 与 工艺优化，其在 5G、AI芯片、汽车电子 等范畴的应用将持续扩展。