电子封装中电镀技术的标准化现状

管琪*，张理，王景平，戚佳明

（中国电子技术标准化研究院，北京 100176）

【综述】

电子封装中电镀技术的标准化现状

管琪*，张理，王景平，戚佳明

（中国电子技术标准化研究院，北京 100176）

介绍了SEMI(国际半导体设备与材料协会)等国际标准化组织在电子封装领域内电镀技术的标准化工作情况。分析了该领域国内的标准化现状，并提出了国内标准化组织的工作重点。

电子封装；电镀；材料；工艺；规范；标准化

2016年，我国集成电路产业继续保持高位趋稳、稳中有进的发展态势。虽然全球半导体产业整体表现疲弱，但国内集成电路产业仍保持了稳定较快增长的势头。整体来看，全年产业销售额规模同比增长已经超过5 600亿元，其中电子封装规模占据整个集成电路产业的一半以上。

半导体集成电路的制造主要由前工程和后工程两大部分组成。后工程即人们熟知的电子封装，是将脆弱的半导体芯片通过键合、塑封等必要的方式包裹起来，以实现互连、布线、保护、散热、信号分配、功率分配、尺寸过渡及系统集成等各种功能，使之最终成为实用IC产品的关键工程。

随着半导体技术的不断发展，电子系统小型化、高速化、高可靠性要求的提高，对电子封装过程中的精细化工艺提出了更高的要求，而电镀作为一种具有局部加工、精细化表面处理特点的材料加工方法，在电子封装过程中起到了越来越重要的作用。电子电镀，是指用于电子产品制造过程中的电镀过程。电镀层根据其功能不同可分为防护性镀层、装饰性镀层以及功能性镀层，在电子封装产业中，主要是功能性镀层[1]。

标准化是指为了在一定范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同使用和重复使用的条款的活动。电子封装中电镀技术的标准化，其目的在于保证镀层和电镀工艺的科学性、合理性、先进性，从而保证封装产品的质量及可靠性。

2 标准化工作的现状

2. 1 国际标准化

电镀技术是一项应用非常广泛的材料加工技术，在机械装备、防腐蚀加工、电子制造等诸多方面均有应用。国际标准化组织金属及其他无机涂层委员会(ISO/TC107)专注于金属和其他无机覆盖层的标准化工作，但在其编制的标准当中，并无专门的电子电镀领域标准。

国际电工委员会半导体器件委员会(IEC/TC47)主导半导体器件的标准化工作，但其工作范围并不包括电子封装材料标准，因此镀层等电子材料在IEC/TC47标准体系内并无位置。

SEMI(国际半导体设备与材料协会)是一家全球高科技领域专业行业协会，创建于1970年，拥有会员公司2 000多家。会员是从事半导体、平面显示、太阳能光伏、纳米科技、微电子机械系统等领域开发、生产和技术支持的公司。SEMI标准在国际上具有广泛的代表性和权威性，是世界范围内半导体设备和材料领域的事实工业标准，其标准化工作领域涉及设备/设备自动化、材料、气体、工艺化学品(高纯试剂)、封装、平板显示、微光刻、光伏、微电子机械系统等。其大量的包括电子封装材料在内的电子材料标准，是对IEC/TC47中材料标准缺失的有效补充。

截至2013年12月，SEMI标准中涉及电子封装领域的标准共90项，其中封装材料标准72项，详细的分布情况见表1。

表1 SEMI标准中电子封装材料领域的标准分布Table1 Distribution of SEMI standards related to the field of electronic packaging materials

电子电镀相关标准全部在引线框架标准领域内，共9项，其中包括4项产品标准以及5项方法标准，具体见表2。

表2 SEMI标准中电子封装用电镀技术及功能镀层标准Table2 SEMI standards about electroplating technologies and functional coatings for electronic packaging

由表2可以看出，SEMI作为世界范围内半导体设备和材料领域的事实工业标准化组织，在电子封装用电镀技术及功能镀层标准化方面已经做出了一部分工作，电子封装用引线镀层规范、框架镀层规范均已发布，镀金、镀银的测试方法也在标准中做出了规定。但是相比于目前电子封装中电镀技术的发展，SEMI标准体系仍存在以下不足。

第一，标准数量太少。表3是电子封装中常见的功能镀层，从中可知电子封装中应用的电镀技术比较复杂，应用的技术手段也比较多，9项标准远远不能够满足产业生产以及发展的需要。

表3 电子封装过程中常见的功能镀层[2]Table3 Common functional electroplated coatings used in electronic packaging

第二，标准体系不够完善。标准数量不足直接导致了标准体系不够完善。由表3可以看到，在电子封装工艺中，电镀技术应用范围较广，但在SEMI标准中并未很好地体现出来，SEMI的封装电镀领域标准只针对引线框架加工工艺，涉及面较窄，而且标准只针对镀层，并未涉及电镀液等上游产品，不能很好地通过标准从源头上对产品进行质量把控。

第三，未体现环保理念。2003年欧洲委员会和欧盟议会正式批准RoHS官方指令生效，要求2006年7月1日以后在欧洲销售的限制范围电子产品必须为无铅产品，同年我国信息产业部出台《电子信息产品生产污染防治管理办法》，指出2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有铅等有毒物质。而SEMI并未从标准层面对含铅合金镀层进行规定。另外，银镀液中多使用氰化物，对环境破坏较大，SEMI标准同样未对氰化物镀液体系做出相应规范。

2. 2 国内标准化

国内负责电子封装材料标准化工作的组织主要是全国半导体设备和材料标准化技术委员会封装分会(SAC/TC203/SC3)。

全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)成立于1992年，前身是SEMI中国标准化委员会，对口国际SEMI相关工作，所涉及业务领域基本与SEMI相同，涵盖半导体材料、光伏材料、平板显示材料、LED照明材料、电子气体、电子封装材料、工艺化学品、微光刻、设备等。目前SAC/TC203下设5个分技术委员会和5个工作组，其中封装分技术委员会主要负责电子封装材料相关标准化工作。最新一届的全国半导体设备和材料标准化技术委员会已于2016年换届成功，封装分会拟于2017年开展换届工作。

电子封装材料的标准体系框架如图1所示。目前已经纳入“十三五”电子封装材料标准体系规划的标准项目共49项，其中已发布标准23项，在研标准7项，拟立项标准19项。但在这些标准中，电镀相关标准仅有4项(见表4)，这与电镀技术的应用范围是不成比例的。

图1 我国电子封装材料标准体系Figure1 Chinese standard system for electronic packaging materials

表4 电子封装材料“十三五”标准体系规划中与电镀相关的标准项目Table4 Some electroplating standards to be developed for electronic packaging materials in the 13th five-year plan period

电镀技术本身的特点决定了它的应用范围比较广，随之而来的是其在标准体系中的位置相对比较分散。根据电镀技术目前的应用情况，电镀技术及功能镀层在体系表中可能应用于封装基板、引线框架、键合丝以及其他辅料等诸多领域。

电镀技术应用的广泛性保证了技术的应用领域，但却带来了标准化发展的弊端。我国标准体系一般按用途进行分类，功能镀层或者电镀技术一般都是体现为电子封装材料制造中的一种工艺，这使得业内缺乏对镀层标准进行整体研究的意识。目前我国企业进行的标准化工作，主要集中在产品标准和方法标准的编制，编制电镀工艺标准的动力不足，但实际上电镀工艺的好坏是产品质量的重要保证。这需要标准化管理人员在这方面对行业加以引导，提升从业人员意识。

3 国内电子封装用电镀技术的标准化工作重点

我国SAC/TC203/SC3标委会在借鉴国外先进标准的基础上，结合国内产业实际情况，在电子封装用电镀技术领域开展了相关工作，但相对于目前国内技术发展的速度，标准化工作仍然显得比较滞后。

3. 1 健全组织机构，集聚行业力量

全国半导体设备和材料标准化技术委员会封装分会是由国家标准化管理委员会授权的国内封装材料唯一的标准化管理组织，新一届标委会将于2017年进行换届。在换届过程中，标委会应扩大组织影响，尽可能地将国内从事封装电镀的优秀人才及骨干企业纳入其中，确保封装电镀的人才基础。

3. 2 梳理电子封装材料标准体系，找寻标准制定重点领域

之前提到，电镀技术在标准体系中的位置较为分散。标委会应以电子封装材料标准体系为线索，以国内产业技术水平为基础，凭借编制《工业和通信业“十三五”技术标准体系建设方案》的契机，落实部“重点突破、整体提升”的工作思路，加强顶层设计和规划，逐步解决该领域标准缺失的问题。

根据国家相关重大产业政策规划精神，加快电子封装用电镀领域的标准化制修订工作。同时，缩短标准制修订周期，使标准适应市场及技术快速变化和发展的需求。

3. 3 增加标准数量，尽快使标准覆盖相关技术领域

目前国内标准中电子电镀标准数量较少，针对电子封装中电镀及镀层的标准数量更少。当产业发展到一定程度的时候，标准的缺失会成为产业继续成长的瓶颈。国内各有关单位应加强该领域内标准的制修订工作，使标准能够尽可能覆盖相关领域，规范国内产业的发展。

从国际上来看，该领域的国际标准数量同样不多，国内企业可在技术成熟的重点领域发力，抢占国际标准的制高地。

3. 4 体现环保理念，增加镀层及镀液中限用物质的要求

欧盟于2003年出台的WEEE和RoHS两个环保指令对进入欧盟市场的电子电气产品作出环保限制，旨在消除电子电气产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚6项物质，并重点规定了铅的含量不能超过0.1%。相应地，我国制定的《电子信息产品污染控制管理办法》也于2007年3月1日起执行，管理办法的第二版《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》也于2016年7月执行，绿色电子产品制造已成为大势所趋。对封装镀层中有害物质进行限制，可以减少电子产品相关企业的生产和交易成本，降低相关危险。

在日常生产使用的电镀液中，具有相当多数量的配位剂等物质，且其中氰化物等具有相当的毒性，对环境和人体均有可能造成不小的危害。2008年，环境保护部颁布了《电镀污染物排放标准》(GB 21900–2008)，作为强制性国家标准，其在环境保护方面对电镀行业提出了比较高的要求，标准实施以来也体现出其应有的作用。在电镀液技术标准中对有害物质含量进行规定，不仅能够协助强制性标准的实行，减小对环境的危害，而且能够保证电镀质量，在生产质量与环境保护之间达成平衡，促进行业的健康发展。

4 结语

在电子封装领域，合格的镀层质量及可靠的电镀技术是封装产品质量的重要保证。在电子封装行业内对电镀技术进行科学合理的标准化规范，有助于提升技术水平，完善工艺条件，进而提升产品的质量稳定性和可靠性。希望行业内技术人员、骨干企业能够共同完善该领域的标准，让封装电镀标准成为“中国制造2025”的重要保障！

[1] 刘仁志. 电子电镀技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008: 8-11.

[2] 李明. 电子封装中电镀技术的应用[J]. 电镀与涂饰, 2005, 24 (1): 44-49.

[ 编辑：温靖邦 ]

Current status of standardization of electroplating technologies for electronic packaging

GUAN Qi*, ZHANG Li,WANG Jing-ping, QI Jia-ming

The work of standardization in the field of electroplating technologies for electronic packaging done by the Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI) and other international standardization organizations was introduced. The current status of domestic standardization in this field was analyzed. Some key points of domestic standardization organization in this field were presented.

electronic packaging; electroplating; material; process; specification; standardization

TG174.441

B

1004 – 227X (2017) 08 – 0429 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.08.011

2016–12–15

2017–03–23

管琪（1986–），男，吉林人，硕士，工程师，从事封装装联材料及印刷电子技术的标准化研究。

作者联系方式：(E-mail) guanqicesi@163.com。

First-author’s address:China Electronics Standardization Institute, Beijing 100176, China