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认识半导体Lead Frame的制造

Kevinzhang
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在半导体行业中,芯片的焊盘和引脚组成了它与PCB板的物理支持和电气连接,这种封装组成了LeadFrame的基础构架。可是如何设计和制造出这种微小的框架呢,笔者带您深入了解下leadframe及其加工方法。

认识Lead Frame

Lead Frame(框架材料)是模塑封装的骨架,它主要由两部分组成:芯片焊盘(die paddle)和引脚(lead finger)。其中芯片焊盘在封装过程中为芯片提供机械支撑,而引脚则是连接芯片到封装外的电学通路。

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就引脚而言,每一个引脚末端都与芯片上的一个焊盘通过引线相连接,该端称为内引脚(inner finger),引脚的另一端就是所谓管脚,它提供与基板或PC板的机械和电学连接。+ e) 框架的功能是显而易见的,首先它起到了封装器件的支撑作用,同时防止模塑料在引线间突然涌出,为塑料提供支撑;其次它使芯片连接到基板,提供了芯片到线路板的电及热通道。

常用的LeadFrame加工方法

框架通常都是由合金材料制成的,加工方法一般为冲压法(stamping punch)和蚀刻法(etching)。化学蚀刻法主要采用光刻及金属溶解的化学试剂从金属条带上蚀刻出图形。

1 冲压法

机械冲制法一般使用跳步工具,靠机械力作用进行冲切。这种方法所使用的模具昂贵,但框架生产成本低。

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各种模具

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2 蚀刻法

对于微细间距封装所采用的框架,通常都是采用蚀刻方法加工的,因为机械冲压加工的精度是无法满足高密度封装要求的。化学蚀刻法主要采用光刻及金属溶解的化学试剂从金属条带上蚀刻出图形。大体可分为以下步骤:

(1)冲压定位孔

(2)双面涂光刻胶

(3)UV通过掩膜板曝光、显影、固化

(4)通过化学试剂腐蚀暴露金属(通常使用三氯化铁等试剂)

(5) 祛除光刻胶

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Leadframe表面处理

LeadFrame在工艺的最后,要进行表面处理工序,这一步的目的就是使框架防止锈蚀,增加它的粘接性和可焊性。镀层材料的选择有一定的规律,首先镀层材料要比框架基本体材料有更好的抗腐蚀性,否则不能起到保护框架的作用。其次,镀层材料的选择需要致密、无空洞,还要有一定的强度,不至于在后期工序中出现开裂问题。一般不会在整个框架上涂镀层,通常在框架芯片焊盘和内引脚上镀银,这可以增加它们的粘接性并增加引线键合的可焊性。为了防止氧化问题的产生,可以在其表面镀一层高分子材料,这种材料在一定温度下会发生分解挥发,这样既保证了框架的抗腐蚀性又不会影响到材料的可靠性和粘接性。

总结

Lead Frame是IC电路里面重要的产品,它广泛应用于电脑、电子玩具以及半导体芯片,它在微小的电路里面一样能保证信号的完整性。电子工业投入大量资金设备以进行高效制造Lead Frame,了解lead frame的制造工艺,让我们更好地认识芯片的封装和发展趋势。

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