压板式高速镀银在引线框架中的应用

王超*，陈亚龙陈明明王一夫

（1.宁波华龙电子股份有限公司，浙江 宁波 315040；2.宁波市电镀行业协会专家工作委员会，浙江 宁波 315199）



【经验交流】

压板式高速镀银在引线框架中的应用

王超1，2，*，陈亚龙1，陈明明1，王一夫2

（1.宁波华龙电子股份有限公司，浙江 宁波 315040；2.宁波市电镀行业协会专家工作委员会，浙江 宁波 315199）

介绍了引线框架用压板式高速镀银的基本原理、生产线结构和工艺流程，给出了典型的除油、酸洗、镀铜、预镀银、防置换、选择性镀银、退银、铜保护等工序的溶液配方及操作条件，指出了上料、下料等环节的注意事项，总结了常见高速镀银故障的产生原因与处理方法。

半导体；引线框架；高速镀银；生产线；工艺流程；故障处理

First-author's address： Ningbo Hualong Electronics， Co.， Ltd.， Ningbo 315040， China

近年来，电子行业的迅猛发展与集成电路（IC）技术的发展密不可分，绝大部分的半导体集成块中都需要使用引线框架，不同的封装方式需要不同的引线框架，因此，通常以半导体的封装方式来对引线框架进行命名。集成电路引线框架和分立器件引线框架的封装方式如表1所示。

表1 引线框架分类及封装方式Table 1 Classification of leadframes and their packaging methods

引线框架行业的上游行业主要为铜合金带加工行业，其下游则是半导体封装测试行业。

引线框架是半导体封装的基础材料，其作为集成电路的芯片载体，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，起到与外部导线连接的桥梁作用。因此，为了保证框架与芯片及金丝间的可焊性及IC元件的电参数性能，需要对框架的有效区域进行电镀处理［1］。

集成电路元件制造过程中对引线框架的要求有：

（1） 较高的强度和硬度：抗拉强度441 MPa，硬度＞130 HV。

（2） 良好的耐热性和耐氧化性。

（3） 良好的热匹配（即热膨胀）。

（4） 良好的导电性。

（5） 弯曲、微细加工的刻蚀性能好。

本文主要针对压板式高速电镀技术在引线框架中的应用进行一些介绍，希望给国内同行起到抛砖引玉，促进国内电子高速电镀行业的发展。

1　压板式高速镀银生产线的介绍

为了保证封装工艺中的装片/键合性能，使芯片和焊接丝与引线框架形成良好的扩散焊接［2］，需要在引线框架的装片/键合区域（引线的载片台区域和引线脚上）进行特殊的表面处理，即电镀银。引线框架上的镀银层为功能性镀层，对可焊性、均匀性、导电性都有严格要求。由于产品尺寸小、批量大，普通的镀银很难达到要求，因此必须要用特殊的电镀方式──高速电镀。

2011年后，由于受欧债危机等因素影响，世界经济增长放缓，引线框架的市场需求也受影响，增长速度放缓。封装企业面临的价格竞争日趋严重，各企业为了有相对的竞争优势，一是通过提高封装密度以减少材料消耗，二是通过提高生产效率以减少单位产品的固定费用，这两个方面都要求配合开发出高密度及多排框架。因此，引线框架的生产企业必须进行技术提升，开发出更加精密的冲制模具及大区域电镀设备及局部电镀技术。对于引线框架的宽度，2011年的主流是50 ～ 60 mm，2012年已使用60 ～ 70 mm，2013年向70 ～ 80 mm迈进，2015年已开发出90 ～ 100 mm，像SOP8/SOP16等产品已有12排框架，宽度达到93 mm。

宽排产品及高密度框架不仅对冲制的设备及生产技术要求高，对电镀来说更是一种新的挑战。压板式高速镀银生产线在这方面有独特的优点。

1. 1基本原理

压板式高速镀银的原理很简单，引线框架进入银缸中，采用专用模具对不需要电镀的区域进行掩蔽，只对露出的部分进行电镀。图1所示为压板式高速点镀银的模型，图2为实物照片。引线框架进入80 ～ 100 cm长的压板喷镀模具（见图3）中定位，硅胶压带（见图4）压下，电镀液泵自动启动并将镀液高速喷射到工件表面，引线框架被压在上下硅胶模中间时，只有中间朝下的一小块地方被镀液喷到而镀上银，其他区域被遮住而未被镀，若干秒后泵停，松模，将镀好的框架前移［3］，下一段工件同时进入压板喷镀模中，然后重复前面的工序，如此反复进行。这样，引线框架的局部区域在很短的时间内就被镀上了足够厚度的银。

图1 压板式高速点镀银的模型图Figure 1 Schematic illustration of pressure plate type high-speed silver spot plating

图2 压板式高速点镀银喷镀结构实物图Figure 2 Photo of the equipment for pressure plate type high-speed silver spot plating

图3 压板式高速点镀银模具Figure 3 Mold for pressure plate type high-speed silver plating

此电镀方法的优点是：

（1） 对于较厚或者引脚多且细小的引线框架，用卷式电镀易变形，而压板式电镀不易引起产品变形。

（2） 模具的制作加工较容易，镀区漏银现象容易控制。

但缺点是：数控程序较卷对卷式电镀复杂，且镀层厚度的一致性稍差，另外还受IC框架累积公差的影响，镀区容易产生偏移现象。

目前，压板式电镀设备在国内较少。

1. 2生产线的主要结构

生产线主要划分为三大区：上料区、电镀区、下料区，如图 5所示。生产线从结构上主要由传送系统、循环系统、镀槽、控制系统等组成。

图5 上料区、电镀区、下料区（从左到右）Figure 5 Loading area， plating area and unloading area （from left to right）

引线框架利用传送装置依次通过各个工艺的工作槽，完成电镀、清洗、烘干等工序。为了防止引线框架表面氧化，引线框架通过各工艺槽时必须完全浸入槽液中。每个系统对生产线来说都十分重要，任何一个细节出现问题都将影响产品质量。

引线框架通过选镀银工作槽时，电流密度一般控制在50 ～ 80 A/dm2，生产线的镀速可达到4 ～ 8 m/min，镀区的对位精度、镀液的喷射速率及电流密度均直接影响到电镀质量。所以选镀银工作槽的要求比其他工作槽高。

压板式高速镀银生产线一般可同时设3列通道，即同时进行3种不同规格的引线框架电镀。

2　压板式高速镀银工艺

2. 1工艺流程

上料→阴极除油→水洗→阳极除油→水洗→酸洗→水洗→镀铜→回收→水洗→预镀银或防置换→选镀银→回收→水洗→退银→水洗→铜保护→水洗→热水洗→风刀→烘干→收料。

2. 2上料及收料

2. 2. 1上料

上料操作员根据生产计划与随工单，比对上料产品是否正确，确认无误后将产品放在放料架上，小心撕开外圈胶带和纸带，将产品引出约1 m，检查产品外观，确认料的正反是否正确，将检验结果记录到检验记录表上。若检验发现有不合格现象，立即通知电镀检验员，若电镀检验员无法判定，则上料操作员将材料卸下，放在不合格品区域，电镀检验员贴附品质异常标识卡，并通知品质部处理。

上料的注意事项：

（1） 注意上料时产品是否与现在的产品一致，且方向一致。

（2） 作业过程中手接触操作时需戴PVC（聚氯乙烯）手套，防止产品勾弯变形。

（3） 整个焊接过程最好不要超过20 s，以避免缓冲线用完后，电镀线拉断。

（4） 保持电烙铁时刻处于通电状态。

（5） 接完接头的空闲时间，及时用锉刀将烙铁头部氧化或粘有松香部分清理干净，以保证下次焊接质量。

2. 2. 2下料

下料操作员先核对所制产品与随工单信息，确认无误后再将纸带缠绕在收料盘中轴上 3圈左右，然后产品导入收料盘，用手（戴手套）压住料头，随收料盘转动到下一圈产品将料头压紧后，方可抽出手指；当一卷产品达到规定数量后，即可剪断。途中遇到接头时，需将接头前后各0.5 m剪去报废。

下料的注意事项：

（1） 接触产品之前需穿戴好防护用品（包括PVC手套、口罩、防尘服、帽子），禁止在没有任何防护的情况下接触产品。

（2） 将每圈已完成好的产品放进塑料袋中，再放入少许干燥剂，每次封好，防止在电镀存放过程中氧化。

2. 3电镀工艺及工艺条件

2. 3. 1除油

HMC-02-A 0 ～ 120 g/L

HMC-02-B 3 ～ 5 mL/L

温度 55 ～ 65 °C

时间 5 ～ 15 s

电流密度 10 ～ 20 A/dm2

一般采用双极电解除油，要求除油剂高效、低泡、弱碱性，对基体腐蚀性较小。

说明：本文用到的添加剂均由乐思化学提供。

2. 3. 2酸洗

盐酸 5 ～ 15 mL/L

硫酸 5 ～ 15 mL/L

时间 5 ～ 8 s

2. 3. 3氰化镀铜

CuCN 45 ～ 60 g/L

KCN（游离） 10 ～ 20 g/L

阴极电流密度 5 ～ 10 A/dm2

温度 50 ～ 60 °C

阳极 电解铜

注意：阳极必须用阳极袋套住，防止铜渣、阳极泥进入槽液。

2. 3. 4预镀银或防置换

由于铜材在接触到镀银液体时会迅速发生化学置换反应，而此置换层与铜基体的结合是疏松的，使镀层结合强度下降，甚至会出现镀层起泡，导致产品报废。采用预镀银或者预浸防置换液处理，可以阻止镀银液的置换反应。部分工厂的工艺为先进入防置换液，再预镀银。

2. 3. 4. 1预镀银

金属银 5 ～ 15 g/L

KCN（游离） 10 ～ 20 g/L

阴极电流密度 4 ～ 8 A/dm2

温度 室温

阳极 纯银板

2. 3. 4. 2防置换处理

W-AIS 5%

氰化钾 0.1 g/L

氰化银钾 0.1 g/L

温度 室温

pH 10 ～ 11

2. 3. 5选择性镀银

2. 3. 5. 1配方及工艺条件

金属银 35 ～ 55 g/L

KCN（游离） 5 ～ 20 g/L

JS～5开缸剂 500 mL/L

JS～5补充剂 5 ～ 10 mL/L

JS～5润湿剂 5 ～ 10 mL/L

pH 8 ～ 9

温度 55 ～ 65 °C

阴极电流密度 50 ～ 80 A/dm2

阳极 铂或镀铂钛

传统的氰化镀银电流密度较低，强烈的极化效应容易使镀层烧焦，而高速镀银的要求是在很高的电流密度下获得结晶细致的镀层。

2. 3. 5. 2开缸方法

（1） 在镀槽中注入1/3的去离子水，加入500 mL/L的JS～5开缸剂，并升温至55 ～ 65 °C。

（2） 将计量好的氰化银钾加入上述溶液中。

（3） 加入5 ～ 10 mL/L JS～5补充剂、5 ～ 10 mL/L JS～5润湿剂，用去离子水调整溶液至最终的体积。

2. 3. 5. 3pH的调整方法

当pH低于8时，银层上会出现斑点或槽液中有银沉淀，可用20%的片碱升高pH。pH高于9会加速银在铜表面的沉积，影响镀层的耐热性能，可用JS～5 ACID（酸剂）降低pH。

2. 3. 6退银

退银是指退掉功能镀银区域外的薄银层，同时不引起镀银层产生粗糙、变色和基体损伤等现象。

退镀粉 70 ～ 120 g/L

KOH 40 ～ 60 g/L

pH 10 ～ 11

温度 室温

阳极电流密度 1 ～ 5 A/dm2

阴极 不锈钢

2. 3. 7铜保护

CU-56HF 5 ～10 mL/L

温度 25 ～ 45 °C

铜保护剂一般是有机物，能够在铜表面形成一层很薄的化学吸附膜，以改善铜的防变色能力。此膜很薄，一般不影响镀层的可焊性。

注：高速电镀有别于普通的传统五金电镀，对环境要求比较高，尤其是水质。每次洗缸的时候，镀银后的水洗槽必须全部用硫酸泡洗1 ～ 2 h，泡完后用纯水冲洗，一直洗到pH为中性，用干净抹布擦洗槽子，再用纯水冲洗槽子后方能注入纯水使用。

3　常见故障处理

压板式高速镀银的特殊生产工艺决定了它与传统的氰化镀银方式在故障处理中存在着不同。因此，电镀技术人员不仅要熟悉电镀添加剂的性能，而且要充分了解压板式高速镀银生产线的特点，对生产线的每个细节都必须熟知。结合笔者在生产实践中的经验，对压板式高速镀银常见的故障简单作了总结，如表2所示。

表2 压板式高速镀银常见故障处理Table 2 Troubleshooting for pressure plate type high-speed silver plating

4　结语

引线框架作为一种框架材料，在半导体中充当着电路连接、封装内部散热、芯片机械支撑等重要作用。随着中高档封装形式（如SSOP、TSOP、QFP、TFQP、PBGA等）的市场需求不断增长，引线框架的设计不断向多排、大功率、小基岛、高密度方向发展，引线框架的电镀则朝着宽排、环镀方向发展。压板式高速镀银生产线对处理宽排产品及高密度框架有其独特的优点。本文就笔者在实际生产中的经验对压板式高速镀银作了一些介绍，希望能够与业界同仁交流。

［1］ 冯小龙. 连续高速电镀技术在集成电路引线框架生产中的应用［J］. 电镀与涂饰， 2003， 22 （6）： 48-51.

［2］ 景璀， 赵晓明. IC引线框架电镀工艺及设备［J］. 电子工业专用设备， 2008， 37 （5）： 24-27.

［3］ 赵晓明， 轧钢. 片式引线框架镀银设备的研制［J］. 电子工艺技术， 2008， 29 （4）： 208-211.

［ 编辑：温靖邦 ］

Application of pressure plate type high-speed silver plating to leadframe

WANG Chao*， CHEN Ya-long， CHEN Ming-ming， WANG Yi-fu

The principle， production line structure and process flow of pressure plate type high-speed silver plating were introduced. The bath composition and operation conditions of degreasing， pickling， copper plating， silver pre-plating，anti-displacement treatment， selective silver plating， stripping， and copper protection were presented. Some items needed attention during loading， unloading and other steps were pointed out. The causes and countermeasures of common problems occurred during high-speed silver plating were summarized.

semiconductor； leadframe； high-speed silver plating； production line； process flow； troubleshooting

TQ153.16

A

1004 - 227X （2016） 09 - 0475 - 06

2016-03-07

2016-05-05

王超（1989-），男，湖北黄冈人，学士，工程师，从事金属腐蚀与防护、电镀添加剂的研究以及高速电镀工作。

作者联系方式：（E-mail） wangc2008@126.com。