TW202221171A

TW202221171A - 使導線架表面粗化的方法及電化學裝置

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Publication number: TW202221171A
Application number: TW109140718A
Authority: TW
Inventors: 黃嘉能
Original assignee: 長華科技股份有限公司
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-06-01
Also published as: TWI749886B

Abstract

一種使導線架表面粗化的方法，包含以下步驟：對導線架進行表面粗化處理以使該導線架的表面粗糙度增加，該表面粗化處理包括依序分別使用含銅離子電鍍液、含鎳離子電鍍液、含鈀離子電鍍液及含金離子電鍍液對該導線架進行電化學處理程序。每一次電化學處理程序是在包括槽體、電極板、輸送單元及電源裝置的電化學裝置中進行，每一次的電化學處理程序依序進行1次第一階段處理及15至30次第二階段處理。透過分別使用上述電鍍液於該電化學裝置中對該導線架進行該等電化學處理程序，以使經該表面粗化處理的該導線架具有粗糙的表面。

Description

使導線架表面粗化的方法及電化學裝置

本發明是有關於一種表面處理的方法及裝置，特別是指一種使導線架表面粗化的方法及電化學裝置。

在現今的導線架封裝製程中，為了解決導線架表面與金屬線的結合力不佳而使兩者接合處發生裂痕，以及導線架表面與封膠材的結合力不佳而使兩者接合處發生裂痕的問題，現有的解決方法，是在進行打線接合程序及封膠程序之前，先使用表面粗化劑對導線架的表面進行蝕刻，使經蝕刻後的導線架具有粗糙的表面而提升與金屬線或封膠材之間的結合力。

然而，上述經由蝕刻使導線架表面粗化的方法反而造成導線架的厚度變薄，以致導線架的機械強度降低而容易斷裂。

因此，本發明的一目的，即在提供一種使導線架表面粗化的方法。

於是，本發明使導線架表面粗化的方法，包含以下步驟：對一導線架進行表面粗化處理，以使該導線架經該表面粗化處理後的表面粗糙度大於該導線架經該表面粗化處理前的表面粗糙度，且該表面粗化處理包括依序使用含銅離子電鍍液、含鎳離子電鍍液、含鈀離子電鍍液及含金離子電鍍液對該導線架分別進行電化學處理程序，及於每一次電化學處理程序前使用酸性溶液清洗該導線架的酸洗程序；其中，每一次的電化學處理程序是在一電化學裝置中進行，該電化學裝置包含一個界定出二個相反設置並用以供該導線架通過的開口的槽體、一個設置於該槽體內且平放於該槽體底部的電極板、一個設置於該電極板的上方用以放置並輸送該導線架通過該等開口的輸送單元，及一個與該導線架及該電極板電連接且用以控制該導線架與該電極板呈相反電性的電源裝置；且每一次的電化學處理程序依序進行1次第一階段處理及15至30次第二階段處理，於該第一階段處理中，該電源裝置控制該導線架及該電極板分別作為陰極及陽極並提供電流密度範圍為1至3 A/dm ²的電流且處理時間為5秒至25秒，於該第二階段處理中，該電源裝置先控制該導線架及該電極板分別作為陰極及陽極並提供電流密度範圍為1至3 A/dm ²的電流且處理時間為5秒至25秒，再控制該導線架及該電極板分別作為陽極及陰極並提供電流密度範圍為5至10 A/dm ²的電流且處理時間為3秒至15秒。

另外，本發明的另一目的，即在提供一種電化學裝置。

於是，本發明電化學裝置，適用於供一導線架進行表面粗化處理，該電化學裝置包含一槽體、一電極板、一輸送單元，及一電源裝置。該槽體界定出二個相反設置並用以供該導線架通過的開口。該電極板設置於該槽體內且平放於該槽體底部。該輸送單元設置於該電極板上方且用以放置並輸送該導線架通過該等開口。該電源裝置與該導線架及該電極板電連接且用以控制該導線架與該電極板呈相反電性。

本發明的功效在於：本發明使導線架表面粗化的方法透過分別使用含銅離子電鍍液、含鎳離子電鍍液、含鈀離子電鍍液及含金離子電鍍液，並於該電化學裝置中對該導線架進行該等電化學處理程序，經由該第一階段處理與該第二階段處理的相互配合，尤其是於該第二階段處理中利用該電源裝置控制該導線架反覆交替作為陰極與陽極，令該導線架的表面反覆交替發生還原反應及氧化反應而不斷有金屬原子生成及溶解，使經該表面粗化處理的該導線架具有粗糙的表面，進而讓經該表面粗化處理的該導線架於後續封裝製程中與金屬線或封膠材間有較佳的結合力。此外，經該表面粗化處理的該導線架的厚度變厚，而具有較佳的機械強度且不易斷裂。

本發明的另一功效在於：本發明電化學裝置透過該電極板及該輸送單元的相互配合，使得該導線架能通過該槽體的該等開口而連續地進行該表面粗化處理。

本發明使導線架表面粗化的方法，是對一導線架進行表面粗化處理，以使該導線架經該表面粗化處理後的表面粗糙度大於該導線架經該表面粗化處理前的表面粗糙度。

該表面粗化處理包括依序使用含銅離子電鍍液、含鎳離子電鍍液、含鈀離子電鍍液及含金離子電鍍液對該導線架分別進行電化學處理程序，及於每一次電化學處理程序前使用酸性溶液清洗該導線架的酸洗程序。

要說明的是，該表面粗化處理的效果在於使經該表面粗化處理的該導線架的表面形成多個凸起物，且該等凸起物的平均粒徑範圍為0.05 μm至5 μm，以及經該表面粗化處理的該導線架的表面粗糙度範圍為1.4 μm至2.6 μm。

每一次電化學處理程序是於一電化學裝置中進行，參閱圖1，該電化學裝置包含一槽體1、一電極板2、一輸送單元3、一電源裝置4、一放卷器5，及一收卷器6。

該槽體1界定出一個容置空間11，及二個相反設置並用以供該導線架9通過的開口12，該容置空間11用以盛裝該電化學處理程序中使用的電鍍液，該電鍍液為上述的含銅離子電鍍液、含鎳離子電鍍液、含鈀離子電鍍液或含金離子電鍍液。其中，該含銅離子電鍍液的成分包括硫酸銅，該含鎳離子電鍍液的成分包括胺基磺酸鎳，該含鈀離子電鍍液的成分包括氰化鈀，該含金離子電鍍液的成分包括氰化金。

該電極板2設置於該槽體1的該容置空間11內且平放於該槽體1底部。該電極板2例如不溶性電極板、溶解性電極板或上述兩者的組合。當該電極板2為溶解性電極板時，該電極板2的材質是與該電化學處理程序中使用的電鍍液相配合，例如當電鍍液為該含銅離子電鍍液時，該電極板2的材質為銅；當該電鍍液為該含鎳離子電鍍液時，該電極板2的材質為鎳；當該電鍍液為該含鈀離子電鍍液時，該電極板2的材質為鈀；當該電鍍液為該含金離子電鍍液時，該電極板2的材質為金。該不溶性電極板例如但不限於包含鈦的不溶性電極板，或包含鉑的不溶性電極板。

該輸送單元3設置於該電極板2上方且用以放置並輸送該導線架9，並使該導線架9自該槽體1的該等開口12的其中一者輸送至該等開口12的另一者。該輸送單元3的具體態樣沒有特別限制，例如一個輸送帶、多個間隔排列的輸送滾輪。在圖1所示的實施態樣中，該輸送單元3包括多個間隔排列的輸送滾輪31。

該電源裝置4與該導線架9及該電極板2電連接，且用以控制該導線架9與該電極板2呈相反電性。舉例來說，當該電源裝置4控制該導線架9為陰極時，該電極板2則為陽極，相反地，當該電源裝置4控制該導線架9為陽極時，該電極板2則為陰極。該電源裝置4的具體態樣沒有特別限制，可為任何用於換向電鍍製程或週期換向電鍍製程的換向電鍍電源裝置。

該放卷器5與該收卷器6設置於該槽體1的相反兩側，該放卷器5用以輸送該導線架9通過該槽體1的該等開口12中一者，以進入該槽體1內進行該電化學處理，該收卷器6用以使經該電化學處理後的該導線架9通過該槽體1的該等開口12中另一者而離開該槽體1。

在該等電化學處理程序中，每一次的電化學處理程序為依序進行1次第一階段處理及15至30次第二階段處理。

於該第一階段處理中，透過該電源裝置4控制該導線架9及該電極板2分別作為陰極及陽極並提供電流密度範圍為1至3 A/dm ²的電流且處理時間為5秒至25秒，此時在該導線架9的表面發生還原反應，欲鍍的金屬離子(即銅離子、鎳離子、鈀離子或金離子)接受電子形成金屬原子後析出於導線架9表面。

於該第二階段處理中，透過該電源裝置4先控制該導線架9及該電極板2分別作為陰極及陽極並提供電流密度範圍為1至3 A/dm ²的電流且處理時間為5秒至25秒，此時在該導線架9的表面發生還原反應，欲鍍的金屬離子(即銅離子、鎳離子、鈀離子或金離子)接受電子形成金屬原子後析出於導線架9表面。接著，再以該電源裝置4控制該導線架9及該電極板2分別作為陽極及陰極並提供電流密度範圍為5至10 A/dm ²的電流且處理時間為3秒至15秒，此時在該導線架9的表面發生氧化反應，使得上述形成在導線架9表面的金屬原子失去電子而溶解為金屬離子。本發明使導線架表面粗化的方法，即是透過該第一階段處理與該第二階段處理的相互配合，尤其是於該第二階段處理中於該導線架9表面反覆發生還原反應及氧化反應，使該導線架9表面不斷有金屬原子生成及溶解，進而使經表面粗化處理的該導線架9的表面形成該等凸起物。

該等酸洗程序所使用的酸性溶液例如鹽酸、硫酸。在本發明中，是於每一次進行電化學處理程序前使用硫酸對該導線架9進行清洗，以去除該導線架9表面的髒污及鏽蝕。

更具體地說，在本發明使導線架表面粗化的方法中，該表面粗化處理的步驟順序如下：(1).進行酸洗程序；(2).使用含銅離子電鍍液進行該電化學處理程序，其中，圖2的SEM圖為經該電化學處理程序後的該導線架的表面狀態；(3).進行酸洗程序；(4).使用含鎳離子電鍍液進行該電化學處理程序，其中，圖3的SEM圖為經該電化學處理程序後的該導線架的表面狀態；(5).進行酸洗程序；(6).使用含鈀離子電鍍液進行該電化學處理程序，其中，圖4的SEM圖為經該電化學處理程序後的該導線架的表面狀態；(7).進行酸洗程序；及(8).使用含金離子電鍍液進行該電化學處理程序，其中，圖5的SEM圖為經該電化學處理程序後的該導線架的表面狀態。上述電化學處理程序及酸洗程序的條件是如上所述，於此不再贅述。上述圖2至圖5的SEM圖是將經各電化學處理程序處理後的該導線架分別透過一掃描式電子顯微鏡(廠商：JEOL；型號：JSM-6010PLUS/LA)所得到。

值得一提的是，在本發明的一些實施態樣中，當欲使該導線架9進行連續的表面粗化處理時，可藉由一包含多個間隔排列設置的如上述的電化學裝置及多個與該等電化學裝置間隔設置的酸洗裝置的電化學設備(圖未示)，以使盛裝於該等槽體1的容置空間11內的電鍍液及設置於該等槽體1的電極板2在不需進行更換的情況下，並配合該放卷器5及該收卷器6完成連續的表面粗化處理。而在該電化學設備中，每一個電化學裝置的該槽體1的容置空間11中盛裝的電鍍液可為相同或不同。

綜上所述，本發明使導線架表面粗化的方法透過分別使用含銅離子、含鎳離子、含鈀離子及含金離子的電鍍液與對應的該等電極板2相配合，並於該電化學裝置中對該導線架9進行該等電化學處理程序，經由該第一階段處理與該第二階段處理的相互配合，尤其是於該第二階段處理中在該導線架9的表面反覆發生還原反應及氧化反應而不斷有金屬原子生成及溶解，進而使經該表面粗化處理的該導線架9的表面形成該等凸起物，也就是說，經該表面粗化處理的該導線架9具有粗糙的表面，進而讓經該表面粗化處理的該導線架9於後續封裝製程中與金屬線或封膠材間有較佳的結合力。此外，相較於以往經蝕刻處理而厚度變薄的導線架，該等凸起物也使得經該表面粗化處理的該導線架9具有較厚的厚度，繼而具有較佳的機械強度且不易斷裂。另一方面，本發明電化學裝置透過該電極板2、該輸送單元3、該放卷器5及該收卷器6的相互配合，使得該導線架9能藉由通過該槽體1的該等開口12連續地進行該表面粗化處理，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1:槽體 11:容置空間 12:開口 2:電極板 3:輸送單元 31:輸送滾輪 4:電源裝置 5:放卷器 6:收卷器 9:導線架

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本發明電化學裝置；圖2是一SEM圖，說明本發明使導線架表面粗化的方法透過含銅離子電鍍液與材質為銅的電極板對一導線架進行電化學處理程序後的表面狀態；圖3是一SEM圖，說明本發明使導線架表面粗化的方法透過含鎳離子電鍍液與材質為鎳的電極板對一導線架進行電化學處理程序後的表面狀態；圖4是一SEM圖，說明本發明使導線架表面粗化的方法透過含鈀離子電鍍液與材質為鈀的電極板對一導線架進行電化學處理程序後的表面狀態；及圖5是一SEM圖，說明本發明使導線架表面粗化的方法透過含金離子電鍍液與材質為金的電極板對一導線架進行電化學處理程序後的表面狀態。

1:槽體

11:容置空間

12:開口

2:電極板

3:輸送單元

31:輸送滾輪

4:電源裝置

5:放卷器

6:收卷器

9:導線架

Claims

一種使導線架表面粗化的方法，包含以下步驟：對一導線架進行表面粗化處理，以使該導線架經該表面粗化處理後的表面粗糙度大於該導線架經該表面粗化處理前的表面粗糙度，且該表面粗化處理包括依序使用含銅離子電鍍液、含鎳離子電鍍液、含鈀離子電鍍液及含金離子電鍍液對該導線架分別進行電化學處理程序，及於每一次電化學處理程序前使用酸性溶液清洗該導線架的酸洗程序；其中，每一次的電化學處理程序是在一電化學裝置中進行，該電化學裝置包含一個界定出二個相反設置並用以供該導線架通過的開口的槽體、一個設置於該槽體內且平放於該槽體底部的電極板、一個設置於該電極板的上方用以放置並輸送該導線架通過該等開口的輸送單元，及一個與該導線架及該電極板電連接且用以控制該導線架與該電極板呈相反電性的電源裝置；且每一次的電化學處理程序依序進行1次第一階段處理及15至30次第二階段處理，於該第一階段處理中，該電源裝置控制該導線架及該電極板分別作為陰極及陽極並提供電流密度範圍為1至3 A/dm ²的電流且處理時間為5秒至25秒，於該第二階段處理中，該電源裝置先控制該導線架及該電極板分別作為陰極及陽極並提供電流密度範圍為1至3 A/dm ²的電流且處理時間為5秒至25秒，再控制該導線架及該電極板分別作為陽極及陰極並提供電流密度範圍為5至10 A/dm ²的電流且進行3秒至15秒。
如請求項1所述的使導線架表面粗化的方法，其中，經該表面粗化處理的該導線架的表面形成多個凸起物，且該等凸起物的平均粒徑範圍為0.05 μm至5 μm。
如請求項1所述的使導線架表面粗化的方法，其中，經該表面粗化處理的該導線架的表面粗糙度範圍為1.4 μm至2.6 μm。
一種電化學裝置，適用於供一導線架進行表面粗化處理，該電化學裝置包含：一槽體，界定出二個相反設置並用以供該導線架通過的開口；一電極板，設置於該槽體內且平放於該槽體底部；一輸送單元，設置於該電極板上方且用以放置並輸送該導線架通過該等開口；及一電源裝置，與該導線架及該電極板電連接且用以控制該導線架與該電極板呈相反電性。
如請求項4所述的電化學裝置，還包含設置於該槽體的相反兩側的一個放卷器及一個收卷器，該放卷器用以輸送該導線架通過該槽體的該等開口中一者，以進入該槽體內進行該電化學處理，該收卷器用以使經該電化學處理後的該導線架通過該槽體的該等開口中另一者而離開該槽體。