CN116752203A - 一种引线框架镀锡工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引线框架镀锡工艺，涉及镀锡工艺技术领域，包括如下步骤：步骤S1、预处理，步骤S2、电镀，步骤S3、热处理，步骤S4、后处理。该引线框架镀锡工艺简单易操作，能安全、环保、快捷地实现镀锡，形成的镀锡层与引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及镀锡工艺技术领域，尤其涉及一种引线框架镀锡工艺。
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，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。为了提高引线框架的防腐蚀性和可焊性，经常需要对引线框架进行镀锡，以在引线框架上形成保护性和可焊性的锡镀层。
目前，引线框架镀锡层面临许多问题，特别是在无铅情况下锡须就是众多不安全因素中的一个。锡须的生长是一个难以意料的问题，有些时候甚至会导致严重的损失。因此，如何优化镀锡工艺，控制锡须生长，提高镀锡效率，十分重要。
现有的引线框架镀锡工艺普遍存在处理温度高，处理时间长，锡层厚度较厚，生产效率低，可焊性和加工性能有待进一步完善，锡容易发生迁移，产生锡须，影响了线路板的加工和使用等技术缺陷。除此之外，市面上的引线框架镀锡工艺还或多或少存在安全性和环保性有待进一步改善，形成的锡层抗氧化性、焊接性和焊接可靠性不佳，与引线框架结合力不强，精准度差，影响产品镀锡的效果和产量等技术缺陷。
为了解决上述问题，中国发明专利申请ZL202010682081.3公开了一种引线框架合金表面电镀锡工艺，所述引线框架合金表面电镀锡工艺包括前处理、电镀液制备和镀锡过程。该发明引线框架合金表面电镀锡工艺，首先利用前处理液对清洗后的引线框架合金进行前处理，提高引线框架合金表面活性和电镀效果，再有电镀液中不添加铜离子，可以阻止锡须生成，可明显增强镀锡层的稳定性。然而，由于电镀液和前处理液的配方问题，往往会带来其它副作用，使得形成的镀锡层与引线框架结合力不强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性有待进一步提高。
可见，有必要寻求更为有效的引线框架镀锡工艺，以安全、环保、快捷地实现镀锡，形成与引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性好的镀锡层。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种引线框架镀锡工艺，该镀锡工艺简单易操作，能安全、环保、快捷地实现镀锡，形成的镀锡层与引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性好，使用寿命长。
为达到以上目的，本发明提供一种引线框架镀锡工艺，包括如下步骤：
步骤S1、预处理：将待镀引线框架工件表面除油抛光后浸入预处理剂中分别采用超声波、微波辅助预处理，干燥后备用；
步骤S2、电镀：往镀槽中加入电镀液，将经过步骤S1处理得到的待镀引线框架工件装入镀槽中，进行电镀；待达到指定时间后取出工件，清理干净工件表面的锡液；所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐8-12份、络合剂20-30份、表面活性剂15-25份、抗氧化剂3-5份、柠檬酸铵5-8份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸3-5份、麦芽糖4-6份、羟基丙烷磺酸吡啶盐6-10份、四羟甲基甘脲8-10份、苯甲酸20-30份、水800-1000份；
步骤S3、热处理：将经过步骤S2处理后的工件送入软熔车间进行热处理；
步骤S4、后处理：将经过步骤S3处理后的工件清洗、烘干。
优选的，步骤S1中所述微波频率为130GHZ-320GHZ，时间为8-12min。
优选的，步骤S1中所述超声波的频率为700-1300kHZ，时间10-15min。
优选的，步骤S1中所述预处理剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
优选的，所述引线框架工件为引线框架C19400工件。
优选的，步骤S2中所述电镀以待镀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30～40℃，电流密度为2～5A/dm2，电镀时间为25～45min。
优选的，步骤S3中所述热处理的温度为235-245℃，时间为3-5min。
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(2-4):3:(1-2)混合形成的混合物。
优选的，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。
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；所述抗氧化剂为间苯二酚、甲酚、萘酚或抗坏血酸中的至少一种。
由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的引线框架镀锡工艺，采用常规设备和生产线即可实现，耗能低，资金投入少，能安全、环保、快捷地实现镀锡，形成与引线框架结合力强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性好的镀锡层。
本发明公开的引线框架镀锡工艺，所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐8-12份、络合剂20-30份、表面活性剂15-25份、抗氧化剂3-5份、柠檬酸铵5-8份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸3-5份、麦芽糖4-6份、羟基丙烷磺酸吡啶盐6-10份、四羟甲基甘脲8-10份、苯甲酸20-30份、水800-1000份；通过各组分之间的相互配合，共同作用，使得采用该电镀液进行电镀的电镀效果更好，形成的镀锡层与引线框架结合力更强，抗氧化性、焊接性和焊接可靠性更好，且可以阻止锡须生成，细化晶粒，可明显增强镀锡层的稳定性。
本发明公开的引线框架镀锡工艺，在预处理过程中分别采用超声波、微波辅助预处理工艺，能更好地对待镀引线框架工件表面进行清洁，提高镀锡层与其表面的结合力；同时还能提高引线框架表面活性，进而改善电镀效果。
本发明公开的引线框架镀锡工艺，不使用含铅等对环境影响较多的成分，环保性能更好，不会对环境造成污染和破坏，安全性高；通过热处理，能提高表面镀锡层的致密度，可明显消弱镀层的残余应力，阻止锡须的生长，进而改善镀锡层综合性能。
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
一种引线框架镀锡工艺，包括如下步骤：
步骤S1、预处理：将待镀引线框架工件表面除油抛光后浸入预处理剂中分别采用超声波、微波辅助预处理，干燥后备用；
步骤S2、电镀：往镀槽中加入电镀液，将经过步骤S1处理得到的待镀引线框架工件装入镀槽中，进行电镀；待达到指定时间后取出工件，清理干净工件表面的锡液；所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐8份、络合剂20份、表面活性剂15份、抗氧化剂3份、柠檬酸铵5份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸3份、麦芽糖4份、羟基丙烷磺酸吡啶盐6份、四羟甲基甘脲8份、苯甲酸20份、水800份；
步骤S3、热处理：将经过步骤S2处理后的工件送入软熔车间进行热处理；
步骤S4、后处理：将经过步骤S3处理后的工件清洗、烘干。
步骤S1中所述微波频率为130GHZ，时间为8min；所述超声波的频率为700kHZ，时间10min；所述预处理剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述引线框架工件为引线框架C19400工件。
步骤S2中所述电镀以待镀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2A/dm2，电镀时间为25min。
步骤S3中所述热处理的温度为235℃，时间为3min；所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比2:3:1混合形成的混合物；所述络合剂为乙二胺四乙酸；所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214；所述抗氧化剂为间苯二酚。
实施例2
一种引线框架镀锡工艺，包括如下步骤：
步骤S1、预处理：将待镀引线框架工件表面除油抛光后浸入预处理剂中分别采用超声波、微波辅助预处理，干燥后备用；
步骤S2、电镀：往镀槽中加入电镀液，将经过步骤S1处理得到的待镀引线框架工件装入镀槽中，进行电镀；待达到指定时间后取出工件，清理干净工件表面的锡液；所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐9份、络合剂22份、表面活性剂18份、抗氧化剂3.5份、柠檬酸铵6份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸3.5份、麦芽糖4.5份、羟基丙烷磺酸吡啶盐7份、四羟甲基甘脲8.5份、苯甲酸23份、水850份；
步骤S3、热处理：将经过步骤S2处理后的工件送入软熔车间进行热处理；
步骤S4、后处理：将经过步骤S3处理后的工件清洗、烘干。
步骤S1中所述微波频率为160GHZ，时间为9min；所述超声波的频率为900kHZ，时间12min；所述预处理剂为N,N-二甲基乙酰胺；所述引线框架工件为引线框架C19400工件。
步骤S2中所述电镀以待镀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33℃，电流密度为3.5A/dm2，电镀时间为30min；步骤S3中所述热处理的温度为238℃，时间为3.5min。
所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比3.5:3:1.3混合形成的混合物；所述络合剂为三乙醇胺；所述表面活性剂为BNO12；所述抗氧化剂为甲酚。
实施例3
一种引线框架镀锡工艺，包括如下步骤：
步骤S1、预处理：将待镀引线框架工件表面除油抛光后浸入预处理剂中分别采用超声波、微波辅助预处理，干燥后备用；
步骤S2、电镀：往镀槽中加入电镀液，将经过步骤S1处理得到的待镀引线框架工件装入镀槽中，进行电镀；待达到指定时间后取出工件，清理干净工件表面的锡液；所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐10份、络合剂25份、表面活性剂20份、抗氧化剂4份、柠檬酸铵6.5份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸4份、麦芽糖5份、羟基丙烷磺酸吡啶盐8份、四羟甲基甘脲9份、苯甲酸25份、水900份；
步骤S3、热处理：将经过步骤S2处理后的工件送入软熔车间进行热处理；
步骤S4、后处理：将经过步骤S3处理后的工件清洗、烘干。
步骤S1中所述微波频率为250GHZ，时间为10min；所述超声波的频率为1100kHZ，时间13min；所述预处理剂为N-甲基吡咯烷酮；所述引线框架工件为引线框架C19400工件。
步骤S2中所述电镀以待镀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35℃，电流密度为3.5A/dm2，电镀时间为35min。
步骤S3中所述热处理的温度为240℃，时间为4min；所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比3:3:1.5混合形成的混合物。
所述络合剂为酒石酸钠；所述表面活性剂为TX-10；所述抗氧化剂为萘酚。
实施例4
一种引线框架镀锡工艺，包括如下步骤：
步骤S1、预处理：将待镀引线框架工件表面除油抛光后浸入预处理剂中分别采用超声波、微波辅助预处理，干燥后备用；
步骤S2、电镀：往镀槽中加入电镀液，将经过步骤S1处理得到的待镀引线框架工件装入镀槽中，进行电镀；待达到指定时间后取出工件，清理干净工件表面的锡液；所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐11份、络合剂28份、表面活性剂23份、抗氧化剂4.5份、柠檬酸铵7.5份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸4.5份、麦芽糖5.5份、羟基丙烷磺酸吡啶盐9.5份、四羟甲基甘脲9.5份、苯甲酸28份、水950份；
步骤S3、热处理：将经过步骤S2处理后的工件送入软熔车间进行热处理；
步骤S4、后处理：将经过步骤S3处理后的工件清洗、烘干。
步骤S1中所述微波频率为300GHZ，时间为11min；所述超声波的频率为1200kHZ，时间14min；所述预处理剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:2:1混合形成的混合物；所述引线框架工件为引线框架C19400工件。
步骤S2中所述电镀以待镀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38℃，电流密度为4.5A/dm2，电镀时间为40min。
步骤S3中所述热处理的温度为243℃，时间为4.5min。
所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比3.5:3:1.8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；所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214、BNO12、TX-10按质量比1:3:1混合形成的混合物；所述抗氧化剂为间苯二酚、甲酚、萘酚、抗坏血酸按质量比1:1:2:1混合形成的混合物。
实施例5
一种引线框架镀锡工艺，包括如下步骤：
步骤S1、预处理：将待镀引线框架工件表面除油抛光后浸入预处理剂中分别采用超声波、微波辅助预处理，干燥后备用；
步骤S2、电镀：往镀槽中加入电镀液，将经过步骤S1处理得到的待镀引线框架工件装入镀槽中，进行电镀；待达到指定时间后取出工件，清理干净工件表面的锡液；所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐12份、络合剂30份、表面活性剂25份、抗氧化剂5份、柠檬酸铵8份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸5份、麦芽糖6份、羟基丙烷磺酸吡啶盐10份、四羟甲基甘脲10份、苯甲酸30份、水1000份；
步骤S3、热处理：将经过步骤S2处理后的工件送入软熔车间进行热处理；
步骤S4、后处理：将经过步骤S3处理后的工件清洗、烘干。
步骤S1中所述微波频率为320GHZ，时间为12min；所述超声波的频率为1300kHZ，时间15min；所述预处理剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述引线框架工件为引线框架C19400工件。
步骤S2中所述电镀以待镀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40℃，电流密度为5A/dm2，电镀时间为45min。
步骤S3中所述热处理的温度为245℃，时间为5min。
所述锡盐为甲基磺酸锡、氯化亚锡、硫酸亚锡按质量比4:3:2混合形成的混合物；所述络合剂为酒石酸钠；所述表面活性剂为烷基糖苷APG1214；所述抗氧化剂为抗坏血酸。
对比例1
一种引线框架镀锡工艺，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸和麦芽糖。
对比例2
一种引线框架镀锡工艺，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加羟基丙烷磺酸吡啶盐和四羟甲基甘脲。
为了进一步说明本发明各实施例引线框架镀锡工艺的有益技术效果，对实施例1-5及对比例1-2引线框架镀锡工艺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。
从表1可见，本发明实施例公开的引线框架镀锡工艺形成的镀锡层，与对比例相比，具有更加优异的外观质量、附着力和可焊性，且杂质金属离子含量更低；2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸、麦芽糖、羟基丙烷磺酸吡啶盐和四羟甲基甘脲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 (10)
1.一种引线框架镀锡工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、预处理：将待镀引线框架工件表面除油抛光后浸入预处理剂中分别采用超声波、微波辅助预处理，干燥后备用；
步骤S2、电镀：往镀槽中加入电镀液，将经过步骤S1处理得到的待镀引线框架工件装入镀槽中，进行电镀；待达到指定时间后取出工件，清理干净工件表面的锡液；所述电镀液包括如下按重量份计的各组分：锡盐8-12份、络合剂20-30份、表面活性剂15-25份、抗氧化剂3-5份、柠檬酸铵5-8份、2-[[三(羟甲基)甲基]氨基]乙磺酸3-5份、麦芽糖4-6份、羟基丙烷磺酸吡啶盐6-10份、四羟甲基甘脲8-10份、苯甲酸20-30份、水800-1000份；
步骤S3、热处理：将经过步骤S2处理后的工件送入软熔车间进行热处理；
步骤S4、后处理：将经过步骤S3处理后的工件清洗、烘干。
2.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，其特征在于，步骤S1中所述微波频率为130GHZ-320GHZ，时间为8-12min；步骤S1中所述超声波的频率为700-1300kHZ，时间10-15min。
3.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，其特征在于，步骤S1中所述预处理剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
4.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，其特征在于，所述引线框架工件为引线框架C19400工件。
5.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，其特征在于，步骤S2中所述电镀以待镀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30～40℃，电流密度为2～5A/dm2，电镀时间为25～45min。
6.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，其特征在于，步骤S3中所述热处理的温度为235-245℃，时间为3-5min。
7.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，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(2-4):3:(1-2)混合形成的混合物。
8.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，其特征在于，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。
9.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，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。
10.根据权利要求1所述引线框架镀锡工艺，其特征在于，所述抗氧化剂为间苯二酚、甲酚、萘酚或抗坏血酸中的至少一种。
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