QFN 패키징 프로세스에서의 몰드 릴리스 필름: 종합 가이드
2023/07/26
1. 소개
Quad Flat No-leads (QFN)는 컴팩트하고 낮은 프로파일의 통합 회로 (IC) 패키지 형식으로, 특히 공간과 무게가 중요한 전자 산업에서 광범위하게 활용됩니다. "QFN"이란 용어는 패키지의 네면 플랫 디자인과 돌출된 리드나 핔이 없음을 나타냅니다. 대신 전기적 연결은 패키지 바닥의 금속 패드를 통해 확립됩니다. 이 디자인 접근법으로 인해 보다 작은 풋프린트를 구현할 수 있어, QFN은 밀집된 프린트 회로 보드에 이상적입니다. QFN 패키징은 IC에서 발생하는 열을 바닥의 열 패드를 통해 효율적으로 보드로 전달함으로써 우수한 열 성능을 제공합니다. 이 비용 효율적인 패키지는 많은 다른 형식보다 더 적은 재료와 더 간단한 조립 과정을 필요로 합니다.
2. QFN 패키징의 깊이 있는 분석
Quad Flat No-Leads(QFN) 패키징은 집적 회로(IC)용 서피스 마운트 기술(SMT) 패키징의 한 종류입니다. 이것은 돌출된 리드나 핀이 없는 사각형 또는 직사각형 패키지입니다. 대신에, 프린트 회로 기판(PCB)으로의 전기 연결을 위한 아래쪽에 메탈 패드를 특징으로 합니다. 전자 제품의 미니어처라이제이션에 대한 요구가 계속 증가함에 따라, QFN 패키징은 더 나은 열 방출, 컴팩트함, 그리고 비용 효율성을 제공하기 위해 진화하였습니다.
주요 장점
- 컴팩트한 디자인: 작은 푸트프린트로 인해 QFN은 스마트폰 및 기타 컴팩트한 장치에서 사용되는 고밀도 PCB에 이상적입니다.
- 우수한 열 및 전기 성능: 패키지 하단의 열 패드 덕분에 QFN 패키지는 우수한 열 전도성을 제공합니다. 이를 통해 효과적으로 열을 발산합니다. 짧은 리드 길이는 리드의 인덕턴스를 낮추어 전기 성능을 향상시킵니다.
- 비용 효율성: 더 적은 재료와 조립 단계가 필요하므로 QFN 패키징은 상당한 비용 절감을 가져올 수 있습니다. 또한 표준 SMT 프로세스와 호환되므로 생산 비용을 줄입니다.
QFN 패키징 과정
- 다이 어태치: 과정은 다이 어태치 재료를 사용하여 실리콘 다이를 리드프레임(다이에서 외부로 신호를 전달하는 금속 구조)에 부착하는 것으로 시작됩니다.
- 와이어 본딩: 초박형 골드 또는 알루미늄 와이어를 사용하여 다이의 본딩 패드를 리드프레임의 다이 패드에 연결합니다.
- 몰드 컴파운드: 다이와 와이어 본드는 물리적 손상과 환경 오염을 방지하기 위해 보호 몰드 컴파운드에 캡슐화됩니다.
- 싱귤레이션: 성형된 패키지는 싱귤레이션이라는 과정을 통해 개별 유닛으로 분리됩니다.
- 표면 마무리: 노출된 구리 리드프레임에 표면 마무리가 적용되어 산화를 방지하고 납땜성을 향상시킵니다.
- 최종 테스트: 완성된 QFN 패키지는 기능, 성능, 및 신뢰성에 대해 테스트됩니다.
3. 몰드 릴리스 필름의 핵심 이론
금형 방출 필름의 목적과 응용
금형 방출 필름의 사용은 QFN 패키징을 포함한 여러 제조 공정에서 중요합니다. 금형 방출 필름의 핵심 이론은 금형과 성형되는 재료(이 경우, 캡슐화 수지) 사이의 접착력을 줄여 제품의 원활한 방출을 촉진하는 것입니다.
작동 원리
금형 방출 필름은 표면 장력을 줄이는 원리에 기반하여 작동합니다. 표면 장력은 액체 표면이 가능한 한 최소 표면 면적으로 수축하도록 하는 힘입니다. 이 표면 장력을 줄임으로써, 금형 방출 필름은 캡슐화 재료가 금형 표면에 붙는 것을 더 어렵게 하여 탈형 과정을 용이하게 합니다.
유형과 구성
다양한 애플리케이션에 맞게 제작된 금형 방출 필름은 주로 낮은 표면 에너지를 가진 재료로 구성되어 있어 자연스럽게 접착에 대한 저항력이 보장됩니다. 재료의 선택은 특정 응용에 따라 다르며, 종종 그들의 우수한 특성 때문에 비실리콘 기반 재료, ETFE, PTFE, 그리고 기타 독점 블렌드를 포함합니다.
실리콘 기반 필름은 그들의 금형 방출 특성 때문에 일부 응용에서 사용되지만, 여러 가지 이유로 일반적으로 QFN 패키징에는 사용되지 않습니다 :
실리콘 기반의 릴리즈 필름은 탈형 과정 중에 부품에 원치 않는 실리콘 잔류물을 도입할 수 있습니다. 이런 잔류물들은 와이어 본딩, 언더필, 컨포멀 코팅과 같은 후속 공정을 방해할 수 있으며, 이로 인해 전체 장치에서 실패가 발생할 수 있습니다.
실리콘 기반 필름은 QFN 캡슐화 과정에서 사용되는 용매나 수지와 호환되지 않을 수 있습니다. 이 호환성 문제는 접착 또는 잠재적 화학 반응 문제를 초래하여 패키지 무결성을 저해할 수 있습니다.
QFN 패키징에서의 응용
QFN 패키징 과정에서 금형 방출 필름은 금형과 캡슐화 수지 사이에 장벽을 형성합니다. 필름의 항부착 특성은 수지가 금형에 붙지 않도록 하여 패키지된 반도체 기기의 부드러운 방출을 보장합니다.
금형 방출 필름의 사용은 QFN 패키징 과정의 효율성을 높이는 데만 아니라 금형의 수명을 연장하는 데도 도움이 됩니다. 수지가 금형에 붙는 것을 방지함으로써 금형의 마모와 통을 줄여 유지보수 비용과 다운타임을 줄입니다.
몰드 릴리스 필름의 종류와 성능 비교
| PET/PEN 필름 | ETFE 필름 | PTFE Films | |
|---|---|---|---|
| 접착력 (릴리스 특성) | 높은 | 탁월한 | 우수한 |
| 온도 저항 | 보통 | 훌륭함 | 탁월한 |
| 내구성 (눈물 저항성) | 보통 | 훌륭함 | 높은 |
| 오염 가능성 (잔류물) | 낮은 | 낮은 | Very Low |
| 화학적 호환성 | 높은 | 우수한 | 훌륭함 |
| 비용 | 낮은 | 높은 | 높은 |
특정 응용, 제조 공정, 그리고 성형되는 재료에 따라 이상적인 모드 릴리스 필름의 종류가 달라질 수 있다는 점을 주의해야 합니다. 온도, 압력, 화학적 호환성, 성형된 제품의 원하는 표면 마감 등의 요소가 모두 고려되어야 최적의 몰드 릴리스 필름을 선택할 수 있습니다.
관련 제품: PET/PEN 몰드 릴리즈 필름
4. QFN 패키징 프로세스에서의 몰드 릴리스 필름
1단계. 필름 투입:
이 첫 번째 단계에서는 몰드 릴리스 필름이 도입됩니다. 이것은 몰드 캐비티가 위치한 기계에 필름 롤을 공급하는 것을 포함할 수 있습니다. 필름은 몰드의 치수에 따라 잘라내어 완전한 커버를 보장합니다.
단계 2. 필름 진공 성형
필름이 위치한 후에는 진공을 사용하여 몰드의 모양으로 형성됩니다. 이는 필름이 몰드 표면에 제대로 부착되고, 필요한 모든 영역을 포함하여 복잡한 세부 사항까지 덮을 수 있도록 합니다.
단계 3. 리드 프레임 로딩:
리드 프레임 (반도체 칩과 와이어 본드를 유지)은 그 다음에 몰드 캐비티에 로드됩니다. 이는 몰드의 캐비티와 연락을 맞추기 위해 제대로 정렬되어 있는지 확인합니다.
단계 4. 몰드 닫기:
그런 다음 몰드는 닫혀서 리드 프레임이 내부에 밀봉됩니다. 이렇게 하면 최종 제품의 정확한 형상이 보장되고, 이후의 충전 과정 중에 섬세한 구조물이 보호됩니다.
단계 5. 캐비티 채우기:
그런 다음 몰드 캐비티에는 플라스틱 화합물, 보통은 에폭시 수지가 채워집니다. 이 화합물은 가열되고 압축되어 캐비티의 모든 영역으로 흘러가, 리드 프레임을 캡슐화하고 QFN 패키지의 몸체를 형성합니다.
단계 6. 몰드 열기:
몰드 화합물이 완전히 경화되면 몰드가 열립니다. 몰드 방출 필름 덕분에 완성된 QFN 패키지는 몰드 표면에 붙지 않고 쉽고 깨끗하게 제거할 수 있습니다.
단계 7. 성형된 제품 언로딩:
성형된 QFN 패키지는 그 다음 몰드에서 언로드됩니다. 몰드 방출 필름은 부드러운 방출을 보장하며 패키지에 대한 손상 위험을 줄입니다. 남아 있는 필름은 쉽게 제거할 수 있으며, 다음 사이클에 대비하여 몰드를 준비합니다.
이러한 단계는 성형된 패키지가 정확하고 효율적으로 제작되도록 돕고, 한편으로는 성형 방출 필름이 성형 탈형의 용이성과 최종 제품의 품질에 상당한 기여를 합니다.
5. 올바른 몰드 릴리스 필름을 선택하는 방법
필름은 사용하는 특정 유형의 성형 화합물과 호환되어야 합니다. 즉, 화합물과 화학적으로 반응하지 않고, 화합물을 경화시키는데 사용되는 조건에서 방출 특성을 유지해야 합니다.
성형 방출 필름은 성형 과정에서 사용되는 온도와 압력에 견딜 수 있어야 하며, 성질이 저하되거나 방출 특성을 잃지 않아야 합니다.
좋은 성형 방출 필름은 성형된 패키지를 성형체에서 쉽고 깨끗하게 제거할 수 있도록 우수한 비 sticking 특성을 가져야 합니다.
이것은 성형 필름이 파단되기 전에 얼마나 많은 인장(당기는) 힘을 견딜 수 있는지를 측정하는 것입니다. 인장 강도가 높은 필름은 성형 과정 중에 찢어지거나 파열될 가능성이 적으므로, 금형과 제품을 적절히 보호할 수 있습니다.
이것은 성형 필름이 파단되기 전에 얼마나 많이 늘어날 수 있는지를 나타내며, 퍼센트로 표현됩니다. 연신율이 높은 필름은 유연하고 스트레스 하에서 파단되지 않고 변형될 수 있음을 의미합니다. 이것은 성형 과정이 상당한 형태의 변화나 불규칙한 표면을 포함하는 경우에 특히 중요합니다.
일부 성형 필름은 교체가 필요하기 전에 여러 번 사용할 수 있습니다. 이것은 비용을 줄이고 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 하지만, 필름은 좋은 분리 성질을 제공하고 금형이나 성형된 패키지에 어떠한 잔류물도 남기지 않아야 합니다.
비용이 주요 결정 요인이 되어서는 안 되지만, 그래도 고려해야 합니다. 생산량과 정밀도에 따라 성능이 더 좋고 오래 가는 더 비싼 필름이 장기적으로 더 비용 효율적일 수 있습니다.
금형 방출 필름은 금형에 쉽게 적용하고 형성할 수 있어야 합니다. 빠르고 쉽게 적용할 수 있는 필름은 생산 과정의 효율성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
필름의 환경적 영향을 고려하십시오. 일부 필름은 환경 친화적인 재료로 제작되거나 재활용이 가능할 수 있어, 오늘날 점점 더 환경에 대한 의식이 높아지는 세계에서 중요한 장점이 될 수 있습니다.
결론적으로, 적합한 금형 방출 필름을 선택하는 것은 그것의 기계적 성질, 성능 특성, 비용, 그리고 당신의 성형 과정의 특정 요구 사항 사이의 균형을 잡는 행위입니다. 당신의 필요에 가장 적합한 필름을 찾기 위해서는 일부 테스트와 실험이 필요할 수 있습니다.
6. 몰드 릴리스 필름이 QFN 패키징 품질에 미치는 영향
QFN 패키징 품질에 대하여:
금형 방출 필름의 주요 목적은 성형된 패키지를 금형에서 쉽고 깨끗하게 제거하는 것을 용이하게 하는 것입니다. 이것은 패키지의 무결성을 보장하고 탈형 과정 중 손상의 위험을 줄입니다.
금형 방출 필름은 금형 화합물이 금형 표면에 달라붙는 것을 방지함으로써 패키지의 매끄러운 표면 마무리에 기여합니다.
방출 필름은 패키지의 정밀도를 유지하는데 도움이 될 수 있습니다. 패키지가 금형에 붙어 있다면 제거 시 왜곡될 수 있어, 이것이 치수 및 따라서 정밀도에 영향을 미칠 수 있습니다.
금형 수명에 대하여 :
금형 방출 필름을 사용하면 금형 표면의 마모와 누출이 줄어듭니다. 금형 패키지가 제거될 때마다, 특히 패키지가 금형에 붙어 있다면, 금형 표면이 마모되는 위험이 있습니다. 방출 필름을 사용하면 이를 방지하고 금형의 수명을 연장할 수 있습니다.
방출 필름을 사용하면 금형 청소가 쉬워집니다. 금형 화합물의 잔여물은 쉽게 닦아 낼 수 있어, 금형을 손상시킬 수 있는 강력한 청소 방법의 필요성을 줄입니다.
일부 금형 화합물은 시간이 지남에 따라 금형 재료와 반응하여 부식 또는 다른 종류의 퇴화를 일으킬 수 있습니다. 방출 필름은 금형 표면과 화합물 사이에 장벽을 제공하여 금형을 보호할 수 있습니다.
결론적으로, QFN 패키징 과정에서 금형 방출 필름을 사용하는 것은 최종 제품의 품질을 크게 향상시키고 금형의 수명을 연장할 수 있습니다. 따라서 적절한 방출 필름을 선택하는 것은 금형 공정을 최적화하는 데 중요한 단계입니다.
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