在半導體IC封裝中，石墨模具因其獨特的物理和化學性質成為要害工藝東西，尤其在 高精度、高溫、高導熱需求 的場景中體現杰出。以下是其中心要害：
一、資料特性要害點
高熱導率（100~400 W/m·K）
作用：快速均勻傳遞熱量，削減封裝資料（如EMC環氧塑封料）固化時的溫度梯度，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間30%以上，提升產能。
低熱膨脹系數
匹配性：與硅芯片和陶瓷基板接近，削減熱應力導致的界面開裂。
應用：高密度互連（HDI）封裝中，保證焊點與基板的長時間可靠性。
高溫穩定性（慵懶氣氛下耐受3000°C）
場景：用于高溫工藝（如銅柱凸塊燒結、TSV硅通孔填充），防止模具變形影響精度。
自潤滑性與抗粘附性
優勢：無需脫模劑，防止污染芯片表面（如傳感器封裝中對潔凈度的嚴苛要求）。
二、模具規劃中心要求
高精度加工（微米級公役）
通過CNC/EDM加工完成 0.005mm級腔體精度，滿意先進封裝（如Fan-Out扇出型封裝）的線寬/線距（L/S ≤ 10μm）需求。
應戰：石墨脆性易崩邊，需選用超細顆粒石墨（粒徑≤5μm）下降加工缺點。
多層結構優化
針對3D IC封裝，模具需支撐 筆直堆疊互連（如HBM高帶寬存儲器），規劃多臺階腔體與精準對位結構。
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
通過有限元分析（FEA）優化模具結構，平衡 熱散布均勻性 與 機械強度，防止高壓注塑（>10MPa）下的破裂危險。
三、工藝適配性要害
傳遞模塑（Transfer Molding）
優勢：快速固化（<3分鐘）且適應薄壁封裝（如QFN封裝厚度0.2mm），石墨模具的導熱性可削減溢膠缺點。
參數：模溫控制精度±1°C，保證EMC資料活動一致性。
燒結與回流焊
在氮氣/氫氣氣氛下，石墨模具用于 銀漿燒結（溫度250~300°C），完成功率器材（如IGBT）的低空泛率（<5%）銜接。
精細壓印（NIL，納米壓印）
使用石墨的微納加工能力，在先進封裝中制造 亞微米級光柵結構（如硅光子芯片封裝）。
四、技能應戰與解決方案
應戰 原因 解決方案
機械強度缺乏 石墨抗彎強度僅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）
本錢高昂 高純度石墨單價是模具鋼的2~3倍 僅用于高附加值產品（如射頻IC、光模塊）
壽數短（約5000次） 脆性導致邊緣磨損 優化分型面規劃，削減應力集中
五、未來趨勢
復合資料晉級
石墨+碳纖維（C/C）：提升抗彎強度至100 MPa以上，適應更大尺度封裝（如車載功率模塊）。
智能化模具
集成 溫度/壓力傳感器，實時監控模流狀況，完成工藝閉環控制。
綠色制造
開發可回收石墨模具再生技能，下降碳腳印（如化學氣相堆積修復磨損部位）。
六、典型應用場景
先進封裝：2.5D/3D IC、Chiplet異構集成中的高精度塑封。
功率器材：SiC/GaN模塊的銀燒結與塑封一體化工藝。
光電子：激光器/探測器封裝的微透鏡陣列成型。
總結
半導體IC封裝石墨模具的中心價值在于 “三高”特性：
高導熱 – 縮短工藝周期；
高精度 – 支撐微納結構；
高溫穩定 – 適應先進工藝。
盡管存在本錢與壽數應戰，但通過 資料創新 與 工藝優化，其在 5G、AI芯片、汽車電子 等范疇的應用將持續擴展。