CN108389803B - 一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺，属于集成电路封装技术领域。本发明高可靠性引线框架加工工艺为，先将引线框架进行常规的脱脂、活化、中和、镀铜、预镀银、镀银和退银工序处理，然后将退银后的引线框架依次进行微蚀、再次活化、铜面处理、阳极清洗、银面处理、银保护工序处理后即得。本发明加工工艺通过对引线框架上铜面和和银面的处理，增大了封装过程中塑封料和底材的结合力，集成电路封装后不易分层，从而提高了封装后集成电路的可靠性；经过多次的生产线验证，封装后集成电路可以100%通过一级可靠性测试，能够满足高可靠性集成电路的生产要求。
Description
技术领域
本发明属于集成电路封装技术领域，具体是一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺。
背景技术
长期以来，对于塑封体较大的集成电路，如SSOP系列、LQFP系列、QFP系列等，其塑胶的结合面与整个塑封体结合面的比例，即封装比较大，使用普通的引线框架封装后结合较牢固，可以通过一级可靠性（MSL1）测试，不易在加工和使用过程中产生分层，封装后集成电路的使用寿命可以得到保证。
随着电路集成化程度越来越高，集成电路的体积越来越小，如SOP系列、SOT系列等，封装比明显减小，相当于原来塑封体的1/3-1/4，使用普通的引线框架只能通过三级可靠性（MSL3）测试，无法满足高可靠性集成电路的生产要求。而目前市场上使用的高可靠性引线框架，其加工工艺仅对引线框架的铜面进行了处理（图1），封装后集成电路的一级可靠性仍不稳定，尤其在镀银区域和二焊点部位，容易产生分层，影响封装电路的可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种封装后可通过一级可靠性测试的小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺。
本发明一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺为，先将引线框架进行常规的脱脂、活化、中和、镀铜、预镀银、镀银和退银工序处理，然后将退银后的引线框架依次进行微蚀、再次活化、铜面处理、阳极清洗和银面处理，最后进行常规的银保护处理，其中：
微蚀过程为通过腐蚀去掉引线框架表面的镀铜层，使框架表面微观粗化，腐蚀深度为0.2-0.4μm；
再次活化过程为在框架表面形成一种有机膜，为在棕化槽过程均匀的腐蚀框做准备；
铜面处理过程为通过腐蚀及氧化铜框架，处理后在铜框架表面形成一层棕色氧化层，该棕色氧化层可以增强铜面与塑封料的结合力；
阳极清洗过程为通过电解清洗掉引线框架表面的铜粉；
银面处理过程为通过阴极电解，银层表面氧化，处理后在银表面形成一层1.5-2.5nm纳米级的氧化银层，该氧化层可以增强银面与塑封料的结合力。
上述微蚀过程使用的试剂为氟化钠、过硫酸钠和硫酸氢钠的混合水溶液，记为
Descabase CU，浓度40-60 g/L，温度20-30℃。
再次活化过程使用的试剂为苯并三唑的乙二醇单异丙基醚溶液，记为MoldPrepLF Activator，浓度15-25 mL/L，温度35-45℃。
铜面处理过程为在30-40℃下，于引线框架中依次加入以下五种试剂进行反应：苯并三唑的硫酸溶液（记为MoldPrep HMC A），浓度230-270 g/L，其中苯并三唑的浓度为35g/L，硫酸浓度为15 mL /L；硫酸氢钠与氟化钠的氢氟酸溶液（记为MoldPrep LF Part C），浓度190-230g/L，其中硫酸氢钠浓度为220 g/L，氟化钠的浓度为50 g/L，氢氟酸浓度为15mL/L；硫酸和硝酸的混合溶液（记为MoldPrep HMC D），浓度180-220 mL/L，其中硫酸浓度为125 mL/L，硝酸浓度为40 mL/L；苯并三唑的硫酸溶液（记为MoldPrep LF Starter），浓度15-25 g/L，其中苯并三唑浓度为25 g/L，硫酸浓度为150 mL/L；过氧化氢水溶液（记为MoldPrep LF Part B），浓度30-40 mL/L。
阳极清洗过程为在20-30℃下，保持电流为1-2A，在引线框架加工中加入碳酸钠与硝酸钠的氢氧化钠水溶液（记为MoldPrep PostDip EC），浓度为75-95 g/L，其中碳酸钠的浓度为65 g/L，硝酸钠的浓度为35 g/L，氢氧化钠的浓度为50 g/L，进行电解清洗。
银面处理过程为，在110-150A的电流和40-50℃的温度下，使用浓度为450-550g/L偏硅酸钠、氢氧化钠和碳酸钠的混合水溶液（记为AgPrep 26 L）对引线框架进行阴极电解，其中偏硅酸钠的浓度为175g/L，氢氧化钠的浓度为45g/L，碳酸钠的浓度为140 g/L。
本发明的有益效果是：
1、本发明加工工艺通过对引线框架上铜面和和银面的处理，增大了封装过程中塑封料和底材（铜面和银面）的结合力，集成电路封装后不易分层，从而提高了封装后集成电路的可靠性；经过多次的生产线验证，集成电路封装后可以100%通过一级可靠性测试，能够满足高可靠性集成电路的生产要求。
2、本发明加工工艺所用各试剂成分简单，效果良好，可广泛应用于高可靠性引线框架的加工过程中。
附图说明
图1为现有引线框架加工工艺流程图；
图2为本发明高可靠性引线框架加工工艺流程图；
图3为采用实施例1中工艺进行铜面处理前后引线框架的电镜图：左图为处理前，右图为处理后；
图4为采用实施例1中工艺进行银面处理前后引线框架的电镜图：左图为处理前，右图为处理后；
图5为采用实施例1中工艺处理后的SOP008(90*90)F-12P引线框架可靠性实验前后扫描图：A为可靠性实验前扫描图，B为可靠性实验后扫描图；
图6为采用实施例2中工艺处理后的SOP008(70*70)A-12P引线框架可靠性实验前后扫描图：A为可靠性实验前扫描图，B为可靠性实验后扫描图；
图7为采用实施例2中工艺处理后的SOP016(75*75)-12P引线框架可靠性实验前后扫描图：A为可靠性实验前扫描图，B为可靠性实验后扫描图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
一种SOP008(90*90)F-12P高可靠性引线框架加工工艺：如图2所示，先将引线框架进行常规的脱脂、活化、中和、镀铜、预镀银、镀银和退银工序处理，然后将退银后的引线框架依次使用浓度为40 g/L 的Descabase CU，于20℃下微蚀，使其表面微观粗化，腐蚀深度为0.2μm；使用15 mL/L的MoldPrep LF Activator，于35℃下再次活化，使其表面形成一种有机膜；在30℃下，于引线框架加工中依次加入230 g/L 的MoldPrep HMC A、190g/L 的MoldPrep LF Part C、 180mL/L 的MoldPrep HMC D、 15g/L的 MoldPrep LF Starter 及30 mL/L 的MoldPrep LF Part B，使有机膜表面腐蚀及氧化形成一层棕色氧化层；在20℃下，保持电流为1A，在引线框架中依次加入 40g/L的 KOH溶液和75g/L的MoldPrep PostDipEC 中进行电解，清洗掉引线框架表面的铜粉；在110A的电流和40℃的温度下，使用浓度为450g/L的AgPrep 26 L对引线框架进行阴极电解，形成一层1.5nm的氧化银层，最后通过银保护使其表面生产一层有机膜，提高产品的可靠性。
图3为采用本实施例工艺进行铜面处理前后引线框架的电镜图，左图为处理前，右图为处理后；从图中可以看出铜面处理前铜表面平整，铜面处理后铜表面凹凸不平，形成沟壑状，增加了封装过程铜面与塑封料的结合力。
图4为采用本实施例工艺进行银面处理前后引线框架的电镜图，左图为处理前，右图为处理后；从图中可以看出银面处理前银表面平整，银面处理后银表面凹凸不平，形成小坑状，增加了封装过程中银面与塑封料的结合力。
采用图2流程加工后SOP008(90*90)F-12P引线框架的一级可靠性实验前（A）和实验后的可靠性扫描图片（B）如图5所示；图5中结果显示，一级可靠性实验前后SOP008(90*90)F-12P引线框架均为零分层，表明采用本实施例工艺加工的该产品，能够通过行业一级可靠性考核。
实施例2
一种SOP008(70*70)A-12P高可靠性引线框架加工工艺：如图2所示，先将引线框架进行常规的脱脂、活化、中和、镀铜、预镀银、镀银和退银工序处理，然后将退银后的引线框架依次使用浓度为60 g/L 的Descabase CU，于30℃下微蚀，使其表面微观粗化，腐蚀深度为0.4μm；使用25 mL/L的MoldPrep LF Activator，于45℃下再次活化，使其表面形成一种有机膜；在35℃下，于引线框架中依次加入 270 g/L 的MoldPrep HMC A、210g/L 的MoldPrep LF Part C、200mL/L 的MoldPrep HMC D、20g/L的 MoldPrep LF Starter 及35mL/L 的MoldPrep LF Part B，使有机膜表面腐蚀及氧化形成一层棕色氧化层；在30℃下，保持电流为2A，在引线框架中依次加入55g/L的 KOH溶液和95g/L的MoldPrep PostDipEC 中进行电解，清洗掉引线框架表面的铜粉；在150A的电流和45℃的温度下，使用浓度为500g/L的AgPrep 26 L对引线框架进行阴极电解，形成一层2nm的氧化银层，最后通过银保护使其表面生产一层有机膜，提高产品的可靠性。
采用图2流程加工后SOP008(70*70)A-12P引线框架的一级可靠性实验前（A）和实验后的可靠性扫描图片（B）如图6所示；图6中结果显示，一级可靠性实验前后SOP008(70*70)A-12P引线框架均为零分层，表明采用本实施例工艺加工的该产品，能够通过行业一级可靠性考核。
实施例3
一种SOP016(75*75)-12P高可靠性引线框架加工工艺：如图2所示，先将引线框架进行常规的脱脂、活化、中和、镀铜、预镀银、镀银和退银工序处理，然后将退银后的引线框架依次使用浓度为50 g/L 的Descabase CU，于25℃下微蚀，使其表面微观粗化，腐蚀深度为0.3μm；使用20mL/L的MoldPrep LF Activator，于40℃下再次活化，使其表面形成一种有机膜；在40℃下，于引线框架中依次加入 250 g/L 的MoldPrep HMC A、 230g/L 的MoldPrep LF Part C、220mL/L 的MoldPrep HMC D、25g/L的 MoldPrep LF Starter 及40mL/L 的MoldPrep LF Part B，使有机膜表面腐蚀及氧化形成一层棕色氧化层；在30℃下，保持电流为2A，在引线框架中依次加入55g/L的 KOH溶液和95g/L的MoldPrep PostDip EC中进行电解，清洗掉引线框架表面的铜粉；在130A的电流和50℃的温度下，使用浓度为500g/L的AgPrep 26 L对引线框架进行阴极电解，形成一层2.5nm的氧化银层，最后通过银保护使其表面生产一层有机膜，提高产品的可靠性。
采用图2流程加工后SOP016(75*75)-12P引线框架的一级可靠性实验前（A）和实验后的可靠性扫描图片（B）如图7所示；图7中结果显示，一级可靠性实验前后SOP008(70*70)A-12P引线框架均为零分层，表明采用本实施例工艺加工的该产品，能够通过行业一级可靠性考核。
Claims (4)
1.一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺，其特征在于：先将引线框架进行常规的脱脂、活化、中和、镀铜、预镀银、镀银和退银工序处理，然后将退银后的引线框架依次进行微蚀、再次活化、铜面处理、阳极清洗和银面处理，最后进行常规的银保护处理，其中：
所述微蚀过程为通过腐蚀去除引线框架表面的镀铜层，使引线框架表面微观粗化，腐蚀深度为0.2-0.4μm；
铜面处理过程为通过腐蚀及氧化引线框架，在引线框架表面形成一层棕色氧化层；具体操作为：在30-40℃下，在引线框架加工中依次加入以下五种试剂进行反应：苯并三唑的硫酸溶液，浓度230-270 mL/L，其中苯并三唑的浓度为35g/L，硫酸浓度为15 mL /L；硫酸氢钠与氟化钠的氢氟酸溶液，浓度190-230g/L，其中硫酸氢钠浓度为220 g/L，氟化钠的浓度为50 g/L，氢氟酸浓度为15 mL/L；硫酸和硝酸的混合溶液，浓度180-220 mL/L，其中硫酸浓度为125 mL/L，硝酸浓度为40 mL/L；苯并三唑的硫酸溶液，浓度15-25 g/L，其中苯并三唑浓度为25 g/L，硫酸浓度为150 mL/L；过氧化氢水溶液浓度30-40 mL/L；
阳极清洗过程为通过电解清洗掉引线框架表面的铜粉；
银面处理过程为通过阴极电解使引线框架的银表面氧化，在银面形成一层1.5-2.5nm的氧化层，具体操作为：在110-150A的电流和40-50℃的温度下，使用浓度为450-550g/L偏硅酸钠、氢氧化钠和碳酸钠的混合水溶液对引线框架进行阴极电解，其中偏硅酸钠的浓度为175g/L，氢氧化钠的浓度为45g/L，碳酸钠的浓度为140 g/L。
2.根据权利要求1 所述的一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺，其特征在于：所述微蚀过程使用的试剂为氟化钠、过硫酸钠和硫酸氢钠的混合水溶液，浓度40-60 g/L，温度20-30℃。
3.根据权利要求1 所述的一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺，其特征在于：所述再次活化过程使用的试剂为苯并三唑的乙二醇单异丙基醚溶液，浓度15-25g/L，温度35-45℃。
4.根据权利要求1 所述的一种小塑封体集成电路的高可靠性引线框架加工工艺，其特征在于：所述阳极清洗过程为在20-30℃下，保持电流为1-2A，在引线框架加工中加入碳酸钠与硝酸钠的氢氧化钠水溶液，浓度为75-95 g/L，其中碳酸钠的浓度为65 g/L，硝酸钠的浓度为35 g/L，氢氧化钠的浓度为50 g/L，进行电解清洗。
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