Proseso ng Pag-iimpake ng Leadframe: Isang Komprehensibong Pangkalahatang-ideya ng Teknikal
1. Panimula
Ang leadframe packaging ay kumakatawan sa isang kumbensyonal ngunit patuloy na nagbabagong pamamaraan sa semiconductor assembly. Ang leadframe ay nagsisilbing parehong mekanikal na istruktura ng suporta at isang electrical interconnection medium, na binubuo ng isang metalikong balangkas na kinabibilangan ng die pad para sa pagkakabit ng chip at mga leadfinger na nagbibigay ng signal routing. Ang proseso ng packaging ay nagbabago ng isang hubad na semiconductor die tungo sa isang protektado at maaasahang bahagi na angkop para sa surface-mount o through-hole assembly sa mga printed circuit board.
Ang pangunahing daloy ng proseso ay sumasaklaw sa anim na pangunahing operasyon: wafer backgrinding, wafer sawing, die attach, Pagbubuklod ng Kawad, paghubog, at pagproseso pagkatapos ng paghubog (paggupit, paglalagay ng kalupkop, at paghubog). Ang bawat hakbang ay nangangailangan ng tumpak na kontrol upang matiyak ang pagiging maaasahan at ani ng produkto.
2. Yugto ng Paghahanda ng Wafer
2.1 Paggiling sa likod
Ang proseso ng pagbabalot ay nagsisimula sa paggiling muli ng wafer, na nagbabawas sa kapal ng wafer sa mga sukat na angkop para sa mga katangian ng pangwakas na pakete. Para sa mga single-chip na pakete, ang mga wafer ay karaniwang giniling hanggang sa mga kapal na mula 200 hanggang 250 micrometer. Ang mga nakapatong na pakete ay nangangailangan ng mas manipis na wafer upang magkasya ang maraming patong ng die.
Ang pagkakasunod-sunod ng backgrinding ay gumagamit ng progresibong pamamaraan: ang magaspang na paggiling ay nag-aalis ng bulk material sa mataas na bilis, na sinusundan ng pinong paggiling para sa katumpakan ng dimensyon, at nagtatapos sa pagpapakintab upang maalis ang mga micro-crack sa ibabaw. Ang pagkamagaspang ng ibabaw ay direktang nauugnay sa posibilidad ng pagkabali sa kasunod na paghawak—ang mga pinakintab na ibabaw ay nagpapakita ng makabuluhang nabawasang panganib ng pagkalat ng bitak.
Ang proteksiyon na backgrinding tape ay nakalaminate sa aktibong ibabaw ng wafer bago ang paggiling upang maiwasan ang pinsala sa circuit. Pagkatapos ng paggiling, inilalagay ang mounting tape sa likurang bahagi ng wafer, tinatanggal ang proteksiyon na tape, at ang wafer ay ikinakabit sa isang ring frame para sa paghawak.
2.2 Paglalagari gamit ang Wafer (Pagtadtad)
Pinaghihiwalay ng wafer sawing ang naprosesong wafer sa magkakahiwalay na integrated circuit dies. Ang blade dicing, ang kumbensyonal na pamamaraan, ay gumagamit ng umiikot na blade na may diamond-grit na pinapagbinhi upang putulin ang mga scribe lane. Ang lapad ng scribe lane ay dapat magkasya sa mga tolerance ng blade habang nagbibigay ng sapat na clearance upang maiwasan ang pinsala sa mga katabing device.
Para sa mga wafer na lalong lumiliit, may mga alternatibong pamamaraan na lumitaw. Inaalis ng laser dicing ang mga puwersa ng pisikal na kontak, na binabawasan ang panganib ng pagkabasag. Binabaligtad ng dicing-before-grinding (DBG) ang kumbensyonal na pagkakasunud-sunod: ang bahagyang pagputol ay nangyayari bago ang backgrinding, na may kumpletong paghihiwalay na nakakamit sa pamamagitan ng pagpapalawak ng mounting tape.
Kasunod ng pagtadtad, ang mga die ay nililinis sa de-ionized na tubig upang maalis ang silicon dust at static charge na naipon sa proseso ng paglalagari.
3. Proseso ng Pagkabit ng Die
Inililipat ng die attach ang mga indibidwal na die mula sa mounting tape patungo sa die pad ng leadframe. Ang proseso ay nangangailangan ng tumpak na operasyon sa pagpili at paglalagay na may maingat na atensyon sa pagpili at paglalagay ng pandikit.
Ang mga materyales na pandikit ay nahahati sa dalawang kategorya: mga likidong pandikit at mga solidong pelikula. Ang mga likidong pandikit, tulad ng organikong epoxy na puno ng pilak, ay inilalagay sa die pad bago ilagay ang die. Ang mga solidong pandikit, na kilala bilang die attach films (DAF) o wafer backside lamination films, ay partikular na kapaki-pakinabang para sa mga stacked-die configuration. Ang DAF ay nakalamina sa likurang bahagi ng wafer pagkatapos gilingin at hinihiwa kasama ng wafer, na nagbibigay-daan sa sabay na paglipat ng die at pandikit.
Upang matiyak ang ohmic na kontak sa pagitan ng die at die pad, ang ilalim na bahagi ng die ay maaaring sumailalim sa metalisasyon, habang ang ibabaw ng die pad ay tumatanggap ng konduktibong pandikit. Ang mga katangian ng pagdikit ng mounting tape ay na-optimize sa pamamagitan ng ultraviolet exposure bago ang pagkuha ng die, na nagpapahina sa bond nang sapat para sa malinis na pag-alis ng die habang pinapanatili ang sapat na lakas habang nilalagari.
4. Pagbubuklod ng Kawad: Pagkakabit ng Elektrisidad
Ang wire bonding ay nagtatatag ng mga koneksyong elektrikal sa pagitan ng mga die bonding pad at leadframe leadfingers. Nangingibabaw ang gold wire dahil sa mahusay nitong electrical conductivity at ductility.
Ang pagkakasunod-sunod ng pagbubuklod ng alambre ay sumusunod sa isang tumpak at awtomatikong pamamaraan:
Pormasyon ng Free Air Ball (FAB)Ang buntot ng alambre na nagmumula sa capillary ay tinutunaw sa pamamagitan ng electronic flame-off (EFO), na lumilikha ng isang spherical ball sa pamamagitan ng surface tension.
Pagbubuklod ng BolaAng FAB ay idinidiin sa die bonding pad, na siyang bumubuo sa unang bond.
Pagbuo ng LoopAng capillary ay gumagalaw patungo sa leadfinger, ibinubuka ang alambre upang lumikha ng kinakailangang loop profile.
Pagbubuklod ng TahiAng alambre ay idinidiin sa daliring pangkabit upang mabuo ang pangalawang pagkakabit.
Pagbuo ng BuntotAng alambre ay hinihila pabalik at pinuputol, naghahanda para sa susunod na pagkakatali.
Ang pagkakasunod-sunod na ito ay nauulit para sa bawat pagkakaugnay. Ang kalidad ng pagkakabit ay napapatunayan sa pamamagitan ng biswal na inspeksyon, pagsubok sa paghila, at pagsubok sa paggupit.
5. Paghubog: Pag-empake at Proteksyon
Binabalot ng molding ang binuong leadframe, pinoprotektahan ang die at bonding wires mula sa mekanikal na pinsala at mga kontaminante sa kapaligiran. Ang epoxy molding compound (EMC) ay nagsisilbing ginustong encapsulant material.
Ang proseso ng transfer molding ay kinabibilangan ng paglalagay ng leadframe assembly sa isang molde cavity at pag-inject ng molten molding compound sa ilalim ng pressure. Kabilang sa mga kritikal na konsiderasyon ang:
Pag-iwas sa Pagkislap ng AmagAng pagtagas ng mold compound sa mga butas ng leadframe ay lumilikha ng flash—manipis na mga nakausling resin na nakakasagabal sa mga kasunod na operasyon ng paghihinang. Ang paunang pagpuno ng mga butas gamit ang isolation material (hal., solder resist epoxy) bago ang paghubog ay epektibong pumipigil sa pagbuo ng flash.
Pagsasama ng Passive ComponentSa mga advanced na implementasyon, maaaring ilagay ang mga passive component sa pagitan ng magkakahiwalay na die pad o sa magkabilang leadfingers bago ihulma, na isinasama ang mga component na ito sa loob ng pakete. Kapag pinagdudugtong ang mga hindi magkakatabing leadfingers, maaaring gamitin ang busbar upang mapadali ang koneksyon.
Kontrol ng TemperaturaAng mga butas ng amag ay pinapanatili sa mataas na temperatura upang matiyak ang wastong daloy at pagtigas ng compound.
Kasunod ng paghubog, ang mga bahagi ay sumasailalim sa post-mold cure (tempering) upang makumpleto ang polimerisasyon at makamit ang buong katangian ng materyal.
6. Pagproseso Pagkatapos ng Molde
6.1 Pagpuputol
Ang mga dam bar—ang mga metal na cross-piece na nagdurugtong sa mga leadfinger—ay pinuputol upang ihiwalay ang mga indibidwal na lead sa pamamagitan ng kuryente. Ang operasyong ito ng paggupit ay naghihiwalay sa leadframe matrix sa magkakahiwalay na package unit.
6.2 Paglalagay ng Panghinang
Ang mga ibabaw ng leadframe ay nililinis, pinapagana, at nilalagayan ng lead-free matte tin upang mapalakas ang solderability habang binubuo ang board. Ang post-plating tempering step ay pumipigil sa pagbuo ng whisker, isang mekanismo ng pagkasira na nauugnay sa mga pure tin finish.
6.3 Pagbuo
Ang mga leads ay mekanikal na binabaluktot sa kanilang pangwakas na konfigurasyon na angkop para sa surface-mount o through-hole assembly. Maaari ring isama sa mga operasyon ng paghubog ang singulation—paghihiwalay ng mga indibidwal na pakete mula sa leadframe strip.
7. Mga Baryante ng Advanced Leadframe Package
7.1 Leadframe-Based BGA (LFBGA)
Nakabatay sa leadframe Pakete ng Ball Grid ArrayGumagamit ang mga ito ng two-layer leadless leadframe structure. Ang mga ball pad sa itaas na layer ay kumokonekta sa mga sacrificial pad sa ibabang layer sa pamamagitan ng mga lead. Pagkatapos ng die attachment, wire bonding, at molding, isang proseso ng half-etching ang nag-aalis ng mga sacrificial pad, na naglalantad sa mga ball pad habang pinapanatili ang tumpak na pagkakalagay ng solder ball nang hindi nangangailangan ng solder mask. Pinipigilan ng pamamaraang ito ang pagdurugo ng solder habang reflow at pinapabuti ang pagiging maaasahan ng joint.
7.2 Pagsasama ng Multi-Die
Ang mga pagsulong sa disenyo ng leadframe ay nagbibigay-daan sa maramihang Semiconductor Chips at mga pinagsama-samang functional group sa loob ng iisang pakete, na nagpapataas ng integration density habang pinapanatili ang mga bentahe sa gastos.
8. Mga Pagsasaalang-alang sa Pagkontrol ng Kalidad
Mahalaga ang kontrol sa proseso sa buong daloy ng packaging:
Paghahanda ng DiePag-alis ng static charge sa pamamagitan ng de-ionized na paglilinis ng tubig
Integridad ng BonoRegular na pagsubok sa paghila at paggugupit
Pagtuklas ng Amag sa Flash: Mga pamamaraan ng biswal na inspeksyon at pag-aalis
Kalinisan ng Leadframe: Mekanikal o kemikal na paglilinis ng sobrang molding compound
9. Konklusyon
Ang leadframe packaging ay nananatiling isang pundamental na teknolohiya sa semiconductor assembly, na nagbabalanse ng cost-effectiveness at maaasahang performance sa iba't ibang aplikasyon. Ang daloy ng proseso—pag-backgrinding hanggang sa paghubog—ay nangangailangan ng maingat na kontrol sa mga materyales, kagamitan, at mga parameter ng proseso upang makamit ang mataas na ani at pagiging maaasahan ng produkto. Ang mga umuusbong na variant tulad ng leadframe-based Pakete ng BgaIpinapakita ng mga ito ang patuloy na ebolusyon ng mature na teknolohiyang ito, na umaangkop sa tumataas na mga kinakailangan sa integrasyon at pagganap habang pinapanatili ang mga bentahe sa ekonomiya na likas sa leadframe-based assembly.