CN111485263B - 一种引线框架去氧化剂、其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引线框架去氧化剂、其制备方法和应用。该去氧化剂包含下列质量分数的组分：30％‑50％有机酸、0.1％‑5％缓蚀剂、0.1％‑1％活化剂、0.1％‑5％抗氧化剂、2％‑4％光亮剂、0.1％‑1％阴离子表面活性剂、0.1％‑1％聚乙烯吡咯烷酮和水，各组分质量分数之和为100％；所述聚乙烯吡咯烷酮的K值为30。本发明的去氧化剂温和无毒、环保性好，且同时适用于铜基材和铁镍基的引线框架的去氧化，去氧化后基材表面光洁平整有抛光效果，金属光泽较强。

Description

一种引线框架去氧化剂、其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种引线框架去氧化剂、其制备方法和应用。

背景技术

在欧盟的ROHS和WEEE指令的大背景下,引线脚的纯锡电镀大范围推广,但纯锡镀层变色问题却开始困扰大家。锡镀层变色与其前处理工艺关系很大，如果前处理工艺效果不好，将会直接带来镀锡层粗糙、孔隙率高及随之而来的变色问题。目前引线框架基材常用的有铜基和铁镍基。为降低成本，这两种基材一般都含有其他金属杂质或合金材质，仅在最上层镀覆0.5-2μm厚的较纯的金属薄层。该薄层极易氧化变质，氧化变质会大大降低基材和后续锡镀层的结合力，增加锡镀层的粗糙度和空隙及随之而来的变色问题。因此镀锡前需要对引线框架进行去氧化的前处理。

传统的去氧化剂中通常采用无机强酸配方，如浓硝酸和/或硫酸以及铬酸盐。现有的无机强酸去氧化剂主要为了清洗基材表面的氧化层，而对去除之和基材样品表面情况和粗糙度无特殊要求。其酸性和溶解性较强，用于对引线框架基材表面，极易造成过腐蚀，从而影响后续锡镀层的质量，无法满足实际操作需求。并且，现有的去氧化剂成分复杂，除了含有多种无机强酸外，还含有多种其它化学物质作为选用成分，如氟化物或铬酸盐等。近年来，环保方面要求避免使用铬酸盐和铁氰化物的使用。此外，目前市场上的去氧化剂往往只能适用于去除一种金属的氧化层，缺乏铜和铁镍可以共用的去氧化剂。所以，在半导体制造过程中，使用目前市场上的去氧化剂，不仅增加了去氧化剂的使用成本，还不满足环保和绿色化学的要求。

因此需要开发一种去氧化剂来解决这些问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服目前市场上缺乏铜基材和铁镍基的引线框架可以共用的去氧化剂，且目前市场上的去氧化剂多采用无机强酸配方，毒性大，环保性差等问题，进而提供了一种引线框架去氧化剂、其制备方法和应用。本发明的引线框架去氧化剂温和无毒、环保性好，且同时适用于铜基材和铁镍基的引线框架的去氧化剂。

本发明提供了一种去氧化剂，包含下列质量分数的组分：30％-50％有机酸、0.1％-5％缓蚀剂、0.1％-1％活化剂、0.1％-5％抗氧化剂、2％-4％光亮剂、0.1％-1％阴离子表面活性剂、0.1％-1％聚乙烯吡咯烷酮和水，各组分质量分数之和为100％；所述聚乙烯吡咯烷酮的K值为30。

所述的有机酸的质量份数优选35％-45％，更优选37％-40％。所述缓蚀剂的质量分数优选1％-3％，更优选2％-2.5％。所述活化剂的质量分数优选0.3％-0.7％，更优选0.4％-0.5％。所述抗氧化剂的质量分数优选1％-3％，更优选2％-2.5％。所述光亮剂的质量分数优选2.5％-3.5％，更优选3％-3.2％。所述阴离子表面活性剂的质量分数优选0.2％-0.8％，更优选0.5％-0.7％。所述聚乙烯吡咯烷酮的质量分数优选0.4％-0.9％，更优选0.6％-0.8％。

其中，所述有机酸可为本领域常规的有机酸，优选柠檬酸。

其中，所述缓蚀剂可为本领域常规的缓蚀剂，优选邻苯二酚和/或邻苯三酚。

其中，所述活化剂可为本领域常规的活化剂，优选亚硝酸钠和/或次氯酸钠。

其中，所述抗氧化剂可为本领域常规的抗氧化剂，优选抗坏血酸、2,6-二叔丁基苯酚、N,N’-二仲丁基对苯二胺、2,6-二叔丁基对甲酚和2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚中的一种或多种。

其中，所述光亮剂可为本领域常规的光亮剂，优选烷基酚聚氧乙烯醚-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、二苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚、异十三醇聚氧乙烯醚和月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。

其中，所述阴离子表面活性剂可为本领域常规的阴离子表面活性剂，优选十二烷基磺酸钠。

其中，所述水优选去离子水、蒸馏水、纯水和超纯水中的一种或多种。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括37％柠檬酸、2％邻苯二酚、0.4％亚硝酸钠、2％抗坏血酸、3％烷基酚聚氧乙烯醚-10、0.5％十二烷基磺酸钠、0.6％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括40％柠檬酸、2.5％邻苯二酚、0.5％亚硝酸钠、2.5％抗坏血酸、3.2％烷基酚聚氧乙烯醚-10、0.7％十二烷基磺酸钠、0.8％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括35％柠檬酸、1％邻苯二酚、0.3％亚硝酸钠、1％抗坏血酸、2.5％烷基酚聚氧乙烯醚-10、0.2％十二烷基磺酸钠、0.4％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括45％柠檬酸、3％邻苯二酚、0.7％亚硝酸钠、3％抗坏血酸、3.5％烷基酚聚氧乙烯醚-10、0.8％十二烷基磺酸钠、0.9％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括30％柠檬酸、0.1％邻苯二酚、0.1％亚硝酸钠、0.1％抗坏血酸、2％烷基酚聚氧乙烯醚-10、0.1％十二烷基磺酸钠、0.1％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括50％柠檬酸、5％邻苯二酚、1％亚硝酸钠、5％抗坏血酸、4％烷基酚聚氧乙烯醚-10、1％十二烷基磺酸钠、1％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括37％柠檬酸、2％邻苯三酚、0.4％次氯酸、2％2,6-二叔丁基苯酚、3％苯乙基酚聚氧乙烯醚、0.5％十二烷基磺酸钠、0.6％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括40％柠檬酸、2.5％邻苯三酚、0.5％次氯酸钠、2.5％N,N’-二仲丁基对苯二胺、3.2％二苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚、0.7％十二烷基磺酸钠、0.8％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括35％柠檬酸、1％邻苯三酚、0.3％次氯酸钠、1％2,6-二叔丁基对甲酚、2.5％异十三醇聚氧乙烯醚、0.2％十二烷基磺酸钠、0.4％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

在本发明一优选方案中，所述去氧化剂包括45％柠檬酸、3％邻苯三酚、0.7％次氯酸钠、3％2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚、3.5％月桂醇聚氧乙烯醚、0.8％十二烷基磺酸钠、0.9％聚乙烯吡咯烷酮和补足余量的水。

其中，所述去氧化剂优选由有机酸、缓蚀剂、活化剂、抗氧化剂、光亮剂、阴离子表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮和水组成，其中，各组分和质量分数均如前所述。

本发明还提供了一种所述的去氧化剂的制备方法，其包括下列步骤，将所述组分混合均匀，即可。

本发明还提供了一种所述的去氧化剂在去除铜基材和铁镍基的引线框架氧化层的应用。

所述的应用优选包括下列步骤：将铜基材和铁镍基的引线框架浸泡在所述的去氧化剂中，然后水清洗后氮气吹干即可。

所述的浸泡的温度可为本领域常规的浸泡温度，优选室温。

所述的浸泡的时间可为本领域常规的时间，优选0-30分钟优选0-20分钟，最优选0-10分钟。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明的去氧化剂解决了目前市场的去氧化剂的缺点，在铜基材和铁镍基的引线框架上均可取得较佳去氧化效果，其中去氧化后基材表面光洁平整有抛光效果，金属光泽较强，且本发明的去氧化剂原料拥有较高的生物降解性及较低的生物降解代谢物的毒性，相较于目前市场上的传统去氧化剂，温和无毒，环保性好。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

一、引线框架去氧化剂的制备

本发明实施例中，所述去氧化剂的各组分的质量分数含量之和为100％。

本发明实施例中，表中的％均指质量分数含量。

本发明实施例中，PVP指聚乙烯吡咯烷酮；OP-10指烷基酚聚氧乙烯醚-10。

本发明实施例中，若无特别说明，水均指去离子水。

本发明实施例中，若无特别说明，操作温度均是指室温条件。

本发明实施例中，若无特别说明，所述去氧化剂即为所述引线框去氧化剂。

本发明实施例中，所述引线框去氧化剂的制备方法采用下列方式进行：将各原料组分混合均匀即可，具体各组成种类和其质量分数见表1及表2，补足余量的水。

实施例1-10

表1

表2

实施例11-24

表3

实施例11-24是在实施例5的基础上，或高或低改变去氧化剂中各组分的含量，并相应调整水的用量，使各组分的质量分数之和为100％。

实施例25-30

表4

	PVP的K值
		实施例25	12
实施例26	17
		实施例27	25
实施例28	45
		实施例29	80
实施例30	150

实施例25-30是在实施例5的基础上，改变聚乙烯吡咯烷酮的K值，其中，聚乙烯吡咯烷酮和其他组分的质量分数均保持不变。

二、测试方法

1.去氧化效果检测

室温下，将引线框架基材浸泡于上述去氧化剂中30min，水清洗后氮气吹干。观察表面颜色及光泽度。

2.去氧化后镀锡层变色情况

去氧化及清洗吹干后的引线框架基材镀锡，镀完后观察镀层变色情况。

3.基材腐蚀速度的测量

室温下，将1*1cm基材方片浸泡在上述去氧化剂中30分钟，水清洗后氮气吹干。四点探针仪检测方片被腐蚀的速度。其中基材材质与引线框架基材同质。

三、效果实施例

表5

表5中各符号意义

从以上各效果实施例(1-10)可以看出，本发明的去氧化剂对于铜基材和铁镍基材都有着较佳的去氧化效果，进而使去氧化后基材表面无斑点，光洁平整有抛光效果，金属光泽较强，铜基材表面有轻微范红；且去氧化剂的腐蚀速度温和，因此不会破坏最上层镀覆0.5-2μm厚的较纯的金属薄层，且不会渗透到引线框架的下层含金属杂质或合金层中，从而使镀锡紧致平整，镀锡后空气老化放置3月内不变色。

从以上效果实施例(11-24)可以看出，当所述去氧化剂中各组分过高或过低于最大范围时，会带来影响效果的副作用。当所述有机酸含量低于30％可能会导致去氧化不彻底，基材表面粗糙有斑点；有机酸含量高于50％可能会导致基材腐蚀速度过大，进而引发后续的锡层变色的问题。缓蚀剂低于0.1％可能会导致基材腐蚀速度过大，进而引发后续的锡层变色的问题。缓蚀剂高于5％可能会导致基材表面钝化严重，导致去氧化不彻底，基材表面粗糙有斑点。活化剂能加速去氧化反应，若活化剂少于0.1％会导致去氧化无法在30min内完成，不利于工业化生产。若活化剂高于1％会导致基材腐蚀速度过大，进而引发后续的锡层变色的问题。抗氧化剂少于0.1％，会导致铜基材表面过氧化，铜基材表面发暗，进而引发后续的锡层变色的问题。抗氧化剂高于5％，会导致去氧化不彻底，基材表面粗糙有斑点。光亮剂低于2％，基材表面难以形成抛光效果，表面平整性不佳。光亮剂高于4％,腐蚀速度会提升，进而会破坏最上层镀覆0.5-2μm厚的较纯的金属薄层。表面活性剂A低于0.1％，润湿性差，难以实现表面平整的效果。阴离子表面活性剂高于1％，可能会导致基材表面钝化严重，导致去氧化不彻底，基材表面粗糙有斑点。PVP-K30低于0.1％，会导致后续镀锡层在老化实验中容易变色。PVP-K30高于1％，导致基材表面钝化严重，导致去氧化不彻底，基材表面粗糙有斑点。

另外，从以上效果实施例(25-30)可以看出，PVP(聚乙烯吡咯烷酮)的K值对效果影响较大。K值大于30的PVP，会导致后续镀锡层在老化实验中容易变色。K值小于30的PVP会导致基材表面钝化严重，导致去氧化不彻底，基材表面粗糙有斑点。

Claims (7)

1.一种去氧化剂，其特征在于，其由下列质量分数的组分组成：30%-50%有机酸、0.1%-5%缓蚀剂、0.1%-1%活化剂、0.1%-5%抗氧化剂、2%-4%光亮剂、0.1%-1%阴离子表面活性剂、0.1%-1%聚乙烯吡咯烷酮和水，各组分质量分数之和为100%；所述聚乙烯吡咯烷酮的K值为30；

所述有机酸为柠檬酸；

所述缓蚀剂为邻苯二酚和/或邻苯三酚；

所述活化剂为亚硝酸钠和/或次氯酸钠；

所述抗氧化剂为抗坏血酸、2,6-二叔丁基苯酚、N,N’-二仲丁基对苯二胺、2,6-二叔丁基对甲酚和2，4-二甲基-6-叔丁基苯酚中的一种或多种；

所述光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、二苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚、异十三醇聚氧乙烯醚和月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或多种；

所述阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠；

所述水为离子水、蒸馏水、纯水和超纯水中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的去氧化剂，其特征在于，

所述的有机酸的质量份数为35%-45%；

和/或，所述缓蚀剂的质量分数为1%-3%；

和/或，所述活化剂的质量分数为0.3%-0.7%；

和/或，所述抗氧化剂的质量分数为1%-3%；

和/或，所述光亮剂的质量分数为2.5%-3.5%；

和/或，所述阴离子表面活性剂的质量分数为0.2%-0.8%；

和/或，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为0.4%-0.9%。

3.如权利要求2所述的去氧化剂，其特征在于，

所述的有机酸的质量份数为37%-40%；

和/或，所述缓蚀剂的质量分数为2%-2.5%；

和/或，所述活化剂的质量分数为0.4%-0.5%；

和/或，所述抗氧化剂的质量分数为2%-2.5%；

和/或，所述光亮剂的质量分数为3%-3.2%；

和/或，所述阴离子表面活性剂的质量分数为0.5%-0.7%；

和/或，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为0.6%-0.8%。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的去氧化剂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将所述各组分混合均匀，即可。

5.一种如权利要求1-3任一项所述的去氧化剂在去除铜基材和铁镍基的引线框架氧化层的应用。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的应用包括下列步骤：将铜基材和铁镍基的引线框架浸泡在所述的去氧化剂中，然后水清洗后氮气吹干。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的步骤中所述的浸泡的温度为室温。