在半導(dǎo)體IC封裝中，石墨模具因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)成為要害工藝東西，尤其在 高精度、高溫、高導(dǎo)熱需求 的場(chǎng)景中體現(xiàn)杰出。以下是其中心要害：
一、資料特性要害點(diǎn)
高熱導(dǎo)率（100~400 W/m·K）
作用：快速均勻傳遞熱量，削減封裝資料（如EMC環(huán)氧塑封料）固化時(shí)的溫度梯度，防止翹曲或分層。
事例：在FC-BGA（倒裝芯片球柵陣列）封裝中，石墨模具可縮短固化時(shí)間30%以上，提升產(chǎn)能。
低熱膨脹系數(shù)
匹配性：與硅芯片和陶瓷基板接近，削減熱應(yīng)力導(dǎo)致的界面開(kāi)裂。
應(yīng)用：高密度互連（HDI）封裝中，保證焊點(diǎn)與基板的長(zhǎng)時(shí)間可靠性。
高溫穩(wěn)定性（慵懶氣氛下耐受3000°C）
場(chǎng)景：用于高溫工藝（如銅柱凸塊燒結(jié)、TSV硅通孔填充），防止模具變形影響精度。
自潤(rùn)滑性與抗粘附性
優(yōu)勢(shì)：無(wú)需脫模劑，防止污染芯片表面（如傳感器封裝中對(duì)潔凈度的嚴(yán)苛要求）。
二、模具規(guī)劃中心要求
高精度加工（微米級(jí)公役）
通過(guò)CNC/EDM加工完成 0.005mm級(jí)腔體精度，滿(mǎn)意先進(jìn)封裝（如Fan-Out扇出型封裝）的線寬/線距（L/S ≤ 10μm）需求。
應(yīng)戰(zhàn)：石墨脆性易崩邊，需選用超細(xì)顆粒石墨（粒徑≤5μm）下降加工缺點(diǎn)。
多層結(jié)構(gòu)優(yōu)化
針對(duì)3D IC封裝，模具需支撐 筆直堆疊互連（如HBM高帶寬存儲(chǔ)器），規(guī)劃多臺(tái)階腔體與精準(zhǔn)對(duì)位結(jié)構(gòu)。
事例：TSV（硅通孔）封裝中，石墨模具需完成深度比>10:1的通孔成型。
熱-力耦合仿真
通過(guò)有限元分析（FEA）優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，平衡 熱散布均勻性 與 機(jī)械強(qiáng)度，防止高壓注塑（>10MPa）下的破裂危險(xiǎn)。
三、工藝適配性要害
傳遞模塑（Transfer Molding）
優(yōu)勢(shì)：快速固化（<3分鐘）且適應(yīng)薄壁封裝（如QFN封裝厚度0.2mm），石墨模具的導(dǎo)熱性可削減溢膠缺點(diǎn)。
參數(shù)：模溫控制精度±1°C，保證EMC資料活動(dòng)一致性。
燒結(jié)與回流焊
在氮?dú)?氫氣氣氛下，石墨模具用于 銀漿燒結(jié)（溫度250~300°C），完成功率器材（如IGBT）的低空泛率（<5%）銜接。
精細(xì)壓印（NIL，納米壓印）
使用石墨的微納加工能力，在先進(jìn)封裝中制造 亞微米級(jí)光柵結(jié)構(gòu)（如硅光子芯片封裝）。
四、技能應(yīng)戰(zhàn)與解決方案
應(yīng)戰(zhàn) 原因 解決方案
機(jī)械強(qiáng)度缺乏 石墨抗彎強(qiáng)度僅20~50 MPa 選用高密度等靜壓石墨（密度≥1.88g/cm3）
氧化損耗 空氣中>400°C快速氧化 表面涂覆SiC或Al?O?涂層（厚度10~50μm）
本錢(qián)高昂 高純度石墨單價(jià)是模具鋼的2~3倍 僅用于高附加值產(chǎn)品（如射頻IC、光模塊）
壽數(shù)短（約5000次） 脆性導(dǎo)致邊緣磨損 優(yōu)化分型面規(guī)劃，削減應(yīng)力集中
五、未來(lái)趨勢(shì)
復(fù)合資料晉級(jí)
石墨+碳纖維（C/C）：提升抗彎強(qiáng)度至100 MPa以上，適應(yīng)更大尺度封裝（如車(chē)載功率模塊）。
智能化模具
集成 溫度/壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控模流狀況，完成工藝閉環(huán)控制。
綠色制造
開(kāi)發(fā)可回收石墨模具再生技能，下降碳腳?。ㄈ缁瘜W(xué)氣相堆積修復(fù)磨損部位）。
六、典型應(yīng)用場(chǎng)景
先進(jìn)封裝：2.5D/3D IC、Chiplet異構(gòu)集成中的高精度塑封。
功率器材：SiC/GaN模塊的銀燒結(jié)與塑封一體化工藝。
光電子：激光器/探測(cè)器封裝的微透鏡陣列成型。
總結(jié)
半導(dǎo)體IC封裝石墨模具的中心價(jià)值在于 “三高”特性：
高導(dǎo)熱 – 縮短工藝周期；
高精度 – 支撐微納結(jié)構(gòu)；
高溫穩(wěn)定 – 適應(yīng)先進(jìn)工藝。
盡管存在本錢(qián)與壽數(shù)應(yīng)戰(zhàn)，但通過(guò) 資料創(chuàng)新 與 工藝優(yōu)化，其在 5G、AI芯片、汽車(chē)電子 等范疇的應(yīng)用將持續(xù)擴(kuò)展。