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                      引線框架

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                      線框架及其電鍍方法

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                      線框架及其電鍍方法

                      發布日期:2017-04-01 09:42 來源:http://www.deolv.com 點擊:

                      線框架及其電鍍方法專利名稱引線框架及其電鍍方法技術領域本發明涉及用于半導體封裝的引線框架和引線框架的電鍍方法,特別涉及在金屬襯底上有改進的Z外鍍層的預鍍引線框架和引線框架的電鍍方法。

                        

                        引線框架與半導體芯片一起構成半導體封裝,在封裝中,除用于把芯片連接到外部電路之外、還用于支承半導體芯片。

                        

                        附圖說明圖1示出引線框架的一個實例。如圖1所示,引線框架10包括焊盤11,內引線12和外引線13。引線框架10通常用沖壓或腐蝕法制成。

                        

                        2示出半導體封裝的一個實例。如圖2所示,安裝在焊盤11上的半導體芯片15用焊線連接到內引線。外引線13電連接到外部電路。用樹脂14模塑芯片15和內引線12,以完成半導體封裝。

                        

                        這種半導體封裝的制造中,為了改進芯片15與內引線12之間的焊線連接性能和改善焊盤11的特性,用例如銀(Ag)電鍍焊盤11的邊緣和內引線12。而且,為了改善半導體封裝安裝到印刷電路板(PCB)上的可焊性,在外引線13的預定區域上淀積含錫(Sn)和鉛(Pb)的焊料。但是,在用樹脂模塑后用濕式方法進行電鍍和焊接,使可靠性問題增多。

                        

                        為解決該問題,已提出用預電鍍的引線框架。按預電鍍法,在半導體封裝工序之前,在引線框架上用具有良好焊料浸潤性的材料形成電鍍層。

                        

                       3示出用常規預電鍍方法制成的引線框架的實例。圖3所示常規引線框架20是日本專利1501732公開的,它包括依次形成在用銅(Cu)或銅合金制成的金屬襯底21上的用作中間層的鎳(Ni)鍍層22和用作Z外層的鈀(Pd)鍍層23。

                        

                        引線框架20中,Ni鍍層22防止金屬襯底21CuFe向上擴散到引線框架的表面,而在框架表面上產生銅氧化物或銅硫化物。而且,可焊性好的材料Pd構成的Z外鍍層23對鎳鍍層22的表面有保護功能。

                        

                        引線框架20的制造中,電鍍前進行預處理。但是,在金屬襯底21的表面的缺陷處,由于缺陷區域的能級比無缺陷的其它區域的能級高,因此,用于形成Ni鍍層的Ni電鍍速度在缺陷區中比其它無缺陷區中要快,由于與其它區域的粘接性降低而造成鍍層表面粗糙。特別是,在缺陷區上形成的Ni鍍層表面上電鍍Pd時,在鍍Pd過程中電解液中產生的大量氫氣泡引入Pd鍍層中。這是因為Pd的淀積勢能與氫的淀積勢能相同。而且,由于存在氫氣泡引起的穿孔使Pd鍍層更容易產生缺陷。Pd鍍層中的這些缺陷使Ni鍍層氧化,因而損壞了焊線和可焊性。除這些缺陷之外,半導體制造中用的熱處理也會造成引線框架中的層間擴散,從而造成焊接缺陷。而且,熱處理會使PdZ外鍍層表面氧化,使鈀固有的良好可焊性損壞。

                        

                        為克服上述缺陷,已提出了用預電鍍法制造的引線框架的其它實例。與圖2所示的引線框架20相比,圖4所示引線框架20'還包括在Pd鍍層23上形成的金(Au)薄膜24。據說,用抗氧化性好的金(Au)鍍覆Pd鍍層,以防止有更高可焊性的Pd鍍層23氧化。

                        

                        如上所述,在Pd鍍層上鍍Au以防止由半導體制造中用的熱處理造成的Pd鍍層氧化。由此提高在PCB上完成半導體封裝用的安裝中的可焊性。除鍍Au之外,金鍍層的外形對提高鍍Au的效果致關重要。但是,現有的鍍Au方法不足以在Pd鍍層上形成均勻的Au鍍層。通常Au鍍層的厚度為03毫英寸,以防止Pd氧化。遺憾的是,這種厚的Au鍍層對半導體組件用的EMC樹脂模塑會帶來負面影響,特別是,應考慮前引線框架的AuZ外鍍層與樹塑樹脂之間的粘接性時。用EMC樹脂模塑中,EMC樹脂對純金屬或合金的親合力很小。而且,由于AuPd的抗氧化能力強。因此,EMC模塑殼對Au鍍層的粘接力進一步減小,造成模塑殼脫落損壞。而且,這種Au鍍層與樹脂之間的差的粘接力造成產品可靠性降低。

                        

                        另一方面這種厚的Au鍍層對于制造成本也是不利的。而且作為Pd的抗氧化層而形成的Au鍍層使芯片與模具之間的粘接力也相應地降低。與常規的引線框架相比,Au鍍層在焊接時能提高焊料的浸潤性。但是,在焊接工藝中由于Au鍍層與錫(Sn)之間相互反應,在PCB上安裝之后由于外部沖擊而使Au鍍層容易破損。

                        

                        為解決這些問題,已提出進行局部電鍍。也就是說,只在引線外部鍍Au。但是,局部電鍍需要電鍍用的附加掩模,這就使生產成品增加,明顯降低了生產率。為此,在鈀(Pd)中間鍍層上形成Au鍍層以防止Pd鍍層氧化而又不會增加成本。

                        

                        美國專利5767574號披露了一種能克服上述缺陷的引線框架,它包括依次在金屬襯底上形成的Ni合金鍍層,Pd電解沉積鍍層和Pd合金層。這里Z外層的Pd合金鍍層由PdAu構成。用含Au的Z外鍍層能克服Pd氧化和用Au而造成的高成本缺陷。限制在Z外層中用Au能提高半導體封裝中與樹脂的粘接力,并使PCB上安裝后的破損可能性降至Z小。但是,在以Pd為基的Z外鍍層中鍍Au不能有效地防止氫氣泡滲入Z外層。由于Z外層中存在因氫氣泡造成的穿孔,因而損壞了對位于下面的Pd鍍層的保護功能。而且,由于存在穿孔,在熱處理中還會使焊線連接強度和引線框架的可焊性降低。

                        


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