引线框架、引线框架单面棕色氧化工艺及半导体封装体的制作方法

1.本发明涉及集成电路封装技术领域，更具体地说，涉及引线框架、引线框架单面棕色氧化工艺及半导体封装体。


背景技术：

2.棕色氧化是一种通过化学方法是金属铜表面形成金属有机化合物及咬蚀表面形成均匀表面粗糙度，从而提升塑封体和引线框架的锁料作用，以5*5毫米的引线框架为例，需达到msl1水准。现有技术当中，是针对基材整体进行棕色氧化，棕色氧化步骤都放置在蚀刻工艺和镀银工艺之后，容易形成棕色粉末，污染银表面；并且在产品的正反两面都会出现棕色氧化层，在qfn封装的注塑过程中，难免会发生塑封料溢料的情况，塑封料与引线框架背面的棕色氧化层紧密结合后，通过普通的清洗工艺难以去除干净，需要额外进行高压水冲洗或者打磨工序，这样不仅会影响半导体封装体的完整性，还会增加封装成本。
3.针对以上问题，本发明提出了一种引线框架单面棕色氧化工艺，其直接对铜原材料进行单面处理，处理后的棕色氧化层位于银与铜之间的结合面上，有利于银面的生成。


技术实现要素：

4.本发明所采取的技术方案是：提供引线框架，包括单侧表面设有棕色氧化层的基材，基材上设有电镀层，且电镀层位于棕色氧化层表面。
5.引线框架单面棕色氧化工艺，提供基材，包括以下步骤：
6.s1、清洗，除去基材表面脂肪类油渍和其它有机污垢，后烘干；
7.s2、单面棕色氧化，对基材一表面进行棕色氧化；
8.s3、电镀，对基材棕色氧化面进行电镀处理；
9.s4、蚀刻，对基材进行蚀刻处理；
10.s5、先贴带，后检验入成品仓库。
11.采用上述技术方案后，本发明达到的有益效果是：
12.1、待电镀区域为棕色氧化面，棕色氧化面的表面活性高，在电镀前无需进行酸洗活化处理，简化了电镀的工艺流程，提高资源利用率；2、棕色氧化处理后，使用表面得到微观凹凸不平的表面形状，增大铜与塑封料接触的表面积的同时还增加了铜面与塑封料之间的浸润性，改善与塑封料的附着性，防止分层；3、棕色氧化步骤位于电镀步骤之前，电镀的银面上无棕色污渍生成、简化了镀银后的清洗步骤。
13.作为优选，在步骤s2中所述棕色氧化之前，在基材的一面贴上干膜，基材的另一面为待棕色氧化处理面；基材上贴有干膜，能够有效地对该面进行保护，防止该面棕色氧化。
14.作为优选，所述基材一面的干膜表面留有pet膜；成品干膜在出厂时，两面均贴有pet膜，压膜前只需撕除干膜与基材待贴合表面的pet膜，保留另一表面的pet膜即可，pet膜耐酸耐碱，用于保护贴合面的基材不被棕色氧化。
15.作为优选，在步骤s2中所述基材采用卷材进行贴上干膜，之后对贴有上干膜的单
卷基材进行棕色氧化处理；棕色氧化步骤置于电镀蚀刻之后的铜合金，大多采用的是片式基材，需分步将各个基材进行棕色氧化处理，棕色氧化的对象为经蚀刻处理后的基材，基材表面的线路复杂，片式基材棕色氧化的效率低、良率低；棕色氧化步骤置于电镀蚀刻之前的原材料铜，采用的是卷式基材，卷式基材相较于片式基材，棕色氧化的效率高，且棕色氧化步骤置于电镀蚀刻之后，避免电镀银面沾污，引线键合的作业性比较好。
16.作为优选，在步骤s3中所述电镀工序，包括以下步骤：首先在棕色氧化面贴上干膜，再进行曝光、显影处理，裸露出待电镀区域后，对待电镀区域进行电镀处理，电镀完成后对基材表面清洗后烘干。
17.作为优选，在步骤s3中对棕色氧化面贴上的干膜是采用电镀干膜，经过uv反应后，基材表面上未发生光学反应的电镀干膜不会被电镀过程中的碱腐蚀。
18.作为优选，所述电镀干膜的厚度为40μm。
19.作为优选，在步骤s4中所述蚀刻工序，包括以下步骤：首先对基材进行退膜，再在基材上贴上干膜，之后对电镀面依次进行二次曝光和二次显影处理，裸露出待蚀刻区域后，对该区域进行蚀刻处理，蚀刻完成后对基材表面清洗后烘干。
20.作为优选，在步骤s4中基材表面贴上的干膜是采用蚀刻干膜；经过uv反应后，蚀刻干膜感光后耐酸不耐碱，基材表面上未发生光学反应的蚀刻干膜不会被蚀刻过程中的碱蚀刻掉。
21.半导体封装体，对上述所述的引线框架成品进行封装处理；引线框架经单面棕色氧化处理后，增加了氧化面塑封料与框架本身的结合力。
22.本发明的有益效果是；
23.1、本发明中，待电镀区域的基材表面经过棕色氧化处理，其区域表面的致密性好，没有料纹生成，沉积的银一致性好，颗粒均匀。
24.2、本发明中只有基材正面进行了棕色氧化处理，在qfn封装的注塑过程中，基材背面的溢料与基材结合力小，溢料的清洗难度小，减少了清洗过程中对基材正面、侧面与塑封料之间结合的影响。
25.3、单面棕色氧化较双面棕色氧化的处理面积减少了一半，消耗的棕色氧化液更少，且pet膜与棕色氧化液之间的结合力小，该面的基材带出的棕色氧化液少，提高了棕色氧化液的利用率，节省了棕色氧化成本。棕色氧化工序置于蚀刻工序之后，卷式基材直接进行单面棕色氧化后，棕色氧化的效率和良品率均有提高，以制备5*5毫米引线框架为例，卷式单面棕色氧化相较于片式双面棕色氧化的成本降低了40％～60％。
26.4、现有技术中棕色氧化工序在电镀工序和蚀刻工序之后，将会对基材表面以及蚀刻出来的线路内侧壁棕色氧化，增加了棕色氧化液的损耗，并且由于蚀刻线路密集，线路内带出的棕色氧化液量多；本发明中棕色氧化工序在电镀工序和蚀刻工序之前，直接对原材料进行处理，保证基材棕色氧化的品质的同时，减少棕色氧化液的消耗。
附图说明
27.图1为本发明的结构示意图。
28.图中标号说明：
29.其中1、基材；2、棕色氧化层；3、电镀层。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.干膜的分类一般分为三层，一层是pe保护膜，中间是干膜层，另一个是pet保护膜。真正起作用的是中间一层干膜，它具有一定的粘性和良好的感光性。本说明书中根据功能的不同将干膜分为电镀干膜与蚀刻干膜，干膜表面贴有的pet膜耐酸耐碱。
32.本说明书中，基材采用铜合金，在基材铜表面上可进行电镀金属有金、银、镍、钯。
33.实施例1
34.一种引线框架，如图1所示，在基材1的上表面设有一层棕色氧化层2，基材1键合区的电镀面在棕色氧化层2上，在键合区由上到下依次为电镀层3、棕色氧化层2和基材1。
35.在一些示例中，引线框架的尺寸为5*5毫米。
36.实施例2
37.提供引线框架单面棕色氧化工艺，提供卷式基材，基材采用纯铜占比97％以上的铜合金，包括以下步骤：
38.s1、清洗，又称作前清洗，清洗步骤包括脱脂和烘干工序，脱脂的温度在55℃，温度的正负差值在5℃以内，脱脂喷淋的压力为5-25psi，优选为15psi，待脱脂完成后，对基材进行烘干处理；
39.s2、单面棕色氧化，承接上一步中经清洗后的基材，首先对基材上目标棕色氧化表面的背面进行贴上干膜处理，干膜采用电镀干膜，且干膜的表面保留pet膜，目标棕色氧化表面的背面作为引线框架的背面，基材上目标棕色氧化表面作为引线框架的正面，上干膜机滚轮温度为100℃，上下浮动温度差为20℃，滚轮的速度为2m/min；
40.承接上一步中贴好上干膜的基材，对第一表面做棕色氧化处理，棕色氧化处理包括碱洗、酸洗、alk清洗、活化、棕色氧化、棕色氧化后清洗步骤、滴定山埃、滴定氢氧化钾、热水洗工序和烘干，滴加山埃是用来去除棕色氧化粉末；其中的碱洗过程中，碱温度为60℃，允许上下5℃的波动，碱浓度为40g/l，在一些示例中，碱浓度为60g/l，碱洗的前处理速度为50
±
10hz；在酸洗过程中，酸浓度为30～50g/l，本实施例采用45g/l，铜离子的浓度需要小于10g/l，酸缸速度为15
±
10hz；alk清洗的浓度为100～150ml/l；活化的浓度为15～25ml/l，活化的温度为35℃，允许上下5℃的波动；棕色氧化液采用采用安美特化学有限公司产品中moldprep系列，棕色氧化步骤和方法均为现有技术，在一些示例中，专利文件cn108389803b有详细记载；棕色氧化后清洗的温度为40℃，允许上下5℃的波动，清洗液的浓度为120～180ml/l；滴加山埃的浓度为3～8g/l；滴加氢氧化钾的浓度为8～18g/l；热水洗的温度为60℃，允许上下5℃的波动；烘干采用干片炉烘干，烘干的温度为140℃，允许上下5℃的波动，烘干的速度为15
±
5hz。
41.s3、电镀，承接上一步中经单面棕色氧化后的基材，对棕色氧化面贴40μm厚的电镀干膜，之后对该面依次进行曝光处理和显影处理，去除显影处理后显现的待电镀区域表面电镀干膜后，使引线框架上待电镀区域裸露出来，将显影后的基材进行水洗、烘干处理后；曝光处理过程中，光量度为40～60mj/cm2，优选的光量度为50mj/cm2；显影处理过程中，显影压力为5～25psi，显影后水洗压力为5～15psi；
42.承接上一步中经曝光显影的基材，对基材上裸露出来的待电镀银面部分进行电镀银处理，在镀银的过程中，基材背面受带有pet膜的干膜保护，基材正面其他区域受电镀干膜保护，其他区域的镀件与镀银溶液之间不会产生置换反应，待镀银完成后，只需对基材进行烘干处理；其中曝光过程中，曝光要求的真空度为小于-650kpa；在显影过程中，显影的摇摆速度为40
±
10hz，ph值为10～12；在镀银过程中，镀银缸内的ph值为8～9，银浓度为30～50g/l，kcn的浓度为0～2g/l；镀银完成后的烘干是通过烘箱处理，使基材框架不易氧化，烘干的温度为90℃，允许上下20℃的波动；
43.s4、蚀刻，承接上一步中经电镀银处理后的基材，更换基材两面的干膜，更换内容包括除去pet膜、退膜和贴蚀刻干膜，其中退膜包括碱洗、酸洗、水洗和烘干处理，处理后的基材再通过上干膜机做二次上蚀刻干膜，蚀刻干膜完整覆盖基材正反面；
44.承接上一步中经二次上干膜处理的基材，对基材进行曝光、显影和蚀刻处理，曝光的光量度为40-60mj/cm2，本实施例优选60mj/cm，在显影过程中，基材的传送速度为1-2.5m/min，本实施例优选1.5m/min，显影的压力为15psi，显影过后，电镀面上的上干膜呈现引线框架的设计纹路，后续的蚀刻部分针对裸露在外的基材进行蚀刻处理，蚀刻包括蚀刻、脱模、酸洗、防氧化、水洗和烘干工序；
45.在蚀刻工序中，盐酸的浓度为0.65～0.75mol/l，蚀刻的温度为50℃，允许上下5℃的波动，传动速度为500～3500mm/min，本实施例中采用2000mm/min；在脱模工序中，传动速度为2000～4000mm/min，本实施例采用3000mm/min，温度为40℃，允许上下8℃的波动，脱模中碱浓度为0.5～5.0％；在酸洗工序中，传动速度为2000～4000mm/min，本实施例采用3000mm/min，酸洗中酸浓度为4～8ml/l；蚀刻完成后的烘干是通过烘箱处理，烘干的温度为100℃，允许上下10℃的波动；
46.s5、先贴带，承接上一步的基材，基材需进行后制处理才能制得引线框架成品，后制处理包括贴带和成型，贴带、成型和检验内容均为现有技术，不多加赘述。
47.实施例2
48.本实施例不同于实施例1之处在于，本实施例中基材采用板式结构，板式结构的基材相较于卷式基材的调整之处在于曝光和显影环节，曝光和显影环节包括处理步骤中的两次处理。在曝光过程当中，光量度为100mj/cm2；在显影环节中，压力为5～20psi，优选的为20psi。
49.实施例3
50.本实施例在步骤s1清洗过程中，脱脂是指使用碱清洗卷铜表面上防止其氧化的抗氧化油层，同时将基材上的氧化物与异物清除，保护后续的上干膜工序不会因为异物产生变形影响棕色氧化品质；不同于实施例1之处在于，在碱清洗之后，通过酸微蚀基材，在基材上产生粗糙表面，确保后续上干膜与铜表面压合时会更加紧密，不会产生剥离现象。
51.实施例4
52.本实施例应用了上述实施例2-3中任一所述的成品，将成品进行贴带、成型处理后，得到引线框架，将引线框架应用到ic封装中，ic封装的技术内容为现有技术，故不多加赘述。
53.在一些示例中，ic封装采用qfn技术，封装后的引线框架的底面裸露出一个大面积裸露焊盘，围绕大焊盘的封装外围四周为i/o引脚。
54.以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。