引线框架电镀技术优化策略

引线框架的主要功能是为集成电路的芯片提供机械支撑载体，并作为导电介质连接集成电路的外部电路，传送电信号，以及与封装材料一起，向外散发芯片工作时产生的热量。引线框架是集成电路的关键零部件。为了保证引线框架与集成电路的芯片及金丝间的焊接性，以及集成电路器件的电参数性能，提高内引线金丝键合性，需要对引线框架的有效区域进行镀银等电镀处理。由于引线针脚非常细小，不适合进行单件电镀。普遍采用的方法是将引线针脚在成卷的带材上冲制成形后，整卷进行电镀，即采用了线材连续电镀技术，或者裁切为片式，采用钢带夹持传送方式进行连续电镀。

1.线材电镀工艺

（1）钢铁线材电镀铜 工艺流程为：线卷上放线轮架→化学脱脂→热水洗→水洗→阴极电解脱脂→阳极电解脱脂→热水洗→水洗→化学酸洗→水洗→氰化镀铜→热水洗→水洗→弱酸活化→酸性光亮镀铜→水洗→化学钝化或浸防变色膜→干燥→收线卷。

氰化物预镀铜的镀液组分及工艺条件如下：

氰化亚铜 80～90g/L

氰化钠 95～105g/L

氢氧化钾 20～30g/L

亚硒酸钠 1～1.5g/L

表面活性剂 1～1.5g/L

温度 70～75℃

阴极电流密度 3～5A/dm²

走线速度 7～10m/min

空气搅拌、连续过滤

酸性光亮镀铜的镀液组分及工艺条件如下：

硫酸铜 220～250g/L

硫酸 50～60g/L

氯离子 0.02～0.08g/L

添加剂 0.5～2mL/L

温度 20～30℃

阴极电流密度 10～30A/dm²

走线速度 7～10m/min

阳极 专用磷铜阳极

空气搅拌、连续过滤

（2）铜线材电镀银 工艺流程为：线卷上放线轮架→化学脱脂→热水洗→水洗→阴极电解脱脂→热水洗→水洗→化学酸洗→水洗→预镀（浸）银→镀银→水洗→化学钝化或浸防变色膜→干燥→收线卷。

预镀银的镀液组分及工艺条件如下：

氰化银钾 1.5g/L(www.xing528.com)

氰化钾 25g/L

氢氧化钾 20g/L

温度 室温

阴极电流密度 0.1～0.5A/dm

预浸银的镀液组分及工艺条件如下：

氰化银 5.6g/L

氰化钾 3.5g/L

温度 室温

光亮电镀银的镀液组分和工艺条件如下：

氰化银 40g/L

氰化银钾 110g/L

碳酸钾 30g/L

温度 40℃

阴极电流密度 1～4A/dm²

走线速度 3～5m/min

2.引线框架电镀工艺

（1）引线框架结构 在电子封装中，实现芯片级互连的技术主要有引线键合、载带自动焊和倒装芯片焊等类型。其中，引线键合技术开始应用的时间最早，具有工艺成熟、可靠性高、通用性强且成本低廉的优点，近年来随着自动化的发展，引线键合在速度方面也有了很大的提高。目前，集成电路和其他半导体芯片中的互连仍然有约90%是通过引线键合的方式实现的。

引线键合技术是用金属丝将芯片的I/O端（内侧引线端子）与对应的封装引脚或者基板上布线焊区（外侧引线端子）互连，实现固相焊接的过程。图9-10所示为引线框架封装芯片的结构。引线框架根据应用于不同的半导体，可以分为应用于集成电路的引线框架和应用于分立器件（主要是各种晶体管）的引线框架两大类。这两大类半导体所采用的后继封装方式各不相同，所需要的引线框架也不同，因此通常以半导体的封装方式对引线框架进行命名。随着封装要求的提高，引线框架的结构从简单到复杂，引脚数量从低密度向高密度方向发展。

图9-10 引线框架封装芯片的结构

（2）预镀引线框架工艺流程 预镀引线框架工艺中最常见的是在铜基体上依次电镀镍层、钯层和金层，形成Cu-Ni-Pd-Au四层结构，通常称作预镀钯引线框架（PdPPF）。这种结构可同时满足内引腿与金线键合以及外引腿与焊料的焊接两个焊接性能。一方面利用了Ni与Au可以形成固溶体来实现金线键合，另一方面Cu-Ni与Sn形成金属间化合物适合于焊接，作为底层可以保持焊接性，表面电镀Pd-Au，以防止Ni氧化。

PPF电镀工艺的特点是框架电镀一次性完成，不含有毒的铅，也没有氰化镀银步骤，减少了环境污染；可用作无铅焊接性镀层且无晶须隐患，耐热性、耐蚀性好，适合可靠性要求高的产品；采用全板电镀，省去局部镀设备和塑封后电镀，简化了工艺设备，缩短了工期，提高了生产率，综合成本低，是一种理想的无铅化技术。该工艺的不足之处在于Ni-Pd-Au镀层较硬，引脚弯处容易有裂痕，电镀Pd/Au的成本相对较高。

PdPPF电镀工艺一般采用卷对卷的连续生产线，工艺流程为：化学脱脂→电解脱脂→酸洗→电镀镍→电镀钯→电镀金→后处理。

该工艺对镀液中的杂质含量要求严格，不能有杂质积累和带入。镍镀层要求尽可能软，一般禁止使用添加剂。电镀层厚度分布要求均匀。需要注意的是，该工艺不适合用在A42铁镍合金[该合金化学成分（质量分数）：Ni42%，Fe58%]上，因为铜基体与金层的电势差为1.364V，而A42铁镍合金与金层的电势差为2.123V，更容易被腐蚀。