CN116695204B - 一种ic框架镀锡加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IC框架镀锡加工方法，涉及电镀技术领域，包括如下步骤：步骤S1、热处理，步骤S2、脱脂处理，步骤S3、电镀，步骤S4、后处理。电镀采用的电镀液是以去离子水为溶剂，包括：锡盐、苯甲酸、水溶性壳聚糖、双(羟甲基)咪唑烷基脲、1‑苄基吡啶‑3‑羧酸盐、茶多酚、3,3'‑二磺酸基‑4,4'‑二氟苯基砜二钠盐、抗氧化剂、光亮剂、表面活性剂、络合剂、稳定剂。该IC框架镀锡加工方法工艺简单，操作方便，镀锡效率高、效果好，形成的镀层与IC引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性优异。
Description
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种IC框架镀锡加工方法。
背景技术
近年来，随着电子工业的迅速发展和社会的不断进步，电子器件都向着小型化集成化方向发展，带动人们对集成电路的关注度越来越高。集成电路（IC）引线框架作为集成电路的关键部件之一，其在集成电路中起到支撑芯片，作为导电介质连接IC内外部电路，传送电信号，并与气密封接材料一起，向外散发芯片工作时产生的热量的作用，是半导体和集成电路产品赖以生存的结构材料。
为了改善IC引线框架的可焊性，镀锡工序成为IC引线框架加工制作过程中必不可少的环节。然而，传统IC框架镀锡加工方法或多或少存在工艺复杂，成本较高，镀锡效率和效果有待进一步改善，会产生不同程度的起皮，影响产品品质，环保性能不佳等技术缺陷。
为了解决上述问题，中国发明专利文献CN113862733B公开了一种滚镀中性镀锡工艺，所述滚镀中性镀锡工艺中包括如下步骤：使用含有添加剂的中性镀锡液进行通电电镀；所述添加剂包括芳香族氨基酸，所述芳香族氨基酸包括酪氨酸、苯丙氨酸或色氨酸中任意一种或至少两种的组合。该发明提供的镀锡工艺连片少、渗镀情况少、锡层硬度高。然而，该镀锡工艺形成的镀层抗氧化性、焊接性和焊接可靠性有待进一步提高，与基材结合力有待进一步改善。
因此，开发一种工艺简单，操作方便，镀锡效率高、效果好，形成的镀层与IC引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性优异的IC框架镀锡加工方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进IC框架镀锡加工技术领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种工艺简单，操作方便，镀锡效率高、效果好，形成的镀层与IC引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性优异的IC框架镀锡加工方法。
为达到以上目的，本发明提供一种IC框架镀锡加工方法，包括如下步骤：
步骤S1、热处理：将待镀IC引线框架工件进行镀前热处理；
步骤S2、脱脂处理：将热处理后的待镀IC引线框架工件依次进行抛光、脱脂除油、水洗、烘干处理；
步骤S3、电镀：将脱脂处理后的待镀IC引线框架工件置于电镀槽内的电镀液中进行电镀；所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐15-30g/L、苯甲酸20-55g/L、水溶性壳聚糖0.05-0.25g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲1-5g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐1-3g/L、茶多酚0.5-1.2g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.05-0.1g/L、抗氧化剂1-3g/L、光亮剂1-3g/L、表面活性剂3-5g/L、络合剂4-8g/L、稳定剂4-6g/L；
步骤S4、后处理：清理干净工件表面的锡液，再置于钝化液中进行钝化。
优选的，步骤S1中所述热处理的温度为330-410℃，保温时间为1-3h。
优选的，步骤S1中所述热处理过程中，采用惰性气体气氛保护；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，步骤S3中所述电镀是以待镀IC引线框架工件作为阴极，采用纯锡棒作为阳极，接通电流，控制电镀温度为10～30℃，电流密度为3～5A/dm2，电镀时间为20～40min。
优选的，所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比1:(1-3):2混合形成的混合物。
优选的，所述水溶性壳聚糖的CAS号为9012-76-4，由山东穗泰生物科技有限公司提供。
优选的，所述抗氧化剂为间苯二酚、甲酚、萘酚、抗坏血酸中的至少一种。
优选的，所述光亮剂为苯亚甲基丙酮、2-羟基-1萘甲醛、磺基水杨酸中的至少一种。
优选的，所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214、BNO12或TX-10中至少一种；所述络合剂为乙二胺四乙酸、三乙醇胺、酒石酸钠中的至少一种；所述稳定剂为柠檬酸、山梨酸钠、草酸中的至少一种。
优选的，步骤S4中所述钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸10-20g/L、ANIM SN-92抗高温锡保护剂80-90g/L、木质素磺酸5-10g/L。
优选的，步骤S4中所述钝化温度为25-35℃，时间为10-20s。
由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明公开的IC框架镀锡加工方法，对设备依赖性低，工艺简单，操作方便，镀锡效率高、效果好，环保性好，形成的镀层与IC引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性优异。
（2）本发明公开的IC框架镀锡加工方法，所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐15-30g/L、苯甲酸20-55g/L、水溶性壳聚糖0.05-0.25g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲1-5g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐1-3g/L、茶多酚0.5-1.2g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.05-0.1g/L、抗氧化剂1-3g/L、光亮剂1-3g/L、表面活性剂3-5g/L、络合剂4-8g/L、稳定剂4-6g/L；通过各组分之间的相互配合，共同作用，使得制成的电镀液稳定好，在电镀时能有效阻挡杂质金属离子在阴极表面沉积，进而改善镀锡层表面质量，另外还能提高镀锡层的抗氧化性、焊接性和焊接可靠性，使得镀锡层与IC框架结合力强。
（3）本发明公开的IC框架镀锡加工方法，在镀前依次进行了热处理、脱脂处理步骤，能活化待镀IC框架，使得电镀锡效果更佳，形成的镀锡层与IC框架结合力更强。
（4）本发明公开的IC框架镀锡加工方法，添加的钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸10-20g/L、ANIM SN-92抗高温锡保护剂80-90g/L、木质素磺酸5-10g/L。通过各组分之间的相互配合作用，能实现较好的钝化效果，其中不含有重铬酸盐成分，环保性能更佳。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
一种IC框架镀锡加工方法，包括如下步骤：
步骤S1、热处理：将待镀IC引线框架工件进行镀前热处理；
步骤S2、脱脂处理：将热处理后的待镀IC引线框架工件依次进行抛光、脱脂除油、水洗、烘干处理；
步骤S3、电镀：将脱脂处理后的待镀IC引线框架工件置于电镀槽内的电镀液中进行电镀；所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐15g/L、苯甲酸20g/L、水溶性壳聚糖0.05g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲1g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐1g/L、茶多酚0.5g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.05g/L、抗氧化剂1g/L、光亮剂1g/L、表面活性剂3g/L、络合剂4g/L、稳定剂4g/L；
步骤S4、后处理：清理干净工件表面的锡液，再置于钝化液中进行钝化。
步骤S1中所述热处理的温度为330℃，保温时间为1h；所述热处理过程中，采用惰性气体气氛保护；所述惰性气体为氮气。
步骤S3中所述电镀是以待镀IC引线框架工件作为阴极，采用纯锡棒作为阳极，接通电流，控制电镀温度为10℃，电流密度为3A/dm2，电镀时间为20min。
所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比1:1:2混合形成的混合物；所述水溶性壳聚糖的CAS号为9012-76-4，由山东穗泰生物科技有限公司提供；所述抗氧化剂为间苯二酚；所述光亮剂为苯亚甲基丙酮；所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214；所述络合剂为乙二胺四乙酸；所述稳定剂为柠檬酸。
步骤S4中所述钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸10g/L、ANIMSN-92抗高温锡保护剂80g/L、木质素磺酸5g/L；所述钝化温度为25℃，时间为10s。
实施例2
一种IC框架镀锡加工方法，包括如下步骤：
步骤S1、热处理：将待镀IC引线框架工件进行镀前热处理；
步骤S2、脱脂处理：将热处理后的待镀IC引线框架工件依次进行抛光、脱脂除油、水洗、烘干处理；
步骤S3、电镀：将脱脂处理后的待镀IC引线框架工件置于电镀槽内的电镀液中进行电镀；所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐20g/L、苯甲酸30g/L、水溶性壳聚糖0.1g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲2g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐1.5g/L、茶多酚0.8g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.07g/L、抗氧化剂1.5g/L、光亮剂1.5g/L、表面活性剂3.5g/L、络合剂5g/L、稳定剂4.5g/L；
步骤S4、后处理：清理干净工件表面的锡液，再置于钝化液中进行钝化。
步骤S1中所述热处理的温度为350℃，保温时间为1.5h；所述热处理过程中，采用惰性气体气氛保护；所述惰性气体为氦气。
步骤S3中所述电镀是以待镀IC引线框架工件作为阴极，采用纯锡棒作为阳极，接通电流，控制电镀温度为15℃，电流密度为3.5A/dm2，电镀时间为25min；所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比1:1.5:2混合形成的混合物。
所述水溶性壳聚糖的CAS号为9012-76-4，由山东穗泰生物科技有限公司提供；所述抗氧化剂为甲酚；所述光亮剂为2-羟基-1萘甲醛；所述表面活性剂为BNO12；所述络合剂为三乙醇胺；所述稳定剂为山梨酸钠。
步骤S4中所述钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸13g/L、ANIMSN-92抗高温锡保护剂83g/L、木质素磺酸7g/L；所述钝化温度为28℃，时间为12s。
实施例3
一种IC框架镀锡加工方法，包括如下步骤：
步骤S1、热处理：将待镀IC引线框架工件进行镀前热处理；
步骤S2、脱脂处理：将热处理后的待镀IC引线框架工件依次进行抛光、脱脂除油、水洗、烘干处理；
步骤S3、电镀：将脱脂处理后的待镀IC引线框架工件置于电镀槽内的电镀液中进行电镀；所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐22g/L、苯甲酸43g/L、水溶性壳聚糖0.15g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲3.5g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐2g/L、茶多酚0.9g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.07g/L、抗氧化剂2g/L、光亮剂2g/L、表面活性剂4g/L、络合剂6g/L、稳定剂5g/L；
步骤S4、后处理：清理干净工件表面的锡液，再置于钝化液中进行钝化。
步骤S1中所述热处理的温度为380℃，保温时间为2h；所述热处理过程中，采用惰性气体气氛保护；所述惰性气体为氖气。
步骤S3中所述电镀是以待镀IC引线框架工件作为阴极，采用纯锡棒作为阳极，接通电流，控制电镀温度为20℃，电流密度为4A/dm2，电镀时间为30min。
所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比1:2:2混合形成的混合物；所述水溶性壳聚糖的CAS号为9012-76-4，由山东穗泰生物科技有限公司提供；所述抗氧化剂为萘酚；所述光亮剂为磺基水杨酸；所述表面活性剂为TX-10；所述络合剂为酒石酸钠；所述稳定剂为草酸。
步骤S4中所述钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸15g/L、ANIMSN-92抗高温锡保护剂85g/L、木质素磺酸8g/L；所述钝化温度为30℃，时间为15s。
实施例4
一种IC框架镀锡加工方法，包括如下步骤：
步骤S1、热处理：将待镀IC引线框架工件进行镀前热处理；
步骤S2、脱脂处理：将热处理后的待镀IC引线框架工件依次进行抛光、脱脂除油、水洗、烘干处理；
步骤S3、电镀：将脱脂处理后的待镀IC引线框架工件置于电镀槽内的电镀液中进行电镀；所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐28g/L、苯甲酸52g/L、水溶性壳聚糖0.2g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲4g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐2.5g/L、茶多酚1.1g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.09g/L、抗氧化剂2.5g/L、光亮剂2.5g/L、表面活性剂4.5g/L、络合剂7.5g/L、稳定剂5.5g/L；
步骤S4、后处理：清理干净工件表面的锡液，再置于钝化液中进行钝化。
步骤S1中所述热处理的温度为400℃，保温时间为2.5h；所述热处理过程中，采用惰性气体气氛保护；所述惰性气体为氩气。
步骤S3中所述电镀是以待镀IC引线框架工件作为阴极，采用纯锡棒作为阳极，接通电流，控制电镀温度为25℃，电流密度为4.5A/dm2，电镀时间为35min。
所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比1:2.5:2混合形成的混合物；所述水溶性壳聚糖的CAS号为9012-76-4，由山东穗泰生物科技有限公司提供；所述抗氧化剂为间苯二酚、甲酚、萘酚、抗坏血酸按质量比1:1:2:3混合形成的混合物；所述光亮剂为苯亚甲基丙酮、2-羟基-1萘甲醛、磺基水杨酸按质量比1:2:3混合形成的混合物；所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214、BNO12或TX-10按质量比1:2:3混合形成的混合物；所述络合剂为乙二胺四乙酸、三乙醇胺、酒石酸钠按质量比1:3:2混合形成的混合物；所述稳定剂为柠檬酸、山梨酸钠、草酸按质量比1:3:5混合形成的混合物。
步骤S4中所述钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸18g/L、ANIMSN-92抗高温锡保护剂88g/L、木质素磺酸9g/L；所述钝化温度为33℃，时间为18s。
实施例5
一种IC框架镀锡加工方法，包括如下步骤：
步骤S1、热处理：将待镀IC引线框架工件进行镀前热处理；
步骤S2、脱脂处理：将热处理后的待镀IC引线框架工件依次进行抛光、脱脂除油、水洗、烘干处理；
步骤S3、电镀：将脱脂处理后的待镀IC引线框架工件置于电镀槽内的电镀液中进行电镀；所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐30g/L、苯甲酸55g/L、水溶性壳聚糖0.25g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲5g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐3g/L、茶多酚1.2g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.1g/L、抗氧化剂3g/L、光亮剂3g/L、表面活性剂5g/L、络合剂8g/L、稳定剂6g/L；
步骤S4、后处理：清理干净工件表面的锡液，再置于钝化液中进行钝化。
步骤S1中所述热处理的温度为410℃，保温时间为3h；所述热处理过程中，采用惰性气体气氛保护；所述惰性气体为氩气。
步骤S3中所述电镀是以待镀IC引线框架工件作为阴极，采用纯锡棒作为阳极，接通电流，控制电镀温度为30℃，电流密度为5A/dm2，电镀时间为40min。
所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比1:3:2混合形成的混合物；所述水溶性壳聚糖的CAS号为9012-76-4，由山东穗泰生物科技有限公司提供；所述抗氧化剂为间苯二酚、甲酚、萘酚、抗坏血酸按质量比1:2:1:1混合形成的混合物；所述光亮剂为磺基水杨酸；所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214；所述络合剂为酒石酸钠；所述稳定剂为草酸。
步骤S4中所述钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸20g/L、ANIMSN-92抗高温锡保护剂90g/L、木质素磺酸10g/L；所述钝化温度为35℃，时间为20s。
对比例1
一种IC框架镀锡加工方法，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加水溶性壳聚糖和双(羟甲基)咪唑烷基脲。
对比例2
一种IC框架镀锡加工方法，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加1-苄基吡啶-3-羧酸盐和3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐。
为了进一步说明本发明各实施例IC框架镀锡加工方法的有益技术效果，对实施例1-5及对比例1-2中涉及的IC框架镀锡加工方法形成的镀锡层进行相关性能测试，测试结果见表1，测试方法参见中国发明专利CN112853413B。其中，对于可焊性，若焊接牢固，焊点光滑，焊接处镀层无起泡脱落现象，证明镀锡层可焊性OK，否则NG。
表1
从表1可见，本发明实施例公开的IC框架镀锡加工方法形成的镀锡层，与对比例相比，具有更加优异的外观质量和可焊性，且杂质金属离子含量更低，与IC框架结合力强；水溶性壳聚糖、双(羟甲基)咪唑烷基脲、1-苄基吡啶-3-羧酸盐和3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐的加入对改善上述性能有益。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种IC框架镀锡加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、热处理：将待镀IC引线框架工件进行镀前热处理；
步骤S2、脱脂处理：将热处理后的待镀IC引线框架工件依次进行抛光、脱脂除油、水洗、烘干处理；
步骤S3、电镀：将脱脂处理后的待镀IC引线框架工件置于电镀槽内的电镀液中进行电镀；所述电镀液是以去离子水为溶剂，包括如下浓度的各组分：锡盐15-30g/L、苯甲酸20-55g/L、水溶性壳聚糖0.05-0.25g/L、双(羟甲基)咪唑烷基脲1-5g/L、1-苄基吡啶-3-羧酸盐1-3g/L、茶多酚0.5-1.2g/L、3,3'-二磺酸基-4,4'-二氟苯基砜二钠盐0.05-0.1g/L、抗氧化剂1-3g/L、光亮剂1-3g/L、表面活性剂3-5g/L、络合剂4-8g/L、稳定剂4-6g/L；所述电镀是以待镀IC引线框架工件作为阴极，采用纯锡棒作为阳极，接通电流，控制电镀温度为10～30℃，电流密度为3～5A/dm2，电镀时间为20～40min；
步骤S4、后处理：清理干净工件表面的锡液，再置于钝化液中进行钝化。
2.根据权利要求1所述IC框架镀锡加工方法，其特征在于，步骤S1中所述热处理的温度为330-410℃，保温时间为1-3h。
3.根据权利要求1所述IC框架镀锡加工方法，其特征在于，步骤S1中所述热处理过程中，采用惰性气体气氛保护；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
4.根据权利要求1所述IC框架镀锡加工方法，其特征在于，所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比1:(1-3):2混合形成的混合物。
5.根据权利要求1所述IC框架镀锡加工方法，其特征在于，所述抗氧化剂为间苯二酚、甲酚、萘酚、抗坏血酸中的至少一种；所述光亮剂为苯亚甲基丙酮、2-羟基-1萘甲醛、磺基水杨酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述IC框架镀锡加工方法，其特征在于，所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214、BNO12或TX-10中至少一种；所述络合剂为乙二胺四乙酸、三乙醇胺、酒石酸钠中的至少一种；所述稳定剂为柠檬酸、山梨酸钠、草酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述IC框架镀锡加工方法，其特征在于，步骤S4中所述钝化液以水为溶剂，包括如下浓度的各组分：单宁酸10-20g/L、ANIM SN-92抗高温锡保护剂80-90g/L、木质素磺酸5-10g/L。
8.根据权利要求1所述IC框架镀锡加工方法，其特征在于，步骤S4中所述钝化温度为25-35℃，时间为10-20s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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