一种引线框架镀铜方法及引线框架、引线框架排的制作方法
【专利摘要】本发明提供了引线框架和引线框架排，属于半导体制造领域，它解决了如何小型化封装结构的问题。该引线框架包括芯片座和分布在所述芯片座一侧的多根引线，所述多根引线包括芯片引线和接脚引线，所述芯片引线与所述芯片座连接，所述接脚引线与所述芯片座断开，所述多根引线为片状并在同一平面上，所述芯片座为片状且与所述引线所在平面平行而不共面。采用引线平面和芯片座平面不共面，则芯片可放置在芯片座的离引线平面更近的一表面上。则芯片的厚度不会额外增加整个封装后的芯片的厚度，有利于芯片封装结构的小型化。
【专利说明】一种引线框架镀铜方法及引线框架、引线框架排
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体制造领域，涉及一种引线框架，特别是一种更易制造的引线框 架和引线框架排。
【背景技术】
[0002] 半导体封装技术已经是非常成熟的工艺，引线框架是引线框架作为集成电路的芯 片载体，是一种借助于键合材料（金丝、铝丝、铜丝）实现芯片内部电路引出端与外引线的 电气连接，形成电气回路的关键结构件，它起到了和外部导线连接的桥梁作用，绝大部分的 半导体集成块中都需要使用引线框架。
[0003] 目前引线框架基本上均采用铜基合金作为主要材料。但是随着铜价的上涨， 引线框架的成本大幅上升，给企业带来了很大压力。如何采用新材料替代铜合金已经 成为亟待解决的问题。现有技术为解决该问题提供了多种解决方案，例如申请号为 CN201010152911.8的中国专利"应用在功率半导体元器件中的铝合金引线框架"，其采 用铝合金作为基体材料，并电镀多层电镀层，此种方案结构过于复杂。又如申请号为 CN200780011289. 5的中国专利"用于半导体QFN/S0N器件的铝引线框架"，其将锌层和镍层 镀在引线段没有被封装材料覆盖的部分，其成本较高。
[0004] 另外，随着半导体集成化程度越来越高，对半导体器件的尺寸要求越来越小，而对 处理能力的高要求使得芯片在尺寸和体积上缩减的空间有限，因此如何小型化主要在封装 结构上。如何提供一种能够减小封装结构的体积，是行业内都在考虑的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种引线框架和引线框架 排。
[0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：提供一种引线框架镀铜方法，所述引 线框架基体由铝合金制成，所述镀铜方法包括步骤：
[0007] S1 :脱脂去油，药水成分及含量：
[0008] 氢氧化钠：30-45%，偏硅酸钠：35-40%，除油剂：4(^/1，在501：-701：进行脱脂去 油；
[0009] S2 :预镀：电镀液配方及含量为：
[0010] 硫酸镍：300-700g/L，硫酸钠：8-10g/L，氯化镍：20-25g/L，氯化钠：2-5g/L ;
[0011] 电镀参数为：温度：80-90°C，电流密度：150-170A/dm2,电镀液PH :3-4 ;
[0012] S3 :镀铜：电镀液配方及含量为：
[0013] 硫酸铜：130-150g/L，氯化铜：20-30g/L，盐酸：30-40mol/L，铜光亮剂：0· 1-0. 3g/ L〇
[0014] 进一步地，在步骤S1和S2之间还包括浸锌步骤，所述浸锌步骤包括：
[0015] 一次浸锌步骤：将去油后的铝合金基体放入锌离子浓度为35_45g/L，三氧化铁浓 度为60-70g/L，氢氧化钠浓度为200-250g/L的混合溶液中浸锌，浸锌温度55-60°C;而后再 用温度为50°C的清水洗涤；
[0016] 一次酸洗步骤：将一次浸锌后的铝合金基体放入浓度为50-100g/L，温度为 30-40°C的硝酸溶液酸洗；
[0017] 二次浸锌步骤：将酸洗后的铝合金基体放入每升含有350-400克氧化铁，55-75克 氢氧化钠的混合液中二次浸锌，混合液温度为55-60°C ;
[0018] 二次酸洗步骤：将二次浸锌后的铝合金基体放入浓度为700-750g/L的硝酸溶液 中二次酸洗，酸洗时间20-30分钟，酸洗温度55-70°C ;
[0019] 三次浸锌步骤：将二次酸洗后的铝合金基体放入锌离子浓度为20-30g/L的溶液 中三次浸锌，三次浸锌温度20-30°C。
[0020] 进一步地，在步骤S3后还包括抗氧化处理步骤；将镀铜后的引线框架放入苯并三 氮唑浓度为lg/L，，硫酸锌浓度为0. 6g/L，硫基苯并噻唑浓度为2g/L的混合液中处理5-10 分钟。
[0021] 进一步地，所述铝合金按照质量百分比包括：镁：0. 4-1. 5%、硅：0. 02-0. 8%、铜： 0· 2-0. 5 %、锰：0· 02-0. 2 %、铬：0· 1-0. 3 %、锆：0· 05-0. 25%，余量为铝和不可避免的杂 质。
[0022] 进一步地，镀锌层厚度为0. 1-0. 5微米，镀镍层厚度为0. 2-3微米，镀铜层厚度为 3-20微米。
[0023] 本发明还提供一种引线框架，其包括芯片座和分布在所述芯片座一侧的多根引 线，所述多根引线包括芯片引线和接脚引线，所述芯片引线与所述芯片座连接，所述接脚引 线与所述芯片座断开，所述多根引线为片状并在同一平面上，所述芯片座为片状且与所述 引线所在平面平行而不共面。
[0024] 在上述的引线框架中，所述多根引线相互平行。
[0025] 本发明还提供一种引线框架排，为一金属条中冲压或蚀刻形成的多个依次连接的 上述的引线框架，每个所述连接片一侧与所述引线框架的另一侧连接，多个所述连接片前 后相接成一排。
[0026] 在上述的引线框架排中，每个所述连接片与所述引线框架的芯片座相接，且相接 处的表面刻有至少一道槽，所述槽延伸至相接处的整个延伸长度。
[0027] 在上述的引线框架排中，所述槽的深度大于所述连接片厚度的十分之一。
[0028] 与现有技术相比，本发明的引线框架采用铝合金作为基体材料，在铝合金表面镀 铜层作为导电层，不仅节省了成本并且符合引线框架对于机械性能和电气性能的各种要 求，同时，采用引线平面和芯片座平面不共面，则芯片可放置在芯片座的离引线平面更近的 一表面上。则芯片的厚度不会额外增加整个封装后的芯片的厚度，有利于芯片封装结构的 小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1是本发明的导线框架排的结构示意图；
[0030] 图2是图1所示导线框架排的A-A剖面图；
[0031] 图3是图2所示导线框架排的局部结构示意图。
[0032] 图中，各附图标记对应的零部件名称为：
[0033] 1、连接片；2、芯片座；3、接脚引线；4、芯片引线；5、槽。
【具体实施方式】
[0034] 以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。
[0035] 实施例1
[0036] 采用如下重量百分比的元素制成引线框架铝合金基体：
[0037] 镁：0. 4%、硅：0. 02%、铜：0. 5%、锰：0. 02%、铬：0. 1%、锆：0. 05%，余量为铝以 及不可避免的杂质。
[0038] 硅元素可加强铝合金的耐腐蚀性能，提高屈服强度和弹性，但是过量的硅元素会 降低合金材料的焊接性能。
[0039] 锰元素能促进晶粒增长，提高合金的刚性，但是过量的锰元素会降低合金的耐腐 蚀性能。
[0040] 铬元素能提高合金的强度、硬度和韧性，因此其含量较高，但是铬元素和铝元素结 合后会降低合金的电阻，不利于引线框架的导电性能。
[0041] 锆元素提高合金的热稳定性，同时降低脆性，便于引线框架的冷加工，但是过量的 锆元素会减低引线框架的热加工性能。
[0042] 镁元素极大提高合金的强度、低温韧性和焊接性能，尤其适用于引线框架的使用， 但是过量镁元素会因为生成非金属杂质，降低其他合金元素的作用。
[0043] 将制得的铝合金引线框架基体按照如下步骤镀铜：
[0044] 脱脂去油，药水成分及含量：
[0045] 氢氧化钠：30%，偏硅酸钠：35%，除油剂：40g/L，在50°C -70°C进行脱脂去油；
[0046] -次浸锌：将去油后的铝合金基体放入锌离子浓度为35g/L，三氧化铁浓度为 60g/L，氢氧化钠浓度为20g/L的混合溶液中浸锌，浸锌温度55°C ;而后再用温度为50°C的 清水洗涤；
[0047] -次酸洗：将一次浸锌后的铝合金基体放入浓度为50g/L，温度为30°C的硝酸溶 液酸洗；
[0048] 二次浸锌：将酸洗后的铝合金基体放入每升含有350克氧化铁，55克氢氧化钠的 混合液中二次浸锌，混合液温度为55°C ;
[0049] 二次酸洗：将二次浸锌后的铝合金基体放入浓度为700g/L的硝酸溶液中二次酸 洗，酸洗时间20分钟，酸洗温度55°C ;
[0050] 三次浸锌：将二次酸洗后的铝合金基体放入锌离子浓度为20g/L的溶液中三次浸 锌，三次浸锌温度20°C。
[0051 ] 预镀：电镀液配方及含量为：
[0052] 硫酸镍：300g/L，硫酸钠：8g/L，氯化镍：20g/L，氯化钠：2g/L ;
[0053] 电镀参数为：温度：80°C，电流密度：150A/dm2,电镀液PH :3 ;
[0054] 镀铜：电镀液配方及含量为：
[0055] 硫酸铜：130g/L，氯化铜：200g/L，盐酸：30mol/L，铜光亮剂：0· lg/L。
[0056] 抗氧化处理；将镀铜后的引线框架放入苯并三氮唑浓度为lg/L，，硫酸锌浓度为 〇. 6g/L，硫基苯并噻唑浓度为2g/L的混合液中处理5-10分钟。
[0057] 实施例2
[0058] 采用如下重量百分比的元素制成引线框架铝合金基体：
[0059] 镁：1. 0%、硅：0. 5%、铜：0. 2%、锰：0. 04%、铬：0. 3%、锆：0. 1%，余量为铝以及 不可避免的杂质。
[0060] 将制得的铝合金引线框架基体按照如下步骤镀铜：
[0061] 脱脂去油，药水成分及含量：
[0062] 氢氧化钠：38%，偏硅酸钠：35%，除油剂：40g/L，在50°C _70°C进行脱脂去油；
[0063] 一次浸锌：将去油后的铝合金基体放入锌离子浓度为40g/L，三氧化铁浓度为 65g/L，氢氧化钠浓度为230g/L的混合溶液中浸锌，浸锌温度57°C;而后再用温度为50°C的 清水洗涤；
[0064] 一次酸洗：将一次浸锌后的铝合金基体放入浓度为80g/L，温度为30°C的硝酸溶 液酸洗；
[0065] 二次浸锌：将酸洗后的铝合金基体放入每升含有380克氧化铁，60克氢氧化钠的 混合液中二次浸锌，混合液温度为58°C ;
[0066] 二次酸洗：将二次浸锌后的铝合金基体放入浓度为750g/L的硝酸溶液中二次酸 洗，酸洗时间25分钟，酸洗温度55°C ;
[0067] 三次浸锌：将二次酸洗后的铝合金基体放入锌离子浓度为25g/L的溶液中三次浸 锌，三次浸锌温度25 °C。
[0068] 预镀：电镀液配方及含量为：
[0069] 硫酸镍：500g/L，硫酸钠：9g/L，氯化镍：25g/L，氯化钠：3g/L ;
[0070] 电镀参数为：温度：85°C，电流密度：160A/dm2,电镀液PH :3 ;
[0071] 镀铜：电镀液配方及含量为：
[0072] 硫酸铜：140g/L，氯化铜：25g/L，盐酸：30mol/L，铜光亮剂：0. lg/L。
[0073] 抗氧化处理；将镀铜后的引线框架放入苯并三氮唑浓度为lg/L，，硫酸锌浓度为 〇. 6g/L，硫基苯并噻唑浓度为2g/L的混合液中处理5-10分钟。
[0074] 实施例3
[0075] 采用如下重量百分比的元素制成引线框架铝合金基体：
[0076] 镁：1. 5%、硅：0. 8%、铜：0. 2%、锰：0. 2%、铬：0. 3%、锆：0. 25%，余量为铝以及 不可避免的杂质。
[0077] 将制得的铝合金引线框架基体按照如下步骤镀铜：
[0078] 脱脂去油，药水成分及含量：
[0079] 氢氧化钠：45%，偏硅酸钠：40%，除油剂：40g/L，在50°C -70°C进行脱脂去油；
[0080] 一次浸锌：将去油后的铝合金基体放入锌离子浓度为45g/L，三氧化铁浓度为 70g/L，氢氧化钠浓度为250g/L的混合溶液中浸锌，浸锌温度60°C;而后再用温度为50°C的 清水洗涤；
[0081] 一次酸洗：将一次浸锌后的铝合金基体放入浓度为l〇〇g/L，温度为40°C的硝酸溶 液酸洗；
[0082] 二次浸锌：将酸洗后的铝合金基体放入每升含有400克氧化铁，75克氢氧化钠的 混合液中二次浸锌，混合液温度为60°C ;
[0083] 二次酸洗：将二次浸锌后的铝合金基体放入浓度为750g/L的硝酸溶液中二次酸 洗，酸洗时间25分钟，酸洗温度55°C ;
[0084] 三次浸锌：将二次酸洗后的铝合金基体放入锌离子浓度为25g/L的溶液中三次浸 锌，三次浸锌温度25 °C。
[0085] 预镀：电镀液配方及含量为：
[0086] 硫酸镍：700g/L，硫酸钠：10g/L，氯化镍：25g/L，氯化钠：5g/L ;
[0087] 电镀参数为：温度：90°C，电流密度：170A/dm2,电镀液PH :4 ;
[0088] 镀铜：电镀液配方及含量为：
[0089] 硫酸铜：150g/L，氯化铜：30g/L，盐酸：40mol/L，铜光亮剂：0· 3g/L。
[0090] 抗氧化处理；将镀铜后的引线框架放入苯并三氮唑浓度为lg/L，，硫酸锌浓度为 0. 6g/L，硫基苯并噻唑浓度为2g/L的混合液中处理5-10分钟。
[0091] 上述镀锌层厚度为0. 1-0. 5微米，镀镍层厚度为0. 2-3微米，镀铜层厚度为3-20 微米。
[0092] 测试上述得到的镀铜铝合金引线框架的各项性能，测试结果见下表
[0093]
【权利要求】
1. 一种引线框架镀铜方法，所述引线框架基体由铝合金制成，其特征在于：所述镀铜 方法包括步骤： 51 :脱脂去油，药水成分及含量： 氢氧化钠：30-45%，偏硅酸钠：35-40%，除油剂：4(^/1，在501：-701：进行脱脂去油 ； 52 :预镀：电镀液配方及含量为： 硫酸镍：300-700g/L，硫酸钠：8-10g/L，氯化镍：20-25g/L，氯化钠：2-5g/L ; 电镀参数为：温度：80-90°C，电流密度：150-170A/dm2,电镀液PH :3-4 ; 53 :镀铜：电镀液配方及含量为： 硫酸铜：130-150g/L，氯化铜：20-30g/L，盐酸：30-40mol/L，铜光亮剂：0· 1-0. 3g/L。
2. 根据权利要求1所述的引线框架镀铜方法，其特征在于：在步骤S1和S2之间还包 括浸锌步骤，所述浸锌步骤包括： 一次浸锌步骤：将去油后的铝合金基体放入锌离子浓度为35-45g/L，三氧化铁浓度为 60-70g/L，氢氧化钠浓度为200-250g/L的混合溶液中浸锌，浸锌温度55-60°C ;而后再用温 度为50°C的清水洗涤； 一次酸洗步骤：将一次浸锌后的铝合金基体放入浓度为50-100g/L，温度为30-40°C的 硝酸溶液酸洗； 二次浸锌步骤：将酸洗后的铝合金基体放入每升含有350-400克氧化铁，55-75克氢氧 化钠的混合液中二次浸锌，混合液温度为55-60°C ; 二次酸洗步骤：将二次浸锌后的铝合金基体放入浓度为700-750g/L的硝酸溶液中二 次酸洗，酸洗时间20-30分钟，酸洗温度55-70°C ; 三次浸锌步骤：将二次酸洗后的铝合金基体放入锌离子浓度为20-30g/L的溶液中三 次浸锌，三次浸锌温度20-30°C。
3. 根据权利要求2所述的引线框架镀铜方法，其特征在于：在步骤S3后还包括抗氧化 处理步骤；将镀铜后的引线框架放入苯并三氮唑浓度为lg/L，，硫酸锌浓度为0. 6g/L，硫基 苯并噻唑浓度为2g/L的混合液中处理5-10分钟。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的引线框架镀铜方法，其特征在于：所述铝合金按 照质量百分比包括：镁：〇· 4-1. 5%、硅：0· 02-0. 8%、铜：0· 2-0. 5%、锰：0· 02-0. 2%、铬： 0. 1-0. 3%、锆：0. 05-0. 25%，余量为铝和不可避免的杂质。
5. 根据权利要求3所述的引线框架镀铜方法，其特征在于：镀锌层厚度为0. 1-0. 5微 米，镀镍层厚度为0. 2-3微米，镀铜层厚度为3-20微米。
6. -种由权利要求1至5任一项所述的引线框架镀铜方法制得的引线框架，其特征在 于：包括芯片座和分布在所述芯片座一侧的多根引线，所述多根引线包括芯片引线和接脚 引线，所述芯片引线与所述芯片座连接，所述接脚引线与所述芯片座断开，所述多根引线为 片状并在同一平面上，所述芯片座为片状且与所述引线所在平面平行而不共面。
7. 根据权利要求6所述的引线框架，其特征在于：所述多根引线相互平行。
8. -种引线框架排，其特征在于：为一金属条中冲压或蚀刻形成的多个依次连接的权 利要求6或7所述的引线框架，每个所述连接片一侧与所述引线框架的另一侧连接，多个所 述连接片前后相接成一排。
9. 如权利要求8所述的引线框架排，其特征在于：每个所述连接片与所述引线框架的 芯片座相接，且相接处的表面刻有至少一道槽，所述槽延伸至相接处的整个延伸长度。
10.如权利要求9所述的引线框架排，其特征在于所述槽的深度大于所述连接片厚度 的十分之一。
【文档编号】H01L21/768GK104112705SQ201410250793
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】郑康定, 曹光伟, 冯小龙, 段华平, 马叶军 申请人:宁波康强电子股份有限公司