I telai di supporto personalizzati vengono utilizzati quando un componente elettronico o un semiconduttore necessita di un percorso elettrico, termico, di una disposizione dei terminali, di un materiale, di una placcatura o di una geometria specifici. Sono comuni nei progetti di packaging di semiconduttori e circuiti integrati, ma vengono utilizzati anche in sensori, connettori, dispositivi di potenza, LED, elettronica medicale, elettronica automobilistica e moduli industriali.
I lead frame standard possono essere adatti per i formati di package più comuni con un basso livello di personalizzazione. Un lead frame personalizzato è solitamente necessario quando il progetto presenta requisiti specifici in termini di layout, affidabilità, prestazioni termiche, elettriche o di assemblaggio.
A cosa serve un lead frame personalizzato?
Un lead frame è la struttura metallica all'interno di un package che fornisce terminali esterni e supporto meccanico. JEDEC definisce un lead frame come una struttura metallica che fornisce terminali esterni e supporto meccanico all'interno di un package.
Un telaio di supporto personalizzato viene utilizzato quando un telaio standard non è compatibile con il design del package. Può includere layout dei pin, passo dei pin, larghezza dei pin, forma del pad del die, area di incollaggio, area di saldatura, area di placcatura o contorno del package personalizzati.
I supporti per cavi personalizzati possono svolgere diverse funzioni:
Il design finale dipende dalla funzione del dispositivo. Il telaio di un dispositivo di potenza potrebbe concentrarsi su corrente e calore. Il telaio di un sensore potrebbe concentrarsi su geometria compatta e stabilità del segnale. Il telaio di un connettore potrebbe concentrarsi sulle prestazioni dei contatti e sulla placcatura.
Perché i lead frame personalizzati sono importanti nel packaging di semiconduttori e circuiti integrati
Il packaging di semiconduttori e circuiti integrati rappresenta una delle principali applicazioni dei lead frame personalizzati. In questi progetti, il lead frame non è semplicemente un pezzo di metallo. Supporta il die, crea il percorso elettrico, contribuisce alla dissipazione del calore e fornisce la struttura necessaria per l'assemblaggio del package.
Un tipico leadframe include una piastra di montaggio del die e dei contatti di collegamento . La piastra di montaggio sostiene il die, mentre i contatti di collegamento collegano il die al circuito esterno al package.
Collegamento elettrico dal chip al circuito esterno
In un package per semiconduttori , il lead frame contribuisce a trasferire segnali o corrente dal die al circuito esterno. I collegamenti a filo possono connettere i terminali del package con i pad conduttivi sul die, pertanto la geometria del lead frame e le condizioni della superficie possono influenzare l'assemblaggio.
Ecco perché un lead frame per il packaging di un circuito integrato potrebbe richiedere larghezza dei pin, passo, area del pad di collegamento, forma del pad del chip o placcatura personalizzati. Se questi dettagli non corrispondono alla struttura del dispositivo, il package potrebbe presentare problemi di assemblaggio o di affidabilità.
Supporto meccanico durante l'assemblaggio del pacco
Un lead frame può anche fornire supporto meccanico durante il fissaggio del chip, il wire bonding, lo stampaggio, la rifilatura, la formatura e l'assemblaggio finale. Potrebbe essere necessario un lead frame personalizzato quando il package ha un profilo particolare, un ingombro ridotto o un pad per il chip non standard.
Piccole variazioni geometriche possono influenzare il modo in cui il componente viene gestito durante l'assemblaggio. Possono inoltre influire sull'allineamento dei terminali, sulla stabilità dello stampaggio e sull'aderenza al package.
Percorso termico per pacchetti compatti
I telai di supporto possono anche contribuire a dissipare il calore dal chip. Ciò è particolarmente importante nei dispositivi di potenza, nei LED e nei package compatti per circuiti integrati.
Analog Devices osserva che le superfici di contatto del die esposte nei package chip scale con lead frame possono contribuire a trasferire il calore dal componente al PCB e a ridurre l'impedenza termica.
Per questo motivo, è possibile utilizzare lead frame personalizzati quando il pad del chip, la piastra termica o il percorso metallico devono garantire prestazioni sia elettriche che termiche.
Quando un progetto di semiconduttori necessita di un lead frame personalizzato?
Un progetto di semiconduttori potrebbe richiedere un lead frame personalizzato quando il package presenta particolari esigenze elettriche, termiche, meccaniche o di assemblaggio.
Quando un lead frame standard non è sufficiente
Un lead frame standard potrebbe non essere adatto se il package richiede una disposizione dei pin non standard, un passo dei pin speciale, un pad del die personalizzato, un'area di incollaggio speciale o un ingombro ridotto.
Potrebbe inoltre risultare inadeguato quando il dispositivo necessita di un percorso di corrente, di un percorso del segnale, di un percorso termico o di un'area di placcatura specifici. In questi casi, le applicazioni di lead frame personalizzati sono guidate dalla funzionalità del package piuttosto che dal solo nome del settore.
Nella nostra esperienza produttiva, gli acquirenti solitamente prendono in considerazione un lead frame personalizzato quando un telaio standard non è compatibile con il layout del package, il passo dei pin, il percorso della corrente, il percorso termico, l'area di incollaggio, l'area di saldatura o i requisiti dei materiali. La decisione dovrebbe partire dalla funzione del dispositivo, non solo dal processo di produzione.
Quando un telaio di piombo standard o stampato può essere sufficiente
Non tutti i progetti richiedono un lead frame personalizzato. I lead frame standard possono essere sufficienti per formati di packaging comuni, materiali standard, placcatura standard e bassa personalizzazione.
I telai di supporto stampati possono essere adatti anche quando il progetto è maturo, la geometria è stabile, il volume annuo è elevato e il costo degli stampi è giustificato. Lo stampaggio rimane un processo pratico per molti componenti in lamiera stabili, soprattutto quando gli stampi e la scala di produzione supportano la redditività del componente.
Quando la progettazione personalizzata riduce il rischio a valle
La progettazione personalizzata può ridurre i rischi quando il package presenta passi fini, aree di incollaggio speciali, esigenze di dissipazione del calore o limiti di assemblaggio ristretti. Può inoltre essere utile quando il progetto richiede specifici registri di ispezione, certificati dei materiali o una finitura superficiale controllata.
Per i lead frame dei semiconduttori, la domanda chiave non è solo "È possibile realizzare questo componente?", ma anche "Questo componente è in grado di supportare l'assemblaggio del package e garantire un'affidabilità a lungo termine?".
Principali settori industriali che utilizzano i lead frame personalizzati
I lead frame personalizzati sono utilizzati in molti settori dell'elettronica. Il packaging di semiconduttori e circuiti integrati rimane l'applicazione principale, ma esigenze simili si presentano anche in sensori, connettori, dispositivi di potenza, LED, elettronica medicale, elettronica automobilistica e moduli industriali.
Confezionamento di semiconduttori e circuiti integrati
I telai di supporto per semiconduttori supportano il fissaggio del chip, il collegamento dei fili, il trasferimento del segnale, la struttura del package e il percorso termico. Questi progetti possono richiedere un passo fine, una geometria dei pin stabile, bordi netti e una placcatura controllata.
Il telaio di supporto per il packaging di un circuito integrato potrebbe richiedere una dimensione o una forma specifica del pad del chip. Ciò è importante quando il package deve supportare un chip di dimensioni particolari, un pad termico esposto o un ingombro ridotto.
Pacchetti per sensori e MEMS
Le applicazioni con telai di collegamento per sensori spesso richiedono una geometria compatta e una connessione del segnale stabile. I sensori possono anche necessitare di bordi netti, planarità controllata e dimensioni ripetibili.
Per i package di sensori MEMS o di precisione, il lead frame potrebbe dover garantire l'allineamento e un contatto stabile. La stabilità del materiale può essere importante quando il package è esposto a calore, vibrazioni o utilizzo ripetuto.
Connettori e contatti elettrici
Il telaio del connettore o l'inserto di contatto devono garantire il flusso di corrente, l'accoppiamento meccanico e l'affidabilità del contatto. Questi componenti possono richiedere leghe di rame, bronzo fosforoso, rame al berillio o superfici placcate.
Il progetto potrebbe inoltre richiedere un comportamento elastico, una pressione di contatto e prestazioni di accoppiamento stabili. In questi casi, la progettazione di lead frame personalizzati è strettamente legata alla scelta del materiale e alla placcatura.
Dispositivi di potenza ed elettronica energetica
Il telaio di collegamento di un dispositivo di potenza necessita spesso di un percorso di corrente e di un percorso termico stabili. I materiali a base di rame sono comunemente presi in considerazione perché possono garantire conduttività e trasferimento di calore.
I moduli di potenza, i sistemi di gestione delle batterie, gli inverter e l'elettronica di controllo potrebbero richiedere materiali più spessi, percorsi di corrente più ampi o aree di contatto del chip più grandi. Il progetto finale dipende da corrente, calore, dimensioni del package e metodo di assemblaggio.
LED e optoelettronica
Un telaio di supporto per LED può sostenere la sorgente luminosa, fornire la connessione elettrica e contribuire a dissipare il calore dal package. Anche la finitura superficiale può essere importante se il progetto prevede requisiti ottici, di saldatura o di riflessione.
I componenti LED e optoelettronici spesso richiedono layout compatti. Una geometria personalizzata può essere utile quando il componente deve essere alloggiato in uno spazio ridotto.
Elettronica medica, automobilistica e industriale
L'elettronica medicale può richiedere ripetibilità, documentazione, geometria precisa e connessione del segnale stabile. L'elettronica automobilistica può richiedere stabilità di produzione, resistenza alle vibrazioni e prestazioni in condizioni di cicli termici.
I moduli elettronici industriali possono richiedere contatti elettrici robusti, una geometria stabile e un assemblaggio durevole. In tutti e tre gli ambiti, l'ambiente di applicazione può essere altrettanto importante quanto il disegno.
Applicazioni di lead frame personalizzati per tipologia di progetto
Le categorie di settore sono utili, ma la tipologia di progetto offre una visione ingegneristica più chiara. Potrebbe essere necessario un lead frame personalizzato per diverse funzioni del componente.
Contenitori di circuiti integrati e dispositivi a semiconduttore
Nei package per circuiti integrati, i telai di supporto personalizzati possono supportare la geometria dei pad del die, i terminali, i pad di collegamento, il wire bonding, lo stampaggio e l'assemblaggio del package. Contribuiscono a collegare il die interno al circuito esterno.
Il progetto può variare in base alle dimensioni del chip, al numero di pin, al passo, al percorso della corrente e al percorso termico.
pacchetti di sensori
I package dei sensori potrebbero richiedere dimensioni ridotte, un percorso del segnale stabile, bordi netti e bassa distorsione. Un telaio di supporto personalizzato può essere utile quando i telai standard non corrispondono alla disposizione dei sensori.
Il progetto potrebbe inoltre richiedere una placcatura o una condizione superficiale specifiche per la saldatura, l'incollaggio o l'affidabilità dei contatti.
Contatti elettrici e inserti per connettori
I contatti elettrici e gli inserti dei connettori necessitano di percorsi conduttivi affidabili. Alcuni progetti richiedono anche una risposta elastica, aree di contatto placcate e superfici di accoppiamento ripetibili.
Per questi progetti, i telai di supporto personalizzati possono avere un aspetto diverso dai telai standard per semiconduttori. Il requisito chiave potrebbe essere la prestazione dei contatti piuttosto che il fissaggio del chip.
Telai dei dispositivi di alimentazione
I telai dei dispositivi di alimentazione potrebbero richiedere percorsi metallici più ampi, materiali più spessi o leghe a base di rame. Il progetto deve essere in grado di supportare sia la corrente elettrica che la dissipazione del calore.
La geometria del pad del chip e dei terminali potrebbe dover essere adattata al carico di corrente e al percorso termico del dispositivo.
Strutture di supporto per LED
Le strutture di supporto dei LED possono alloggiare la sorgente luminosa, la superficie di saldatura, il corpo del package e il percorso termico. Il progetto può includere un pad del chip, terminali, superfici placcate o requisiti di superficie riflettente.
La dissipazione del calore è spesso un fattore chiave nella progettazione. Il lead frame deve garantire sia l'adattamento al package che la stabilità operativa.
Telai di imballaggio ermetici e con coefficiente di dilatazione termica (CTE) corrispondente.
Alcuni contenitori ad alta affidabilità richiedono un'espansione termica controllata. Per telai con coefficiente di dilatazione termica (CTE) compatibile o ermetici, gli acquirenti possono prendere in considerazione leghe a espansione controllata come Kovar o Alloy 42 quando il metallo deve essere compatibile con materiali di tenuta in vetro o ceramica.
ScienceDirect descrive il Kovar come una lega ferrosa di nichel-cobalto con un coefficiente di dilatazione termica simile a quello del vetro borosilicato duro, e menziona anche la lega 42 nel contesto degli imballaggi ermetici.
Questi materiali non vengono selezionati principalmente per la loro elevata conduttività elettrica. La scelta ricade su fattori quali il comportamento di espansione, la compatibilità con le guarnizioni e l'affidabilità dell'incapsulamento.
Come cambiano materiale, placcatura e geometria in base all'applicazione
La progettazione di un lead frame personalizzato dipende dal materiale, dalla placcatura e dalla geometria. Gli acquirenti non devono considerare questi elementi come dettagli separati, bensì come elementi interconnessi.
Selezione del materiale
I materiali del lead frame devono essere adatti all'applicazione. Le leghe di rame possono essere valutate in base alla conduttività e alle prestazioni termiche. Il bronzo fosforoso o il rame al berillio possono essere valutati in base al comportamento elastico. L'alpacca o l'acciaio inossidabile possono essere valutati in base alla resistenza alla corrosione, alla robustezza o alla stabilità.
Per alcuni package con coefficiente di dilatazione termica (CTE) corrispondente, gli acquirenti potrebbero prendere in considerazione leghe ferro-nichel a espansione controllata come la lega 42 o il Kovar. Il team di progettazione del package dovrebbe confermare la scelta finale del materiale.
Selezione della placcatura
La placcatura del lead frame può influire sulla saldabilità, sull'adesione, sull'affidabilità dei contatti e sulla resistenza alla corrosione. Le finiture più comuni possono includere stagno, argento, oro, nichel o altri strati di placcatura specifici per l'applicazione.
La scelta della placcatura deve essere coerente con il processo di assemblaggio. Un'area di collegamento dei fili, un'area di saldatura o un'area di contatto del connettore potrebbero richiedere requisiti di superficie diversi.
Geometria e layout
La geometria comprende il passo dei terminali, la larghezza dei terminali, lo spazio tra di essi, la larghezza del ponte, il pad del die, la barra di collegamento, l'area di incollaggio, l'area di saldatura e il contorno del package.
Piccole variazioni geometriche possono influire sull'assemblaggio. Gli acquirenti dovrebbero indicare le dimensioni critiche prima di inviare la richiesta di offerta, in modo che il produttore possa verificarne la fattibilità.
Quando valutare l'utilizzo di lead frame personalizzati incisi
Questo articolo tratta delle applicazioni, non solo della selezione del processo. Tuttavia, i lead frame personalizzati incisi possono essere utili in diverse condizioni di progetto.
I telai di piombo fotoincisi vengono prodotti tramite lavorazione fotochimica , un processo di incisione del metallo che utilizza una resina fotosensibile per definire le aree da incidere.
Layout a passo fine e ad alta densità
I progetti di lead frame incisi possono essere utili quando il package richiede un passo fine, pin stretti, piccoli spazi o un'elevata densità di pin. Queste condizioni si presentano spesso nei package compatti per semiconduttori, sensori ed elettronica.
Prototipo e iterazione del design
I lead frame personalizzati incisi possono essere adatti anche a progetti ancora in fase di sviluppo. L'acquirente potrebbe aver bisogno di prototipi, revisioni dei disegni o validazioni pilota prima di impegnarsi nella progettazione di produzione definitiva.
Nei progetti di lead frame personalizzati, i disegni incisi vengono spesso rivisti quando il componente è sottile, piatto, complesso, a passo fine o sensibile alle bave e alle sollecitazioni meccaniche.
Assemblaggi sensibili alle bave e alle sollecitazioni
Alcuni assemblaggi sono sensibili a bave, deformazioni o sollecitazioni meccaniche. Ciò può avere ripercussioni sul collegamento dei fili, sulla saldatura, sulla planarità e sull'allineamento del package.
I lead frame personalizzati incisi possono essere utili quando sono importanti bordi netti e basse sollecitazioni meccaniche. La scelta finale dipende comunque dal materiale, dallo spessore, dalla geometria, dalle tolleranze, dalla placcatura e dal volume.
Quando la timbratura può essere ancora adatta
La stampatura può ancora essere adatta quando il progetto è maturo, la geometria è stabile, il volume annuo è elevato e l'utilizzo di stampi rigidi è giustificato. Può anche essere utile quando il pezzo richiede caratteristiche formate.
La soluzione migliore deve essere scelta dopo aver esaminato il disegno, il materiale, la quantità, la funzione dell'imballaggio e il processo di assemblaggio.
Il tuo progetto necessita di un lead frame personalizzato?
Utilizza questa lista di controllo prima di richiedere cornici portaoggetti personalizzate.
Se diverse risposte sono "sì", il progetto potrebbe richiedere un lead frame personalizzato. Se il package utilizza un layout comune, un materiale standard, una placcatura standard e una geometria stabile per la produzione in grandi volumi, un telaio standard o stampato potrebbe essere sufficiente.
Prima di inviare una richiesta di preventivo (RFQ), gli acquirenti dovrebbero esaminare come scegliere un produttore di lead frame personalizzati e preparare il disegno, il tipo di materiale, lo spessore, il passo dei lead, la larghezza dei lead, lo spazio tra i lead, il pad del chip, i requisiti di placcatura, la tolleranza, la quantità, la fase di produzione e l'ambiente di applicazione.
Come TMNetch supporta i progetti di lead frame personalizzati
TMNetch offre servizi di lead frame personalizzati incisi chimicamente per applicazioni nel settore dei semiconduttori e dell'elettronica. La pagina dedicata ai lead frame afferma che questi contribuiscono a stabilire connessioni elettriche, a fornire stabilità meccanica e a ottimizzare le prestazioni termiche nella produzione di semiconduttori. La stessa pagina elenca circuiti integrati, LED e sensori a semiconduttore come aree di applicazione correlate.
Produzione di lead frame personalizzati per applicazioni nel settore dei semiconduttori e dell'elettronica.
Per i progetti nel settore dei semiconduttori e dell'elettronica, TMNetch è in grado di esaminare il disegno del lead frame, il materiale, lo spessore, la geometria, le esigenze di placcatura, le tolleranze e la fase di produzione. Questo aiuta a determinare se il progetto è compatibile con la produzione di lead frame personalizzati.
Il percorso finale può dipendere dal passo dei terminali, dal design del pad del chip, dall'area di incollaggio, dall'area di saldatura, dalla planarità, dalla quantità e dalle esigenze di ispezione.
Supporto per la finitura di materiali e superfici
TMNetch elenca i materiali per i telai di piombo personalizzati incisi chimicamente, tra cui rame al berillio C17200, ottone CZ108, bronzo fosforoso C51000, acciaio inossidabile 304/316 e alpacca C7521.
TMNetch elenca anche la placcatura in argento, oro, stagno e nichel per i lead frame personalizzati. Queste opzioni possono migliorare la saldabilità, l'adesione, la resistenza alla corrosione o le prestazioni dei contatti a seconda del progetto.
Supporto per fotoincisione e incisione chimica
La pagina di TMNetch dedicata alla fotoincisione afferma che questo processo è privo di stress e sbavature perché nessuna forza fisica entra in contatto con i pezzi. Indica inoltre tolleranze fino a ±0.025 mm.
La pagina Lead Frame di TMNetch elenca una precisione fino a ±0.025 mm, prototipi di lead frame entro 6 ore, qualità certificata ISO 9001:2015, report dimensionali e certificazioni dei materiali.
L'idoneità finale dipende comunque dal disegno, dal tipo di materiale, dallo spessore, dal passo dei conduttori, dai requisiti di placcatura, dalle tolleranze, dalla quantità e dall'ambiente di applicazione.
Revisione dei disegni prima della produzione
Per una valutazione pratica, contattate TMNetch e inviate il vostro disegno, il materiale, lo spessore, il passo dei terminali, i requisiti di placcatura, le tolleranze, la quantità e i dettagli dell'applicazione.
Una richiesta di offerta (RFQ) chiara aiuta il team di ingegneri a valutare la funzionalità del prodotto, il processo produttivo, i requisiti di ispezione e la fase di produzione.
Domande frequenti sulle applicazioni di leadframe personalizzati
A cosa serve un lead frame personalizzato?
Nei sistemi di assemblaggio di componenti elettronici e semiconduttori, un lead frame personalizzato viene utilizzato per la connessione elettrica, il supporto meccanico, il percorso termico e la disposizione specifica del package.
Quali settori utilizzano i lead frame personalizzati?
I lead frame personalizzati vengono utilizzati nel packaging dei semiconduttori, nel packaging dei circuiti integrati, nei sensori, nei connettori, nei dispositivi di potenza, nei LED, nell'elettronica medicale, nell'elettronica automobilistica e nei moduli elettronici industriali.
I telai di supporto personalizzati vengono utilizzati nel confezionamento dei semiconduttori?
Sì. I telai di supporto per semiconduttori supportano il fissaggio del chip, il collegamento dei fili, il trasferimento del segnale, i percorsi di corrente, i percorsi termici e l'assemblaggio del package.
Quando gli acquirenti dovrebbero prendere in considerazione i lead frame personalizzati incisi?
Per progetti che richiedono passo fine, alta densità, spessore ridotto, forma piatta, sensibilità alle sbavature o modifiche di design, gli acquirenti dovrebbero prendere in considerazione i lead frame personalizzati incisi.
Quando è sufficiente un lead frame standard o stampato?
Un lead frame standard o stampato può essere sufficiente quando il progetto utilizza un formato di package comune, una geometria stabile, materiali standard, una placcatura standard e una produzione ad alto volume consolidata.
Conclusione
Un lead frame personalizzato è utile quando un componente semiconduttore o elettronico necessita di un percorso elettrico, un percorso termico, un materiale, una placcatura, un passo dei pin, una disposizione dei pin o una geometria del package specifici.
Il packaging di semiconduttori e circuiti integrati rappresenta le applicazioni principali, ma esigenze simili si riscontrano anche in sensori, connettori, dispositivi di potenza, LED, elettronica medicale, elettronica automobilistica e moduli industriali.
I telai di collegamento standard o stampati possono essere adatti per progetti stabili, comuni e ad alto volume. I telai di collegamento personalizzati o incisi su misura possono essere adatti a progetti compatti, a passo fine, ad alta densità, sensibili alle sbavature o che prevedono modifiche al progetto.
Per valutare un progetto, inviate a TMNetch il disegno, il materiale, lo spessore, i requisiti di placcatura, le tolleranze, la quantità e i dettagli dell'applicazione.
