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线框架及其电镀方法

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线框架及其电镀方法

发布日期:2017-04-01 09:42 来源:http://www.yrdzkj.com 点击:

线框架及其电镀方法专利名称引线框架及其电镀方法技术领域本发明涉及用于半导体封装的引线框架和引线框架的电镀方法,特别涉及在金属衬底上有改进的最外镀层的预镀引线框架和引线框架的电镀方法。

  

  引线框架与半导体芯片一起构成半导体封装,在封装中,除用于把芯片连接到外部电路之外、还用于支承半导体芯片。

  

  附图说明图1示出引线框架的一个实例。如图1所示,引线框架10包括焊盘11,内引线12和外引线13。引线框架10通常用冲压或腐蚀法制成。

  

  2示出半导体封装的一个实例。如图2所示,安装在焊盘11上的半导体芯片15用焊线连接到内引线。外引线13电连接到外部电路。用树脂14模塑芯片15和内引线12,以完成半导体封装。

  

  这种半导体封装的制造中,为了改进芯片15与内引线12之间的焊线连接性能和改善焊盘11的特性,用例如银(Ag)电镀焊盘11的边缘和内引线12。而且,为了改善半导体封装安装到印刷电路板(PCB)上的可焊性,在外引线13的预定区域上淀积含锡(Sn)和铅(Pb)的焊料。但是,在用树脂模塑后用湿式方法进行电镀和焊接,使可靠性问题增多。

  

  为解决该问题,已提出用预电镀的引线框架。按预电镀法,在半导体封装工序之前,在引线框架上用具有良好焊料浸润性的材料形成电镀层。

  

 3示出用常规预电镀方法制成的引线框架的实例。图3所示常规引线框架20是日本专利1501732公开的,它包括依次形成在用铜(Cu)或铜合金制成的金属衬底21上的用作中间层的镍(Ni)镀层22和用作最外层的钯(Pd)镀层23

  

  引线框架20中,Ni镀层22防止金属衬底21CuFe向上扩散到引线框架的表面,而在框架表面上产生铜氧化物或铜硫化物。而且,可焊性好的材料Pd构成的最外镀层23对镍镀层22的表面有保护功能。

  

  引线框架20的制造中,电镀前进行预处理。但是,在金属衬底21的表面的缺陷处,由于缺陷区域的能级比无缺陷的其它区域的能级高,因此,用于形成Ni镀层的Ni电镀速度在缺陷区中比其它无缺陷区中要快,由于与其它区域的粘接性降低而造成镀层表面粗糙。特别是,在缺陷区上形成的Ni镀层表面上电镀Pd时,在镀Pd过程中电解液中产生的大量氢气泡引入Pd镀层中。这是因为Pd的淀积势能与氢的淀积势能相同。而且,由于存在氢气泡引起的穿孔使Pd镀层更容易产生缺陷。Pd镀层中的这些缺陷使Ni镀层氧化,因而损坏了焊线和可焊性。除这些缺陷之外,半导体制造中用的热处理也会造成引线框架中的层间扩散,从而造成焊接缺陷。而且,热处理会使Pd最外镀层表面氧化,使钯固有的良好可焊性损坏。

  

  为克服上述缺陷,已提出了用预电镀法制造的引线框架的其它实例。与图2所示的引线框架20相比,图4所示引线框架20'还包括在Pd镀层23上形成的金(Au)薄膜24。据说,用抗氧化性好的金(Au)镀覆Pd镀层,以防止有更高可焊性的Pd镀层23氧化。

  

  如上所述,在Pd镀层上镀Au以防止由半导体制造中用的热处理造成的Pd镀层氧化。由此提高在PCB上完成半导体封装用的安装中的可焊性。除镀Au之外,金镀层的外形对提高镀Au的效果致关重要。但是,现有的镀Au方法不足以在Pd镀层上形成均匀的Au镀层。通常Au镀层的厚度为03毫英寸,以防止Pd氧化。遗憾的是,这种厚的Au镀层对半导体组件用的EMC树脂模塑会带来负面影响,特别是,应考虑前引线框架的Au最外镀层与树塑树脂之间的粘接性时。用EMC树脂模塑中,EMC树脂对纯金属或合金的亲合力很小。而且,由于AuPd的抗氧化能力强。因此,EMC模塑壳对Au镀层的粘接力进一步减小,造成模塑壳脱落损坏。而且,这种Au镀层与树脂之间的差的粘接力造成产品可靠性降低。

  

  另一方面这种厚的Au镀层对于制造成本也是不利的。而且作为Pd的抗氧化层而形成的Au镀层使芯片与模具之间的粘接力也相应地降低。与常规的引线框架相比,Au镀层在焊接时能提高焊料的浸润性。但是,在焊接工艺中由于Au镀层与锡(Sn)之间相互反应,在PCB上安装之后由于外部冲击而使Au镀层容易破损。

  

  为解决这些问题,已提出进行局部电镀。也就是说,只在引线外部镀Au。但是,局部电镀需要电镀用的附加掩模,这就使生产成品增加,明显降低了生产率。为此,在钯(Pd)中间镀层上形成Au镀层以防止Pd镀层氧化而又不会增加成本。

  

  美国专利5767574号披露了一种能克服上述缺陷的引线框架,它包括依次在金属衬底上形成的Ni合金镀层,Pd电解沉积镀层和Pd合金层。这里最外层的Pd合金镀层由PdAu构成。用含Au的最外镀层能克服Pd氧化和用Au而造成的高成本缺陷。限制在最外层中用Au能提高半导体封装中与树脂的粘接力,并使PCB上安装后的破损可能性降至最小。但是,在以Pd为基的最外镀层中镀Au不能有效地防止氢气泡渗入最外层。由于最外层中存在因氢气泡造成的穿孔,因而损坏了对位于下面的Pd镀层的保护功能。而且,由于存在穿孔,在热处理中还会使焊线连接强度和引线框架的可焊性降低。

  


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