CN112563144B - 一种引线框架表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种引线框架表面处理工艺，属于引线框架表面处理技术领域。现有技术中对引线框架的表面处理普遍采用的方法是喷砂粗化或使用化学粗化液进行粗化，现有认知中采用一种粗化方式即会对引线框架造成足够的粗化效果，但是并没有考虑到粗化过程中引线框架表面会出现不同的粗化程度，而不同的粗化程度对下游进行封装中因为粗化程度不同出现焊线作业性差现象。本发明发现了粗化一致性对后续工艺的影响，利用在化学粗化后增设一次物理喷砂粗化，提高引线框架粗化效果的同时提高粗化一致性，并加入例如超声波除杂工艺与抗氧化工艺，提高引线框架表面处理的质量。
Description
技术领域
一种引线框架表面处理工艺，属于引线框架表面处理技术领域。
背景技术
引线框架是半导体封装的基础材料，是集成线路芯片的载体，生产引线框架的主要材料是铜合金，主要通过蚀刻引线框架以实现高密度和多脚数引线框架的生产。近年来越来越多的半导体封装客户要求集成电路芯片的可靠性必须达到MSL1级的要求，其中关键的改善在于提高引线框架与封装树脂的结合强度。从原来角度出发，实现提高芯片可靠性的方法就是增加引线框架表面的粗糙度，通过机械互锁原理从而增强引线框架基材与封装树脂的结合力，避免在MSL1级可靠性试验中，出现“爆米花效应”导致引线框架与封装树脂分层的失效模式。
中国专利201910347487.3公开了一种采用酸腐蚀对引线框架表面进行粗化的工艺，在实际生产中，引线框架处于持续的运动过程，其采用喷淋的方式则容易导致引线框架在正对喷淋的面上出现较大程度的腐蚀，实际应用中，本申请发明人发现，目前现有技术仅关注于粗化程度对塑封效果的影响，即仅考虑化学粗化可以对引线框架上下产生较大程度粗化，而其余侧面、边缘部分接受酸液的时间、接受酸液的量均小于正对喷淋的面而出现粗化程度两级分化严重，即使其采用了将酸即使吸走的手段，也难以保证引线框架所有面的粗化程度具有较好的一致性，进一步的，对引线框架封装过程中封装树脂对引线框架不同位置的结合力就会出现差别，封装后的寿命往往取决于结合力小的位置，因此粗化效果大打折扣。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种粗化程度一致性好、生产效率高的引线框架表面处理工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种引线框架表面处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）引线框架表面进行化学粗化；使用化学粗化液对引线框架正反表面进行粗化处理。
2）引线框架表面进行物理喷砂粗化；物理喷砂对引线框架所有表面再进行一次粗化。
3）超声波除杂；除去引线框架表面化学粗化与物理粗化遗留的微小的颗粒。
4）抗氧化处理；对粗化好的引线框架表面进行抗氧化保护。
其中，步骤2）所述物理喷砂粗化所用砂粒径为300~450目。
传统工艺中认为，对引线框架表面进行一次粗化足以使表面达到所需粗化程度，本发明在化学粗化后又增加物理粗化，化学粗化对引线框架表面的粗化效果更深，而发明人则发现物理粗化能有效提高所有表面粗化效果的一致性；化学粗化容易仅在受喷淋的表面进行粗化，而上下表面的边缘部分与引线框架的四周因为接受到的化学粗化液要远少于直接受到喷淋的部位而导致引线框架整体粗化效果不一致，增设物理粗化后，采用合适粒径的喷砂，可以着重对化学粗化后的受粗化程度较差的部位撞击摩擦，而对粗化程度较好的部位因为粒径限制，不能进一步粗化，同时喷砂还可以对引线框架的边缘摩擦撞击，从而使引线框架所有面可以均匀的得到摩擦或撞击，有效提高了化学粗化后的引线框架表面的一致性；得益于物理粗化对引线框架粗化程度一致性的控制，化学粗化后仅需一次水洗即可甚至可以不需水洗，不再需要对化学粗化后的表面多余的酸吸走，物理喷砂粗化相较于将酸吸走工艺操作更简单，用时更短，因此能够有效缩短表面处理的用时；增加了超声波除杂工艺，相较于传统的水洗具备更快的除杂速度与更好的除杂效果；对于表面镀铜的引线框架或铜带，由于采用两次粗化，增加抗氧化处理有效克服了粗化后的表面易氧化的问题。
优选的，步骤1）与步骤2）之间还包括引线框架的蚀刻、电镀工艺。在某些引线框架处理领域，会在处理过程中增设压膜、曝光、显影蚀刻、蚀刻、电镀等工艺，本发明将这些步骤设置于化学粗化之后而物理粗化之前，化学粗化之后表面具备一定的粗糙程度，即使可能粗化程度不一致，足以在压膜步骤中增加引线框架表面与压膜的结合力，提高压膜可靠性，而在电镀工艺中将会退掉压膜，因此也不必考虑表面粗化程度不一致对压膜长久牢固性的影响，同时还能增加在需要压膜时的牢固性。
优选的，步骤1）所述的化学粗化后进行水洗。水洗去除部分表面残渣与多余酸，避免过度粗化。
优选的，步骤1）所述的化学粗化所用粗化液成分包括：有机酸与缓冲剂，总浓度为15~50g/L；其中，有机酸体积浓度为10%~20%。有机酸主要包括甲酸或乙酸中的一种，缓冲剂主要成分包括氯化铜、氯化钠、氯化铵、乙二胺、柠檬酸盐、酒石酸盐，其中，缓冲剂中铜离子浓度优选15~45g/L，体积浓度为此浓度下的有机酸在能够保证化学粗化效果的同时不至于过度粗化，给予后续的物理喷砂粗化合适的表面粗糙程度。缓冲剂也能够对引线框架接受酸液不均匀的地方做缓冲效果，提高化学粗化的一致性。
步骤1）所述的化学粗化采用60度锥形喷嘴垂直喷淋。采用喷淋的方式粗化效率更高，更均匀，相比较于浸泡式在相似的一致性下粗化程度更高。
优选的，步骤2）所述的物理喷砂粗化采用金刚砂。金刚砂具有合适的硬度，不至于破坏引线框架或对已经粗化程度合适的部位进一步粗化，同时也能对尚未粗化合适的部位进一步粗化。
优选的，步骤2）所述的物理喷砂粗化使用20~40psi压力，60度锥形喷嘴垂直喷淋，砂与水的比重为15~25：1。优选的喷砂粗化条件下更利于提高引线框架表面一致性。
优选的，步骤3）所述的超声波除杂超声波频率为25~30KHz，震板功率百分比80~90%。优选的超声波工作条件具有更好的除杂效果。
优选的，步骤4）所述的抗氧化处理为使用铜保护剂浸泡引线框架20~40s。浸泡时间控制引线框架的抗氧化层的厚度，直接影响抗氧化的效果，过久的浸泡时间容易使抗氧化层对引线框架表面粗糙程度产生影响。
优选的，所述的铜保护剂浓度为10~35ml/L。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：将化学腐蚀的粗化方式与物理喷砂的粗化方式结合并确定了具体的顺序，协同增效既保证了粗化效果，又提高了引线框架表面粗化程度的一致性，也降低了化学粗化对多余酸量的处理工艺要求；确定了合适的化学粗化与物理粗化的工艺条件，使经过两次粗化的引线框架表可以具备合适的表面粗化程度；对粗化后的引线框架进行超声波处理，高效去除表面的残留杂质，对粗糙表面也能充分清理；抗氧化处理增加了经过表面处理的引线框架的稳定性，可以降低储存、运输过程的工艺要求，进一步降低储存、运输过程的成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，实施例1是本发明的最佳实施例。
实施例1
一种引线框架表面处理工艺，包括以下步骤：
1）引线框架表面进行化学粗化；使用化学粗化液对引线框架正反表面进行喷淋粗化处理，粗化液成分为甲酸与缓冲液，甲酸体积浓度为15%，缓冲液成分为氯化铜、氯化钠、氯化铵、乙二胺、柠檬酸盐、酒石酸盐，用氯化铜调节缓冲液中铜离子浓度为23gl/L，氯化钠和氯化铵含量均为9%盐和酒石酸盐含量均1%，化学粗化液总浓度为35g/L，粗化时间为8s，使用60度锥形喷嘴垂直喷淋，垂直于引线框架平面。
2）引线框架表面进行物理喷砂粗化；采用粒径为400目的金刚砂，30psi压力、60度锥形喷嘴垂直喷淋、砂与水的比重为25：1对引线框架所有表面再进行一次粗化。
3）超声波除杂；超声波频率为28KHz，震板功率百分比85%，除杂20~40s，除去引线框架表面化学粗化与物理粗化遗留的微小的颗粒。
4）抗氧化处理；采用购买自陶氏化学电子材料有限公司的铜保护剂，对引线框架浸泡30s，并进行水洗，对粗化好的引线框架表面进行抗氧化保护。
获得表面处理完毕的引线框架。
实施例2
一种引线框架表面处理工艺，在实施例1的基础上，在步骤1）与步骤2）之间依次加入压膜、曝光、蚀刻、显影蚀刻、蚀刻、退膜电镀步骤。
实施例3
一种引线框架表面处理工艺，步骤1）所用化学粗化液总浓度为50g/L，并在化学粗化后经过水洗步骤，其他条件与实施例1相同。
实施例4
一种引线框架表面处理工艺，步骤2）物理喷砂粗化用300目的金刚砂，压力为20psi，砂与水的比重为25：1，其他条件与实施例1相同。
实施例5
一种引线框架表面处理工艺，步骤2）物理喷砂粗化用450目的金刚砂，压力为40psi，砂与水的比重为15：1，其他条件与实施例1相同。
实施例6
一种引线框架表面处理工艺，超声波除杂超声波频率为25KHz，震板功率百分比80%，除杂33s，其他条件与实施例1相同。
对比例1
一种引线框架表面处理工艺，在实施例2的基础上，将步骤2）与步骤1）的顺序调换。
对比例2
一种引线框架表面处理工艺，在实施例2的基础上，不设置步骤1），并将步骤2）物理喷砂粗化设置为使用粒径450目的金刚砂，以40psi压力，砂与水比重为25：1。
对比例3
一种引线框架表面处理工艺，在实施例1的基础上，不设置步骤2），并将步骤1）化学粗化设置为：粗化液成分为甲酸与缓冲液，甲酸体积浓度为20%，铜离子浓度为40g/L，粗化时间15s。
对比例4
一种引线框架表面处理工艺，在实施例1的基础上，步骤2）物理喷砂粗化用500目，压力为15psi，砂与水的比重为10：1。
对比例5
一种引线框架表面处理工艺，在实施例1的基础上，步骤2）物理喷砂粗化用250目，压力为45psi，砂与水的比重为30：1。
性能测试
对实施例与对比例制得的经过表面处理的引线框架检测其表面的粗糙程度与一致性。
采用的方法为：GB/T 1031-2009《表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值》检测Ra值以反映表面粗糙程度。
对每一样品的上下表面及侧面检测多组Ra值，取其中最大值与最小值的差值反映粗化一致性。
测试结果见下表1，其中，Ra值越大则粗化度越好，一致性差值越小则一致性越好。
表1 性能测试结果
根据表1，实施例1与实施例3对比结果，化学粗化液会较为明显的影响到表面粗化程度，但是相应的会导致一致性下降，根据实施例4、5，物理喷砂粗化当金刚砂越细则越容易提高粗糙程度，但在此情况下即使提高喷砂压力也难以提高物理喷砂对一致性的提高，金刚砂越粗则造成的效果相反。根据对比例4、5，当金刚砂粗细程度超出本申请所述的范围时，则难以通过改变其他条件达到相同的粗化程度与一致性均在合适范围内的引线框架。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种引线框架表面处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）引线框架表面进行化学粗化；
2）引线框架表面进行物理喷砂粗化；
3）超声波除杂；
4）抗氧化处理；
其中，步骤2）所述物理喷砂粗化所用砂粒径为300~450目；
步骤1）在引线框架的蚀刻、电镀工艺之前；步骤2）在引线框架的蚀刻、电镀工艺之后；
步骤1）所述的化学粗化所用粗化液成分包括：有机酸与缓冲剂，总浓度为15~50g/L；其中，有机酸体积浓度为5%~15%；
步骤1）所述的化学粗化采用60度锥形喷嘴垂直引线框架平面喷淋；
步骤2）所述的物理喷砂粗化采用金刚砂；
步骤2）所述的物理喷砂粗化使用20~40psi压力，60度锥形喷嘴垂直喷淋，砂与水的比重为15~25：1。
2.根据权利要求1所述的引线框架表面处理工艺，其特征在于：步骤3）所述的超声波除杂超声波频率为25~30KHz，震板功率百分比80~90%。
3.根据权利要求1所述的引线框架表面处理工艺，其特征在于：步骤4）所述的抗氧化处理为使用铜保护剂浸泡引线框架20~40s。
4.根据权利要求3所述的引线框架表面处理工艺，其特征在于：所述的铜保护剂浓度为10~35ml/L。
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