本发明涉及封装基板表面处理技术领域，具体涉及一种抑制封装基板焊盘表面导电银胶扩散的表面修饰方法。
背景技术：
电子产品的封装，就是指把内部芯片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接。封装不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还将芯片通过基板上的引线孔，焊接固定在基板上，采用导线把焊盘连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。目前通常采用导电银胶作为将芯片固定在基板焊盘上的封装粘结剂。
然而，随着封装基板所设计的线路也越来越细(从常规线宽/线距的50μm/50μm已发展到15μm/15μm甚至更小的8μm/8μm)，封装基板线宽减小的同时，焊盘尺寸也相应减小了，这样使得封装过程会产生导电银胶在焊盘表面溢出甚至大范围扩散的现象，继而造成后续封装过程引线键合(wirebonding,wb)异常。正是因为导电银胶在焊盘表面扩散严重(甚至扩散至相邻焊盘)会在后续焊接过程中产生打线异常的问题，从而导致无法在芯片和外部线路引线框架之间实现电性和物理连接。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对现有技术存在导电银胶在焊盘表面扩散严重致使引线键合异常的问题，提供一种能够抑制封装基板焊盘表面的导电银胶扩散现象的表面修饰方法，进而有利于在芯片和外部线路引线框架之间实现连接。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种抑制封装基板焊盘表面导电银胶扩散的表面修饰方法，其特征在于，在点涂导电银胶前对铜焊盘表面进行镍钯金修饰：首先采用平整性微蚀液对铜焊盘表面进行刻蚀，然后经活化后依次进行化学镀镍、化学镀钯和化学镀金，而后于真空惰性环境下热处理金层。
进一步地，所述平整性微蚀液的组成包括：缓蚀剂1～5wt％、硫酸5～20wt％、双氧水5～12wt％，其余为去离子水。本发明提出平整性微蚀液是在原有硫酸/双氧水微蚀溶液体系中增加了缓蚀剂成分。由于硫酸/双氧水微蚀体系中双氧水易分解，使得铜面刻蚀不均匀，而在微蚀溶液中加入缓蚀剂，通过降低微蚀速率，从而避免了铜面在微蚀过程中出现较大的粗糙度。基于上述构思，本发明对缓蚀剂的选择不做限定，根据本发明实施例，缓蚀剂可以为5-氨基四氮唑、2-甲基-5-氨基四氮唑和苯并三氮唑中任意一种或者多种。
更进一步地，采用平整性微蚀液进行处理的温度为20℃～40℃，处理时间为50s～150s。
进一步地，所述热处理金层的具体操作是：在温度为120～190℃，压力为0.3～0.5mpa的惰性环境中，处理2～5小时。热处理金层的作用是使得金原子在高温高压和无氧条件下获得能量重新迁移，进而平整细致地覆盖在焊盘表面。
现目前封装基板制造的表面处理工序中通常采用化学镍钯金对其进行表面修饰，具体流程如下：半成品—除油—铜面微蚀—活化—化学镀镍—化学镀钯—化学浸金。本发明针对经镍钯金修饰的铜焊盘表面所存在的导电银胶扩散严重的现象进行分析：将扩散严重和无扩散现象的焊盘进行金面sem对比(如图1所示)，发现导电银胶扩散严重的焊盘金面粗糙(图1-a)，而无扩散现象的焊盘金面细致平滑(图1-b)；进一步地，对扩散严重和无扩散现象的焊盘的铜面进行对比(如图2所示)，发现导电银胶扩散严重的焊盘铜面粗糙度大(图2-a)；相反地，无扩散现象的焊盘铜面较为平整(图2-b)。由此发现铜焊盘表面导电银胶的扩散程度焊盘表面导电银胶的扩散程度与焊盘微蚀后铜面的粗糙度和金层的粗糙度相关，尤其与前者的关系更为密切关系。因此在实验研究的基础上，本发明通过对焊盘铜面进行平整性微蚀以及提高金层覆盖平整性的手段来达到抑制封装基板焊盘表面导电银胶扩散的目的。
本发明的有益效果是：抑制了封装基板焊盘表面所存在的导电银胶扩散的现象，采用本发明技术方案处理后再在焊盘表面点涂导电银胶，能够将导电银胶向四周扩散的范围控制在50μm范围内，进而有利于实现了元件在电路中有效的电气连接。本发明适用于印制电路板和封装基板铜焊盘的改性。
附图说明
图1为扩散严重与无扩散现象的焊盘的金面sem对比图。
图2为扩散严重与无扩散现象的焊盘的铜面sem对比图。
图3为本发明实施例1中焊盘经平整性微蚀体系处理后的铜面sem图。
图4为本发明实施例1中焊盘经热处理金层后的金面sem图。
图5为本发明实施例1中焊盘表面导电银胶扩散的金相图。
图6为本发明对比例1中焊盘经过硫酸/双氧水体系微蚀后的铜面sem图。
图7为本发明对比例1中焊盘在镍钯金修饰后的金面sem图。
图8为本发明对比例1中焊盘表面导电银胶扩散的金相图。
图9为本发明对比例2中焊盘表面导电银胶扩散的金相图。
图10为本发明对比例3中焊盘表面导电银胶扩散的金相图。
图11为本发明实施例2中焊盘表面导电银胶扩散的金相图。
图12为本发明实施例3中焊盘表面导电银胶扩散的金相图。
具体实施方式
下面将参照说明书附图来详细描述本发明的具体实施例，以此来解释本发明的原理，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适用于特定预期应用的各种修改。
现目前封装基板制造的表面处理工序中通常采用化学镍钯金对其进行表面修饰，具体流程如下：半成品—除油—铜面微蚀—活化—化学镀镍—化学镀钯—化学浸金。本发明的要旨在于通过改进上述工艺中的铜面微蚀步骤以及增加化学浸金后的热处理的步骤，从而达到缓解了封装基板焊盘表面所存在的导电银胶扩散严重的现象，采用本发明技术方案处理后再在焊盘表面点涂导电银胶，能够将导电银胶向四周扩散的范围控制在50μm范围内。
下面为进一步说明本发明提出的技术方案的效果，将本发明具体实施例与现有的制造实施方式进行对比：
实施例1：
步骤1：将含铜焊盘的封装基板放入除油缸中进行除油处理，去除铜面氧化物和手指印等油污，除油时间为5min，除油温度为50℃，除油后用去离子水清洗；然后将该基板放入含有5-氨基四氮唑3wt％、硫酸10wt％、双氧水8wt％的微蚀溶液体系中，进行铜焊盘的平整性微蚀，平整性微蚀溶液进行处理的温度为25℃，处理时间为90s，完成后用去离子水清洗；此时利用扫描电子显微镜来观察焊盘经平整性微蚀体系处理后得到的铜面，结果如图3所示；
步骤2：将微蚀后的基板放入活化缸中进行离子钯活化处理，活化时间为150s，活化温度为25℃，活化后用去离子水清洗；依次将活化后的基板放入镍缸、钯缸、金缸溶液中完成化学镀镍、钯、金，其中，镍的厚度为3μm，钯的厚度为0.15μm，金的厚度为0.10μm，完成镍钯金修饰；
步骤3：将完成镍钯金修饰后的基板置于氮气环境中，于温度为125℃，压力为0.36mpa，的条件下处理2小时，在高温高压和无氧条件下，金层原子获得能量后平整地覆盖在焊盘表面，进而得到更加光滑细致的金面，此时利用扫描电子显微镜来观察焊盘经金层热处理后得到的金面，结果如图4所示；
步骤4：完成上述操作后，在所得基板的焊盘表面点涂导电银胶，注射导电银胶的范围为焊盘大小的1/3～3/4；导电银胶种类为芯片封装时常用银胶种类，然后将基板放入空气中静置30min保证银胶自由扩散完全。
至此利用金相显微镜来观察焊盘表面导电银胶扩散的程度，结果如图5所示，导电银胶在焊盘表面向四周扩散的大小约为46μm。
对比实施例1：
步骤1：将含铜焊盘的封装基板放入除油缸中进行除油处理，去除铜面氧化物和手指印等油污，除油时间为5min，除油温度为50℃，除油后用去离子水清洗；然后将该基板放入含有硫酸10wt％、双氧水8wt％的微蚀溶液体系中，进行铜焊盘的平整性微蚀，平整性微蚀溶液进行处理的温度为25℃，处理时间为90s，完成后用去离子水清洗；此时利用扫描电子显微镜来观察焊盘经平整性微蚀体系处理后得到的铜面，结果如图6所示；
步骤2：将微蚀后的基板放入活化缸中进行离子钯活化处理，活化时间为150s，活化温度为25℃，活化后用去离子水清洗；依次将活化后的基板放入镍缸、钯缸、金缸溶液中完成化学镀镍、钯、金，其中，镍的厚度为3μm，钯的厚度为0.15μm，金的厚度为0.10μm，完成镍钯金修饰；此时利用扫描电子显微镜来观察焊盘经金层热处理后得到的金面，结果如图7所示；
步骤3：完成上述操作后，在所得基板的焊盘表面点涂导电银胶，注射导电银胶的范围为焊盘大小的1/3～3/4；导电银胶种类为芯片封装时常用银胶种类，然后将基板放入空气中静置30min保证银胶自由扩散完全.
至此利用金相显微镜来观察焊盘表面导电银胶扩散的程度，如图8所示，导电银胶在焊盘表面向四周扩散的大小约为656μm，甚至可以认为已扩散至整个焊盘。
对比实施例2：
步骤1：将含铜焊盘的封装基板放入除油缸中进行除油处理，去除铜面氧化物和手指印等油污，除油时间为5min，除油温度为50℃，除油后用去离子水清洗；然后将该基板放入含有硫酸10wt％、双氧水8wt％的微蚀溶液体系中，进行铜焊盘的平整性微蚀，平整性微蚀溶液进行处理的温度为25℃，处理时间为90s，完成后用去离子水清洗；
步骤2：将微蚀后的基板放入活化缸中进行离子钯活化处理，活化时间为150s，活化温度为25℃，活化后用去离子水清洗；依次将活化后的基板放入镍缸、钯缸、金缸溶液中完成化学镀镍、钯、金，其中，镍的厚度为3μm，钯的厚度为0.15μm，金的厚度为0.10μm，完成镍钯金修饰；步骤3：完成上述操作后，在所得基板的焊盘表面点涂导电银胶，注射导电银胶的范围为焊盘大小的1/3～3/4；导电银胶种类为芯片封装时常用银胶种类，然后将基板放入空气中静置30min保证银胶自由扩散完全。
步骤3：将完成镍钯金修饰后的基板置于氮气环境中，于温度为125℃，压力为0.36mpa，的条件下处理2小时；在高温高压和无氧条件下，金层原子获得能量后平整地覆盖在焊盘表面，进而得到更加光滑细致的金面；
步骤4：完成上述操作后，在所得基板的焊盘表面点涂导电银胶，注射导电银胶的范围为焊盘大小的1/3～3/4；导电银胶种类为芯片封装时常用银胶种类，然后将基板放入空气中静置30min保证银胶自由扩散完全；
至此利用金相显微镜来观察焊盘表面导电银胶扩散的程度，如图9所示，导电银胶在焊盘表面向四周扩散的大小约为264μm，相较于对比实施例1有所改善，但扩散现象仍然十分严重。
对比实施例3：
步骤1：将含铜焊盘的封装基板放入除油缸中进行除油处理，去除铜面氧化物和手指印等油污，除油时间为5min，除油温度为50℃，除油后用去离子水清洗；然后将该基板放入含有5-氨基四氮唑3wt％、硫酸10wt％、双氧水8wt％的微蚀溶液体系中，进行铜焊盘的平整性微蚀，平整性微蚀溶液进行处理的温度为25℃，处理时间为90s，完成后用去离子水清洗；
步骤2：将微蚀后的基板放入活化缸中进行离子钯活化处理，活化时间为150s，活化温度为25℃，活化后用去离子水清洗；依次将活化后的基板放入镍缸、钯缸、金缸溶液中完成化学镀镍、钯、金，其中，镍的厚度为3μm，钯的厚度为0.15μm，金的厚度为0.10μm，完成镍钯金修饰；此时利用扫描电子显微镜来观察焊盘经金层热处理后得到的金面，结果如图7所示；
步骤3：完成上述操作后，在所得基板的焊盘表面点涂导电银胶，注射导电银胶的范围为焊盘大小的1/3～3/4；导电银胶种类为芯片封装时常用银胶种类，然后将基板放入空气中静置30min保证银胶自由扩散完全。
至此利用金相显微镜来观察焊盘表面导电银胶扩散的程度，如图10所示，导电银胶在焊盘表面向四周扩散的大小约为123μm，相较对比实施例1和对比实施例2改善相对明显。
通过本发明实施例和对比例的比较可明确的是，焊盘表面导电银胶的扩散程度与焊盘微蚀后铜面的粗糙度和金层的粗糙度相关，尤其与前者的关系更为密切关系，这一点对于本领域技术人员而言无法推断，而根据上述实验研究则正面反映了这一结论。
实施例2：
步骤1：将含铜焊盘的封装基板放入除油缸中进行除油处理，去除铜面氧化物和手指印等油污，除油时间为5min，除油温度为50℃，除油后用去离子水清洗；然后将该基板放入含有2-甲基-5-氨基四氮唑2wt％、硫酸18wt％、双氧水10wt％的微蚀溶液体系中，进行铜焊盘的平整性微蚀，平整性微蚀溶液进行处理的温度为25℃，处理时间为90s，完成后用去离子水清洗；
步骤2：将微蚀后的基板放入活化缸中进行离子钯活化处理，活化时间为100s，活化温度为30℃，活化后用去离子水清洗；依次将活化后的基板放入镍缸、钯缸、金缸溶液中完成化学镀镍、钯、金，其中，镍的厚度为3μm，钯的厚度为0.15μm，金的厚度为0.10μm，完成镍钯金修饰；
步骤3：将完成镍钯金修饰后的基板置于氮气环境中，于温度为185℃，压力为0.45mpa，的条件下处理3小时，在高温高压和无氧条件下，金层原子获得能量后平整地覆盖在焊盘表面，进而得到更加光滑细致的金面；
步骤4：完成上述操作后，在所得基板的焊盘表面点涂导电银胶，注射导电银胶的范围为焊盘大小的1/3～3/4；导电银胶种类为芯片封装时常用银胶种类，然后将基板放入空气中静置30min保证银胶自由扩散完全。
至此利用金相显微镜来观察焊盘表面导电银胶扩散的程度，结果如图11所示，导电银胶在焊盘表面向四周扩散的大小约为42μm。
实施例3：
步骤1：将含铜焊盘的封装基板放入除油缸中进行除油处理，去除铜面氧化物和手指印等油污，除油时间为5min，除油温度为50℃，除油后用去离子水清洗；然后将该基板放入含有5-氨基四氮唑2wt％、2-甲基-5-氨基四氮唑2wt％、硫酸6wt％、双氧水12wt％的微蚀溶液体系中，进行铜焊盘的平整性微蚀，平整性微蚀溶液进行处理的温度为25℃，处理时间为90s，完成后用去离子水清洗；
步骤2：将微蚀后的基板放入活化缸中进行离子钯活化处理，活化时间为200s，活化温度为15℃，活化后用去离子水清洗；依次将活化后的基板放入镍缸、钯缸、金缸溶液中完成化学镀镍、钯、金，其中，镍的厚度为3μm，钯的厚度为0.15μm，金的厚度为0.10μm，完成镍钯金修饰；
步骤3：将完成镍钯金修饰后的基板置于氩气环境中，于温度为150℃，压力为0.40mpa，的条件下处理4小时，在高温高压和无氧条件下，金层原子获得能量后平整地覆盖在焊盘表面，进而得到更加光滑细致的金面；
步骤4：完成上述操作后，在所得基板的焊盘表面点涂导电银胶，注射导电银胶的范围为焊盘大小的1/3～3/4；导电银胶种类为芯片封装时常用银胶种类，然后将基板放入空气中静置30min保证银胶自由扩散完全。
至此利用金相显微镜来观察焊盘表面导电银胶扩散的程度，结果如图12所示，导电银胶在焊盘表面向四周扩散的范围的大小约为38μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。