半导体材料Tray盘:精密电子的“安全巢穴”

如今的现代化的半导体制造车间中，千余枚比指甲盖还要小的微小的芯片，均匀地排列在一块块专门盘子上，在一台台高效的自动化的设备的间接的高效的流转中都将会呈现出一番令人瞩目的场景。但在这些看似平常的“盘子”背后，却正是半导体行业的不可或缺的功臣——Tray盘默默无闻的工作。
一、什么是Tray盘？
以更为直接的说法讲，Tray盘就相当于对半导体器件（如芯片、引线框架、封装后的成品等）的一个标准的外壳式的承载、运输、存储和保护的容器。作为精密的制造与自动化的关键组成部分，它的作用不仅仅是一种简单的容器，而更是推动了整个体系的高效运转核心之一。若没有标准的统一的托盘,就难以让机械手臂对微小芯片精准抓取,又如何保证脆弱的硅片在高速的传输中不受损伤呢?就这样,就衍生了为这两方面的需求而生的“安全的巢穴”和“定位的基座”——托盘的诞生!。
二、核心材料：科学与工程的结合
Tray盘的性能很大程度上取决于其材料。目前主流材料可分为两大类：
高端工程塑料（主流之选）：
以其“塑料之王”的称号，聚醚醚酮（PEEK）在各个领域的应用已逐渐广泛，甚至已被称为“21世纪的金刚之石”。其主要的优点就是高的机械强度、耐高温、耐酸、耐碱、耐辐射、耐化学腐蚀等各种优良的物理、化学的性能，在航空、航天、石油、化工、电机、电器、机械、汽车、医疗、电子等各个领域都得到了广泛的应用。其强度高、对高温的抵抗力都很好（长期都可用250℃以上的高温下），同时对多种化学的腐蚀性也俱佳，而且即使在反复的清洗和高温的环境下其外形也较其稳定，几乎都不会有明显的变形。其主要被应用于对洁净度和稳定性要求很高的前道的晶圆的搬运或高端的芯片的测试等领域。
PC（聚碳酸酯）：透明度高，韧性好，具有良好的抗冲击性。方便视觉检测，常用于封装后成品的检查与运输。
PSU/PES（聚砜类）：耐热性、耐水解性和尺寸稳定性优异，是许多高性能Tray盘的可靠选择。
依托于向这些塑料中充入如碳纤维等特殊的导电填料的方式不仅可使其具有了永久的防静电（ESD）或导电的特性，对于防止在精密的半导体元件的制作中因静电的击穿而造成的失误等都起到了很大的作用。
金属材料（特定场景）：
不仅具有了比铁和铸钢的强度高,刚性好,而且对许多酸和碱的腐蚀也都有着很高的抵抗力,同时也具有很好的导热性,使得它在各个领域的应用越来越广泛。基于其高强的散热能力，尤其能在芯片的测试中起到重要的辅助作用，如将需要高强度的支撑的元器件作为测试的插座（Test Socket）的载体等。但由于其重量大、价格昂贵，而且还要求其表面都要严格的处理防止在运输中造成污染以及静电的产生等等都给其带来了很大的不便。
三、关键特点：不止于“装”
一张合格的Tray盘，必须具备以下核心特点：
只有将每个芯片的巢穴（Pocket的尺寸、位置、深度）都严格地按照如JEDEC、EIA等的行业标准一一地把控下，才能达到精准的尺寸的稳定性，公差都常常只有微米的级别。凭借这一关键的步骤，我们就能将全自动的取放（Pick & Place）功能的基本框架初步的实现了。
基于对各类静电不同处理（如绝缘、耗散、导电等），根据其不同的应用场景为产品提供不同等级的ESD防护，从而形成了对器件的“法拉第笼”，有效的保护了其不被静电的突然的电压的破坏。
其优异的洁净度和很低释气性不仅能有效地避免了对芯片的粉尘、颗粒的污染，还能在真空或高温的环境下不释放任何的气体分子，对芯片的长期稳定性都起到了很大的保护作用。
其产品不仅能经受得了自动化设备的高速运转、反复的插拔、甚至能在高温的工艺（如烘烤）中不失其本色的同时，也能经受得了各种各样的化学的清洗，使其具有较长的使用寿命。
基于对其的巧妙的轻量化与堆叠的设计使其不仅便于人工的搬运，也能通过合理的设计实现安全稳固的堆叠，大大的节省了宝贵的洁净室的空间。
四、广泛应用：贯穿芯片的“一生”
Tray盘的身影活跃在半导体产业链的多个关键环节：
封装前后：承载尚未封装的芯片（Die），在贴片（Die Bonding）等工序间流转；更常见的是承载封装完成后的成品IC（如QFP、BGA等），进行测试、打标和运输。
采用芯片测试和精细的分选过程中手段，Tray的扳机便起到了至关重要的作用，它不仅将芯片从测试的机器中取出，也将测试合格的芯片都按照其不同的用途分门别类地放入了不同的Tray盘中。
通过精细的出厂包装不仅能保证了产品的安全抵达电子设备的制造商手中，而且也为下一道工序的良好运转创造了有利的条件。
SMT贴片前：部分芯片会以Tray盘形式提供给电路板组装厂，直接上贴片机进行焊接。
而作为现代微电子工业的基石，其对推动了我国的自动化、精密化、高效化等一系列的深刻的社会和经济的变化也起到了至关重要作用.。凭借对芯片严密工程设计和先进材料科学的默默的守护，从晶圆诞生到终端产品问世都在无微不至的为其所做的每一枚微小芯片都赋予了安全可靠的生命力。