ลีดเฟรมคืออะไร? ประเภท วัสดุ และกระบวนการผลิต (อธิบายโดยละเอียด)

เฟรมตะกั่วเป็นโครงสร้างโลหะสำคัญที่ใช้ในการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ทำหน้าที่รองรับชิปซิลิคอน สร้างเส้นทางไฟฟ้าเชื่อมระหว่างชิปกับวงจรภายนอก และช่วยระบายความร้อนออกจากอุปกรณ์ระหว่างการทำงาน

สำหรับวิศวกรและผู้จัดซื้อ การเข้าใจวิธีการทำงานของลีดเฟรมจะช่วยให้พวกเขาตัดสินใจได้ดีขึ้นเกี่ยวกับการออกแบบ วัสดุ การผลิต และการจัดหา เนื่องจากแพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์มีขนาดเล็ลงและซับซ้อนมากขึ้น คุณภาพการออกแบบและการผลิตลีดเฟรมจึงมีความสำคัญมากขึ้น สิ่งเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การจัดการความร้อน ความน่าเชื่อถือในการประกอบ และต้นทุนการผลิต

คู่มือนี้อธิบายว่าลีดเฟรมคืออะไรและมีความสำคัญอย่างไรในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ นอกจากนี้ยังเปรียบเทียบปัจจัยการออกแบบที่สำคัญ ประเภทของลีดเฟรม วัสดุ รูปแบบบรรจุภัณฑ์ กระบวนการผลิต และการใช้งานทั่วไป

ลีดเฟรมคืออะไร?

ลีดเฟรมคือโครงสร้างโลหะที่มีความแม่นยำสูงซึ่งใช้ภายในแพ็คเกจอิเล็กทรอนิกส์ ทำหน้าที่ยึดชิปเซมิคอนดักเตอร์และเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก นอกจากนี้ยังช่วยรองรับตัวชิปและช่วยสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่เสถียรระหว่างชิปกับระบบภายนอก ในแพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ ความแม่นยำของลีดเฟรมสามารถส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของสัญญาณและการระบายความร้อน

โดยทั่วไปแล้ว แพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ต้องการการควบคุมมิติที่เข้มงวดมากขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ผู้ผลิตใช้การออกแบบเฟรมตะกั่วแบบกำหนดเองเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดทางกล ไฟฟ้า และความร้อน สำหรับรูปทรงเฟรมตะกั่วที่มีระยะห่างละเอียดและซับซ้อน การกัดกรดด้วยแสง เป็นทางเลือกในการผลิตที่ไม่ต้องใช้เครื่องมือ และไม่ก่อให้เกิดความเครียดจากการตัดเชิงกล
มาตรฐานความแม่นยำที่ การกัดกรดด้วยแสง มีศักยภาพที่โดดเด่นในการบรรลุเป้าหมายนี้

บทบาทของโครงตะกั่วในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

ในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โครงลวดนำไฟฟ้า (lead frame) มีบทบาทสำคัญทั้งในด้านโครงสร้างและประสิทธิภาพ มันช่วยยึดแผ่นซิลิคอน (silicon die) ให้อยู่กับที่ เชื่อมต่อชิปกับวงจรภายนอก และช่วยจัดการความร้อนระหว่างการทำงาน หากไม่มีโครงลวดนำไฟฟ้าที่มั่นคง แพ็กเกจอาจประสบปัญหาต่างๆ เช่น การสัมผัสทางไฟฟ้าที่ไม่ดี การรองรับทางกลที่ไม่แข็งแรง หรือความน่าเชื่อถือทางความร้อนลดลง

โครงตะกั่วในเซมิคอนดักเตอร์ยังช่วยปกป้องชิปในระหว่างการประกอบและการใช้งานอีกด้วย ในระหว่างการยึดชิ้นส่วน การเชื่อมต่อสายไฟ การขึ้นรูป และการบรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย โครงตะกั่วจะให้ฐานโลหะที่มั่นคงสำหรับชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์และจุดเชื่อมต่อต่างๆ ความมั่นคงนี้มีความสำคัญเพราะแม้แต่การเปลี่ยนแปลงขนาดเพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อมต่อ การจัดเรียงบรรจุภัณฑ์ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในระยะยาวได้

สำหรับแพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ เฟรมตะกั่วต้องรองรับขนาดที่เล็ลง จำนวนขาที่มากขึ้น ระยะห่างระหว่างขาที่ละเอียดขึ้น และการระบายความร้อนที่ดีขึ้น นี่คือเหตุผลที่การออกแบบ วัสดุ ความหนา การตกแต่งพื้นผิว และวิธีการผลิตของเฟรมตะกั่วจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง เฟรมตะกั่วที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพทางไฟฟ้า รองรับการประกอบที่เชื่อถือได้ และช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ขั้นสุดท้ายได้

องค์ประกอบหลักและหน้าที่ของเฟรมวัดระยะ

แผ่นนำไฟฟ้า (Lead frame) ไม่ใช่แค่แผ่นโลหะสำหรับรองรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ธรรมดาๆ เท่านั้น แต่ยังรวมเอาคุณสมบัติต่างๆ เข้าไว้ด้วยกัน ไม่ว่าจะเป็นการรองรับทางกล การเชื่อมต่อทางไฟฟ้า การถ่ายเทความร้อน และความเข้ากันได้กับบรรจุภัณฑ์ ในชิ้นส่วนโลหะที่มีความแม่นยำสูงชิ้นเดียว ในการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ แต่ละส่วนของแผ่นนำไฟฟ้าจะต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวัง เพื่อรองรับการประกอบที่เสถียรและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในระยะยาว

การรองรับเชิงกลสำหรับแม่พิมพ์

แผ่นรองชิป (Die pad) ทำหน้าที่เป็นฐานที่มั่นคงสำหรับชิปซิลิคอนในระหว่างการติดชิป การเชื่อมต่อสายไฟ การขึ้นรูป และการบรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การรองรับนี้ช่วยให้ชิปอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องและลดความเสี่ยงของการเคลื่อนที่ในระหว่างการประกอบ สำหรับแพ็คเกจขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูง การรองรับชิปที่มั่นคงมีความสำคัญ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้และการจัดตำแหน่งแพ็คเกจที่แม่นยำ

การสร้างเส้นทางไฟฟ้า

ตัวนำไฟฟ้าในโครงสร้างเรียกว่า "นิ้วนำสัญญาณ" ซึ่งทำหน้าที่เป็นเส้นทางนำไฟฟ้าเชื่อมระหว่างชิปกับวงจรภายนอก ตัวนำภายในเชื่อมต่อกับชิปผ่านสายเชื่อม ในขณะที่ตัวนำภายนอกเชื่อมต่อตัวแพ็กเกจกับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือระบบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ การออกแบบโครงสร้างตัวนำที่ดีจะช่วยรักษาเสถียรภาพในการส่งสัญญาณและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า

ความสามารถในการจัดการความร้อน

แผ่นตัวนำยังช่วยถ่ายเทความร้อนออกจากชิปเซมิคอนดักเตอร์ด้วย ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุปกรณ์ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ LED และแอปพลิเคชันอื่นๆ ที่ต้องการประสิทธิภาพสูง แผ่นตัวนำที่ทำจากโลหะผสมทองแดงมักถูกเลือกใช้เมื่อต้องการการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีกว่า

ความเข้ากันได้ของแพ็คเกจ

เฟรมตะกั่วถูกใช้ในแพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์หลายประเภท รวมถึงแพ็คเกจ QFP, QFN, SOP และ DIP ระยะห่างระหว่างตะกั่ว จำนวนตะกั่ว ความหนาของเฟรม และการจัดวางแผ่นรองชิปต้องตรงกันกับการออกแบบแพ็คเกจและกระบวนการประกอบ ความเข้ากันได้ของแพ็คเกจที่ดีช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและสนับสนุนสายการประกอบอัตโนมัติ

การควบคุมการผลิตที่แม่นยำ

ความแม่นยำของมิติมีความสำคัญอย่างยิ่งในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีความแม่นยำสูง การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในระยะห่างระหว่างขา ความกว้างของขา หรือความหนาของแผ่นวงจร อาจส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อมต่อสายไฟ การจัดเรียงแพ็คเกจ และผลผลิตของการประกอบขั้นสุดท้าย ดังนั้น วิศวกรควรตรวจสอบค่าความคลาดเคลื่อนของการกัดด้วยสารเคมีและข้อจำกัดด้านการออกแบบเทียบกับความหนาของวัสดุ รูปทรงของขา ความหนาแน่นของส่วนประกอบ และข้อกำหนดในการตรวจสอบ ก่อนที่จะส่งแบบร่างแผ่นวงจรพิมพ์เพื่อการผลิต

การปรับแต่งการออกแบบ

การผลิตโครงลวดนำไฟฟ้าแบบกำหนดเองช่วยให้วิศวกรสามารถปรับขนาดแผ่นรองชิป การจัดวางนิ้วนำไฟฟ้า จำนวนนำไฟฟ้า ความหนาของโครง และพื้นผิวตามความต้องการทางไฟฟ้า ความร้อน และกลไก ความยืดหยุ่นนี้มีประโยชน์สำหรับแพ็คเกจ IC แบบกำหนดเอง เซ็นเซอร์ อุปกรณ์กำลังไฟฟ้า และแอปพลิเคชันเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ ที่โครงลวดนำไฟฟ้ามาตรฐานอาจไม่เหมาะสมกับการออกแบบ

ประสิทธิภาพพื้นผิวและการชุบ

แผ่นตัวนำไฟฟ้าชุบผิวสามารถปรับปรุงความสามารถในการบัดกรี ประสิทธิภาพการเชื่อมต่อสายไฟ ความต้านทานการกัดกร่อน และคุณภาพการสัมผัสทางไฟฟ้าได้ การเคลือบผิวทั่วไปอาจรวมถึงเงิน นิกเกิล ดีบุก หรือทองคำ ขึ้นอยู่กับการใช้งานขั้นสุดท้าย การควบคุมการชุบผิวอย่างเหมาะสมมีความสำคัญต่อการประกอบที่เสถียรและความน่าเชื่อถือของบรรจุภัณฑ์ในระยะยาว

ความน่าเชื่อถือของการผลิต

การผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (Lead Frame) ต้องมีความสม่ำเสมอตั้งแต่ต้นแบบจนถึงการผลิตจำนวนมาก การผลิตที่เสถียรช่วยลดปัญหาขอบไม่เรียบ ความแปรผันของขนาด ข้อบกพร่องในการชุบ และปัญหาในการประกอบ สำหรับรายละเอียดที่ละเอียดหรือลวดลายที่ซับซ้อน แผ่นวงจรพิมพ์ที่ผลิตด้วยการกัดโลหะอย่างแม่นยำสามารถรองรับขอบที่เรียบเนียน การเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่ยืดหยุ่น และการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ที่ปราศจากขอบไม่เรียบ

ต้นทุนและประสิทธิภาพของวัสดุ

เฟรมตะกั่วที่ออกแบบมาอย่างดีจะสร้างสมดุลระหว่างการใช้วัสดุ ประสิทธิภาพของบรรจุภัณฑ์ และต้นทุนการผลิต เป้าหมายไม่ใช่เพียงแค่ลดของเสียจากโลหะ แต่ยังรวมถึงการรักษาความแข็งแรง การนำไฟฟ้า ประสิทธิภาพทางความร้อน และความเสถียรของมิติ ความสมดุลนี้มีความสำคัญทั้งในการพัฒนาต้นแบบและการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในปริมาณมาก

เสถียรภาพในการทำงานในระยะยาว

แผ่นตัวนำไฟฟ้าที่มีคุณภาพน่าเชื่อถือจะต้องทนต่อความร้อน แรงทางกล แรงยึดติด และการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ เมื่อวัสดุ การออกแบบ การชุบ และกระบวนการผลิตได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม แผ่นตัวนำไฟฟ้าจะสามารถรองรับประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เสถียร ความน่าเชื่อถือทางความร้อนที่ดีขึ้น และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่ยาวนานขึ้น

ประเภทของโครงตะกั่วและวัสดุที่ใช้ทั่วไป

แม่พิมพ์ถูกสร้างขึ้นจากโครงโลหะที่มีการออกแบบและวัสดุที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกัน การออกแบบโครงสร้างและวัสดุที่เหมาะสมที่สุดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การระบายความร้อน และความสามารถในการประมวลผล สำหรับการออกแบบขั้นสูงดังกล่าว ยังมีกระบวนการผลิตโครงตะกั่วแบบควบคุมและโครงโลหะเฉพาะที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์การใช้งานพิเศษอีกด้วย

โดยวิธีการผลิต

โดยทั่วไปแล้ว เฟรมตะกั่วส่วนใหญ่ผลิตโดยการปั๊มขึ้นรูปหรือการกัดด้วยสารเคมี การปั๊มขึ้นรูปใช้เครื่องมือแข็งในการตัดและขึ้นรูปแถบโลหะ ส่วนการกัดด้วยสารเคมีจะกำจัดพื้นที่โลหะที่เลือกไว้ผ่านกระบวนการทางเคมีที่ควบคุมได้

• โครงตะกั่วปั๊มขึ้นรูป: ชิ้นส่วนเหล่านี้ผลิตขึ้นโดยกระบวนการขึ้นรูปโลหะด้วยการปั๊ม ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
• กรอบตะกั่วสลักลายสามารถสร้างลวดลายละเอียดและค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำได้โดยใช้ การกัดด้วยสารเคมีเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับโครงสร้างข้อมูลที่ซับซ้อนและแพ็กเกจที่มีความหนาแน่นสูง

-จาก ข้อมูล ความสามารถของกระบวนการ TMNetchการกัดด้วยสารเคมีสามารถประมวลผลแผ่นโลหะที่มีความหนาตั้งแต่ 0.01 มม. ถึง 2.5 มม. ความแม่นยำสูงสามารถทำได้ถึง ±0.025 มม. ภายใต้เงื่อนไขการออกแบบที่เหมาะสม ค่าความคลาดเคลื่อนสุดท้ายยังคงขึ้นอยู่กับวัสดุ ความหนาของเฟรม ระยะห่างระหว่างขา และความหนาแน่นของลวดลาย

กล่าวโดยง่าย การปั๊มขึ้นรูปมักจะเหมาะสมกว่าสำหรับงานออกแบบที่พัฒนาเต็มที่และมีเสถียรภาพ ซึ่งผลิตในปริมาณมาก ในขณะที่การกัดด้วยสารเคมีสำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์แบบกำหนดเองอาจเหมาะสมกว่าสำหรับรูปทรงที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ รูปแบบที่ซับซ้อน การเปลี่ยนแปลงการออกแบบอย่างรวดเร็ว และการพัฒนาในระยะเริ่มต้น

ตามประเภทบรรจุภัณฑ์

ประเภทของแพ็คเกจมีผลต่อแผ่นรองชิป ขาต่อตะกั่ว จำนวนตะกั่ว และวิธีการเชื่อมต่อ นอกจากนี้ยังส่งผลต่อความพอดีของเฟรมตะกั่วกับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และกระบวนการประกอบด้วย ผู้ผลิตเฟรมตะกั่วเซมิคอนดักเตอร์ที่น่าเชื่อถือควรตรวจสอบประเภทของแพ็คเกจก่อนการผลิต

โดยทั่วไปแล้ว แพ็คเกจ QFP และ QFN ต้องการการควบคุมขนาดที่เข้มงวดกว่า เนื่องจากใช้ระยะห่างระหว่างขาที่ละเอียดกว่าและมีความหนาแน่นของขาที่สูงกว่า ในขณะที่แพ็คเกจ SOP และ DIP โดยทั่วไปประกอบได้ง่ายกว่า แต่คุณภาพการชุบและการสม่ำเสมอของขายังคงมีความสำคัญ

วัสดุทั่วไป

• โครงตะกั่วโลหะผสมทองแดงโลหะผสมทองแดงยังมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในระบบเซมิคอนดักเตอร์ที่เน้นประสิทธิภาพสูง—เพื่อความแม่นยำสูง การกัดทองแดง ด้วยโซลูชันต่างๆ TMNetch รักษาค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดในทุกเกรดโลหะผสม
• โครงตะกั่วโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลวัสดุเหล่านี้ยังมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมและการขยายตัวที่ควบคุมได้ จึงถูกนำไปใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำสูง และได้รับประโยชน์จากกระบวนการกัดนิกเกิลที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งช่วยรักษาการควบคุมมิติที่เข้มงวด
• เฟรมตะกั่ววัสดุสั่งทำพิเศษ: โลหะผสมหรือสารเคลือบพิเศษสามารถนำมาผสมผสานกันได้โดยใช้โครงสร้างตะกั่วแบบกำหนดเอง ซึ่งเป็นประโยชน์ตรงที่ช่วยให้สามารถเพิ่มรายละเอียดเพื่อวัตถุประสงค์ทางไฟฟ้า ความร้อน หรือสิ่งแวดล้อมได้

กระบวนการผลิตลีดเฟรม: คู่มือทีละขั้นตอน

กระบวนการผลิตลีดเฟรมเป็นกระบวนการที่มีความแม่นยำสูงและทำซ้ำได้ ใช้ในการผลิตโครงโลหะคุณภาพสูงสำหรับบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ทุกขั้นตอนมุ่งเน้นที่ความแม่นยำ เช่น วัสดุและคุณภาพของบริการผลิตลีดเฟรม ซึ่งในหลายกรณีเป็นไปตามมาตรฐานของสังคม

• การเลือกและเตรียมวัสดุ:

  กระบวนการเริ่มต้นด้วยการเลือกแถบหรือแผ่นโลหะที่เหมาะสม โลหะผสมทองแดงนิยมใช้เมื่อบรรจุภัณฑ์ต้องการประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความร้อนสูง โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลจะใช้เมื่อความเสถียรของขนาดมีความสำคัญมากกว่า

  ก่อนการสร้างลวดลาย วัสดุจะต้องได้รับการทำความสะอาด ปรับให้เรียบ และตรวจสอบความสม่ำเสมอของความหนา ความหนาของกรอบมีผลต่อความแข็งแรงของตะกั่ว การถ่ายเทความร้อน และความแม่นยำในการกัดกรด

  -การกัดกรดทางเคมีของ TMNetch สามารถแปรรูปแผ่นโลหะที่มีความหนาตั้งแต่ 0.01 มม. ถึง 2.5 มม. ได้

• การสร้างรูปแบบ:

  การขึ้นรูปแม่พิมพ์จะสร้างแผ่นรองแม่พิมพ์ นิ้วนำร่อง แท่งเชื่อม และรูปทรงภายนอกของนิ้วนำร่อง การปั๊มขึ้นรูปใช้เครื่องมือแข็งและแรงทางกล มีประสิทธิภาพสำหรับงานออกแบบที่พัฒนาแล้วและมีปริมาณการผลิตสูงมาก

  สำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์แบบกัดลายโลหะ (Etched Lead Frame) นั้น จะใช้แม่พิมพ์ภาพถ่ายในการถ่ายทอดลวดลายลงบนโลหะ จากนั้นใช้สารเคมีควบคุมเพื่อกำจัดส่วนที่เป็นโลหะที่ถูกกัดลายออกไป กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถกัดลายโลหะได้อย่างแม่นยำ ปรับเปลี่ยนการออกแบบได้อย่างยืดหยุ่น และผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ที่ปราศจากเสี้ยนได้

  – ค่าความคลาดเคลื่อนในการกัดเซาะของ TMNetch สามารถทำได้ถึง ±0.025 มม . ภายใต้เงื่อนไขการออกแบบที่เหมาะสม สำหรับเฟรมตะกั่วที่มีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ ผลลัพธ์สุดท้ายยังคงขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ ระยะห่างระหว่างตะกั่ว ความหนาแน่นของลวดลาย และการชดเชยการกัดเซาะ

• แนบตาย:

  การยึดชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์เข้ากับแผ่นรองชิ้นส่วน (Die attach) หมายถึงขั้นตอนนี้ช่วยเสริมความแข็งแรงทางกลและช่วยถ่ายเทความร้อนจากชิปไปยังโครงลวด วัสดุที่ใช้ในการยึดชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป ได้แก่ อีพ็อกซีผสมเงิน อีพ็อกซีดัดแปลง ไซยาเนตเอสเทอร์ และตะกั่วบัดกรี

  สำหรับแพ็คเกจพลังงาน การยึดชิ้นส่วนด้วยตะกั่วบัดกรีสามารถให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีกว่าการยึดชิ้นส่วนด้วยโพลิเมอร์ ข้อมูลจากอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิการยึดชิ้นส่วนด้วยตะกั่วบัดกรีอาจอยู่ในช่วง 260°C ถึง 345°C การควบคุมความหนาของแนวเชื่อมก็มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจากช่องว่างหรือการเคลือบที่ไม่สม่ำเสมอสามารถลดการถ่ายเทความร้อนได้

  แผ่นรองชิปที่เรียบและสะอาดช่วยปรับปรุงคุณภาพการยึดติดของชิป หากพื้นผิวของแผ่นนำไฟฟ้ามีสภาพไม่ดี การยึดเกาะของชุบไม่ดี หรือมีความคลาดเคลื่อนทางมิติ ชิปอาจวางตัวไม่ถูกต้อง ซึ่งอาจส่งผลต่อความน่าเชื่อถือในการเชื่อมต่อสายไฟและการขึ้นรูปในภายหลัง

• การเชื่อมลวด:

  การเชื่อมต่อด้วยลวด (Wire bonding) สร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าขึ้นระหว่างชิปและขาโลหะ โดยทั่วไปจะใช้ลวดทองคำ ทองแดง หรืออลูมิเนียม ขึ้นอยู่กับการออกแบบบรรจุภัณฑ์และงบประมาณ โดยปกติแล้วลวดแต่ละเส้นจะเชื่อมต่อแผ่นเชื่อมต่อ (bond pad) บนชิปหนึ่งจุด กับพื้นที่เชื่อมต่อ (bonding area) บนโครงโลหะ (lead frame) หนึ่งจุด

  ในระหว่างกระบวนการเชื่อมต่อ ตัวนำไฟฟ้าจะต้องคงรูปทรงและอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำ การเคลื่อนไหวเพียงเล็กน้อยอาจทำให้การเชื่อมต่อไม่แข็งแรง สายไฟหลุด หรือการสัมผัสไม่ดี นี่คือเหตุผลที่ระยะห่างระหว่างขาตัวนำ ความเรียบของขาตัวนำ และคุณภาพการชุบมีความสำคัญในการผลิตตัวนำไฟฟ้าที่มีความแม่นยำสูง

  สำหรับแพ็คเกจที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ ความสะอาดของขาตะกั่วมีความสำคัญเป็นพิเศษ ผู้ผลิตโครงขาตะกั่วสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ที่น่าเชื่อถือควรควบคุมความสะอาดของพื้นผิว การเกิดออกซิเดชัน และความสม่ำเสมอของการชุบก่อนการประกอบ รายละเอียดเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่ออัตราความสำเร็จของการเชื่อมต่อ

• การเคลือบผิว:

  การเคลือบผิวช่วยเพิ่มความสามารถในการบัดกรี การเชื่อมต่อสายไฟ ความต้านทานการกัดกร่อน และประสิทธิภาพการสัมผัส เฟรมตะกั่วที่เคลือบผิวอาจใช้เงิน นิกเกิล ดีบุก ทอง หรือการเคลือบหลายชั้น การเคลือบผิวที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อ กระบวนการบัดกรี สภาพการจัดเก็บ และการใช้งานขั้นสุดท้าย

  นิกเกิลมักทำหน้าที่เป็นชั้นกั้นระหว่างทองแดงและผิวเคลือบภายนอก ดีบุกช่วยเสริมความสามารถในการบัดกรี ในขณะที่เงินและทองช่วยเสริมการยึดติดหรือประสิทธิภาพการสัมผัส ในการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง ต้องตรวจสอบชั้นการชุบควบคู่ไปกับกระบวนการประกอบ

  คำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมระบุว่า ความหนาของชั้นเคลือบดีบุกมักขึ้นอยู่กับชั้นรองพื้น ตัวอย่างเช่น อาจต้องใช้การเคลือบดีบุกที่หนากว่าหากไม่มีชั้นรองพื้นเป็นนิกเกิลหรือเงิน นี่คือเหตุผลว่าทำไมการชุบจึงไม่ควรถูกมองว่าเป็นเพียงขั้นตอนเพื่อความสวยงามเท่านั้น

  สำหรับชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการกัดกรด ขั้นตอนปกติคือการกัดกรดก่อนแล้วจึงชุบโลหะหลังจากกัดกรดเสร็จ วิธีนี้ช่วยหลีกเลี่ยงการกัดกรดที่ไม่สม่ำเสมอผ่านชั้นโลหะที่ชุบไว้ก่อนหน้านี้ สำหรับโครงการที่ต้องการการเคลือบผิวด้วยเงิน นิกเกิล ดีบุก ทอง หรือวัสดุอื่นๆบริการชุบโลหะของ TMNetch สำหรับชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการกัดกรดอย่างแม่นยำ สามารถนำไปรวมเข้ากับขั้นตอนการผลิตหลังการกัดกรดได้

• การตรวจสอบและบรรจุภัณฑ์:

  การตรวจสอบจะตรวจสอบว่าเฟรมตะกั่วตรงตามแบบร่างก่อนจัดส่งหรือไม่ จุดตรวจสอบที่สำคัญ ได้แก่ ระยะห่างระหว่างตะกั่ว ความกว้างของตะกั่ว ความหนาของเฟรม ขนาดแผ่นรองแม่พิมพ์ สภาพของครีบ พื้นที่การชุบ และข้อบกพร่องบนพื้นผิว สำหรับการผลิตเฟรมตะกั่วแบบกำหนดเอง การตรวจสอบขนาดควรตรงกับคุณลักษณะที่สำคัญในแบบร่างของลูกค้า

  การตรวจสอบด้วยสายตาช่วยตรวจพบข้อบกพร่องบนพื้นผิว ขาที่งอ ปัญหาการชุบ และการปนเปื้อน การตรวจสอบขนาดจะตรวจสอบว่าชิ้นส่วนนั้นตรงตามข้อกำหนดด้านความคลาดเคลื่อนหรือไม่ สำหรับแพ็คเกจที่มีความหนาแน่นสูง แม้แต่ความเบี่ยงเบนเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อการยึดติดของชิป การเชื่อมต่อสายไฟ หรือผลผลิตของการประกอบขั้นสุดท้ายได้

  หลังจากตรวจสอบแล้ว ต้องทำการบรรจุชิ้นส่วนตะกั่วเพื่อป้องกันการงอ การเกิดออกซิเดชัน และการปนเปื้อน วิธีการบรรจุขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นส่วน รูปแบบของแถบ การตกแต่งพื้นผิว และระยะทางในการขนส่ง การบรรจุที่ดีช่วยให้ผู้ผลิตชิ้นส่วนตะกั่วสามารถปกป้องชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงจนกว่าจะถึงสายการประกอบ

เฟรมตะกั่วสลักลาย: โซลูชันความแม่นยำจาก TMNetch

เฟรมตะกั่วที่สลักด้วยสารเคมีช่วยสร้างมิติที่ละเอียดมากในการออกแบบเซมิคอนดักเตอร์ที่ซับซ้อน ซึ่งต้องการค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำและรูปทรงเรขาคณิตขนาดเล็ก

• การสร้างลวดลายที่มีความแม่นยำสูง: กระบวนการกัดกรดช่วยให้ได้ระยะห่างระหว่างขาที่ละเอียดมาก ทำให้สามารถบรรจุภัณฑ์ที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบและมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เสถียร
• ออกแบบมาเพื่อการออกแบบที่ซับซ้อน: เฟรมตะกั่วแบบกำหนดเองนั้นมีประโยชน์เมื่อการใช้งานต้องการการออกแบบโครงสร้างเฉพาะ ซึ่งมักเป็นเพราะข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพหรือพื้นที่
• กระบวนการผลิตเฟรมตะกั่วแบบควบคุม: ด้วยการควบคุมกระบวนการอย่างเข้มงวด TMNetch สามารถรับประกันความหนาที่สม่ำเสมอ ขอบที่เรียบร้อย และคุณภาพที่คงที่ได้
• ความน่าเชื่อถือและผลผลิตที่เพิ่มขึ้น: ความแม่นยำในการกัดกรดช่วยลดความเค้นทางกลและเพิ่มความน่าเชื่อถือในระยะยาวของบรรจุภัณฑ์ในการใช้งานที่สำคัญ
• การสนับสนุนการผลิตที่ปรับขนาดได้: "บริการผลิตเฟรมตะกั่วของ TMNetch เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างต้นแบบหรือการผลิตจำนวนมาก และไม่ลดทอนความแม่นยำ"

การประยุกต์ใช้เฟรมตะกั่วในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

แผ่นนำไฟฟ้า (Lead frames) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายควบคู่กับ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านการกัดด้วยความแม่นยำสูงอื่นๆในการประกอบเซมิคอนดักเตอร์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ โดยทำหน้าที่เป็นโครงสร้างค้ำจุน การเชื่อมต่อทางไฟฟ้า และเป็นเส้นทางระบายความร้อนจากชิ้นส่วนวงจรรวมหรือชิปไปยังบรรจุภัณฑ์โดยรอบ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค:สมาร์ทโฟน แล็ปท็อป และอุปกรณ์สวมใส่ ต่างอาศัยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านการสลัก ด้วยความแม่นยำสูง เพื่อให้สามารถติดตั้งได้อย่างกะทัดรัดและมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่เชื่อถือได้

• ยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์: นอกจากนี้ใน ภาคอุตสาหกรรมยานยนต์โมดูลควบคุมและเซ็นเซอร์ต่างๆ ถูกขับเคลื่อนด้วยบรรจุภัณฑ์ที่ทนทาน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นโซลูชัน L/F ที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับลูกค้า เพื่อรับมือกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด
• อุปกรณ์จัดการพลังงาน: ให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าขั้นสูงที่เชื่อถือได้ในการใช้งาน
• อุปกรณ์อุตสาหกรรม: โครงสร้างตะกั่วช่วยรองรับ ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม การใช้งานที่การผลิตแบบปั๊มขึ้นรูปให้ผลผลิตที่สม่ำเสมอในปริมาณมาก
• ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตในปริมาณมาก: เฟรมโลหะกัดลายสำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) มอบความแม่นยำและคุณสมบัติเฉพาะที่ซับซ้อนในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีขนาดเล็กที่สุด

คำถามที่พบบ่อย

1. ลีดเฟรมคืออะไร?

ลีดเฟรมเป็นโครงสร้างโลหะที่มีความแม่นยำสูง ใช้ในการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ทำหน้าที่รองรับชิปซิลิคอน สร้างเส้นทางไฟฟ้าผ่านขาโลหะ และช่วยระบายความร้อนออกจากชิป ในบรรจุภัณฑ์ส่วนใหญ่ ลีดเฟรมจะเชื่อมต่ออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ภายในกับวงจรภายนอก

2. เฟรมตะกั่วทำหน้าที่อะไรในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์?

โครงลวดนำไฟฟ้า (Lead frame) ทำหน้าที่รองรับทางกล เชื่อมต่อทางไฟฟ้า และจัดการความร้อน แผ่นรองชิป (Die pad) ยึดชิปซิลิคอนไว้กับที่ ในขณะที่ขานำไฟฟ้า (Lead fingers) เชื่อมต่อชิปกับวงจรภายนอก โครงลวดนำไฟฟ้าที่มั่นคงช่วยปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมต่อ ความน่าเชื่อถือของบรรจุภัณฑ์ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในระยะยาว

3. เมื่อใดที่ผู้ผลิตควรเลือกใช้ลีดเฟรมแบบกำหนดเอง?

เฟรมตะกั่วแบบสั่งทำพิเศษเป็นทางออกที่สมบูรณ์แบบเมื่อตัวเลือกสำเร็จรูปไม่ตรงกับความต้องการด้านไฟฟ้า ความร้อน หรือบรรจุภัณฑ์ ประสิทธิภาพอาจได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นสำหรับการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงหรือที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงผ่านการปรับแต่งกระบวนการผลิตเฟรมโลหะ

4. เหตุใดการผลิตแผ่นตะกั่วแบบปั๊มขึ้นรูปจึงเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย?

การผลิตแผ่นตะกั่วแบบปั๊มขึ้นรูปเป็นที่นิยม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตที่รวดเร็ว แม่นยำ และต้นทุนต่ำ การเลือกแผ่นตะกั่วสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ที่เชื่อถือได้สำหรับผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์นั้น เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเครื่องมือที่แม่นยำ ความสม่ำเสมอของคุณภาพ และปริมาณการผลิตจำนวนมาก

สรุป

แผ่นนำไฟฟ้า (Lead frame) เป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า การจัดการความร้อน และความเสถียรทางกลตลอดอายุการใช้งาน การเลือกกระบวนการผลิตแผ่นนำไฟฟ้าที่ถูกต้องหมายถึงคุณภาพที่สม่ำเสมอในการผลิตปริมาณน้อยถึงมาก สำหรับการใช้งานที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น แผ่นนำไฟฟ้าแบบกำหนดเองจะให้ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพ การร่วมมือกับซัพพลายเออร์ที่มีประสบการณ์ด้านบริการผลิตแผ่นนำไฟฟ้า เช่นTMNetchจะช่วยลดความเสี่ยงในการผลิตของผู้ผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการนำเสนอผลผลิตที่พิสูจน์แล้ว การเลือกซัพพลายเออร์แผ่นนำไฟฟ้าเซมิคอนดักเตอร์ที่ดีที่สุดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงและสมบูรณ์ในตลาดอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการแข่งขันสูง

ต้องการแผ่นตะกั่วสลักลายแบบกำหนดเองสำหรับแพ็คเกจเซมิคอนดักเตอร์ของคุณหรือไม่?

ส่งแบบร่าง วัสดุประเภท ความหนาของเฟรม ระยะห่างระหว่างตะกั่ว จำนวนตะกั่ว ข้อกำหนดการชุบ และปริมาณที่คาดการณ์ไว้มาให้เรา TMNetch จะช่วยตรวจสอบว่าการกัดโลหะด้วยความแม่นยำสูงเหมาะสมกับแบบเฟรมตะกั่วของคุณหรือไม่