CN102349153A - 引线框架及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种引线框架包括：基底金属层；镀铜层，包括铜层和含铜合金层中的至少一个，被配置为电镀所述基底金属层以形成表面粗糙度；以及上镀层，包括至少一个镀层，该镀层包括由镍、钯、金、银、镍合金、钯合金、金合金和银合金所构成的组中选出的至少一种，所述上镀层被配置为电镀所述镀铜层。

Description

引线框架及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于半导体封装的引线框架以及该引线框架的制造方法，具体地说，涉及一种能够以低廉的生产成本维持或提升半导体封装质量的用于半导体封装的引线框架。
背景技术
像半导体芯片一样，引线框架是半导体封装中所包含的组件之一。引线框架既用作将半导体芯片连接到外部电路的导线，又用作安装半导体芯片并将其固定在静止状态的支撑架。
常规的引线框架通过预镀方法(pre-plating method)来制造。根据所述预镀方法，引线框架预镀有多层金属层，这些金属层在焊接过程中具有优异浸润性，从而在后处理时不需要对半导体封装的外部引线框架进行引线电镀过程。这里，与塑封料的粘附力和潮湿性能相关的浸润性是焊料能够多好地将器件引线或端子焊接到线路板上的度量。因此，有可能制造一种不用引线的或无引线的半导体封装。
没有引线电镀过程的预镀方法可以减少后处理时的一些制造步骤，并且具有防止环境污染的优点。
然而，由于引线框架镀有昂贵的金属，因此，用所述预镀方法制造的半导体封装的生产成本就增加了。
发明内容
技术问题
本发明的一个实施例提供一种引线框架以及该引线框架的制造方法，并提供一种用于减少在制造引线框架的预镀方法中使用的昂贵金属的厚度的方法。
另外，本发明的一个实施例提供一种以低廉的生产成本提高或增强包含引线框架的半导体封装的性能的方法。
再者，本发明的一个实施例提供提高引线键合强度、可焊性、塑封料粘附力和层叠质量的引线框架。
技术方案
在本发明的一个实施例中，一种引线框架包括：基底金属层；镀铜层，包括铜层和含铜合金层中的至少一个，被配置为电镀所述基底金属层以形成表面粗糙度；以及上镀层，包括至少一个镀层，该镀层包括由镍、钯、金、银、镍合金、钯合金、金合金和银合金所构成的组中选出的至少一种，所述上镀层被配置为电镀所述镀铜层。
在本发明的另一个实施例中，一种引线框架的制造方法包括；提供基底金属层；形成镀铜层，该镀铜层包括铜层和含铜合金层中的至少一个，电镀所述基底金属层以形成表面粗糙度；以及形成上镀层，该上镀层包括至少一个层，该层由镍、钯、金、银、镍合金、钯合金、金合金和银合金所构成的组中选出的至少一种构成，所述上镀层被配置为电镀所述镀铜层。
有益效果
本发明提供一种引线框架以及该引线框架的制造方法，并提供一种用于减少在制造引线框架的预镀方法中使用的昂贵金属的厚度的方法。
另外，本发明提供一种以低廉的生产成本提高或增强包含引线框架的半导体封装的性能的方法。
再者，本发明提供在引线键合强度、可焊性、塑封料粘附力和层叠质量方面高级的引线框架。
附图说明
图1是剖视图，描述了根据本发明的一个实施例的引线框架；
图2是照片，示出了图1中所描述的镀铜层；
图3是流程图，描述了根据本发明的一个实施例的引线框架的制造方法。
具体实施方式
本发明示出了一种引线框架以及该引线框架的制造方法。虽然制造时的生产成本低廉，但本发明的一个实施例所述的引线框架包括提高的电子或机械特性。尽管将结合示例性实施例描述本发明，但应该明白，本描述并非意在将本发明限制到这些示例性实施例中。相反，本发明意在不仅涵盖这些示例性实施例，而且也涵盖可以被纳入由所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围之内的各种替换、变型、等同物和其它实施例。
下面将详细述及本发明的各种实施例，这些实施例的例子示于附图中并描述如下。
图1是剖视图，描述了本发明的一个实施例所述的引线框架。
参看图1，所述引线框架包括基底金属层10、形成在基底金属层10的表面上的镀铜层20、以及沉积在镀铜层20的表面上的上镀层100。上镀层100包括至少一个层以电镀镀铜层20，该至少一个层由镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)、镍合金、钯合金、金合金和银合金所构成的组中选出的至少一种构成。
上镀层100包括镀镍层30、形成在镀镍层30的表面上从而使镀镍层30镀有镀钯层40的镀钯层40、以及形成在镀钯层40上的镀金层50。
另外，在镀金层50上，可以形成在图1中未示出的镀银层。此外，上镀层100可以包括由镍(Ni)、钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)、镍合金、钯合金、金合金和银合金所构成的组中选出的一种构成的单个薄层，也可以包括由同一组中选出的多种材料构成的多个薄层。
基底金属层10用作引线框架的主体。根据一个实施例，基底金属层10包括铜层和含铜(Cu)合金层之一。
包括铜层和含铜(Cu)合金层之一的镀铜层20通过硫酸铜电镀过程来形成，以便使镀铜层20的表面粗糙。所述硫酸铜电镀过程使用与诸如铁、钢、黄铜等金属一起工作的硫酸铜(CuSO4)。厚度形成为0.3μm到1.5μm的镀铜层20具有150nm到400nm的表面粗糙度。于是，镀铜层20的表面粗糙度就增加了。
图2是一张照片，示出了图1中所描述的镀铜层。如图2所示，通过所述硫酸铜电镀过程形成的镀铜层20的表面上的晶粒尺寸增大，从而提供粗糙的表面。
包括镍(Ni)或镍合金薄膜的镀镍层30形成的厚度为0.2μm到1μm。
包括钯(Pd)或钯合金薄膜的镀钯层40形成的厚度为0.02μm到0.08μm 。
包括金(Au)或金合金薄膜的镀金层50形成的厚度为0.003μm到0.01μm。
参看图1，由于镀铜层20具有150nm到400nm的表面粗糙度，因此镀镍层30、镀钯层40和镀金层50也提供粗糙的表面。
如上所述，由于形成在基底金属层10上具有大的晶粒尺寸和粗糙的表面的镀铜层20之故，本发明的一个实施例所述的引线框架能够提高或增强引线键合强度、可焊性、塑封料粘合力以及层叠质量(lamination quality)。
此外，在本发明的一个实施例中，所述引线框架包括镀铜层20，使得镀镍层30、镀钯层40和镀金层50的厚度能够减小。于是，该引线框架的生产成本就降低了。
图1示出了包括形成在基底金属层10两面的镀镍层30、镀钯层40和镀金层50的引线框架。然而，在本发明的另一个实施例中，引线框架包括只形成在基底金属层10的一面的镀镍层30、镀钯层40和镀金层50。
图3是流程图，描绘了本发明的一个实施例所述的引线框架的制造方法。
在本发明的该实施例中，所述引线框架可以通过卷对卷过程(reel-to-reelprocess)或每个单个产品单元的剥离过程以及在线过程(in-line process)来制造。
参看图3，提供基底金属层10(S100)。例如，基底金属层10包括铜层和含铜(Cu)合金层之一。在图1所示的实施例中，基底金属层10包括铜层。
对基底金属层10的所述铜层执行清洗过程(S110)。根据一个实施例，所述清洗过程还包括去油脂过程、电化学清洗和酸洗过程中的一个或多个过程。
通过硫酸铜电镀过程在基底金属层10上形成镀铜层20(S120)。所述硫酸铜电镀过程是一种在硫酸铜溶液(CuSO45H2O)中进行的电镀方法。例如，在铜离子浓度约为5到70g/L、电流密度约为3到7ASD的条件下进行硫酸铜电镀过程约10到40秒，使得厚度形成为0.3到1.5μm的镀铜层20可以具有约150到400nm的表面粗糙度。
这里，硫酸铜溶液(CuSO45H2O)相比诸如氰化铜(CuCN)等其它电镀液能够提供具有更大表面粗糙度的电镀层。特别是，在本发明的所述实施例中，用硫酸铜溶液(CuSO45H2O)在大电流密度的条件下进行的电镀过程能够形成厚度为0.3到1.5μm的镀铜层20。
然后，在镀铜层20上形成上镀层100(S130)。
详细地说，用镍(Ni)电镀镀铜层20以便在镀铜层20的表面上形成镀镍层30(S131)。
另外，用钯(Pd)电镀镀镍层30以形成镀钯层40(S132)。
再者，用金(Au)电镀镀钯层40以形成镀金层50(S133)。
在形成镀金层50之后，形成镀银层(S134)。
随后，执行清洗过程(S140)。
如上所述，顺序地形成镀镍层30、镀钯层40、镀金层50和镀银层以形成上镀层100。然而，根据一个实施例，上镀层100可以包括镀镍层30、镀钯层40、镀金层50和镀银层中的一些层，或可以包括多个层，其中上述层中的一些层被轮流地重复沉积。此外，根据一个实施例，它们的形成顺序可以改变。
再者，上镀层100通过用上面的实施例中的非合金金属进行电镀来形成；然而，也可以用诸如镍合金、钯合金、金合金和银合金等合金金属进行电镀来形成上镀层100。
同时，根据一个实施例所述的引线框架的粘附强度基于镀铜层20的表面粗糙度而变化。
在镀铜层20具有150到200nm的表面粗糙度的情形中，所述引线框架具有4.5到6kgf的粘附强度。如果镀铜层20具有200到300nm的表面粗糙度，那么，所述引线框架具有6到7kgf的粘附强度。在另一种情形中，镀铜层20具有300到400nm的表面粗糙度，所述引线框架具有7到9kgf的粘附强度。
对于本领域中的技术人员来说，很明显，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，在本发明中可以做出各种变型和改变。因此，只要本发明的这些变型和改变落在所附权利要求书及其等同物的范围内，本发明就旨在涵盖这些变型和改变。
工业实用性
本发明能够适合于开发或制造Read Frame。

Claims (19)

1.一种引线框架，包括：
基底金属层；
镀铜层，包括铜层和含铜合金层中的至少一个，被配置为电镀所述基底金属层以形成表面粗糙度；以及
上镀层，包括至少一个镀层，该镀层包括由镍、钯、金、银、镍合金、钯合金、金合金和银合金所构成的组中选出的至少一种，所述上镀层被配置为电镀所述镀铜层。
2.根据权利要求1所述的引线框架，其中，所述上镀层为包括所述镍或所述镍合金的镀镍层。
3.根据权利要求1所述的引线框架，其中，所述上镀层为包括所述钯或所述钯合金的镀钯层。
4.根据权利要求1所述的引线框架，其中，所述上镀层为包括所述金或所述金合金的镀金层。
5.根据权利要求1所述的引线框架，其中，所述上镀层包括两个镀层，该两个镀层包括：含所述镍或所述镍合金的镀镍层；以及形成在所述镀镍层上的含所述钯或所述钯合金的镀钯层。
6.根据权利要求1所述的引线框架，其中，所述上镀层包括三个镀层，该三个镀层包括：含所述镍或所述镍合金的镀镍层；形成在所述镀镍层上含所述钯或所述钯合金的镀钯层；以及形成在所述镀钯层上含所述金或所述金合金的镀金层。
7.根据权利要求1所述的引线框架，其中，所述基底金属层包括铜层和含铜合金层中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的引线框架，其中，所述镀铜层具有150到400nm的表面粗糙度和0.3到1.5μm的厚度。
9.根据权利要求2所述的引线框架，其中，所述镀镍层形成的厚度为0.2到1μm。
10.根据权利要求3所述的引线框架，其中，所述镀钯层形成的厚度为0.02到0.08μm。
11.根据权利要求4所述的引线框架，其中，所述镀金层形成的厚度为0.003到0.01μm。
12.一种引线框架的制造方法，包括；
提供基底金属层；
形成镀铜层，该镀铜层包括铜层和含铜合金层中的至少一个，电镀所述基底金属层以形成表面粗糙度；以及
形成上镀层，该上镀层包括至少一个层，该层由镍、钯、金、银、镍合金、钯合金、金合金和银合金所构成的组中选出的至少一种构成，所述上镀层被配置为电镀所述镀铜层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述上镀层为包括所述镍或所述镍合金的镀镍层。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述上镀层为包括所述钯或所述钯合金的镀钯层。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述上镀层为包括所述金或所述金合金的镀金层。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，形成镀铜层包括硫酸铜电镀过程，以便用铜电镀所述基底金属层。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述镀铜层具有150到400nm的表面粗糙度和0.3到1.5μm的厚度。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，形成上镀层包括：
形成包含所述镍或所述镍合金的镀镍层以电镀所述镀铜层；以及
形成镀钯层，该镀钯层形成在所述镀镍层上，包含所述钯或所述钯合金。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，形成上镀层包括：
形成包含所述镍或所述镍合金的薄膜的镀镍层，以电镀所述镀铜层；
形成镀钯层，该镀钯层形成在所述镀镍层上，包含所述钯或所述钯合金；以及
形成镀金层，该镀金层形成在所述镀钯层上，包含所述金或所述金合金。
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