CN117966225A

CN117966225A - 一种qfp粗铜电镀溶液、配制方法和电镀方法

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Publication number: CN117966225A
Application number: CN202410363755.1A
Authority: CN
Inventors: 门松明珠; 周智翰; 周爱和
Original assignee: Kunshan A Tripod Plating Equipment Co ltd
Current assignee: Kunshan A Tripod Plating Equipment Co ltd
Priority date: 2024-03-28
Filing date: 2024-03-28
Publication date: 2024-05-03

Abstract

本发明涉及电镀技术领域，公开了一种QFP粗铜电镀溶液、配制方法和电镀方法。这种QFP的镀粗铜溶液包括：铜盐200～1600mmol/L、导电盐90～720mmol/L、第一稳定剂5～26mmol/L、光亮剂10～220ppm、季铵盐35～105ppm、添加剂10～416ppm。本发明的稳定剂和添加剂能够提高和维持电镀溶液的长期生产稳定性、用于高速喷射精密电镀设备，实现对QFP单面进行电镀粗铜的功能，其提供的QFP单面粗铜表面，能够解决在封装工艺中，电路板树脂材料表面与QFP表面热压成型不牢固、开裂缺陷所导致的半导体芯片集成电路产品信号传输不稳定、功率损耗过多的技术难题，实现提高半导体晶圆芯片产品稳定可靠性、以及生产制造高性能和高精密半导体电子器件的目标。

Description

一种QFP粗铜电镀溶液、配制方法和电镀方法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，尤其是一种QFP粗铜电镀溶液、配制方法和电镀方法。

背景技术

引线框架作为集成电路芯片机械支撑载体，借助键合线，将芯片电路内外连接起来，形成电信号通路；以及通过散热通路，将芯片在工作时产生的热量散发出去；因此引线框架主要起到稳定芯片、传导信号、传递热量的作用。

根据半导体的不同，引线框架可分为两类：应用于集成电路的引线框架和应用于分立器件的引线框架。这两类半导体所采用的后续封装方法各不相同，变化多端。不同的封装方法需要不同的引线框架。因此引线框架行业，引线框架通常以半导体的封装方式命名。集成电路应用广泛，发展迅速。目前有DIP、SOP、QFP、BGA、CSP等封装方式；分立器件主要是各种晶体管，大多采用TO和SOT封装。

QFP引线框架（简称QFP），与芯片和电路板经过封装后形成如图4所示的半导体集成电镀器件。QFP中间具有微凹形的一面为芯片承载面如图2所示，另一微凸面为与电路板热压面如图3所示。

半导体集成电路器件在高频高速信号传递过程中，不可避免的会产生趋肤效应，受此影响，集成电路器件中的电流传输会更倾向于在导体的表面流动。QFP与芯片的封装过程中，QFP与树脂基板机械热压成型时，一方面，QFP过低的表面粗糙度带来的低比表面积无法满足铜表面在与树脂基板压合过程中对机械咬合作用的要求；但一方面，过高的表面粗糙度会使高频信号在传输过程中发生反射、驻波等信号失真现象的发生。显然，上述两个方面对QFP表面铜粗糙度的要求相互掣肘，背道而驰。因此，在QFP粗化处理中如何平衡两个相悖的粗糙度要求，制备兼具“高的粗铜抗剥离强度”和“极低的粗铜轮廓度”的合理铜粗糙结构，是QFP铜粗化过程的一大重点和难点。

此外，QFP通过键合线，将芯片电路内外连接起来形成传输电信号通路时，键合线与QFP之间，时常也会出现焊接不牢固的缺陷，这些缺陷严重制约其在制造高端半导体晶圆芯片电子产品领域的应用和发展。

目前，在QFP与树脂基板封装中存在的缺陷，主要从树脂基板材料的质量不佳、树脂基板材料与QFP的兼容性差、及热压成型条件工艺三方面着手进行解决；当所述三方面解决方案都具备最佳条件时，仍然存在QFP与树脂基板热压成型结合力不足的现象发生，而且根据产品批次的不同，发生的问题没有规律可循；针对封装结合力不足缺失品的根源追溯，发现用于热压成型的QFP表面粗糙度与良品比较，平均表面粗糙度Ra数据偏低，因此，如何提高QFP表面粗糙度成为解决问题的核心。尤其是，QFP系列产品中，必须进行局部单面粗化的特殊需求是关键技术，如何解决QFP电镀铜粗化产品，是解决该问题的重要核心内容。

专利CN 111885849 A提供一种QFP封装芯片焊接方法，在全文中没有记载有关QFP表面粗糙度与封装热压成型的内容。专利CN 214203675 U提供一种QFP四方扁平封装引线框架键合固定夹具，也没有记载QFP表面粗糙度与封装热压成型的内容。专利CN 105097749A提供一种组合的QFN和QFP半导体封装方法中，也没有相关QFP表面粗糙度与封装热压成型内容的记载。专利CN 217324376 U提供一种用于QFP引线框架电镀处理装置中，没有涉及相关的使QFP表面粗糙化的处理工艺。专利CN 117259883 A提供一种QFP器件激光软钎焊工艺参数优化方法、系统和介质的方法中，也没有相关QFP表面粗糙度与电路板封装热压成型内容的记载；专利CN 110379774 A提供一种QFP器件封装结构，针对芯片不能稳定的连接在安装板上的问题，而提出的解决方案；该专利也没有记载有关QFP表面粗糙度与电路板压热成型时结合力不足的相关报导。

专利CN 114284155 A公开了一种单面粗化引线框架的制备方法，对引线框架基材进行前处理后，进行单面贴膜保护、再通过浸入铜溶液中进行镀粗铜处理，即得到所需单面粗化的引线框架。

专利CN 117116774 A一种引线框架及其制备方法，对引线框架基材进行前处理、再进行背面压膜保护后，再通过浸入微腐蚀液中，对引线框架正面进行单面腐蚀，即得到所需单面粗化的引线框架。

目前引线框架金属材料表面粗化工艺有如下方式：

1）、将镀件浸入化学微蚀溶液中使镀件双面同时粗化，其原理为通过化学药水对金属表面进行不均匀腐蚀反应，金属表面的腐蚀溶解过程的不均匀性促使镀件形成粗糙面；

2）、将镀件浸入镀铜溶液中电镀使镀件双面同时电镀析出粗铜，原理为通过在镀件表面电镀过程中进行非均匀性电解沉积，导致铜原子在镀件表面排布非均匀性的结果，使镀件形成镀粗铜表面。

3）、将镀件单面贴膜保护，以浸入溶液进行微腐蚀方式，获取单面粗铜表面镀件；或将单面贴膜保护的镀件浸入镀粗铜溶液进行镀粗铜的方式，制备具有单面粗铜表面的电子产品镀件。

现有技术的所述1）～3）的粗化处理工艺，以浸入溶液方式，在对镀件双面进行处理时效果较好，但一方面浸入式工艺只能满足同时处理镀件双面的需求，无法满足对QFP单面进行镀粗铜的工艺要求；另一方面，浸入式处理工艺对QFP粗铜抗剥离强度、信号传输等性能的提升十分有限，已经无法满足对QFP局部和单面进行镀粗铜电镀处理的需求。因此，研究开发能够满足QFP局部和单面的镀粗铜工艺具有十分重要的意义。

至今为止，尚未见有关解决所述问题的文献报导；这些用于半导体集成电路封装的科学问题和技术难关的存在，阻碍了航天航空、新能源汽车、通讯电子产业对高端电子元器件材料不断创新增长的需求，是急需创新突破的研究课题。

因此综上所述，在QFP封装芯片技术领域，急需寻找一种用于QFP的镀粗铜溶液、配制方法和电镀方法，通过对QFP表面进行处理获取粗铜表面，提升QFP表面与树脂基板压合过程中对机械咬合性能；从而用于解决电路板与QFP热压成型半导体集成电路产品，经常会出现由于机械咬合性能差，导致半导体集成电路的高频信号在传输过程中信号失真现象的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：QFP表面与电路板树脂材料表面热压成型的半导体集成电路产品，由于其表面之间结合不牢固、开裂缺陷而导致的半导体芯片产品信号传输不稳定、功率损耗过多的技术难题。为克服现有技术中之不足，提供一种QFP粗铜电镀溶液、配制方法和电镀方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

进一步地，所述铜盐选自五水硫酸铜、氧化铜、硝酸铜水合物、磷酸铜、水和焦磷酸铜、氯化铜二水合物中的一种或多种。

进一步地，所述导电盐选自硫酸、磷酸、硝酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、二甲基磺酸乙烷、2-巯基乙烷磺酸钠、3-硫-异硫脲丙基磺酸、羟乙基磺酸、烯丙基磺酸钠、1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐中的一种或多种。

进一步地，所述光亮剂选自乙烯硫脲、1-丁基硫脲、N-烯丙基硫脲、2,5-二硫二脲、1-(噻唑-2-基)硫脲、6-杂氮-2-硫脲嘧啶、(2-甲氧基乙基)硫脲、3-硫-异硫脲丙基磺酸、2-硫代巴比妥酸；以及聚二硫二丙烷磺酸钠、二硫化二苯并噻唑、双(二乙基硫代氨基甲酰)二硫化物中的一种或多种。

进一步地，所述第一稳定剂选自2-羟基噻唑、2-硝基噻唑、2-巯基噻唑、噻唑-2-磺酸、2-巯基噻唑啉、5-羟甲基噻唑、2-氨基-2-噻唑啉、2-巯基苯并噻唑、5-硝基-1,3-噻唑、噻唑-4,5-二甲酸中的一种或多种。

进一步地，所述季铵盐选自十四烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、聚烯丙基胺盐酸盐、聚（二烯丙基二甲基氯化铵）、聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲]季铵溶液、氯化-2-羟基-3-(三甲氨基)丙基聚环氧乙烷纤维素醚（聚季铵盐10）、聚[(2-甲基丙烯酸二甲氨基乙基硫酸二乙酯-co(1-乙烯基-2-吡咯烷酮)]、三十二烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。

所述季铵盐，由于其具有阳离子性或中性特征，通过阴阳相互吸引结合作用，能够吸附粗铜电镀溶液在电镀铜过程中产生的各种无用的有机副产物、悬浮物、气溶胶等影响镀铜层品质的纳米颗粒，使其凝聚成微米颗粒后，通过电镀设备精密过滤桶装置过滤清除，从而实时维护保持粗铜电镀溶液清洁不受污染，有助于保障镀粗铜产品质量。

进一步地，所述添加剂包括第二稳定剂和金属表面活性剂，所述第二稳定剂为具有取代基R的吡啶类化合物，取代基R选自碳原子数1～4的烷基、卤素、硝基、磺酸基、巯基和硫脲中的一种或多种；具体的，第二稳定剂选自2-巯基吡啶、3-吡啶硫脲、3-吡啶磺酸、2-硝基吡啶、3-硝基吡啶、吡啶-2-磺酸、4-巯基吡啶、4-吡啶丙硫醇、吡啶-4-磺酸、4-吡啶丙硫醇、三溴化吡啶鎓、2-巯基烟酸、4-甲基苯磺酸吡啶鎓、3-硝基苯磺酸吡啶鎓、1-丁基-4-甲基氯化吡啶鎓、1-乙基-3-甲基吡啶鎓乙磺酸盐、对甲苯磺酸2,6-二甲基吡啶鎓盐、2-氟-1-甲基吡啶(盐)对甲苯磺酸酯中的一种或多种；

所述金属表面活性剂选自50wt%聚丙烯酸钠水溶液、40wt%聚丙烯酸铵水溶液、丙烯酸羟丙酯聚合物、分子量1000的丙烯酸马来酸共聚物、分子量300的聚马来酸、七聚乙二醇、八聚乙二醇、十聚乙二醇、分子量400的氨基聚乙二醇羟基、分子量600的聚乙二醇二羧酸、分子量1000的聚乙二醇二羧酸、氨基-七聚乙二醇-羧酸、氨基-九聚乙二醇-羧酸、分子量1000的聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。

添加剂中第二稳定剂为吡啶类化合物，金属表面活性剂为多聚化合物类。添加剂中吡啶类化合物和多聚化合物类的相互关联作用，有利于QFP镀件在电镀过程中形成一定粗糙度的镀铜表面。一定粗糙度的镀铜表面的形成，具体过程为：在本发明的粗铜电镀强酸性溶液中，吡啶类化合物易形成吡啶鎓类，吡啶鎓的正电荷与多聚化合物聚丙烯酸铵的负电荷相互吸引形成体积庞大分子；另一方面，聚丙烯酸铵作为金属表面活性剂，起到促进铜电镀溶液与QFP金属表面亲和作用；当以毫秒为单位所进行的电镀过程中，所述形成的体积庞大分子亲和在QFP表面的部分区域，该区域受到遮蔽故不能被电镀析出铜，反之没有被所述体积庞大分子亲和遮蔽的区域，能够正常电镀析出铜；所述体积庞大分子亲和遮蔽QFP表面的现象是以毫秒为单位实时无序变化的动态平衡，直至所设定的电镀时间结束为止；所述无序变化亲和及遮蔽的叠加结果，导致QFP镀件表面电镀析出铜的分布不均匀特性，形成具有一定粗糙度的镀铜表面。

进一步地，所述QFP粗铜电镀溶液总酸值为11.8～19.5ml/L，QFP粗铜电镀溶液电镀时电流密度范围为2.0～23.0A/dm²，槽液温度范围为45～55℃。

一种如上述的QFP粗铜电镀溶液的配制方法，具体包括如下步骤：

步骤（1）、在PP材质电解槽中，加入槽容量一半的去离子水，加热至40℃，在循环泵浦运转条件下，少量多次加入铜盐，溶解均匀后制得溶液A，溶液A中铜盐的浓度为200～1600mmol/L；

步骤（2）、另取PP材质5升烧杯，加入烧杯容量一半的去离子水，加热至40℃，在磁力搅拌条件下，少量多次加入第一稳定剂，溶解均匀后制得溶液B，溶液B中第一稳定剂的浓度为5～26mol/L；

步骤（3）、在步骤（2）制得的溶液B中少量多次加入光亮剂，溶解均匀后制得溶液C，溶液C中光亮剂的浓度为10～220ppm；

步骤（4）、在步骤（3）制得的溶液C中少量多次加入添加剂，溶解均匀后制得溶液D，溶液D中添加剂的浓度为10～416ppm；

步骤（5）、在步骤（1）制得的溶液A中少量多次加入季铵盐，溶解均匀后制得溶液E，溶液E中季铵盐的浓度为35～105ppm；

步骤（6）、在步骤（5）制得的溶液E中少量多次加入步骤（4）制得的溶液D，溶解均匀后制得溶液F；

步骤（7）、在步骤（6）制得的溶液F中少量多次加入导电盐，搅拌均匀混合后制得溶液G，溶液G中导电盐的浓度为90～720mmol/L；

步骤（8）、在步骤（7）制得的溶液G加入剩余部分的去离子水至配制所需容积，制得溶液H；

步骤（9）、泵浦继续运行15分钟后，步骤（8）制得的溶液H搅拌均匀后，分析测试溶液H的总酸值为11.8～19.5ml/L，即得到QFP粗铜电镀溶液成品。

一种如上述的QFP粗铜电镀溶液的电镀方法，具体包括如下步骤：

步骤S1、对镀件进行碱除油和酸活化处理；

步骤S2、对镀件进行镀底铜处理；

步骤S3、根据镀件的电镀面积和镀件形式选择相应的高速喷射电镀设备，并配置相应的电镀模具和阳极掩膜，并将阳极掩膜、镀件安装到电镀装置中；

步骤S4、根据镀件大小、所需镀层厚度和铜表面粗糙度要求、以及QFP不同的待电镀单面，确定电镀时间；

步骤S5、根据镀件的镀区面积大小，选择相应的正逆向脉冲电解电源的输出功率，实施QFP待电镀面的粗铜电镀；

步骤S6、对粗铜电镀溶液中铜浓度、添加剂浓度和溶液强酸浓度进行定时检测，判断与标准值的差，不足的部分自动补加相应的化学成分；

步骤S7、QFP镀件完成单面电镀过程。

本发明的有益效果为：本发明设计合理，QFP粗铜电镀溶液中稳定剂和添加剂能够提高和维持电镀溶液的长期生产稳定性、用于高速喷射精密电镀设备，实现对QFP单面进行电镀粗铜的功能，其提供的QFP单面粗铜表面，能够解决在封装工艺中，电路板树脂材料表面与QFP表面热压成型不牢固、开裂缺陷所导致的半导体芯片集成电路产品信号传输不稳定、功率损耗过多的技术难题，实现提高半导体晶圆芯片产品稳定可靠性、以及生产制造高性能和高精密半导体电子器件的目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中QFP粗铜电镀溶液的电镀方法的工艺流程图；

图2是实施例1中QFP镀件微凹芯片承载面的示意图；

图3是实施例20中QFP镀件微凸封装热压面的示意图；

图4是半导体集成电镀器件的示意图；

图5是图2中QFP单体的示意图；

图6是图3中QFP单体的示意图；

图7是实施例1镀件中电镀区域膜厚测试点的示意图；

图8是实施例1镀件电镀前材料的电子显微镜扫描图；

图9是实施例1镀件电镀后粗铜表面的电子显微镜扫描图；

图10是实施例16中镀件粗铜Ra测试结果的电子显微镜扫描图；

图11是实施例20镀件电镀前材料的电子显微镜扫描图；

图12是实施例20镀件电镀后粗铜表面的电子显微镜扫描图；

图13是实施例27中镀件粗铜Ra测试结果的电子显微镜扫描图。

图中：1.电镀区域，2.膜厚测试点。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

如图1所示，一种QFP粗铜电镀溶液的电镀方法，具体包括如下步骤：

步骤S1、对镀件进行碱除油和酸活化处理；

步骤S2、对镀件进行镀底铜处理；

步骤S7、QFP镀件完成单面电镀过程。

步骤S3中电镀模具，具体为压板式模具、轮镀式模具以及能进行喷射电镀溶液的各种电镀模具。

步骤S5中QFP待电镀粗铜单面可以是芯片承载面，也可以是封装热压面。

本发明中QFP粗铜电镀溶液，适用于高速喷射精密电镀设备，实现对QFP单面进行表面电镀粗铜的功能，其提供的QFP单面粗铜表面，能够解决在封装工艺中，电路板树脂材料表面与QFP表面热压成型不牢固、开裂缺陷导致的半导体芯片产品信号传输不稳定、功率损耗过多的技术难题，实现提高半导体晶圆芯片产品稳定可靠性，以及生产制造高性能和高精密半导体电子器件的目标。

实施例1

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

一种QFP粗铜电镀溶液的配制方法，具体包括如下步骤：

步骤（1）、在PP材质电解槽中，加入槽容量一半的去离子水，加热至40℃，在循环泵浦运转条件下，少量多次加入五水硫酸铜，溶解均匀后制得溶液A，溶液A中五水硫酸铜的浓度为200mmol/L；

步骤（2）、另取PP材质5升烧杯，加入烧杯容量一半的去离子水，加热至40℃，在磁力搅拌条件下，少量多次加入2-硝基噻唑，溶解均匀后制得溶液B，溶液B中2-硝基噻唑的浓度5mmol/L；

步骤（3）、在步骤（2）制得的溶液B中少量多次加入1-（噻唑-2-基）硫脲，溶解均匀后制得溶液C，溶液C中1-（噻唑-2-基）硫脲的浓度为10ppm；

步骤（4）、在步骤（3）制得的溶液C中少量多次加入添加剂中的4-巯基吡啶，溶解均匀后再少量多次加入40wt%聚丙烯酸铵，制得溶液D，溶液D中4-巯基吡啶浓度为2.2ppm，40wt%聚丙烯酸铵浓度为2.8ppm；溶液D中添加剂的浓度为5ppm；

步骤（5）、在步骤（1）制得的溶液A中少量多次加入二十二烷基三甲基氯化铵，溶解均匀后制得溶液E，溶液E中二十二烷基三甲基氯化铵的浓度为35ppm；

步骤（6）、在步骤（5）制得的溶液E中少量多次加入步骤（4）制得的溶液D，搅拌均匀混合后制得溶液F；

步骤（7）、在步骤（6）制得的溶液F中少量多次加入硫酸，溶解均匀后制得溶液G，溶液G中硫酸的浓度为90mmol/L；

步骤（9）、泵浦继续运行15分钟后，测试溶液H中总酸值为11.8ml/L，即得到QFP粗铜电镀溶液成品。

本实施例待加工的QFP镀件实验片如图2所示，其特征为，采用铜合金材料的QFP250×79.2mm，厚度0.127mm；共有84个QFP单体。每个单体的电镀区域1为9mm×9mm，故一片QFP镀件的单面总面积为84×9mm×9mm=6804mm²。

本实施例QFP镀件的制备：对图2所示QFP的微凹芯片承载单面进行粗化处理。

电镀采用将QFP镀件进行碱除油和酸活化处理后，进行镀底铜处理；随后采用高速喷射精密电镀设备，电镀设备的母槽中加入实施例1配制的粗铜电镀溶液，电镀时电流密度为2.0A/dm²，槽液温度为55℃，采用正逆向脉冲电镀电源，对镀件进行通电358秒，QFP镀件实验片铜镀层厚度目标设定为2500nm；实施例1的电镀条件列于表1中。

表1 实施例1电镀条件

实施例1的QFP镀件铜膜厚测试，按图7中每个QFP单体的电镀区域中心黑点●，其坐标为：I列的16（10.0mm，6.5mm），15（10.0，24.0），14（10.0，37.5）,13（10.0，55.5），12（10.0，69.0），11（10.0，87.0），10（10.0，100.5）,9（10.0，118.0），8（10.0，131.5），7（10.0，149.0）6（10.0，161.0），5（10.0，178.5）,4（10.0，190.5），3（10.0，208.0），2（10.0，220.0），1（10.0，237.5.0），；II列的16（22.0mm，6.5mm），15（22.0，24.0），14（22.0，37.5）,13（22.0，55.5），12（22.0，69.0），11（22.0，87.0），10（22.0，100.5）,9（22.0，118.0），8（22.0，131.5），7（22.0，149.0）6（22.0，161.0），5（22.0，178.5）,4（22.0，190.5），3（22.0，208.0），2（22.0，220.0），1（22.0，237.5.0）；Ⅲ列的16（34.0mm，6.5mm），15（34.0，24.0），14（34.0，37.5）,13（34.0，55.5），12（34.0，69.0），11（34.0，87.0），10（34.0，100.5）,9（34.0，118.0），8（34.0，131.5），7（34.0，149.0）6（34.0，161.0），5（34.0，178.5）,4（34.0，190.5），3（34.0，208.0），2（34.0，220.0），1（34.0，237.5.0）；Ⅳ列的16（46.0mm，6.5mm），15（46.0，24.0），14（46.0，37.5）,13（46.0，55.5），12（46.0，69.0），11（46.0，87.0），10（46.0，100.5）,9（46.0，118.0），8（46.0，131.5），7（46.0，149.0）6（46.0，161.0），5（46.0，178.5）,4（46.0，190.5），3（46.0，208.0），2（46.0，220.0），1（46.0，237.5.0）；Ⅴ列的16（58.0mm，6.5mm），15（58.0，24.0），14（58.0，37.5）,13（58.0，55.5），12（58.0，69.0），11（58.0，87.0），10（58.0，100.5）,9（58.0，118.0），8（58.0，131.5），7（58.0，149.0）6（58.0，161.0），5（58.0，178.5）,4（58.0，190.5），3（58.0，208.0），2（58.0，220.0），1（58.0，237.5.0）；Ⅵ列的16（70.0mm，6.5mm），15（70.0，24.0），14（70.0，37.5）,13（70.0，55.5），12（70.0，69.0），11（70.0，87.0），10（70.0，100.5）,9（70.0，118.0），8（70.0，131.5），7（70.0，149.0）6（70.0，161.0），5（70.0，178.5）,4（70.0，190.5），3（70.0，208.0），2（70.0，220.0），1（70.0，237.5.0）。

制备得到的实施例1的QFP镀件的膜厚测试采用Fischer制造的FISCHERSCOPE X-RAY XDV-SDD检测仪，按如图7所示的QFP镀件的测试位置进行自动检测，能检测得到镀铜膜厚数据；实施例1的铜膜厚测试数据Max、Min、Ave.值如表2所示。

表2 实施例1铜膜厚测试结果（nm）

制备得到的实施例1的QFP镀件的铜镀层表面粗糙度按国家标准GB3505-83实施，表面粗糙度采用基恩士制造的3D轮廓测量仪VR-6000检测；测试位置与实施例1的铜膜厚测试点相同，也是图6中每个QFP单体的电镀区域中心黑点●处。测试数据如表3所示。同时，为了比较镀粗铜的效果，实施例1的QFP镀件为电镀前材料的粗糙度也进行了测试，其测试结果如表4所示。

表3实施例1中QFP镀件电镀后材料粗糙度Ra测试结果（nm）

表4实施例1中QFP镀件电镀前材料粗糙度Ra测试结果（nm）

从表3实施例1的镀粗铜粗糙度Ra范围133～152nm与表4镀粗铜前的原材料粗糙度Ra范围103～115nm比较，粗糙度提升30～37nm，显示出本实施例的粗铜电镀溶液在QFP电镀粗化中具有效果。

图8是实施例1镀件电镀前材料的电子显微镜扫描图，图9是实施例1镀件电镀后粗铜表面的电子显微镜扫描图。图8和图9相比，再一次显示出本实施例的粗铜电镀溶液在QFP电镀粗化中具有效果。

实施例2～实施例12

为了调查添加剂中吡啶类化合物和多聚化合物类的相互关联作用的最佳范围，与镀铜表面粗糙度之间的相互关系，对实施例1各组分中，除添加剂浓度在5～64ppm范围内变动以外，其他组分和实验条件与实施例1均相同不再赘述。添加剂具体使用量如表5所示。

表5 实施例1～实施例12添加剂使用量（ppm）

实施例2～实施例12按实施例1同样的电镀方法，对QFP的微凹芯片承载单面进行粗化处理得到相应的QFP镀粗铜样品，用于外观以及各种试验检测。

外观检测，采用40倍光学显微镜，并进一步采用电子显微镜放大5000倍观察，其结果如表6所示。

表6实施例1～实施例12外观检查结果

采用实施例1的电镀条件，同样对实施例2～实施例12进行QFP镀粗铜处理，镀铜膜厚数据处理方法与实施例1相同，将实施例1～实施例12的QFP镀件的镀粗铜膜厚数据Max、Min、Ave.、Max-Min列于表7中。

表7实施例1～实施例12的QFP镀粗铜膜厚检查结果（nm）

采用实施例1的QFP镀粗铜测试方法，同样对实施例2～实施例12进行QFP镀粗铜镀件的粗糙度Ra数据Max、Min、Ave.、Max-Min列于表8中，表8中QFP材料的粗糙度Ra数据由表4得出。

表8实施例1～实施例12的QFP镀铜粗糙度Ra检查结果（nm）

综合表6～表8的实验结果，实施例3～实施例10的添加剂用量是最佳范围，即添加剂使用量为10～52ppm；当添加剂使用量低于10ppm时，镀件QFP的镀粗铜表面外观不良，影响QFP产品外观；反之，当添加剂使用量超过52ppm时，镀件QFP的镀粗铜表面出现针孔，致密性能下降，不能保证产品质量。

实施例13～实施例19

在实施例1～实施例12中，铜盐（五水硫酸铜）浓度为200mmol/L；依据上述筛选实验条件结果，添加剂的最佳使用浓度为10～52ppm，因此，添加剂浓度与铜盐浓度的最佳比值为（0.05～0.26）：1。

依据添加剂浓度与铜盐浓度的最佳比值为（0.05～0.26）：1的条件，将铜盐使用范围200～1600mmol/L，平均分成8等分，同样比值（0.05～0.26）：1中的添加剂范围0.05～0.26也分成8等分，得到实施例13～实施例19。实施例13～实施例19与实施例1同样，对QFP的微凹芯片承载单面进行粗化处理。

实施例3、实施例13～实施例19制备得到的QFP粗铜镀件，用于后续评价试验。

实施例3、实施例13～实施例19的添加剂使用数量以及所要实施的电镀条件如表9所示。

表9实施例3、实施例13～实施例19的添加剂使用数量以及电镀条件

实施例13～实施例19的电镀溶液的配方如下所述，配制方法及具体步骤与实施例1类似，详细过程不再一一赘述。

实施例13

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

实施例14

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

/>

实施例15

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

实施例16

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

实施例17

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

实施例18

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

/>

实施例19

一种QFP粗铜电镀溶液，包括如下浓度的组分：

实施例3、实施例13～实施例19采用压板模具电镀方式，制备得到的QFP的微凹芯片承载单面粗铜镀件采用与实施例1同样的处理方法，进行镀铜膜厚、表面粗糙度Ra测试。镀铜膜厚测试结果如表10所示，表面粗糙度Ra测试结果如表11所示。

表10实施例3、实施例13～实施例19镀粗铜膜厚测试结果（nm）

从表10中的数据可以观察到，为了满足QFP镀粗铜膜厚 ≥ 2500nm规格要求，当实施例以最小值Min范围2549～2569nm满足规格要求时，镀件四周边缘的膜厚Max范围2675～2705nm分布较高，Max-Min差值数据处于116～137nm区间，对于目标镀层膜厚2500nm来说，膜厚误差为4.64%～5.48%。

其中：膜厚误差按下式计算

。

表11实施例3、实施例13～实施例19粗糙度Ra测试结果（nm）

从表11中的数据可以观察到，在满足QFP镀粗铜膜厚 ≥ 2500nm要求前提下，实施例3、实施例13～实施例19粗糙度Ra测试综合结果为135～619nm；与表4中的QFP镀粗铜前的材料粗糙度Ra范围103～115nm比较，显示出十分明显的铜粗化效果；并且依据每个实施例的镀粗铜溶液的配比和组成不同，可以在镀粗铜135～619nm区间选择适宜的目标粗糙度，继而得到相应的镀粗铜条件，可以为QFP不同产品系列提供最佳的电镀粗铜的电镀实施方案。

图10是实施例16中镀件粗铜Ra测试结果的电子显微镜扫描图，显示出十分明显的铜粗化效果。

本发明提供的QFP镀粗铜可选择粗糙度Ra范围135～619nm，一方面可以通过实际需要满足QFP与树脂基板压合过程中对机械咬合作用的最低表面粗糙度，作为最佳的电镀粗铜的最低控制条件；另一方面可以通过QFP表面过高的粗糙度会使高频信号在传输过程中发生反射、驻波等信号失真现象发生的临界点作为电镀粗铜的上限控制条件，从而得到QFP的镀粗铜生产条件的管控范围。

实施例20～实施例27

实施例20中QFP镀件的制备：对图3所示QFP的微凸封装热压单面进行粗化处理。

实施例20采用与实施例3相同的粗铜电镀溶液以及电镀等条件，实施例21～实施例27采用与实施例13～实施例19一一对应的相同条件进行试验。制备得到的QFP微凸封装热压面的单面粗铜镀件采用与实施例1同样的处理方法，进行镀铜膜厚、表面粗糙度Ra测试。镀铜膜厚测试结果如表12所示，表面粗糙度Ra测试结果如表13所示。

表12实施例20～实施例27镀粗铜膜厚测试结果（nm）

从表12中的数据可以观察到，为了满足QFP镀粗铜膜厚 ≥ 2500nm规格要求，当实施例以最小值Min范围2573～2580nm满足规格要求时，镀件四周边缘的膜厚Max范围2711～2716nm分布较高，Max-Min差值数据处于132～143nm区间，对于目标镀层膜厚2500nm来说，膜厚误差为5.28%～5.72%。

表13实施例20～实施例27粗糙度Ra测试结果（nm）

从表13中的数据可以观察到，在满足QFP镀粗铜膜厚 ≥ 2500nm要求前提下，实施例20～实施例27粗糙度Ra测试综合结果为138～631nm；与表4中的QFP镀粗铜前的材料粗糙度Ra范围103～115nm比较，显示出十分明显的铜粗化效果；并且依据每个实施例的镀粗铜溶液的配比和组成不同，可以在镀粗铜138～631nm区间选择适宜的目标粗糙度后，即得到相应的镀粗铜条件，可以为QFP不同产品系列提供最佳的电镀粗铜的电镀实施方案。

此外，从实施例结果可以观察到，QFP芯片承载面与其反面的粗铜膜厚范围2549～2705nm与封装热压面的粗铜膜厚数据范围2573～2716nm比较差距不大，因此，一方面本发明的QFP镀粗铜溶液及电镀方法，不仅镀铜膜厚都具有优异的均匀特性，而且镀铜的粗糙度也具有良好的区间范围；另一方面不论是QFP具有微凹形状的芯片承载面，还是具有微凸的封装热压面，在同等条件下制备的QFP镀粗铜产品的性能都相差不大，因此，本发明的QFP镀粗铜溶液及电镀方法，在一定范围内针对不同形状的表面，其处理结果具有一定的稳定特性。

图11是实施例20镀件电镀前材料的电子显微镜扫描图，图12是实施例20镀件电镀后粗铜表面的电子显微镜扫描图。图11和图12相比，再一次显示出本发明的粗铜电镀溶液在QFP电镀粗化中具有效果。

图13是实施例27中镀件粗铜Ra测试结果的电子显微镜扫描图，显示出十分明显的铜粗化效果。

综上所述，本发明的有益效果具体如下：

（1）、本发明中QFP粗铜电镀溶液包括第一稳定剂噻唑类化合物，添加剂吡啶类、多聚丙烯酸类和多聚乙二醇类，由于噻唑是具有富电子的五元芳香杂环体系，有助于与电镀溶液中的阳离子形成稳定的阴阳离子结合体，提高电镀粗化过程中的沉积效率和析出金属镀层的均匀性，使QFP表面形貌结构细化，表面平整光滑，具有优异的信号传输性能；尤其是噻唑类添加剂能够提高和维持电镀溶液的长期生产稳定性、使其能够适合应用于高速喷射精密电镀设备，与压板电镀模具、轮式电镀模具等具有喷射方式的模具组合联动，能够对QFP任一单面进行镀粗铜的高效率工艺处理；

（2）、本发明中QFP粗铜电镀溶液，添加剂吡啶类化合物和多聚化合物类的相互关联作用，有利于QFP镀件在电镀过程中形成一定粗糙度的镀铜表面；一定粗糙度的镀铜表面的形成，具体过程可描述为，在本发明的镀粗铜强酸性溶液中，由于吡啶类化合物易形成吡啶鎓类，吡啶鎓的正电荷与多聚化合物聚丙烯酸铵的负电荷相互吸引形成体积庞大分子，另一方面，聚丙烯酸铵作为金属表面活性剂，起到促进铜电镀溶液与QFP金属表面亲和作用；当以毫秒为单位所进行的电镀过程中，形成的体积庞大分子亲和在QFP表面的部分区域，该区域受到遮蔽故不能被电镀析出铜，反之没有被体积庞大分子亲和遮蔽的区域，能够正常电镀析出铜；体积庞大分子亲和遮蔽QFP表面的现象是以毫秒为单位实时无序变化的动态平衡，直至所设定的电镀时间结束为止；无序变化亲和及遮蔽的叠加结果，导致QFP镀件表面电镀析出铜的分布不均匀特性，形成具有一定粗糙度的镀铜表面；

（3）、本发明中QFP粗铜电镀溶液，虽然一方面通过噻唑类化合物，有效地提高和维持电镀溶液的长期生产稳定性；另一方面通过添加剂吡啶类、多聚丙烯酸类和多聚乙二醇类的相互关联作用，起到与QFP金属表面亲和遮蔽的动态平衡，从而促进QFP粗铜表面的形成；但是，各种添加组分的有效功能，不仅一方面需要在满足溶液总酸度的管理范围内才能得到保障，同时另一方面也需要在聚季铵盐存在的条件下才能保障QFP粗铜电镀溶液的长期生产稳定性能的发挥；

（4）、本发明中QFP粗铜电镀溶液，当QFP粗铜电镀溶液随着电镀生产持续运行过程中，由于稳定剂噻吩类化合物以及添加剂类的有机化合物，参与电镀过程起到促进粗铜电解析出作用；有机化合物类，在电镀过程中一方面其自身逐渐转化为对电镀无用的有机副产物，另一方面有机副产物随着其数量的积累不仅妨碍镀铜溶液中稳定剂和添加剂正常功能的发挥；由于电镀过程中，形成的有机副产物是纳米微颗粒，而电镀设备配置的精密过滤桶虽然能过滤除去微米颗粒，但对纳米微颗粒只能任其自由通行，因此纳米微颗粒在电镀过程中极其容易和铜共析混入镀层中，混入的数量越多，镀铜层中的含碳量就越高，QFP镀粗铜的沉积效率就会下降的越多，电解析出的粗铜镀层的形貌结构、表面平整度以及信号传输性能都将大打折扣；本发明QFP镀粗铜溶液所采用的季铵盐类，由于其具有阳离子性或中性特征，能够通过阴阳相互吸引结合作用；吸附溶液中镀铜过程产生的各种有机副产物、悬浮物、气溶胶等影响镀铜层品质的纳米颗粒，使其凝聚成微米颗粒后，容易通过电镀设备配置的精密过滤桶装置过滤清除，从而实时维护保持QFP镀铜溶液清洁不受污染，有助于保障制备的QFP镀粗铜产品具有优异的各种性能；

（5）、本发明中QFP粗铜电镀溶液，添加剂使用浓度ppm与铜盐使用浓度比例处于（0.05～0.26）：1的范围；在上述范围内，本发明的QFP粗铜电镀溶液，通过高速喷射精密电镀方式而析出的单面粗铜镀层具有分布均匀性优异、高耐腐蚀性能和优异的信号传输性能；解决了现有技术中单面压膜方式，对QFP应用中存在的压膜难于严密结合的难题，为QFP及各种引线框架的单面镀粗铜产品，提供的全新镀粗铜电镀溶液、配制方法和电镀方法，是生产制造QFP单面粗铜产品的行之有效的解决方案；

（6）、本发明通过稳定剂及各种添加剂配置的QFP粗铜电镀溶液，由于对所采用的高速喷射精密电镀方式具有优异的稳定性和对QFP不同形状的正反单面都具有优异的电镀处理功能，填补了现有电镀技术不能直接对QFP系列进行单面镀粗铜的空白；

（7）、本发明中QFP粗铜电镀溶液的电镀方法，通过根据QFP系列镀件的镀区面积大小，选择正逆向脉冲电解电源的输出功率大小，实施QFP任意一面的粗铜电镀；

（8）、本发明中QFP粗铜电镀溶液的电镀方法，通过对QFP粗铜电镀溶液中铜浓度、添加剂浓度和溶液总酸值（溶液强酸浓度）进行定时检测，判断铜浓度、添加剂浓度和溶液总酸值变化量是否超过标准控制值，进行自动补加相应化学成分的自动控制设备系统，为QFP及引线框架的单面镀粗铜的制备工艺提供了可行的有效方案。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：包括如下浓度的组分：

2.根据权利要求1所述的一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：所述铜盐选自五水硫酸铜、氧化铜、硝酸铜水合物、磷酸铜、水和焦磷酸铜、氯化铜二水合物中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：所述导电盐选自硫酸、磷酸、硝酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、二甲基磺酸乙烷、2-巯基乙烷磺酸钠、3-硫-异硫脲丙基磺酸、羟乙基磺酸、烯丙基磺酸钠、1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：所述光亮剂选自乙烯硫脲、1-丁基硫脲、N-烯丙基硫脲、2,5-二硫二脲、1-(噻唑-2-基)硫脲、6-杂氮-2-硫脲嘧啶、(2-甲氧基乙基)硫脲、3-硫-异硫脲丙基磺酸、2-硫代巴比妥酸；以及聚二硫二丙烷磺酸钠、二硫化二苯并噻唑、双(二乙基硫代氨基甲酰)二硫化物中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：所述第一稳定剂选自2-羟基噻唑、2-硝基噻唑、2-巯基噻唑、噻唑-2-磺酸、2-巯基噻唑啉、5-羟甲基噻唑、2-氨基-2-噻唑啉、2-巯基苯并噻唑、5-硝基-1,3-噻唑、噻唑-4,5-二甲酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：所述季铵盐选自十四烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、聚烯丙基胺盐酸盐、聚（二烯丙基二甲基氯化铵）、聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲]季铵、氯化-2-羟基-3-(三甲氨基)丙基聚环氧乙烷纤维素醚、聚[(2-甲基丙烯酸二甲氨基乙基硫酸二乙酯-co(1-乙烯基-2-吡咯烷酮)]、三十二烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：所述添加剂包括第二稳定剂和金属表面活性剂，所述第二稳定剂为具有取代基R的吡啶类化合物，取代基R选自碳原子数1～4的烷基、卤素、硝基、磺酸基、巯基和硫脲中的一种或多种；

8.根据权利要求1所述的一种QFP粗铜电镀溶液，其特征在于：所述QFP粗铜电镀溶液总酸值为11.8～19.5ml/L，QFP粗铜电镀溶液电镀时电流密度范围为2.0～23.0A/dm²，槽液温度范围为45～55℃。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的QFP粗铜电镀溶液的配制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤（9）、泵浦继续运行15分钟后，步骤（8）制得的溶液H搅拌均匀后，分析测试溶液H中总酸值为11.8～19.5ml/L，即得到QFP粗铜电镀溶液成品。

10.一种如权利要求1～8任一项所述的QFP粗铜电镀溶液的电镀方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤S1、对镀件进行碱除油和酸活化处理；

步骤S2、对镀件进行镀底铜处理；

步骤S7、QFP镀件完成单面电镀过程。