CN109468670B - 引线框架电镀铜层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种引线框架电镀铜层的方法，该方法包括以下步骤：对引线框架基材进行前处理；采用双向脉冲电流，对经过前处理的所述引线框架基材进行电镀，得铜层；对所述铜层进行后处理，即得；所述双向脉冲电流的工艺参数包括：正向脉冲电流密度10ASD～15ASD，脉宽为0.5ms～50ms；反向脉冲电流密度为‑40ASD～‑30ASD，脉宽为0.1ms～10ms。本发明所述方法可以有效提高电镀铜层与封胶的粘接强度。

Description

引线框架电镀铜层的方法
技术领域
本发明涉及集成电路的电镀领域，特别是涉及引线框架电镀铜层的方法。
背景技术
引线框架作为集成电路的芯片载体，是一种借助于键合材料(金丝、铝丝、铜丝)实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，是形成电气回路的关键结构件，它起到了和外部导线连接的桥梁作用，绝大部分的半导体集成块中都需要使用引线框架，是电子信息产业中重要的基础材料。引线框架表面电镀金属层后，一般与环氧模塑料(EMC)粘接。目前，在引线框架电镀铜层的表面封胶时，由于电镀铜层表面光滑，粘接强度不高，造成铜表面与胶粘接不牢固而脱胶，而如果电镀铜层表面变得凹凸无序，在凹坑后容易残留空气和杂质，产生气泡，形成应力集中，也会造成粘接强度下降，因此，如何增加引线框架电镀铜层与封胶之间的粘接强度，困扰着相关研发人员。
发明内容
基于此，本发明提供一种引线框架电镀铜层的方法，该方法能够有效改善电镀铜层与封胶粘接不牢固的问题，提高电镀铜层与封胶的粘接强度。
具体技术方案为：
一种引线框架电镀铜层的方法，包括以下步骤：
对引线框架基材进行前处理；
采用双向脉冲电流，对经过前处理的所述引线框架基材进行电镀，得铜层；
对所述铜层进行后处理，即得；
所述双向脉冲电流的工艺参数包括：
正向脉冲电流密度10ASD～15ASD，脉宽为0.5ms～50ms；
反向脉冲电流密度为-40ASD～-30ASD，脉宽为0.1ms～10ms。
在其中一个实施例中，所述正向脉冲电流密度为10ASD～12ASD，脉宽为5ms～50ms；
所述反向脉冲电流密度为-35ASD～-30ASD，脉宽为1ms～10ms。
在其中一个实施例中，所述正向脉冲电流密度为12ASD，脉宽为50ms；
所述反向脉冲电流密度为-30ASD，脉宽为10ms。
在其中一个实施例中，所述电镀的总时间为20s～28s。
在其中一个实施例中，所述电镀工艺中，以水为溶剂，镀铜液包含如下浓度的组分：
65～75g/L的CuSO4·5H2O；
60～100g/L的H2SO4；
2～5mL/L的FEC光亮剂；
5～10mL/L的FEC填平剂。
在其中一个实施例中，所述电镀的温度为40℃～60℃。
在其中一个实施例中，所述铜层的厚度为0.4μm～1.02μm。
在其中一个实施例中，所述前处理包括以下步骤：
对所述引线框架基材进行除油；
对除油后的所述引线框架基材进行活化。
在其中一个实施例中，所述除油的工艺参数包括：电流密度为2A/dm2～6A/dm2，温度为50℃～70℃。
在其中一个实施例中，所述活化的工艺参数包括：于活化液中浸没的时间为10s～20s。
在其中一个实施例中，所述后处理的步骤包括：将所述铜层浸没于CB-2001溶液中，浸没时间为10s-20s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用双向脉冲电流，对引线框架基材进行电镀，并通过控制正向脉冲电流和反向脉冲电流的电流密度和脉宽，得到表面颗粒粒径大、排列紧实、凹凸有序的铜层。上述铜层表面具有较大的表面粗糙度，既能保证封胶时，胶液能够进入凹孔中，便于胶液固化后生成无数胶钩，增加胶和金属铜表面的粘结强度，加强胶和金属铜表面结合的牢固程度；又能避免因表面凹凸无序，在铜层表面的凹孔中残留空气和杂质造成应力集中，粘接强度下降的现象。
附图说明
图1为引线框架基材表面的SEM图；
图2为实施例1电镀铜层表面的SEM图；
图3为实施例2电镀铜层表面的SEM图；
图4为实施例3电镀铜层表面的SEM图；
图5为实施例4电镀铜层表面的SEM图；
图6为实施例5电镀铜层表面的SEM图；
图7为实施例6电镀铜层表面的SEM图；
图8为实施例7电镀铜层的表面形态示意图；
图9为实施例4电镀铜层的表面形态示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的引线框架电镀铜层的方法作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种引线框架电镀铜层的方法，包括以下步骤：
对引线框架基材进行前处理；
采用双向脉冲电流，对经过前处理的所述引线框架基材进行电镀，得铜层；
对所述铜层进行后处理，即得；
所述双向脉冲电流的工艺参数包括：
正向脉冲电流密度10ASD～15ASD，脉宽为0.5ms～50ms；
反向脉冲电流密度为-40ASD～-30ASD，脉宽为0.1ms～10ms。
通过采用双向脉冲电流对引线框架基材进行电镀，并通过控制正向脉冲电流和反向脉冲电流的电流密度和脉宽，得到了表面颗粒粒径大、排列紧实、凹凸有序的铜层。上述铜层表面具有较大的表面粗糙度，既能保证封胶时，胶液能够进入凹孔中，使其固化后生成无数胶钩，增加胶和金属铜表面的粘结强度，加强胶和金属铜表面结合的牢固程度；又能避免因表面凹凸无序，在铜层表面的凹孔中残留空气和杂质造成应力集中，粘接强度下降的现象。
进一步地，电镀工艺中，以水为溶剂，镀铜液包含如下浓度的组分：
65～75g/L的CuSO4·5H2O；
60～100g/L的H2SO4；
2～5mL/L的FEC光亮剂；
5～10mL/L的FEC填平剂。
其中，FEC光亮剂可购自安美特。
FEC填平剂可购自安美特。
FEC光亮剂对双向脉冲电流的电流密度的拓宽有重要作用，进而影响铜铜层的分子排列结构。
可以理解的，对引线框架基材进行前处理包括对引线框架基材进行除油和活化的步骤。增加基材与铜层的结合力。
对铜层进行后处理，所述后处理包括将铜层浸没于保护水溶液CB-2001(购自丰元化学株式会社)溶液中浸没的步骤。对铜层进行保护处理，可以防止铜层变色。
实施例1
本实施例提供一种引线框架电镀铜层的方法，包括以下步骤：
(1)除油：图1为引线框架基材表面的扫描电镜图，其中图1(a)为引线框架基材中心部位表面情况示意图，图2(b)为引线框架基材边缘部位表面情况示意图。将图1所示的引线框架基材置于浓度为100g/L的PT-200溶液(PT-200除油粉，购自域高洋行有限公司)中电解，电流密度为3A/dm，温度为50℃，电解时间为30s。除油后，用自来水清洗残留。
(2)活化：室温下，将基材置于酸盐溶液AS310中浸泡15s，酸盐溶液的浓度为80g/L，购自中山安顺金属处理剂加工厂。除油后，先用自来水清洗，再用RO纯水清洗残留。
(3)电镀：采用双向脉冲电流，对除油后的所述引线框架基材进行电镀，得铜层。
其中，以水为溶剂，镀铜液包含以下组分：
70g/L的CuSO4·5H2O；70g/L的H2SO4；3mL/L的FEC光亮剂；7mL/L的FEC填平剂。
双向脉冲条件如表1所示：
表1
Figure BDA0001868504420000061
(4)后处理：室温下，将上述铜层浸没与浓度为30％的保护水溶液CB-2001溶液中，时间为15s，即得。
本实施例铜层表面的扫描电镜图如图2所示。图2(a)为引线框架中心位置处的铜层表面情况示意图，图2(b)为引线框架边缘位置处的铜层表面情况示意图。从图2可看出，本实施例铜层表面颗粒大小分布均匀，表面较光滑，粗糙度较小，导致封胶时，金属铜层与封胶粘接强度相对较小。经测量，本实施例铜层的厚度为699.4nm～786.8nm。
实施例2
本实施例提供一种引线框架电镀铜层的方法，与实施例1基本相同，区别在于：双向脉冲条件如表2所示：
表2
Figure BDA0001868504420000062
本实施例铜层表面的扫描电镜图如图3所示，图3(a)为引线框架中心位置处的铜层表面情况示意图，图3(b)为引线框架边缘位置处的铜层表面情况示意图。从图3可以看出，中心铜层表面颗粒粒径小，粒径大小分布均匀，粗糙度小，边缘位置处铜层表面颗粒之间的空余较大，粒径大小分布不均匀，粗糙度较大。导致封胶时，中心铜层与胶的粘接强度较弱，边缘铜层与胶的粘接强度较强。经测量，本实施例铜层的厚度为554.4nm～612.6nm。
实施例3
本实施例提供一种引线框架电镀铜层的方法，与实施例1基本相同，区别在于：双向脉冲条件如表3所示：
表3
Figure BDA0001868504420000071
本实施例铜层表面的扫描电镜图如图4所示。图4(a)为引线框架中心位置处的铜层表面情况示意图，图4(b)为引线框架边缘位置处的铜层表面情况示意图。从图4可以看出，铜层表面颗粒粒径小，粗糙度较小。导致封胶时，金属铜层与封胶的粘接强度较弱。经测量，本实施例铜层的厚度为378.8nm～437.1nm。
实施例4
本实施例提供一种引线框架电镀铜层的方法，与实施例1基本相同，区别在于：双向脉冲条件如表4所示：
表4
Figure BDA0001868504420000072
本实施例铜层表面的扫描电镜图如图5所示。图5(a)为引线框架中心位置处的铜层表面情况示意图，图5(b)为引线框架边缘位置处的铜层表面情况示意图。从图5可以看出，铜层表面颗粒粒径较大，凹凸有序，粗糙度较大。导致封胶时，金属铜层与胶的粘接强度较高。经测量，本实施例铜层的厚度为553.7nm～612.0nm。
实施例5
本实施例提供一种引线框架电镀铜层的方法，与实施例1基本相同，区别在于：双向脉冲条件如表5所示：
表5
Figure BDA0001868504420000081
本实施例铜层表面的扫描电镜图如图6所示。图6(a)为引线框架中心位置处的铜层表面情况示意图，图6(b)为引线框架边缘位置处的铜层表面情况示意图。从图6可以看出，中心铜层表面颗粒排列密集，具有较高的粗糙度。导致封胶时，金属铜层与胶的粘接强度较高。经测量，本实施例铜层的厚度为466.2nm～495.4nm。
实施例6
本实施例提供一种引线框架电镀铜层的方法，与实施例1基本相同，区别在于：双向脉冲条件如表6所示：
表6
Figure BDA0001868504420000082
本实施例铜层表面的扫描电镜图如图7所示。图7(a)为引线框架中心位置处的铜层表面情况示意图，图7(b)为引线框架边缘位置处的铜层表面情况示意图。从图7可以看出，铜层表面粗糙度较小。导致封胶时，金属铜层与胶的粘接强度较弱。经测量，本实施例铜层的厚度为991.2nm～1.02μm。
实施例7
本实施例提供一种引线框架电镀铜层的方法，与实施例1基本相同，区别在于：电镀工艺中，以水为溶剂，镀铜液包含如下浓度的组分：
70g/L的CuSO4·5H2O；70g/L的H2SO4；3mL/L的酸铜光亮剂(购自安美特)；7mL/L的酸铜填平剂(购自安美特)。
图8为本实施例铜层表面形态示意图，图9为实施例4电镀铜层的表面形态示意图，与图9对比可知，本实施例铜层表面光亮，粗糙度较小，导致其粘接强度也较弱。
通过实施例1-8的对比可知，实施例4的铜层表面粗糙度最高，铜层与封胶的粘接强度最高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对引线框架基材进行前处理；
采用双向脉冲电流，对经过前处理的所述引线框架基材进行电镀，得铜层；
对所述铜层进行后处理，即得；
所述双向脉冲电流的工艺参数包括：
所述正向脉冲电流密度为12ASD，脉宽为50ms；
所述反向脉冲电流密度为-30ASD，脉宽为10ms；
所述电镀工艺中，以水为溶剂，镀铜液包含如下浓度的组分：
70g/L的CuSO4·5H2O；
70g/L的H2SO4；
3mL/L的FEC光亮剂；
7mL/L的FEC填平剂；
所述电镀的总时间为20s～28s。
2.根据权利要求1所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述电镀的总时间为24s。
3.根据权利要求1所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述电镀的温度为40℃～60℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述铜层的厚度为0.4μm～1.02μm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述前处理包括以下步骤：
对所述引线框架基材进行除油；
对除油后的所述引线框架基材进行活化。
6.根据权利要求5所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述除油的工艺参数包括：电流密度为2A/dm2～6A/dm2，温度为50℃～70℃。
7.根据权利要求6所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述除油的工艺参数包括：电流密度为3A/dm2。
8.根据权利要求6所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述除油的工艺参数包括：温度为50℃。
9.根据权利要求5所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述活化的工艺参数包括：于活化液中浸没的时间为10s～20s。
10.根据权利要求8所述的引线框架电镀铜层的方法，其特征在于，所述活化的工艺参数包括：于活化液中浸没的时间为15s。
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