CN112151488A - 一种封边镀层的引线框架及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种封边镀层的引线框架及其制造方法，所述引线框架包括框架顶边(1)和框架底边(2)，所述框架顶边(1)和框架底边(2)之间设置有多个引线框架单元主体(3)，所述引线框架单元主体(3)包括引脚(31)和基岛(32)，所述引脚(31)表面设置有引脚镀层(33)，所述基岛(32)表面设置有基岛镀层(34)，所述引线框架单元主体(3)的塑封线(4)位于引线框架单元主体(3)的外围，所述引脚镀层(33)和基岛镀层(34)均位于塑封线(4)内。本发明通过在引线框架上的塑封线内增加惰性金属镀层(银或镍)，可以起到防护酸液或水汽腐蚀造成的电化学腐蚀，减少塑封产品的分层风险，提升产品可靠性。

Description

一种封边镀层的引线框架及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种封边镀层的引线框架及其制造方法，属于半导体封装技术领域。
背景技术
塑料封装是当前功率器件封装的主要形式，这是源于塑料封装在成本，可靠性，尺寸，重量等方面上无可比拟的优势。据统计，目前功率及分立器件大多数都采用了塑料封装。但塑料封装是非气密性封装，尽管由于封装材料的进步及封装工艺的改进，塑料封装的工艺缺陷已经可以降低到非常低的水平，而且塑料封装在抵御潮气及热应力而引起失效的能力已经大大提高。但是目前塑料封装最主要的可靠性问题仍然是使用期失效，特别是在湿热环境中由封装气密性造成的失效，这在高电压，高电流，高工作温度的功率器件上表现得尤为突出。在可靠性试验及器件使用的过程中，这会导致一系列的失效模式，包括封装体断裂，芯片及引线框架材料的腐蚀，金属化断裂，钝化层破损，焊球移动或引线断裂。功率器件的广泛应用对塑料封装提出了越来越高的可靠性要求，分层失效日益引起关注，因此非常有必要对其针对失效机理提出封装工艺改进。
根据试验研究发现，环氧塑封料与铜基板、芯片表面的粘接均存在一个过渡层边界层，该层内的塑封料与其他部位的塑封料相比性质会发生变化，而粘接过渡层往往是粘接界面的薄弱部位，分层裂纹容易在其中萌生及扩展。在应力集中和粘接缺陷处，分层裂纹会在湿热应力的作用下扩展。
所以铜基板表面分层主要发生在粘接过渡层和氧化层，表面氧化层对界面的粘接效果有很大影响。在湿热环境中分层会导致器件内部发生电化学腐蚀现象。分层初期伴随着铜基板的缝隙腐蚀，氢离子的自催化作用使分层裂纹不断扩展。在一些使用酸性软化液的电镀线中和电镀前对产品进行酸化处理的工艺中，电化学腐蚀造成塑封分层极为常见，其主要的过程可分为以下阶段：
第一阶段初始裂纹的产生。
在电镀线酸性软化处理或后期高温高湿的应用环境中,水汽从粘接面边缘侵入,在热应力及水汽压力共同作用下，EMC和铜基板粘接面发生断裂形成裂纹，水汽进一步侵入封装体内部形成连续的水膜，酸性溶液会和氧化铜发生化学反应，同步打开粘结面间隙。
第二阶段铜在水汽氛围中的缝隙腐蚀。
铜是典型的正电性金属，水溶液中一般不会发生析氢腐蚀。Cu和H2O体系腐蚀机制主要为吸氧腐蚀，电子的交换发生在Cu和EMC的界面，而高温下的O2在水中的溶解度急剧降低，阳极的反应结果会破坏水的电解平衡，缝隙中的水溶液中氢离子浓度不断升高。水溶液的酸化会对环氧树脂的腐蚀产生自催化左右，加速界面分层裂纹的扩展，而环氧树脂自身腐蚀机理非常复杂，主要是腐蚀介质及环境的化学反应使热固性环氧的某些化学键发生断裂，从而是界面粘结效果恶化。
因此如何避免环氧塑封料与铜基板在高温高湿环境或者酸化环境中发生电化学腐蚀已经成为至关重要的工艺难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种封边镀层的引线框架及其制造方法，其通过在引线框架上的塑封线内增加惰性金属镀层(银或镍)，可以起到防护酸液或水汽腐蚀造成的电化学腐蚀，减少塑封产品的分层风险，提升产品可靠性。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种封边镀层的引线框架，它包括框架顶边和框架底边，所述框架顶边和框架底边之间设置有多个引线框架单元主体，所述引线框架单元主体包括引脚和基岛，所述引脚表面设置有引脚镀层，所述基岛表面设置有基岛镀层，所述引线框架单元主体的塑封线位于引线框架单元主体的外围，所述引脚镀层和基岛镀层均位于塑封线内，所述引脚镀层围绕整个引脚。
可选的，所述引脚镀层设置于引脚的正面和/或背面和/或侧面，所述基岛镀层设置于基岛的正面和/或背面和/或侧面。
可选的，所述引脚镀层和基岛镀层为镀银层或镀镍层。
可选的，所述引脚镀层和基岛镀层为条状或曲线状。
一种封边镀层的引线框架的制造方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、取一基材，通过电解方式去油；
步骤二、酸洗
通过硫酸溶液中和碱性膜，溶解及除掉基材表面的氧化层；
步骤三、中和
使用KCL溶液中和酸性物质；
步骤四、预镀铜
在基材表面进行预镀铜；
步骤五、预镀银
在引线框架进入银槽前电镀一层银；
步骤六、封边镀银
如果封边镀层区域全部在基材正面或者侧面，采用高速镀银进行区域性镀银；
如果封边镀银区域需要在基材的不同面，则需要先将产品在冲压设备下进行冲压成型，然后使用封闭式模具将非镀层区域的引线框架遮挡住，进行常规式电镀银；
步骤七、退银
除去引线框架上电镀银区域以外的闪镀银，形成最终的封边镀层引线框架。
可选的，步骤二中采用5％-15％的硫酸溶液进行酸洗。
可选的，步骤三使用10-25g/L的KCL溶液中和酸性物质。
可选的，步骤五中采用防置换工艺在引线框架表面预镀银。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明一种封边镀层的引线框架，通过在引线框架上的塑封线内增加惰性金属镀层(银或镍)，可以起到防护酸液或水汽腐蚀造成的电化学腐蚀，减少塑封产品的分层风险，提升产品可靠性；
2、本发明一种封边镀层的引线框架，通过在引线框架上的塑封线内增加惰性金属镀层(银或镍)，可以起到防护酸液或水汽腐蚀造成的电化学腐蚀，解决铝线产品因为酸性溶液电化学腐蚀造成的第二焊点虚焊等问题；
3、本发明一种封边镀层的引线框架，通过在限定区域增加惰性金属镀层，并非采用引线框架全镀的方式，可以有效降低相关的材料成本；
4、本发明一种封边镀层的引线框架的制造方法，在原有的电镀流程方式上仅增加了使用封闭式模具进行常规式电镀银实现线边镀层，方法简单有效，成本低廉。
附图说明
图1为本发明一种封边镀层的引线框架的结构示意图。
图2为图1中引线框架单元主体的结构示意图。
图3为图2的侧视图。
其中：
框架顶边1
框架底边2
引线框架单元主体3
管脚 31
基岛 32
管脚镀层33
基岛镀层34
塑封线4。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～图3所示，本发明涉及的一种封边镀层的引线框架，它包括框架顶边1和框架底边2，所述框架顶边1和框架底边2之间设置有多个引线框架单元主体3，所述引线框架单元主体3包括引脚31和基岛32，所述引脚31表面设置有引脚镀层33，所述基岛32表面设置有基岛镀层34，所述引线框架单元主体3的塑封线4位于引线框架单元主体3的外围，所述引脚镀层33和基岛镀层34均位于塑封线4内；所述引脚镀层33围绕整个引脚31；
所述引脚镀层33设置于引脚31的正面和/或侧面和/或背面；
所述基岛镀层34设置于基岛32的正面和/或背面和/或侧面；
所述引脚镀层33和基岛镀层34可以为镀银层或镀镍层；
所述引脚镀层33和基岛镀层34可以为条状或曲线状。
其制造方法如下：
步骤一、电解除油(脱脂)；
取一基材，通过电解方式去油，通过机械冲刷并使用热碱清洁溶液，在通电的情况下电解除去金属基材表面油污；
步骤二、酸洗
通过5％-15％的硫酸溶液中和碱性膜，溶解及除掉基材表面的氧化层，以保证镀层与基材之间的结合力；
步骤三、中和
使用10-25g/L的KCL溶液中和酸性物质，防止被带入后续的镀铜工艺中，同时活化金属表面，以利于后续预镀时得到均匀的镀层；
步骤四、预镀铜
使用电镀液在基材表面进行预镀铜，为后期镀银提供清洁、活化的铜底，同时也可以为后期的剥银工艺中更好的包含铜底材；
步骤五、预镀银
使用防置换工艺，在引线框架进入银槽前使用高电压电镀一层银，以防止铜框架在氢化银溶液中会置换出银镀层，造成镀银层和铜底材间的结合力变差；
步骤六、局部镀银
如果封边镀层区域全部在基材正面或者侧面，可以采用高速镀银进行区域性镀银；
步骤七、切断成型
如果封边镀银区域需要在基材的不同面，则需要先将产品在冲压设备下进行冲压成型。
步骤八、封边镀银
使用封闭式模具将非镀层区域的引线框架遮挡住，进行常规式电镀银；
步骤九、退银
电镀时引线框架通常会在不需要电镀的区域电镀上一层薄薄的银，电剥离的作用就是通过连接低电压，除去引线框架上电镀银区域以外的闪镀银，形成最终的封边镀层引线框架。
上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种封边镀层的引线框架，其特征在于：它包括框架顶边(1)和框架底边(2)，所述框架顶边(1)和框架底边(2)之间设置有多个引线框架单元主体(3)，所述引线框架单元主体(3)包括引脚(31)和基岛(32)，所述引脚(31)表面设置有引脚镀层(33)，所述基岛(32)表面设置有基岛镀层(34)，所述引线框架单元主体(3)的塑封线(4)位于引线框架单元主体(3)的外围，所述引脚镀层(33)和基岛镀层(34)均位于塑封线(4)内，所述引脚镀层(33)围绕整个引脚(31)。
2.根据权利要求1所述的一种封边镀层的引线框架，其特征在于：所述引脚镀层(33)设置于引脚(31)的正面和/或背面和/或侧面，所述基岛镀层(34)设置于基岛(32)的正面和/或背面和/或侧面。
3.根据权利要求1所述的一种封边镀层的引线框架，其特征在于：所述引脚镀层(33)和基岛镀层(34)为镀银层或镀镍层。
4.根据权利要求1所述的一种封边镀层的引线框架，其特征在于：所述引脚镀层(33)和基岛镀层(34)为条状或曲线状。
5.一种封边镀层的引线框架的制造方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
步骤一、取一基材，通过电解方式去油；
步骤二、酸洗
通过硫酸溶液中和碱性膜，溶解及除掉基材表面的氧化层；
步骤三、中和
使用KCL溶液中和酸性物质；
步骤四、预镀铜
在基材表面进行预镀铜；
步骤五、预镀银
在引线框架进入银槽前电镀一层银；
步骤六、封边镀银
如果封边镀层区域全部在基材正面或者侧面，采用高速镀银进行区域性镀银；
如果封边镀银区域需要在基材的不同面，则需要先将产品在冲压设备下进行冲压成型，然后使用封闭式模具将非镀层区域的引线框架遮挡住，进行常规式电镀银；
步骤七、退银
除去引线框架上电镀银区域以外的闪镀银，形成最终的封边镀层引线框架。
6.根据权利要求5所述的一种封边镀层的引线框架的制造方法，其特征在于：步骤二中采用5％-15％的硫酸溶液进行酸洗。
7.根据权利要求6所述的一种封边镀层的引线框架的制造方法，其特征在于：步骤三使用10-25g/L的KCL溶液中和酸性物质。
8.根据权利要求7所述的一种封边镀层的引线框架的制造方法，其特征在于：步骤五中采用防置换工艺在引线框架表面预镀银。
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