一種功率半導體器件引線框架的表面處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體引線框架的表面處理方法，尤其涉及一種功率半導體器件引線框架的表面處理方法。
【背景技術】
[0002]半導體封裝中一個非常重要的材料就是引線框架。引線框架是半導體封裝的三大基本原材料之一(另外兩種是塑封材料和芯片本身)。半導體封裝中的內(nèi)部互聯(lián)通常使用金線、鋁絲、銅絲，實現(xiàn)管腳與芯片之間的連接。采用金線的金絲球熱超聲波壓焊多用于存儲器、處理器以及專用集成電路芯片等的內(nèi)互聯(lián)。采用鋁絲的冷超聲波壓焊多用于功率、整流器等半導體器件的封裝。
[0003]功率半導體器件也被稱為電力電子器件，簡單來說，就是進行功率處理的，具有處理高電壓，大電流能力的半導體器件。由于所處理的電流電壓比較大，通常采用比較粗的鋁線同時采用超聲波焊接技術來實現(xiàn)芯片和引腳的內(nèi)互聯(lián)。功率半導體器件的引線框架一般由銅合金作為基材，制造過程主要是模具沖壓和表面處理兩大工序，經(jīng)過沖壓成型后.再經(jīng)過表面處理以便增加可焊性。表面處理主要是除油、電鍍銅和鍍層保護，引線框架的表面處理之所以重要是因為焊接工藝直接作用于其表面，作為引線的電氣連接點是實現(xiàn)芯片功能和外部電路連接的橋梁，對于內(nèi)互聯(lián)來說比較重要的是表面質(zhì)量，直接影響焊接的可靠性。
[0004]引線框架的表面質(zhì)量主要包括表面粗糙度、電鍍層金屬特性以及致密度、電鍍層厚度和氧化污染程度等。表面粗糙度對焊接質(zhì)量的影響，一般而言，認為焊接的兩個表面越光滑，則原子間的結合和擴散過程越容易進行，從而焊接越容易，但實際上在超聲波焊接領域，由于焊接能量是因焊接材料間的相互摩擦產(chǎn)生的熱量而引起的塑性變形。所以，并不是表面越光滑，焊接越容易，相反，一定的粗糙度反而可焊性和接頭的機械強度要好。當然，粗糙度太大，到一定程度不能有相互的位移，也導致焊接的困難導致接頭焊點機械特性的降低。研宄表明，一定的粗糙度，硬度相近的材料其焊接比較容易，也能得到比較好的焊接效果。除了表面粗糙度外，引線框架表面的電鍍質(zhì)量也對焊接質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，表面電鍍金屬的致密程度、硬度、以及抗氧化的能力等都會對鋁絲的焊接產(chǎn)生直接影響。
[0005]而現(xiàn)有的經(jīng)過表面處理的功率半導體器件在沾錫時，存在著沾錫不良，錫層不能完全攤開的缺陷，導致沾錫后，芯片與錫層沾接的可靠性變差?，F(xiàn)有的經(jīng)過表面處理的功率半導體器件在焊接鋁絲時由于表面電鍍金屬致密度的原因?qū)е潞附有阅懿?，芯片與內(nèi)引腳之間的內(nèi)互聯(lián)的可靠性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有表面處理工藝在處理功率半導體器件引線框架存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種功率半導體器件引線框架的表面處理方法，該表面處理方法對電鍍工序進行了改進，使得處理后的引線框架沾錫效果好，充分保證了芯片與錫層粘接的可靠性。
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是: 一種功率半導體器件引線框架的表面處理方法，其特征在于:依次包括超聲波除油、電解除油、水洗、硫酸中和活化、水洗、電鍍銅、水洗、酸中和、水洗、銅保護、水洗、熱水洗和烘干，所述電鍍銅的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入電鍍液中進行電鍍銅，所述電鍍液包括如下成分:
氰化亞銅:30?50g/L ；
氫氧化鉀:5?15g/L ；
錫酸鈉:5?15g/L ；
電鍍液的溫度為40?60°C，電鍍時間為10?20S，電鍍電流密度為4?6安培/平方分米。
[0008]所述電鍍液中還包括:
酒石酸鉀鈉:15?25g/L ；
三乙醇胺:10?20g/L;
Copper Glo Brightener 38: 1.0 ~ 2.0ml/Lo
[0009]所述Copper Glo Brightener 38為美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的一種堿銅光亮劑，該堿銅光亮劑的型號:Copper Glo Brightener38。所述超聲波除油的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入超聲波脫脂劑中進行超聲波除油，超聲波脫脂劑的溫度為50?60°C，超聲波脫脂劑濃度為50?60g/L，超聲波除油時間為10?20S。
[0010]所述電解除油的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入電解除油劑中進行電解除油，電解除油劑的溫度為50?60°C，電解除油劑的濃度為50?60g/L，電解除油時間為10?20S。
[0011]所述硫酸中和活化的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架硫酸溶液中進行酸洗，硫酸溶液濃度為3?7g/L，酸洗時間為5?15S。
[0012]所述酸中和的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入硫酸溶液中進行中和，硫酸溶液濃度為0.5?1.5g/L，中和時間為6?10S。
[0013]所述銅保護的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入保護液中進行浸泡附上銅保護膜，所述保護液中銅保護劑的濃度為0.5?1.5ml/L，保護液的pH值為5?7，溫度20?40 °C，浸泡時間為10?20S。
[0014]所述烘干的具體工藝要求為:烘干的溫度120?140°C，時間為15?25S。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明在電鍍銅時，電鍍液中加入的氰化亞銅、氫氧化鉀和錫酸鈉，電鍍液的溫度為40?60°C，電鍍時間為10?20S，電鍍電流密度為4?6安培/平方分米。通過這種電鍍液，電鍍后使得在鍍層中含有0.1-0.5%的錫，在表面形成了銅錫復合鍍層，相對于現(xiàn)有的銅層來說，銅錫復合鍍層與熔融的錫更容易相互潤濕，增加沾錫時的浸潤性，提高錫與引線框架表面的相互潤濕，保證錫層與芯片沾接的可靠性；添加的堿銅補充劑、三乙醇胺和酒石酸鉀鈉使得鍍層結晶更細致，降低了鍍層中夾雜的其他金屬雜質(zhì)含量，并且改善產(chǎn)品功能區(qū)的鍍層均勻性，確保鍍層的可焊性。鋁絲易于焊接，保證了芯片與內(nèi)引腳之間的內(nèi)互聯(lián)可靠性。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明的目的在于改善功率半導體引線框架的沾錫和焊接性。改善芯片與載片之間的連接，以及鋁絲與芯片和內(nèi)引腳之間的連接。
[0017]本發(fā)明的工藝流程為:
超聲波除油、電解除油、水洗、硫酸中和活化、水洗、電鍍銅、水洗、酸中和、水洗、銅保護、水洗、熱水洗和烘干，所述電鍍銅的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入電鍍液中進行電鍍銅，所述電鍍液包括如下成分:
氰化亞銅:30?50g/L ；
氫氧化鉀:5?15g/L ；
錫酸鈉:5?15g/L ；
電鍍液的溫度為40?60°C，電鍍時間為10?20S，電鍍電流密度為4?6安培/平方分米。
[0018]所述電鍍液中還包括:
酒石酸鉀鈉:15?25g/L;
三乙醇胺:10?20g/L;
Copper Glo Brightener 38: 1.0 ~ 2.0ml/Lo
[0019]所述Copper Glo Brightener 38為美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的一種堿銅光亮劑，該堿銅光亮劑的型號:Copper Glo Brightener 38。
[0020]所述超聲波除油的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入超聲波脫脂劑中進行超聲波除油，超聲波脫脂劑的溫度為50?60°C，超聲波脫脂劑濃度為50?60g/L，超聲波除油時間為10?20S。
[0021]所述電解除油的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架導入電解除油劑中進行電解除油，電解除油劑的溫度為50?60°C，電解除油劑的濃度為50?60g/L，電解除油時間為10?20S。
[0022]所述硫酸中和活化的具體工藝要求為:將功率半導體器件引線框架硫酸溶液中進行酸洗，硫酸溶液濃度為3?7g/L，酸洗時間為5?15S。
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