一种功率半导体器件引线框架的表面处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体引线框架的表面处理方法，尤其涉及一种功率半导体器件引线框架的表面处理方法。
【背景技术】
[0002]半导体封装中一个非常重要的材料就是引线框架。引线框架是半导体封装的三大基本原材料之一(另外两种是塑封材料和芯片本身)。半导体封装中的内部互联通常使用金线、铝丝、铜丝，实现管脚与芯片之间的连接。采用金线的金丝球热超声波压焊多用于存储器、处理器以及专用集成电路芯片等的内互联。采用铝丝的冷超声波压焊多用于功率、整流器等半导体器件的封装。
[0003]功率半导体器件也被称为电力电子器件，简单来说，就是进行功率处理的，具有处理高电压，大电流能力的半导体器件。由于所处理的电流电压比较大，通常采用比较粗的铝线同时采用超声波焊接技术来实现芯片和引脚的内互联。功率半导体器件的引线框架一般由铜合金作为基材，制造过程主要是模具冲压和表面处理两大工序，经过冲压成型后.再经过表面处理以便增加可焊性。表面处理主要是除油、电镀铜和镀层保护，引线框架的表面处理之所以重要是因为焊接工艺直接作用于其表面，作为引线的电气连接点是实现芯片功能和外部电路连接的桥梁，对于内互联来说比较重要的是表面质量，直接影响焊接的可靠性。
[0004]引线框架的表面质量主要包括表面粗糙度、电镀层金属特性以及致密度、电镀层厚度和氧化污染程度等。表面粗糙度对焊接质量的影响，一般而言，认为焊接的两个表面越光滑，则原子间的结合和扩散过程越容易进行，从而焊接越容易，但实际上在超声波焊接领域，由于焊接能量是因焊接材料间的相互摩擦产生的热量而引起的塑性变形。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头的机械强度要好。当然，粗糙度太大，到一定程度不能有相互的位移，也导致焊接的困难导致接头焊点机械特性的降低。研宄表明，一定的粗糙度，硬度相近的材料其焊接比较容易，也能得到比较好的焊接效果。除了表面粗糙度外，引线框架表面的电镀质量也对焊接质量产生直接的影响，表面电镀金属的致密程度、硬度、以及抗氧化的能力等都会对铝丝的焊接产生直接影响。
[0005]而现有的经过表面处理的功率半导体器件在沾锡时，存在着沾锡不良，锡层不能完全摊开的缺陷，导致沾锡后，芯片与锡层沾接的可靠性变差。现有的经过表面处理的功率半导体器件在焊接铝丝时由于表面电镀金属致密度的原因导致焊接性能差，芯片与内引脚之间的内互联的可靠性变差。
【发明内容】
[0006]为了克服现有表面处理工艺在处理功率半导体器件引线框架存在的缺陷，本发明提供了一种功率半导体器件引线框架的表面处理方法，该表面处理方法对电镀工序进行了改进，使得处理后的引线框架沾锡效果好，充分保证了芯片与锡层粘接的可靠性。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是: 一种功率半导体器件引线框架的表面处理方法，其特征在于:依次包括超声波除油、电解除油、水洗、硫酸中和活化、水洗、电镀铜、水洗、酸中和、水洗、铜保护、水洗、热水洗和烘干，所述电镀铜的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入电镀液中进行电镀铜，所述电镀液包括如下成分:
氰化亚铜:30?50g/L ；
氢氧化钾:5?15g/L ；
锡酸钠:5?15g/L ；
电镀液的温度为40?60°C，电镀时间为10?20S，电镀电流密度为4?6安培/平方分米。
[0008]所述电镀液中还包括:
酒石酸钾钠: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为美国罗门哈斯公司生产的一种碱铜光亮剂，该碱铜光亮剂的型号:Copper Glo Brightener38。所述超声波除油的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入超声波脱脂剂中进行超声波除油，超声波脱脂剂的温度为50?60°C，超声波脱脂剂浓度为50?60g/L，超声波除油时间为10?20S。
[0010]所述电解除油的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入电解除油剂中进行电解除油，电解除油剂的温度为50?60°C，电解除油剂的浓度为50?60g/L，电解除油时间为10?20S。
[0011]所述硫酸中和活化的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架硫酸溶液中进行酸洗，硫酸溶液浓度为3?7g/L，酸洗时间为5?15S。
[0012]所述酸中和的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入硫酸溶液中进行中和，硫酸溶液浓度为0.5?1.5g/L，中和时间为6?10S。
[0013]所述铜保护的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入保护液中进行浸泡附上铜保护膜，所述保护液中铜保护剂的浓度为0.5?1.5ml/L，保护液的pH值为5?7，温度20?40 °C，浸泡时间为10?20S。
[0014]所述烘干的具体工艺要求为:烘干的温度120?140°C，时间为15?25S。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
本发明在电镀铜时，电镀液中加入的氰化亚铜、氢氧化钾和锡酸钠，电镀液的温度为40?60°C，电镀时间为10?20S，电镀电流密度为4?6安培/平方分米。通过这种电镀液，电镀后使得在镀层中含有0.1-0.5%的锡，在表面形成了铜锡复合镀层，相对于现有的铜层来说，铜锡复合镀层与熔融的锡更容易相互润湿，增加沾锡时的浸润性，提高锡与引线框架表面的相互润湿，保证锡层与芯片沾接的可靠性；添加的碱铜补充剂、三乙醇胺和酒石酸钾钠使得镀层结晶更细致，降低了镀层中夹杂的其他金属杂质含量，并且改善产品功能区的镀层均匀性，确保镀层的可焊性。铝丝易于焊接，保证了芯片与内引脚之间的内互联可靠性。
【具体实施方式】
[0016]本发明的目的在于改善功率半导体引线框架的沾锡和焊接性。改善芯片与载片之间的连接，以及铝丝与芯片和内引脚之间的连接。
[0017]本发明的工艺流程为:
超声波除油、电解除油、水洗、硫酸中和活化、水洗、电镀铜、水洗、酸中和、水洗、铜保护、水洗、热水洗和烘干，所述电镀铜的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入电镀液中进行电镀铜，所述电镀液包括如下成分:
氰化亚铜:30?50g/L ；
氢氧化钾:5?15g/L ；
锡酸钠:5?15g/L ；
电镀液的温度为40?60°C，电镀时间为10?20S，电镀电流密度为4?6安培/平方分米。
[0018]所述电镀液中还包括:
酒石酸钾钠: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为美国罗门哈斯公司生产的一种碱铜光亮剂，该碱铜光亮剂的型号:Copper Glo Brightener 38。
[0020]所述超声波除油的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入超声波脱脂剂中进行超声波除油，超声波脱脂剂的温度为50?60°C，超声波脱脂剂浓度为50?60g/L，超声波除油时间为10?20S。
[0021]所述电解除油的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架导入电解除油剂中进行电解除油，电解除油剂的温度为50?60°C，电解除油剂的浓度为50?60g/L，电解除油时间为10?20S。
[0022]所述硫酸中和活化的具体工艺要求为:将功率半导体器件引线框架硫酸溶液中进行酸洗，硫酸溶液浓度为3?7g/L，酸洗时间为5?15S。
[0023]