一種鐵基材引線框架局部鍍銀的電鍍方法與流程
2023-09-12 11:47:30 2
本發明屬於引線框架的電鍍方法領域，特別涉及一種鐵基材引線框架局部鍍銀的電鍍方法。
背景技術：
引線框架是半導體封裝的基礎材料，其作為集成電路的晶片載體，藉助於鍵合材料(金絲、鋁絲、銅絲)實現晶片內部電路引出端與外引線的電氣連接，形成電氣迴路的關鍵結構件，起到和外部導線連接的橋梁作用。其主要功能就是為電路連接、散熱、機械支撐等作用。
銀(Argentum)，為過渡金屬的一種，化學符號Ag。銀是古代就已知並加以利用的金屬之一，是一種重要的貴金屬。銀的化學性質穩定，導熱、導電性能很好，質軟，富延展性。銀是銀白色的金屬，它具有很好的延展性，其導電性和導熱性在所有的金屬中都是最高的。電子電器是用銀量最大的行業，其使用分為電接觸材料、複合材料和焊接材料。
銅是一種過渡元素，化學符號Cu，英文copper，原子序數29。純銅是柔軟的金屬，單質呈紫紅色。延展性好，導熱性和導電性高，因此在電纜和電氣、電子元件是最常用的材料，本發明中的銅鍍層主要作用是利用銅的導電性高，得到一定厚度的銅層來取代原有部分銅基材引線框架。
鎳是銀白色金屬，具有磁性和良好的可塑性。有良好的耐腐蝕性，本發明中的鎳鍍層主要作用是利用鎳的耐腐蝕性來提高鐵基材引線框架的防腐性能。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種鐵基材引線框架局部鍍銀的電鍍方法，該方法電鍍的銅層能良好的電沉積在鎳鍍層和局部鍍銀層之間，解決了結合力不穩定，出現脫皮、氣泡不良鍍層的問題，實現鐵基材引線框架取代部分銅基材引線框架，並保持原有性能；使得鐵基材的防腐性能和導電性能大大提高，取代原有部分銅基材引線框架成為可能，相對就節約了成本。
本發明的一種鐵基材引線框架局部鍍銀的電鍍方法，包括：
(1)電解除油：將鐵基材引線框架置於電解溶液中電解20～30s，用水清洗，吸乾水分，得到電解除油的鐵基材引線框架；
(2)活化處理：將步驟(1)中鐵基材引線框架置於含5～10wt％硫酸的活化溶液中，室溫浸泡10～20s，用水清洗，吸乾水分；
(3)預鍍鎳：將步驟(2)中活化處理後的鐵基材引線框架置於鎳鍍液中電沉積，然後用水清洗，吸乾水分；
(4)預鍍銅：將步驟(3)中得到的預鍍鎳的鐵基材引線框架置於鹼性銅鍍液中電沉積，然後用水清洗，吸乾水分；
(5)鍍銅：將步驟(4)中預鍍銅的鐵基材引線框架置於酸性銅鍍液中電沉積，然後用水清洗，吸乾水分；
(6)防置換處理：將步驟(5)中鍍銅的鐵基材引線框架置於防銀置換液中4～8s，然後用水清洗，吸乾水分；
(7)預鍍銀：將步驟(6)中防置換處理後的鐵基材引線框架置於預鍍銀液中電沉積，然後用水清洗，吸乾水分；
(8)功能區鍍銀：將步驟(7)中預鍍銀的鐵基材引線框架的功能區用電鍍模具採用噴鍍方式在鍍銀液中電沉積2～5s，然後用水清洗，吸乾水分；
(9)退鍍銀：將步驟(8)中功能區鍍銀的鐵基材引線框架浸入退銀液中電脫銀5～15s，然後用水清洗，吸乾水分；
(10)中和：將步驟(9)中退鍍銀的鐵基材引線框架浸入含氨基磺酸的溶液中2～4s，然後用水清洗，吸乾水分；
(11)過銅保護：將步驟(10)中中和過的鐵基材引線框架浸入銅保護劑溶液中4～8s，然後用水清洗，吸乾水分，乾燥，得到局部鍍銀的鐵基材引線框。
所述步驟(1)中電解溶液中電解除油粉的濃度為50～80g/l；用水清洗為：用自來水清洗。
所述步驟(2)中活化溶液為5～10wt％的硫酸；用水清洗為：用自來水清洗。
所述步驟(3)中鎳鍍液的有效組分含量為：硫酸鎳220～350g/l，氯化鎳40～60g/l，硼酸35～45g/l；鎳鍍液溫度為50～60℃，pH值為3.8～4.8，電流密度為5～25安培/平方分米；電沉積的時間為5～15s。
所述步驟(4)中鹼性銅鍍液中含氰化亞銅40～60g/L，游離氰化鈉12～20g/L；鹼性銅鍍液的溫度為45～55℃，pH值為12～14，電流密度為5～25安培/平方分米；電沉積的時間為4～8s。
所述步驟(5)中酸性銅鍍液的主要組分含量為：硫酸60～90g/l，五水硫酸銅180～270g/l，氯離子60～100mg/l，高速酸銅開缸劑HBC GR MU 1～2ml/l，高速酸銅光亮劑HBC GR R1～3ml/l；電流密度為25～50安培/平方分米；電沉積的時間為20～60s，溫度為50～60℃。
所述HBC GR MU和HBC GR R的購買來源為：上海瀚悅化工有限公司。
所述步驟(6)中防銀置換液的濃度為5～30ml/l，溫度為室溫。
所述防銀置換液為AG-201防銀置換液，購買來源為：陶氏化學電子材料有限公司。
所述步驟(7)中預鍍銀液的主要組分含量為：金屬銀4～8g/L，游離氰化鉀1.0～2.0g/L，電流密度為0.5～2.0安培/平方分米；電沉積的時間為5～15s，溫度為室溫。
所述步驟(8)中用電鍍模具採用噴鍍方式在鍍銀液中電沉積：噴鍍頭的金屬作為陽極，連接整流器的正極，鍍銀溶液用水泵從母槽中抽取，通過噴鍍頭中的縫隙噴出，引線框架連接整流器的負極，通過電鍍模具連續行進，完成銀的電鍍。
所述步驟(8)中鍍銀液的溫度為55～65℃，其主要組分含量為：金屬銀50～80g/L，游離氰化鉀1.0～12.0g/L，開缸鹽500ml/l，光亮劑0.5～5.0ml/l，整理劑0.5～1.0ml/l，電流密度為50～100安培/平方分米。
所述開缸鹽為：Silver Jet 220-SE(陶氏化學電子材料有限公司)。
所述光亮劑為220光亮劑，購買來源：陶氏化學電子材料有限公司；整理劑為220整理劑，購買來源：陶氏化學電子材料有限公司。
所述步驟(9)中退銀液的主要組分含量為：退鍍粉70～90g/L，氫氧化鉀35～45g/L，pH值為9.0～11.0；電脫銀的溫度為30～45℃。
所述步驟(10)中含氨基磺酸的溶液中氨基磺酸的含量為20～50g/L，溫度為室溫。
所述步驟(11)中過銅保護的溫度為30～45℃；銅保護劑溶液的濃度為20～50ml/l。
所述銅保護劑溶液為CUPROTEC的銅保護劑溶液，購買來源為：陶氏化學電子材料有限公司。
所述步驟(3)～(11)中用水清洗為：用去離子水清洗。
所述步驟(1)～(11)中吸乾水分為：用吸水海棉吸乾。
所述步驟(11)中乾燥為：用風刀吹乾後進入烘箱烘乾。
本發明中的銀鍍層主要作用是確保引絲框架與半導體晶片的粘合和與金絲的鍵合強度優異。其中，粘合在引絲框架的載片區，鍵合在引絲框架的鍵合區。
本發明的鐵基材引線框架局部鍍銀的電鍍工藝，其包括以下步驟：電解除油，活化處理，預鍍鎳，預鍍銅，鍍銅，防置換處理，預鍍銀功能區選擇電鍍銀然後進行退鍍銀、中和和過銅保護，即完成引線框架的電鍍。本發明電鍍的銅層能良好的電沉積在鎳鍍層和局部鍍銀層之間，解決了結合力不穩定，出現脫皮、氣泡不良鍍層的問題，實現鐵基材引線框架取代部分銅基材引線框架，並保持原有性能，使得銅鍍層厚度為0.80～1.5μm，局部鍍銀鍍層為1.4-2.5μm，產品均能滿足客戶的使用條件。鎳鍍層厚度達到0.10～0.30μm，銅鍍層厚度達到0.80～1.5μm後，使得鐵基材的防腐性能和導電性能大大提高，取代原有部分銅基材引線框架成為可能，相對就節約了成本。
有益效果
(1)本發明的方法解決了引線框架結合力不穩定，出現脫皮、氣泡不良鍍層的問題，實現鐵基材引線框架在保持原有性能的同時，取代部分銅基材引線框架；
(2)本發明的方法進行局部鍍銀，在後續的半導體封裝中需要用銀層的載片區和鍵合區電鍍銀，大大節約了銀的用量；
(3)本發明的方法使得鐵基材的防腐性能和導電性能大大提高，相對就節約了成本。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
實施例1
(1)電解除油：將引線框架放入電解溶液(具體組成：電解除油粉80g/l)中電解20s，然後用自來水清洗後用吸水海棉吸乾；
(2)活化處理：將電解除油後的引線框架放入含硫酸(10％)的活化溶液(具體組分及組成：硫酸10wt％)中在室溫下浸泡10s，然後用自來水清洗，再用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；
(3)預鍍鎳：將活化處理過的引線框架放入鎳鍍液中電沉積5s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；其中，鎳鍍液有效組分含量為：硫酸鎳220g/l，氯化鎳40g/l，硼酸35g/l，鎳鍍液溫度為50℃，pH值為3.8，電流密度為5安培/平方分米；
(4)預鍍銅：將鍍過鎳的引線框架放入鹼性銅鍍液中電沉積8s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；其中，預鍍銅鍍液中含氰化亞銅40g/L，游離氰化鈉12g/L；鹼性銅鍍液的溫度為45℃，pH值為12，電流密度為5安培/平方分米；
(5)鍍銅：將已預鍍銅的引線框架放入酸性銅鍍液中電沉積25s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；其中，銅鍍液的溫度為50℃，其主要組分含量為：硫酸60g/l，五水硫酸銅180g/l，氯離子60mg/l，HBC GR MU1ml/l，HBC GR R 1ml/l，電流密度為25安培/平方分米；
(6)防置換處理：將已鍍完銅的引線框架浸泡在含商品名為AG-201防銀置換液中8s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；AG-201防銀置換劑的含量為5ml/l，溫度為室溫；
(7)預鍍銀：將防置換處理過的引線框架放入預鍍銀液中電沉積6s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；預鍍銀溫度為室溫，其主要組分含量為：金屬銀4g/L，游離氰化鉀1.0g/L，電流密度為0.5安培/平方分米；
(8)功能區選擇電鍍銀：將已預鍍銀的引線框架的功能區用電鍍模具採用噴鍍方式在鍍銀液中電沉積2s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；選擇電鍍銀溫度為55℃，其主要組分含量為：金屬銀50g/L，游離氰化鉀1.0g/L，開缸鹽500ml/l，220光亮劑5.0ml/l，220整理劑1.0ml/l，電流密度為50安培/平方分米；
(9)退鍍銀：將已局部鍍銀的引線框架浸入退銀液中進行電脫銀15s，使引線框架的非功能區無銀層存在，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；退鍍銀溫度為30℃，其主要組分含量為：退鍍粉90g/L，氫氧化鉀35g/L，pH值為9.0；
(10)中和：將已退完銀的引線框架浸泡在含氨基磺酸的溶液中2s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；中和溫度為室溫，其主要組分含量為氨基磺酸20g/L；
(11)過銅保護：將中和過的引線框架浸泡在含商品名為CUPROTEC的銅保護劑溶液中4s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；最後用風刀吹乾進入烘箱烘乾後即完成引線框架的電鍍；過銅保護的溫度為30℃，其主要組分含量為CUPROTEC的銅保護劑50ml/l。
實施例2
電解除油：將引線框架放入電解溶液(具體組成：電解除油粉50g/l)中電解28s，然後用自來水清洗後用吸水海棉吸乾；
(2)活化處理：將電解除油後的引線框架放入含硫酸(5％)的活化溶液(具體組分及組成：硫酸5wt％)中在室溫下浸泡15s，然後用自來水清洗，再用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；
(3)預鍍鎳：將活化處理過的引線框架放入鎳鍍液中電沉積12s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；其中，鎳鍍液有效組分含量為：硫酸鎳350g/l，氯化鎳60g/l，硼酸45g/l，鎳鍍液溫度為60℃，pH值為4.8，電流密度為25安培/平方分米；
(4)預鍍銅：將鍍過鎳的引線框架放入鹼性銅鍍液中電沉積4s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；其中，預鍍銅鍍液中含氰化亞銅60g/L，游離氰化鈉20g/L；鹼性銅鍍液的溫度為55℃，pH值為14，電流密度為25安培/平方分米；
(5)鍍銅：將已預鍍銅的引線框架放入酸性銅鍍液中電沉積60s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；其中，銅鍍液的溫度為60℃，其主要組分含量為：硫酸90g/l，五水硫酸銅270g/l，氯離子100mg/l，HBC GR MU2ml/l，HBC GR R 3ml/l，電流密度為50安培/平方分米；
(6)防置換處理：將已鍍完銅的引線框架浸泡在含商品名為AG-201防銀置換液中4s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；AG-201防銀置換劑的含量為30ml/l，溫度為室溫；
(7)預鍍銀：將防置換處理過的引線框架放入預鍍銀液中電沉積15s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；預鍍銀溫度為室溫，其主要組分含量為：金屬銀9g/L，游離氰化鉀2.0g/L，電流密度為2.0安培/平方分米；
(8)功能區選擇電鍍銀：將已預鍍銀的引線框架的功能區用電鍍模具採用噴鍍方式在鍍銀液中電沉積5s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；選擇電鍍銀溫度為65℃，其主要組分含量為：金屬銀80g/L，游離氰化鉀12.0g/L，開缸鹽500ml/l，220光亮劑0.5ml/l，220整理劑0.5ml/l，電流密度為100安培/平方分米；
(9)退鍍銀：將已局部鍍銀的引線框架浸入退銀液中進行電脫銀5s，使引線框架的非功能區無銀層存在，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；退鍍銀溫度為45℃，其主要組分含量為：退鍍粉70g/L，氫氧化鉀45g/L，pH值為11.0；
(10)中和：將已退完銀的引線框架浸泡在含氨基磺酸的溶液中4s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；中和溫度為室溫，其主要組分含量為氨基磺酸50g/L；
(11)過銅保護：將中和過的引線框架浸泡在含商品名為CUPROTEC的銅保護劑溶液中8s，然後用去離子水清洗後用吸水海棉吸乾；最後用風刀吹乾進入烘箱烘乾後即完成引線框架的電鍍；過銅保護的溫度為45℃，其主要組分含量為CUPROTEC的銅保護劑20ml/l。