Film di rilascio stampo nei processi di confezionamento QFN: una guida completa
2023/07/26
1. Introduzione
Quad Flat No-leads (QFN) è un formato di confezionamento di circuiti integrati (IC) compatto e a basso profilo ampiamente utilizzato nell'industria elettronica, in particolare dove spazio e peso sono considerazioni chiave. Il termine "QFN" denota il design piatto a quattro lati del pacchetto e l'assenza di lead o pin sporgenti. Invece, le connessioni elettriche sono stabilite tramite pad metallici sul fondo del pacchetto. Questo approccio di progettazione consente una minore impronta, rendendo QFN ideale per schede di circuiti stampati densamente popolate. Il confezionamento QFN offre un'eccellente performance termica, poiché il calore generato dall'IC viene condotto in modo efficiente alla scheda tramite il pad termico inferiore. Questo confezionamento economico richiede meno materiale e processi di assemblaggio più semplici rispetto a molti altri formati.
2. Analisi approfondita del confezionamento QFN
Il packaging Quad Flat No-Leads (QFN) è un tipo di tecnologia di montaggio superficiale (SMT) per circuiti integrati (IC). Si tratta di un pacchetto di forma quadrata o rettangolare senza lead o pin sporgenti. Al contrario, presenta pad metallici sul lato inferiore per connessioni elettriche alla scheda di circuito stampato (PCB). Nato dalle sempre crescenti esigenze di miniaturizzazione nell'elettronica, il packaging QFN si è evoluto per offrire una migliore dissipazione del calore, compattezza e costi rispetto alle tecnologie più vecchie.
Vantaggi chiave
- Design compatto: La sua piccola impronta rende QFN ideale per PCB ad alta densità, come quelli presenti in smartphone e altri dispositivi compatti.
- Prestazioni termiche ed elettriche superiori: I pacchetti QFN offrono un'ottima conducibilità termica grazie al pad termico sul fondo del pacchetto, che dissipa efficacemente il calore. Le brevi lunghezze delle connessioni contribuiscono a una bassa induttanza delle connessioni, migliorando le prestazioni elettriche.
- Convenienza economica: Con meno materiali e meno passaggi di assemblaggio necessari, il packaging QFN può portare a notevoli risparmi sui costi. È anche compatibile con i processi SMT standard, riducendo i costi di produzione.
Processo di confezionamento QFN
- Attacco del Die: Il processo inizia con l'attacco del die di silicio al leadframe (una struttura metallica che trasporta i segnali dal die all'esterno) utilizzando un materiale di attacco del die.
- Bonding dei fili: Vengono utilizzati fili ultra sottili d'oro o d'alluminio per collegare i pad di bonding del die al pad del die del leadframe.
- Composto di stampaggio: Il die e i legami dei fili vengono poi incapsulati in un composto di stampaggio protettivo per proteggere da danni fisici e contaminazione ambientale.
- Singolazione: I pacchetti stampati vengono separati in unità individuali attraverso un processo noto come singolazione.
- Finitura superficiale: Viene applicata una finitura superficiale al leadframe di rame esposto per prevenire l'ossidazione e migliorare la saldabilità.
- Test finale: I pacchetti QFN finiti vengono testati per funzionalità, prestazioni e affidabilità.
3. Teoria di base del film di rilascio stampo
Scopo e applicazioni dei film di rilascio stampo
L'uso dei film di rilascio stampo è fondamentale in vari processi di produzione, tra cui il confezionamento QFN. La teoria di base dietro i film di rilascio stampo coinvolge la riduzione dell'adesione tra lo stampo e il materiale che viene modellato (in questo caso, la resina di incapsulamento), facilitando il rilascio liscio del prodotto.
Principio di funzionamento
I film di rilascio stampo lavorano sulla base del principio di riduzione della tensione superficiale. La tensione superficiale è la forza che fa sì che le superfici liquide si ritirino nell'area superficiale minima possibile. Riducendo questa tensione superficiale, i film di rilascio stampo rendono più difficile per il materiale di incapsulamento aderire alla superficie dello stampo, facilitando così il processo di demolding.
Tipi e composizione
I film di rilascio stampo, adattati per una vasta gamma di applicazioni, comprendono principalmente materiali con bassa energia superficiale, garantendo la loro resistenza naturale all'adesione. La selezione del materiale dipende dall'applicazione specifica, spesso coinvolgendo una varietà di materiali non a base di silicone, ETFE, PTFE e altre miscele proprietarie, a causa delle loro proprietà superiori.
Nonostante il loro utilizzo in alcune applicazioni per le loro proprietà di rilascio del stampo, i film a base di silicone non sono generalmente impiegati nel packaging QFN per diversi motivi:
I film di rilascio a base di silicone potrebbero introdurre indesiderati residui di silicone nei componenti durante il processo di smodellamento. Questi residui possono interferire con processi successivi come il bonding dei fili, l'underfill o la copertura conformale, che possono portare a guasti nel dispositivo complessivo.
I film a base di silicone potrebbero non essere compatibili con i solventi o le resine utilizzati nel processo di incapsulamento QFN. Questa incompatibilità potrebbe portare a problemi di adesione o potenziali reazioni chimiche che potrebbero compromettere l'integrità del pacchetto.
Applicazioni nel packaging QFN
Nel processo di packaging QFN, il film di rilascio del stampo forma una barriera tra lo stampo e la resina di incapsulamento. Le proprietà antiadesive del film assicurano che la resina non si attacchi allo stampo, consentendo un rilascio uniforme dei dispositivi a semiconduttore confezionati.
L'uso di film di rilascio del stampo non solo migliora l'efficienza del processo di packaging QFN, ma estende anche la vita dello stampo. Prevenendo l'adesione della resina allo stampo, riducono l'usura e la lacrimazione dello stampo, riducendo così i costi di manutenzione e i tempi di fermo.
Tipi di pellicole di rilascio per stampi e confronto delle prestazioni
| Film PET/PEN | Film ETFE | PTFE Films | |
|---|---|---|---|
| Adesione (Proprietà di rilascio) | Alto | Eccezionale | Superiore |
| Resistenza alla temperatura | Moderato | Eccellente | Eccezionale |
| Durabilità (Resistenza alla lacerazione) | Moderato | Eccellente | Alto |
| Potenziale per contaminazione (Residui) | Basso | Basso | Very Low |
| Compatibilità chimica | Alto | Superiore | Eccellente |
| Costo | Basso | Alto | Alto |
È importante notare che il tipo ideale di film di rilascio per stampi può variare a seconda dell'applicazione specifica, del processo di produzione e del materiale in fase di stampaggio. Fattori come temperatura, pressione, compatibilità chimica e la finitura superficiale desiderata del prodotto stampato devono essere considerati quando si seleziona il film di rilascio per stampi più appropriato.
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4. Film di rilascio stampo nei processi di confezionamento QFN
Passaggio 1. Introduzione del film:
In questo primo passo, viene introdotto il film di rilascio per stampi. Questo potrebbe comportare l'alimentazione di un rotolo di film nella macchina dove si trova la cavità dello stampo. Il film viene tagliato secondo le dimensioni dello stampo per garantire una copertura completa.
Passaggio 2. Formatura a vuoto del film
Una volta posizionato il film, viene formato secondo la forma del stampo mediante un vuoto. Questo garantisce che il film aderisca correttamente alla superficie dello stampo e che copra tutte le aree necessarie, compresi eventuali dettagli intricati, per fornire una superficie antiaderente.
Passaggio 3. Caricamento del telaio di guida:
Il telaio di guida (che contiene il chip del semiconduttore e i collegamenti del filo) viene quindi caricato nella cavità dello stampo. Si presta attenzione a garantire che sia correttamente allineato per far corrispondere i contatti con le cavità dello stampo.
Passaggio 4. Chiusura dello stampo:
Lo stampo viene quindi chiuso, sigillando il telaio di guida all'interno. Questo garantisce la forma corretta del prodotto finale e protegge le strutture delicate durante il successivo processo di riempimento.
Passaggio 5. Riempimento della cavità:
La cavità della forma viene quindi riempita con un composto di plastica, solitamente una resina epossidica. Questo composto viene riscaldato e pressurizzato per fluire in tutte le aree della cavità, incapsulando il telaio di guida e formando il corpo del pacchetto QFN.
Passaggio 6. Apertura della forma:
Una volta che il composto della forma è completamente indurito, la forma viene aperta. Grazie al film di rilascio della forma, il pacchetto QFN finito non si attacca alla superficie della forma e può essere rimosso facilmente e pulitamente.
Passaggio 7. Scarico del prodotto modellato:
Il pacchetto QFN modellato viene quindi scaricato dalla forma. Il film di rilascio della forma garantisce un rilascio fluido, riducendo il rischio di danni al pacchetto. Eventuali residui di film possono essere facilmente rimossi, preparando la forma per il prossimo ciclo.
Questi passaggi aiutano a garantire che il pacchetto modellato sia realizzato in modo accurato ed efficiente, mentre il film per il rilascio dallo stampo contribuisce in modo significativo alla facilità di sformatura e alla qualità del prodotto finale.
5. Come scegliere il film di rilascio stampo giusto
Il film dovrebbe essere compatibile con il specifico tipo di compound di modellazione che stai utilizzando. Questo significa che non dovrebbe reagire chimicamente con il compound e dovrebbe mantenere le sue proprietà di rilascio nelle condizioni usate per curare il compound.
Il film per il rilascio dallo stampo dovrebbe essere in grado di resistere alle temperature e alle pressioni utilizzate nel processo di modellazione senza degradarsi o perdere le sue proprietà di rilascio.
Un buon film per il rilascio dallo stampo dovrebbe avere ottime proprietà antiaderenti per garantire che il pacchetto modellato possa essere rimosso facilmente e pulitamente dallo stampo.
Questa è una misura di quanto la forza di trazione (o di tiro) il film di rilascio del stampo può resistere prima di rompersi. Un film con un'elevata resistenza alla trazione è meno probabile che si strappi o si rompa durante il processo di stampaggio, garantendo che possa proteggere adeguatamente lo stampo e il prodotto che viene formato.
Questo si riferisce a quanto il film di rilascio del stampo può allungarsi prima di rompersi, rappresentato come una percentuale. Un'elevata percentuale di allungamento alla rottura significa che il film è abbastanza flessibile e può deformarsi sotto stress senza rompersi. Questo è particolarmente importante se il processo di stampaggio comporta significative modifiche di forma o superfici irregolari da coprire.
Alcuni film di rilascio del stampo possono essere utilizzati più volte prima di dover essere sostituiti, il che può ridurre i costi e migliorare l'efficienza. Tuttavia, il film dovrebbe comunque fornire buone proprietà di rilascio e non lasciare alcun residuo sullo stampo o sul pacchetto stampato.
Sebbene il costo non dovrebbe essere il fattore determinante principale, dovrebbe comunque essere considerato. A seconda del volume e della precisione della tua produzione, un film più costoso che offre migliori prestazioni e dura più a lungo potrebbe effettivamente essere più conveniente nel lungo periodo.
La pellicola di rilascio dello stampo dovrebbe essere facile da applicare e formare sullo stampo. Le pellicole che possono essere applicate in modo rapido e semplice possono contribuire a migliorare l'efficienza del processo produttivo.
Considera l'impatto ambientale della pellicola. Alcune pellicole possono essere realizzate con materiali ecologici o possono essere riciclabili, il che può rappresentare un vantaggio significativo nel mondo sempre più attento all'ambiente di oggi.
In conclusione, scegliere la giusta pellicola di rilascio dello stampo è un atto di bilanciamento tra le sue proprietà meccaniche, le caratteristiche di prestazione, il costo e le specifiche esigenze del tuo processo di stampaggio. Potrebbe essere necessario fare alcuni test e sperimentazioni per trovare la pellicola migliore per le tue esigenze.
6. L'impatto dei film di rilascio stampo sulla qualità del confezionamento QFN
Sulla qualità del packaging QFN:
Lo scopo principale di una pellicola di rilascio dello stampo è di facilitare la rimozione facile e pulita del pacchetto stampato dallo stampo. Ciò garantisce l'integrità del pacchetto e riduce il rischio di danni durante la sformatura.
I film di rilascio del stampo contribuiscono a una finitura superficiale liscia del pacchetto, poiché impediscono al composto di stampaggio di aderire alla superficie dello stampo.
I film di rilascio possono aiutare a mantenere la precisione del pacchetto. Se il pacchetto aderisce allo stampo, potrebbe distorcere durante la rimozione, influenzando le sue dimensioni e quindi la precisione.
Sulla durata dello stampo:
L'uso di un film di rilascio del stampo riduce l'usura e le lacerazioni sulla superficie dello stampo. Ogni volta che un pacchetto stampato viene rimosso, c'è un rischio di degrado della superficie dello stampo, soprattutto se il pacchetto si attacca allo stampo. Un film di rilascio può prevenire ciò e prolungare la vita dello stampo.
Un film di rilascio può rendere più facile la pulizia dello stampo. Eventuali residui del composto di stampaggio possono essere facilmente asciugati, riducendo la necessità di metodi di pulizia aggressivi che potrebbero danneggiare lo stampo.
Alcuni composti per stampi potrebbero reagire con il materiale dello stampo nel tempo, causando corrosione o altri tipi di degradazione. Un film di rilascio può fornire una barriera tra la superficie dello stampo e il composto, proteggendo lo stampo.
In conclusione, l'uso di un film di rilascio dello stampo nel processo di imballaggio QFN può migliorare notevolmente la qualità del prodotto finale e prolungare la durata dello stampo. Scegliere il film di rilascio giusto è quindi un passo importante nell'ottimizzare il processo di stampaggio.
