CN117187926B - 一种封装体电镀用滚筒结构、电镀装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明申请公开了涉及一种封装体电镀用滚筒结构、电镀装置及方法，包括筒体，所述筒体内部中心沿中轴线设置有支撑体，所述支撑体外围设置有包裹体，还包括：电连接端，所述电连接端位于筒体底面两端；凸点，所述凸点镶嵌在包裹体上并均匀设置在筒体的侧面；导电层，所述导电层覆盖在筒体和凸点的外表面且与电连接端连接，实现电连接端到凸点的电连通，该滚筒滚动时，凸点导电对封装体引脚进行电镀，所述支撑体为硬质金属材料，本申请满足封装面板引脚可焊性镀层的需求，不需要对封装体的结构设计进行改变，保留设计自由度，沉积的镀层厚度均匀，电镀质量好，满足后续PCB板的焊接需要，结构和工艺简单有效，成本低。
Description
技术领域
本发明申请属于芯片封装技术领域，尤其涉及一种封装体电镀用滚筒结构、电镀装置及方法。
背景技术
半导体芯片无论经过什么封装方式，封装体的引脚都需要镀上可焊层而具有焊接性，以便和后续电路板（PCB板）焊接相容，其引脚也需要镀上可焊层，引脚的可焊层材料通常为下面几种：镍金/镍钯金、银和锡等；其中，镍金/镍钯金镀层是通过电镀或化学镀的方式沉积在引脚上，成本较高；银镀层成本也高、易变色、Ag离子很容易在潮湿环境中沿着绝缘材料表面及体积方向迁移，使材料的绝缘性能劣化甚至短路；锡镀层由于其优良的焊接性和价格优势，在半导体封装领域得到广泛的应用。
可焊层电镀方式中的滚镀，就是滚筒电镀，把需要电镀的工件放入滚筒内，滚筒内放置有导电钢珠，使用滚筒滚动的方式，间接导电，从而让工件表面沉积上可焊层，封装方式中的具有更大面板尺寸和更高制造效率的面板级封装（PLP），由于其尺寸较大，不便于放入滚筒中进行电镀，而且对于引脚较小的封装面板，需要使用小尺寸的导电钢珠，因为大尺寸钢珠间存在的缝隙空间也较大，小引脚不能和钢珠面接触，但是小尺寸钢珠在滚镀过程中容易结块，造成引脚上锡不均匀的问题。
发明内容
为解决上述现有技术中的问题，本发明申请提供了一种封装体电镀用滚筒结构、电镀装置及方法。
为实现上述目的，本发明申请提出的一种封装体电镀用滚筒结构，包括筒体，所述筒体内部中心沿中轴线设置有支撑体，所述支撑体外围设置有包裹体，还包括：
电连接端，所述电连接端位于筒体底面两端；
凸点，所述凸点镶嵌在包裹体上并均匀设置在筒体的侧面；
导电层，所述导电层覆盖在筒体和凸点的外表面且与电连接端连接，实现电连接端到凸点的电连通，该滚筒滚动时，凸点导电对封装体引脚进行电镀。
进一步，所述支撑体为硬质金属材料。
进一步，所述电连接端外围套设有端齿轮，该滚筒通过端齿轮与外接电镀设备啮合，实现筒体的滚动。
进一步，所述导电层上镀有保护层，该保护层为镍层。
进一步，所述凸点为半球形，且大小和分布与封装体的引脚大小和分布相匹配。
一种封装体电镀装置，包括导电杆，还包括上述的封装体电镀用滚筒结构，所述导电杆水平移动带动滚筒转动，滚筒上的凸点与封装体的引脚大小和分布相对应并充分接触，引脚电镀的厚度均匀。
进一步的，所述导电杆上安装有齿条，齿条啮合有杆齿轮，滚筒结构通过端齿轮与杆齿轮啮合。
一种封装体电镀方法，使用上述的封装体电镀装置，包括以下步骤：
装板步骤：将封装体放入到与之尺寸相匹配的治具中，并固定牢固，后将治具放入阴极导电筐中；
调节步骤：根据封装体引脚大小和分布，调节滚筒的位置和数量，凸点与封装体引脚位置相对应，凸点压合在封装体引脚上；
电镀步骤：接阴极的导电杆水平移动，带动筒体在封装体上滚动，且封装体引脚与阴极电导通，进而实现滚镀。
进一步的，所述装板步骤中，封装体是封装面板，封装体引脚面平整且暴露于治具开口。
进一步的，所述装板步骤中，阴极导电筐放置在含有待电镀金属离子的电镀液中。
进一步的，所述电镀步骤中，导电杆通过设置的齿条和齿轮的啮合带动滚筒滚动，实现滚动电镀。
本发明申请：满足封装面板引脚可焊性镀层的需求，不需要对封装体的结构设计进行改变，保留设计自由度，沉积的镀层厚度均匀，电镀质量好，满足后续PCB板的焊接需要，结构和工艺简单有效，成本低。
附图说明
图1为本发明申请一种封装体电镀用滚筒结构的剖视图；
图2为本发明申请一种封装体电镀装置的结构示意图；
图3为本发明申请一种封装体电镀方法的装板步骤的示意图；
图4为本发明申请一种封装体电镀方法的调节步骤的示意图；
图5为本发明申请一种封装体电镀方法的电镀步骤的俯视图。
图中标记说明：1.筒体； 2.支撑体； 3.包裹体；4.电连接端；5.凸点；6.导电层；7.端齿轮；8.导电杆；9.齿条；10.杆齿轮；11.封装面板；12.治具。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具体特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地了解本发明申请的目的、结构及功能，下面结合附图1-5，对本发明申请提出的一种封装体电镀用滚筒结构、电镀装置及方法，做进一步详细的描述。
面板级封装（PLP）是一种从晶圆和条带级向更大尺寸面板级转换的方案，相较于其他封装技术，PLP有更大的面板尺寸和更高的制造效率，封装的单个成本更低，先进程度更好。
现有的常用的引脚镀层的制作方式有化学镀、电镀和滚镀等，电镀需要在面板上制作导电引线或者制作图形，减少了面板的有效面积改变了封装体的结构，增加设计难度，同时在后续工序采用曝光、显影、电镀、去膜、蚀刻等工序，不仅增加繁多的工序和材料，并且在工序中接触不同的化学溶液，镀层质量容易受到污染和腐蚀；化学镀不受面板尺寸和引脚结构的影响，可以采用和PCB板相类似的化镀线，不需要设计导电的底层金属，可以最大发挥面板级产品设计的自由度，但化学镀层的厚度比较薄，通常为1μm左右，通常厚度要求在6～20μm左右，而且经过回流焊和长期贮存，镀层IMC的生长会影响其可焊性；滚镀存在着很多不足之处，对于小尺寸封装体和小尺寸引脚都难以电镀，因为小尺寸封装体容易漂浮在镀液中，和导电钢珠接触不充分，若使用大的钢珠，钢珠间存在的缝隙空间也变大，小引脚不能和钢珠面接触，存在上锡不均匀现象，若使用小的钢珠，滚镀过程中小的钢珠容易结块，同样也会造成小引脚上锡不均匀，对于整个面板级封装，传统的滚镀更是无法实现。
而且镀层的材质也存在很多的分类，镍金/镍钯金、银和锡等；其中，镍金/镍钯金镀层是通过电镀或化学镀的方式沉积在引脚上，成本较高；银镀层成本也高、易变色、Ag离子很容易在潮湿环境中沿着绝缘材料表面及体积方向迁移，使材料的绝缘性能劣化甚至短路；锡镀层由于其优良的焊接性和价格优势，在半导体封装领域得到广泛的应用，本申请对于引脚也是采用镀锡焊层。
综上所述，对于面板级封装，需要找到一种可焊锡层的形成方式，可以在引脚上沉积比较厚的锡层，既能保证设计的自由度，又能避免常规电镀锡、化学镀锡的缺点。
请参阅附图1，图1为本发明申请一种封装体电镀用滚筒结构的剖视图，包括筒体1，筒体1内部中心沿中轴线设置有支撑体2，支撑体2外围设置有包裹体3，还包括：
电连接端4，电连接端4位于筒体1底面两端；
凸点5，凸点5镶嵌在包裹体3上并均匀设置在筒体1的侧面；
导电层6，导电层6覆盖在筒体1和凸点5的外表面且与电连接端4连接，实现电连接端4到凸点5的电连通，该滚筒滚动时，凸点5导电对封装体引脚进行电镀。
请参阅附图2，附图2为本发明申请一种封装体电镀装置的结构示意图，包括导电杆8，还包括上述的封装体电镀用滚筒结构，导电杆8水平移动带动滚筒转动，滚筒上的凸点5与封装体的引脚大小和分布相对应并充分接触，引脚电镀的厚度均匀。
请参阅附图3-附图5，为本发明申请一种封装体电镀方法的示意图，该电镀方法，使用上述的封装体电镀装置，包括以下步骤：
装板步骤：将封装体放入到与之尺寸相匹配的治具12中，并固定牢固，后将治具12放入阴极导电筐中；
调节步骤：根据封装体引脚大小和分布，调节滚筒的位置和数量，凸点5与封装体引脚位置相对应，凸点5压合在封装体引脚上；
电镀步骤：接阴极的导电杆8水平移动，带动筒体1在封装体上滚动，且封装体引脚与阴极电导通，进而实现滚镀。
其中，附图3和装板步骤中，将通过面板级封装得到的封装体整板放置到一治具12中，治具12为一方形凹槽，其凹槽尺寸比封装面板11尺寸大1～2mm，凹槽深度比封装面板11的厚度略低，治具四周设置有可移动的条形压块，封装面板11放入凹槽后，条形压块移动至封装面板11边缘，将封装面板11压紧，条形压块移出，封装面板11可从治具12中取出，装板后，封装面板11的引脚面暴露于治具12，且引脚面平整，然后将治具12连同固定牢固的封装面板11一起放入到阴极导电筐中，阴极导电筐接入阴极电流，阴极与电源负极相连，发生还原反应，阴极导电筐放置在含有待电镀金属离子的电镀液中，本申请采用的是锡镀层，电镀液是含有锡盐的液体。
其中，附图4和调节步骤中，电镀装置设置在治具12的正上方，首先根据封装体引脚的大小和分布，调节滚筒的位置和数量，使得滚筒上的凸点5与封装体引脚相对应，滚筒的尺寸包括长度、直径等都可以根据封装面板11的具体产品而设计，滚筒也可以设置一个或者多个，滚筒的支撑体2为硬质金属材料，支撑整体，凸点5为半球形，包裹体3和凸点5均为弹性有机材料，如橡胶材料，凸点5和包裹体3可以弹性形变，与引脚充分接触，滚镀时，可以保证引脚有充分的电镀时间，保证镀层的效果，且可以保护引脚，防止损坏，滚筒的电连接端4外围套设有端齿轮7，导电层6上镀有保护层，该保护层为镍层，防止导电层6氧化；调节电镀装置的高度，使得凸点5可以压合在封装体引脚上，电镀装置的高度调节可以是垂直方向设置的电机、丝杆、丝杆滑块的组合，电机带动丝杆转动，匹配的丝杆滑块可根据丝杆转向而上下移动，从而实现电镀装置整体的上下移动，一端具有电动推杆的导电杆8可以左右水平移动，水平移动的导电杆8通过齿条9、杆齿轮10和端齿轮7的啮合带动滚筒滚动，调节好电镀装置之后，确保每个引脚都有凸点5压合，且电镀装置的高度设定在可以保证滚筒的凸点5与封装面板11的引脚充分接触，压合在引脚上，而不会损坏封装面板11的表面。
其中，附图5和电镀步骤中，阴极导电筐接入阴极电流，阴极与电源负极相连，阴极通过导电杆8与滚筒的电连接端4连接，电连接端4通过导电层6与引脚电性连接，电源接通时，引脚处聚集的锡阳离子被还原，化合价降低，发生还原反应，在引脚面沉积锡单质，滚筒压合在封装面板11上，且凸点5与引脚压合接触，滚动电镀，锡层的电镀厚度均匀，电镀效果好，本发明申请不仅仅适用于电镀锡，其他的金属也可以采用同样的装置，比如镀镍、钯、金和铜等，且不仅仅适用于封装面板11的镀层电镀，还适用其他的封装体，如引脚尺寸较小的封装体、面积小个封装体等。
本申请针对半导体封装面板11引脚可焊性镀层的制作提供了一种解决方案，采用滚筒外置凸点5、匹配治具12的特殊方式在引脚上滚镀锡层，相对于化学镍/锡/钯/金工艺有成本上的优势，同时也解决了通常电镀锡存在的制作引线电镀具有设计局限性、图形电镀用到工艺流程和材料多、成本高、镀锡后多次使用化学溶液处理造成锡层质量受损的问题，本申请满足封装面板11引脚可焊性镀层的需求，沉积的镀层厚度均匀，电镀质量好，满足后续PCB板的焊接需要，结构和工艺简单有效，成本低。
可以理解，本发明申请是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明申请的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明申请的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明申请的精神和范围。因此，本发明申请不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本发明申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明申请所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种封装体电镀用滚筒结构，包括筒体，所述筒体内部中心沿中轴线设置有支撑体，所述支撑体外围设置有包裹体，其特征在于，还包括：
电连接端，所述电连接端位于筒体底面两端；
凸点，所述凸点镶嵌在包裹体上并均匀设置在筒体的侧面；
导电层，所述导电层覆盖在筒体和凸点的外表面且与电连接端连接，实现电连接端到凸点的电连通，该滚筒滚动时，凸点导电对封装体引脚进行电镀；
凸点和包裹体均为弹性有机材料，与引脚充分接触，滚镀时，保证引脚有充分的电镀时间，保证镀层的效果，保护引脚；
凸点为半球形，且大小和分布与封装体的引脚大小和分布相匹配。
2.根据权利要求1所述的封装体电镀用滚筒结构，其特征在于，所述支撑体为硬质金属材料。
3.根据权利要求1所述的封装体电镀用滚筒结构，其特征在于，所述电连接端外围套设有端齿轮，该滚筒通过端齿轮与外接电镀设备啮合，实现筒体的滚动。
4.根据权利要求3所述的封装体电镀用滚筒结构，其特征在于，所述导电层上镀有保护层，该保护层为镍层。
5.一种封装体电镀装置，包括导电杆，其特征在于，还包括权利要求1-4任意一项所述的封装体电镀用滚筒结构，所述导电杆水平移动带动滚筒转动，滚筒上的凸点与封装体的引脚大小和分布相对应并充分接触，引脚电镀的厚度均匀，导电杆上安装有齿条，齿条啮合有杆齿轮，滚筒结构通过端齿轮与杆齿轮啮合。
6.一种封装体电镀方法，使用权利要求5所述的封装体电镀装置，其特征在于，包括以下步骤：
装板步骤：将封装体放入到与之尺寸相匹配的治具中，并固定牢固，后将治具放入阴极导电筐中；
调节步骤：根据封装体引脚大小和分布，调节滚筒的位置和数量，凸点与封装体引脚位置相对应，凸点压合在封装体引脚上，凸点为半球形，且大小和分布与封装体的引脚大小和分布相匹配；
电镀步骤：接阴极的导电杆水平移动，带动筒体在封装体上滚动，且封装体引脚与阴极电导通，进而实现滚镀。
7.根据权利要求6所述的封装体电镀方法，其特征在于，所述装板步骤中，封装体是封装面板，封装体引脚面平整且暴露于治具开口。
8.根据权利要求6所述的封装体电镀方法，其特征在于，所述装板步骤中，阴极导电筐放置在含有待电镀金属离子的电镀液中。
9.根据权利要求6所述的封装体电镀方法，其特征在于，所述电镀步骤中，导电杆通过设置的齿条和齿轮的啮合带动滚筒滚动，实现滚动电镀。
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