CN105951135A - 半导体封装的电镀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种半导体封装的电镀方法，其包括去氧化、分别用自来水和纯水清洗半导体封装引线框架、活化、电镀、分别用自来水和纯水清洗半导体封装引线框架、中和、分别用自来水和热纯水清洗半导体封装引线框架以及烘干等步骤。执行去氧化步骤时，在每100升去氧化溶液中添加45—55毫升非离子型表面活性剂(最好是添加50毫升OP‑10乳化剂)，其作用是使该去氧化过程兼顾了去氧化和除油两种效果。本发明能有效解决半导体封装引线框架中的铝合金散热片在碱性电解除油溶液中的反应变色问题，提升产品的成品率，并使产品的性能更加稳定。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种半导体封装的电镀方法。
背景技术
半导体生产流程通常由晶圆制造、晶圆测试、芯片封装和封装后测试四道工艺流程组成；封装包括划片、装片、键合、塑封、去飞边、电镀等工序；电镀目的是通过在半导体封装引线框架表面镀上一层薄而均匀、致密的锡层，以增强半导体的焊接性能。目前，一种较为常用、且比较先进的半导体封装的电镀方法是通过使用上海新阳半导体材料股份有限公司研发的高速自动电镀生产线予以实现的，该方法包括下述步骤：
除油→三次用自来水洗→去氧化→两次用自来水洗→两次用纯水洗→活化→电镀→两次用自来水洗→一次用纯水洗→中和→两次用自来水洗→两次用热纯水洗。
由于上述各步骤均可在高速自动电镀生产线中依次实现，故对于使用纯铜支架或者铁镍合金支架等不含铝的材料制成的半导体封装引线框架的镀锡来说，该方法是非常有效的。然而，对于由两种不同的材料组合而成、且其中一种材料为铝或者铝合金的半导体封装引线框架来说，该方法并不适合。以型号为TO-220S的半导体封装引线框架为例，该半导体元器件以铜支架作为管脚，以铝合金支架作为散热片，铜管脚可以在电镀时按照该方法镀锡，而铝合金散热片则不适合采用该方法，其原因在于：铝属于两性金属，铝合金散热片与酸或者碱都能够发生化学反应，尤其是在除油工序中，铝合金散热片因与强碱性药剂接触并发生化学反应而出现明显的发黄变色情况，从而严重影响产品的外观和质量。
发明内容
本发明提供了一种半导体封装的电镀方法，其目的旨在解决以铝或者铝合金支架为散热片的半导体封装引线框架的电镀问题，从而克服上述现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种半导体封装的电镀方法，包括下述步骤：
步骤一，去氧化，使用每升含有2到4克去氧化粉剂的去氧化溶液将半导体封装引线框架表面的氧化层除去；
步骤二，用自来水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤三，用纯水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤四，活化，用浓度为3％至6％的甲基磺酸溶液，最好是用浓度为5％的甲基磺酸溶液，对半导体封装引线框架进行处理；
步骤五，电镀，所用电镀液的成分包括170～200g/L甲基磺酸、55～65g/L甲基磺酸锡、40～60ml/L的添加剂；
步骤六，用自来水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤七，用纯水清洗半导体封装引线框架，至少清洗一次；
步骤八，中和；使用弱碱性化学试剂进一步将电镀过程中残留在半导体封装引线框架表面的镀液清洗干净；
步骤九，用自来水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤十，用热纯水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤十一，烘干，亦即充分烘干半导体封装引线框架表面的水分。
在上述技术方案的基础上，本发明可进一步附加下述技术手段，以便更好地解决本发明所要解决的技术问题：
在执行步骤一(去氧化)时，在每100升去氧化溶液中添加45—55毫升非离子型表面活性剂，最好是添加50毫升OP-10乳化剂，其作用是使得该去氧化过程兼顾了去氧化和除油两种效果。
进一步地，在执行步骤四(活化)时，将浓度为4％—6％的左旋酒石酸溶液(最好是浓度为5％的左旋酒石酸溶液)与浓度为3％—6％的甲基磺酸溶液(最好是浓度为5％的甲基磺酸溶液)按1比2至1比3的比例(体积比)制成混合液后(混合液的温度最好控制在20℃到22℃之间)，再对半导体封装框架进行处理。
本发明具有下述有益效果：
本发明能有效解决半导体封装引线框架中的铝合金散热片在碱性电解除油溶液中的反应变色问题，提升产品的成品率，并使产品的性能更加稳定。
具体实施方式
以下，以上海新阳半导体材料股份有限公司研发的高速自动电镀生产线为生产设备，以型号为TO-220S的半导体封装的电镀为例(该型号的半导体封装引线框架以铜支架作为管脚，以铝合金支架作为散热片)，具体介绍本发明的一个实施例。
一种半导体封装的电镀方法，包括下述步骤：
步骤一，去氧化，该步骤是通过使用每升含有2到4克去氧化粉剂的去氧化溶液对半导体封装引线框架进行处理而实现的。本实施例所使用的去氧化粉剂是上海新阳半导体材料股份有限公司生产的代码为SYT-866的去氧化粉剂，其主要成分为过硫酸钠，其作用是将半导体封装引线框架表面的、在电镀之前的工序中因高温而产生的氧化层除去，给包括铝合金散热片在内的整个TO-220S去氧化。
步骤二，用自来水两次清洗半导体封装引线框架，其作用是将前述去氧化步骤中残留在产品表面的去氧化粉剂清洗干净，以免污染后续活化步骤中的活化槽；
步骤三，用纯水两次清洗半导体封装引线框架，其目的是进一步清洗残留在半导体封装引线框架上的去氧化粉剂以及前一步骤残留的自来水，使产品表面带有的水为纯水，这样带入活化槽的也是纯水，其作用是为了避免自来水污染后续活化步骤中的活化槽。
步骤四，活化，亦即在活化槽中使用浓度为3％至6％、最好是浓度为5％的甲基磺酸溶液，对半导体封装引线框架进行处理，其作用是通过弱酸来除去前面水洗过程中、因水的作用而在半导体封装引线框架表面产生的薄的氧化层；此外，由于甲基磺酸溶液也是电镀液的成分之一，故使用甲基磺酸溶液不仅能除去半导体封装引线框架表面产生的薄的氧化层，而且也不会污染后续工序中所使用的电镀液。
步骤五，电镀，所用电镀液的成分包括170～200g/L甲基磺酸(例如上海新阳半导体材料股份有限公司生产的代码为SYT-810的甲基磺酸)、55～65g/L甲基磺酸锡(例如上海新阳半导体材料股份有限公司生产的代码为SYT-820甲基磺酸锡)、40～60ml/L添加剂(例如上海新阳半导体材料股份有限公司生产的代码为SYT-5370的添加剂)，电镀原理与其他型号的半导体封装引线框架一样，都是在电流的作用下锡阳子迁移到阴极框架表面还原成金属锡，从而达到镀锡的目的。
步骤六，用自来水两次清洗半导体封装引线框架，亦即清洗在电镀过程中残留在产品表面的镀液。
步骤七，用纯水清洗半导体封装引线框架一次，亦即进一步清洗产品表面残留的镀液以及前一步骤残留的自来水，防止自来水污染后续步骤所使用的中和液
步骤八，中和，所使用的中和液为一种弱碱性化学试剂，例如上海新阳半导体材料股份有限公司生产的代码为SYT-870的中和液，其主要成分为磷酸三钠，中和的目的是通过使用弱碱性化学试剂进一步将电镀过程中残留在半导体封装引线框架表面的镀液清洗干净。
步骤九，用自来水两次清洗半导体封装引线框架，亦即清洗经过前述中和步骤后残留在半导体封装引线框架表面的中和液。
步骤十，用热纯水两次清洗半导体封装引线框架，其作用是进一步清洗残留在半导体封装框架表面的中和液以及前一步骤残留的自来水。
步骤十一，烘干，亦即充分烘干半导体封装引线框架表面的水分，避免产品在存放后出现变色问题。
需要特别说明的是，与目前较为常用的电镀方法相比，本实施例中的工艺流程不包括除油这一道工序，为此，当半导体封装框架经过高速自动电镀生产线中的除油槽时，除油槽中的药水泵是不启动的，因此产品经过除油槽时不会浸泡在碱性除油液中，从而有效避免铝合金散热片与碱性除油液的接触而造成发黄变色现象。另外，为了有效解决半导体的除油问题，本实施例可在执行去氧化这一步骤时，在每100升去氧化溶液中添加45—55毫升非离子型表面活性剂(例如烷基酚聚氧乙烯醚TX-10、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚FMEE，净洗剂6501等非离子型表面活性剂)、最好是添加50毫升的OP-10表面活性剂(OP-10乳化剂)，其作用是使去氧化过程兼顾了去氧化和除油两种效果。多次试验的结果表明，添加了非离子型表面活性剂、特别是添加了OP-10乳化剂的去氧化溶液能够很好的除去TO-220S半导体封装表面的油污，且去氧化效果也很好。
以上，以TO-220S半导体封装引线框架的电镀为例，介绍了本发明的一个实施例，需要强调的是，本发明的工作对象不限于TO-220S半导体封装，其他含有铝或者铝合金支架的半导体封装引线框架也可采用本发明的方法进行电镀。
另需说明的是，本发明在具体实施的过程中，可对上述实施例中的步骤作一些调整，例如，对于涉及水洗(包括用自来水和纯水清洗)的步骤来说，水洗次数可调整，原来清洗一次的，可改为两次、甚至三次，原来清洗两次的，可改为三次、甚至四次。又如，在实施活化这一步骤时，可将浓度为4％—6％的左旋酒石酸溶液(最好是浓度5％的左旋酒石酸溶液)与浓度为3％—6％的甲基磺酸溶液(最好是浓度5％的甲基磺酸溶液)按1比2至1比3的比例(体积比)制成混合液后(混合液的温度最好控制在20到22℃之间)，再对半导体封装框架进行处理。多次实验表明，使用左旋酒石酸溶液和甲基磺酸溶液的混合液对半导体封装框架进行处理，不仅能更好地清除因水的作用而在半导体封装框架表面产生的薄的氧化层，而且能使电镀层更加均匀、致密。此外，将使用自来水清洗的步骤全部改为使用纯水清洗在技术上也是完全可行的，但成本太高。
Claims (6)
1.一种半导体封装的电镀方法，包括下述步骤：
步骤一，去氧化，使用每升含有2到4克去氧化粉剂的去氧化溶液将半导体封装引线框架表面的氧化层除去；
步骤二，用自来水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤三，用纯水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤四，活化，用浓度为3％至6％的甲基磺酸溶液对半导体封装引线框架进行处理；
步骤五，电镀，所用电镀液的成分包括170～200g/L甲基磺酸、55～65g/L甲基磺酸锡、40～60ml/L的添加剂；
步骤六，用自来水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤七，用纯水清洗半导体封装引线框架，至少清洗一次；
步骤八，中和；使用弱碱性化学试剂进一步将电镀过程中残留在半导体封装引线框架表面的镀液清洗干净；
步骤九，用自来水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤十，用热纯水清洗半导体封装引线框架，至少清洗两次；
步骤十一，烘干，亦即充分烘干半导体封装引线框架表面的水分。
2.如权利要求1所述的半导体封装的电镀方法，其特征在于：执行步骤一时，在每100升去氧化溶液中添加45—55毫升非离子型表面活性剂。
3.如权利要求1所述的半导体封装的电镀方法，其特征在于：执行步骤一时，在每100升去氧化溶液中添加50毫升OP-10乳化剂。
4.如权利要求1、2或者3所述的半导体封装的电镀方法，其特征在于：执行步骤四时，用浓度为5％的甲基磺酸溶液对半导体封装引线框架进行处理。
5.如权利要求1、2或者3所述的半导体封装的电镀方法，其特征在于：在执行步骤四时，将浓度为4％—6％的左旋酒石酸溶液与浓度为3％—6％的甲基磺酸溶液按1比2至1比3的比例制成混合液后，再对半导体封装框架进行处理。
6.如权利要求5所述的半导体封装的电镀方法，其特征在于：所述左旋酒石酸溶液的浓度为5％，所述甲基磺酸溶液的浓度为5％，所述混合液的温度控制在20℃到22℃之间。
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