引线框架及其电镀方法技术

一种半导体封装的引线框架及其制造方法。引线框架的制造中，在金属衬底上用镍（Ｎｉ）或Ｎｉ合金形成保护层。之后，在保护层上用钯（Ｐｄ）或Ｐｄ合金形成中间层。之后，在中间层表面上交替电镀Ｐｄ和Ａｕ（金），形成含Ｐｄ和Ａｕ颗粒的最外层。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于半导体封装的引线框架和引线框架的电镀方法，特别涉及在金属衬底上有改进的最外镀层的预镀引线框架和引线框架的电镀方法。引线框架与半导体芯片一起构成半导体封装，在封装中，除用于把芯片连接到外部电路之外、还用于支承半导体芯片。附图说明图1示出引线框架的一个实例。如图1所示，引线框架10包括焊盘11，内引线12和外引线13。引线框架10通常用冲压或腐蚀法制成。图2示出半导体封装的一个实例。如图2所示，安装在焊盘11上的半导体芯片15用焊线连接到内引线12。外引线13电连接到外部电路。用树脂14模塑芯片15和内引线12，以完成半导体封装16。这种半导体封装的制造中，为了改进芯片15与内引线12之间的焊线连接性能和改善焊盘11的特性，用例如银(Ag)电镀焊盘11的边缘和内引线12。而且，为了改善半导体封装安装到印刷电路板(PCB)上的可焊性，在外引线13的预定区域上淀积含锡(Sn)和铅(Pb)的焊料。但是，在用树脂模塑后用湿式方法进行电镀和焊接，使可靠性问题增多。为解决该问题，已提出用预电镀的引线框架。按预电镀法，在半导体封装工序之前，在引线框架上用具有良好焊料浸润性的材料形成电镀层。图3示出用常规预电镀方法制成的引线框架的实例。图3所示常规引线框架20是日本专利1501732公开的，它包括依次形成在用铜(Cu)或铜合金制成的金属衬底21上的用作中间层的镍(Ni)镀层22和用作最外层的钯(Pd)镀层23。引线框架20中，Ni镀层22防止金属衬底21的Cu或Fe向上扩散到引线框架的表面，而在框架表面上产生铜氧化物或铜硫化物。而且，可焊性好的材料Pd构成的最外镀层23对镍镀层22的表面有保护功能。引线框架20的制造中，电镀前进行预处理。但是，在金属衬底21的表面的缺陷处，由于缺陷区域的能级比无缺陷的其它区域的能级高，因此，用于形成Ni镀层的Ni电镀速度在缺陷区中比其它无缺陷区中要快，由于与其它区域的粘接性降低而造成镀层表面粗糙。特别是，在缺陷区上形成的Ni镀层表面上电镀Pd时，在镀Pd过程中电解液中产生的大量氢气泡引入Pd镀层中。这是因为Pd的淀积势能与氢的淀积势能相同。而且，由于存在氢气泡引起的穿孔使Pd镀层更容易产生缺陷。Pd镀层中的这些缺陷使Ni镀层氧化，因而损坏了焊线和可焊性。除这些缺陷之外，半导体制造中用的热处理也会造成引线框架中的层间扩散，从而造成焊接缺陷。而且，热处理会使Pd最外镀层表面氧化，使钯固有的良好可焊性损坏。为克服上述缺陷，已提出了如图4所示的用预电镀法制造的引线框架的其它实例。与图2所示的引线框架20相比，图4所示引线框架20＇还包括在Pd镀层23上形成的金(Au)薄膜24。据说，用抗氧化性好的金(Au)镀覆Pd镀层，以防止有更高可焊性的Pd镀层23氧化。如上所述，在Pd镀层上镀Au以防止由半导体制造中用的热处理造成的Pd镀层氧化。由此提高在PCB上完成半导体封装用的安装中的可焊性。除镀Au之外，金镀层的外形对提高镀Au的效果致关重要。但是，现有的镀Au方法不足以在Pd镀层上形成均匀的Au镀层。通常Au镀层的厚度为0．3毫英寸，以防止Pd氧化。遗憾的是，这种厚的Au镀层对半导体组件用的EMC树脂模塑会带来负面影响，特别是，应考虑前引线框架的Au最外镀层与树塑树脂之间的粘接性时。用EMC树脂模塑中，EMC树脂对纯金属或合金的亲合力很小。而且，由于Au比Pd的抗氧化能力强。因此，EMC模塑壳对Au镀层的粘接力进一步减小，造成模塑壳脱落损坏。而且，这种Au镀层与树脂之间的差的粘接力造成产品可靠性降低。另一方面这种厚的Au镀层对于制造成本也是不利的。而且作为Pd的抗氧化层而形成的Au镀层使芯片与模具之间的粘接力也相应地降低。与常规的引线框架相比，Au镀层在焊接时能提高焊料的浸润性。但是，在焊接工艺中由于Au镀层与锡(Sn)之间相互反应，在PCB上安装之后由于外部冲击而使Au镀层容易破损。为解决这些问题，已提出进行局部电镀。也就是说，只在引线外部镀Au。但是，局部电镀需要电镀用的附加掩模，这就使生产成品增加，明显降低了生产率。为此，在钯(Pd)中间镀层上形成Au镀层以防止Pd镀层氧化而又不会增加成本。美国专利5767574号披露了一种能克服上述缺陷的引线框架，它包括依次在金属衬底上形成的Ni合金镀层，Pd电解沉积镀层和Pd合金层。这里最外层的Pd合金镀层由Pd和Au构成。用含Au的最外镀层能克服Pd氧化和用Au而造成的高成本缺陷。限制在最外层中用Au能提高半导体封装中与树脂的粘接力，并使PCB上安装后的破损可能性降至最小。但是，在以Pd为基的最外镀层中镀Au不能有效地防止氢气泡渗入最外层。由于最外层中存在因氢气泡造成的穿孔，因而损坏了对位于下面的Pd镀层的保护功能。而且，由于存在穿孔，在热处理中还会使焊线连接强度和引线框架的可焊性降低。为克服上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种引线框架及其制造方法。以提高可焊性，焊线连接强度，半导体封装中与树脂的粘接力和对Pd镀层的保护作用。用按本专利技术的引线框架制造方法能实现上述目的，方法包括金属衬底上用镍(Ni)或Ni合金形成保护层；保护层上用钯(Pd)或Pd合金形成中间层；中间层表面上用Pd和(Au)交替电镀至少一次，形成含Pd和Au颗粒的最外层。最好是交替电镀形成最外层，无论Pd或Au均能首先镀在电间层上。最外镀层的形成中，用脉冲电流在中间层的核心位置上首先大致地镀Pd，之后再聚积金以填充聚积的Pd颗粒之间的空隙。由于Au的淀积势能小于Pd的淀积势能。因此，在Pd颗粒之间容易聚积Au颗粒。按本专利技术的另一方案，提供一种用于半导体封装的引线框架，包括金属衬底上用Ni或Ni合金形成的保护层；保护层上用Pd形成的中间层；Pd中间层上用Pd和Au的形成的最外层。另一实施例中，本专利技术提供用于半导体封装的引线框架，包括金属衬底上用Ni或Ni合金形成的保护层；保护层上用钯(Pd)和金(Au)形成的最外层。Pd或Pd合金的中间层和Au或Au合金的电镀区的形成中，加高脉冲电流，用溅射或气相淀积法。通过结合附图对最佳实施例的详细说明，便能更好理解本专利技术的上述专利技术目的和优点。图1是普通引线框架的平面图；图2是半导体封装的部分分解透视图；图3和4是常规引线框架的实例的截面图；图5是按本专利技术的引线框架的实施例的截面图；图6是按本专利技术的引线框架的另一实施例的截面图；图7是按本专利技术的引线框架的另一实施例的截面图；图8是图7所示引线框架的局部放大的透视图；图9A至9C是说明按本专利技术的引线框架制造的截面图；图10是表示按本专利技术的引线框架的与树脂的粘接力和对比例的与树脂粘接力的曲线图；图11是表示按本专利技术的引线框架的可焊性和对比例的引线框架的可焊性曲线图。如图5所示的用于半导体封装的引线框架实施例，引线框架包括用铜(Cu)，铜合金或铁-镍(Fe-Ni)合金构成的金属衬底31，金属衬底31上用Ni或Ni合金形成的保护层32。保护层32上用钯(Pd)或Pd合金形成的中间层33和在中间层33上形成的包含Pd和Au颗粒的最外层34。图6示出按本专利技术的引线框架的另一实施例。图6中的引线框架40包括依次叠置于金属衬底上41上用Ni或Ni合金形成的保护层42和最外层43。最外层43本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体封装的引线框架的制造方法，包括：在金属衬底上用镍（Ｎｉ）或Ｎｉ合金形成保护层；在保护层上用钯（Ｐｄ）或Ｐｄ合金形成中间层；用Ｐｄ和金（Ａｕ）交替电镀中间层表面至少一次，形成包含Ｐｄ和Ａｕ颗粒的最外层。

【技术特征摘要】
KR 1999-10-1 42306/1999;KR 1999-10-1 42322/19991．一种半导体封装的引线框架的制造方法，包括在金属衬底上用镍(Ni)或Ni合金形成保护层；在保护层上用钯(Pd)或Pd合金形成中间层；用Pd和金(Au)交替电镀中间层表面至少一次，形成包含Pd和Au颗粒的最外层。2．按权利要求1的方法，其中，在交替电镀形成最外层的步骤中，可以首先在中间层上电镀Pd或Au。3．一种半导体封装的引线框架，包括在金属衬底上用镍(Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圭汉，李尚勋，姜圣日，朴世哲，
申请(专利权)人：三星航空产业株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]