一种半导体引线框架高速镀银用防置换剂及包含其的预浸液的制作方法

1.本技术涉及高速镀银的领域，更具体地说，它涉及一种半导体引线框架高速镀银用防置换剂及包含其的预浸液。


背景技术：

2.引线框架作为芯片的重要载体，在集成电路的生产制造过程中起着重要的作用，引线框架不仅作为基座支撑和固定着芯片，同时也提供了焊接的引线和导脚。为了实现并保证引线框架与芯片及金属丝（键合线）间的可焊性，并且保证元件的电性能，引线框架的有效区域（局部）镀银是必须的。
3.高速电镀是指采用特殊的措施，在很高的阴极电流密度下进行高速沉积，获得高质量镀层的过程，其沉积速度是普通电镀沉积速度的数倍，乃至数百倍。高速电镀的最大的特点是采用的阴极电流密度大，并且镀液高速流动。因为镀液流动速度越快，扩散层的有效厚度越小，浓差极化也越小。浓差极化越小，可使用的阴极电流密度越大，而阴极电流效率不会降低。并且相比于普通电镀方式得到的镀层，通过高速电镀得到的镀层的硬度较高，耐蚀性也较好，但其内应力高于普通电镀方式得到镀层的内应力。该技术多用于线材和板材的电镀。
4.目前，在引线框架制造工艺中，需要达到功能性银沉积层1-5μm，令其适用载上芯片及焊线的功效，工艺中银沉积层需要在短时间内高速达到功能性银沉积层，达到引线框架适合芯片接合及焊线（键合线焊接）。因此，采用高速镀银技术对引线框架进行局部电镀处理。
5.然而，在引线框架高速镀银工艺中，由于高速镀银溶液为高银离子、低游离氰体系，且镀银工艺使用的温度较高，而银的标准电极电位为0.799v，铜的标准电极电位为0.337v，银离子和铜离子之间存在电位差，如果不采取适当的防银置换措施，铜基材容易与镀银液发生置换，在铜基材上形成疏松的银置换层，使后续生产得到的银镀层与铜基材之间产生结合力不足的隐患。因此，仍有改进的空间。


技术实现要素：

6.为了使铜基材在镀银液中不容易与银发生置换，保证生产的银镀层与铜基材之间具有良好的结合力，本技术提供一种半导体引线框架高速镀银用防置换剂及包含其的预浸液。
7.第一方面，本技术提供一种半导体引线框架高速镀银用防置换剂，采用如下的技术方案：一种半导体引线框架高速镀银用防置换剂，包括以下含量的组分：2-巯基-1-甲基咪唑2-30g/l；硫代巴比士酸2-30g/l；2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸1-30g/l。
8.通过采用上述技术方案，采用2-巯基-1-甲基咪唑处理铜基材，吸附在铜基材表面形成保护膜，使得银不容易在铜基材表面发生置换，并且，由于保护膜在电镀处理时容易被除去，由此不会对银镀层的外观带来不利影响。
9.采用硫代巴比士酸处理铜基材，防银置换的效果比2-巯基-1-甲基咪唑更好，但是由于硫代巴比士酸在铜基材表面形成的保护膜在电镀处理时不容易被除去，导致对银镀层的外观产生不良的影响。
10.而采用2-巯基-1-甲基咪唑和硫代巴比士酸以及2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸互相配合，用于处理铜基材后进行电镀，不仅使得防银置换效果得到明显提高，使得后续生产得到的银镀层与铜基材之间具有较好的结合力，并且，还使得银镀层的外观不受到影响，从而使得银镀层的焊接性能不容易受到影响。
11.优选的，所述防置换剂包括以下含量的组分：2-巯基-1-甲基咪唑25-28ml/l；硫代巴比士酸24-26ml/l；2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸20-25ml/l。
12.优选的，所述防置换剂还包括以下含量的组分：2-巯基丙酸20-30ml/l；1,4,8,11-四氮杂环十四烷5-10g/l。
13.通过采用上述技术方案，当镀银液中铜离子浓度增大时，由于1,4,8,11-四氮杂环十四烷对铜离子具有较好的亲和力，使得2-巯基丙酸的防银置换效果不容易降低，能够更好地吸附在铜基材的表面形成保护膜，以此使得铜基材上不会发生明显的银置换，使得后续银镀层与铜基材之间具有较佳的结合力。并且，不会对银镀层的外观产生不利影响，使得银镀层的焊接不容易受到影响。
14.第二方面，本技术提供一种包含半导体引线框架高速镀银用防置换剂的预浸液，采用如下的技术方案：一种包含半导体引线框架高速镀银用防置换剂的预浸液，包括以下含量的组分：防置换剂10-60ml/l；氰化银钾0-10g/l；游离氰化钾0.010-0.15g/l。
15.通过采用上述技术方案，将铜基材采用上述预浸液处理后进行电镀，能够有效的抑制铜基材与镀银溶液之间的置换，保证了银镀层与铜基材之间具有较佳的结合力。
16.优选的，所述预浸液包括以下含量的组分：防置换剂20ml/l；氰化银钾10g/l；游离氰化钾0.12g/l。
17.优选的，所述预浸液处理铜基材的温度为25-40℃。
18.通过采用上述技术方案，使得防置换剂能够更好地吸附于铜基材的表面，进而使得防置换剂在铜基材表面形成的保护膜不容易出现脱落的现象，以此使得后续生产的银镀层与铜基材之间的结合力不容易受到影响。
19.优选的，所述预浸液的ph为7-11。
20.通过采用上述技术方案，使得防置换剂在铜基材表面形成的保护膜的稳定性提高，以此保证后续生产的银镀层与铜基材之间的结合力得到进一步提高。
21.优选的，铜基材在所述预浸液中的泡浸时间为5-20s。
22.通过采用上述技术方案，使得防置换剂在铜基材表面形成的保护膜在电镀时容易被除去，以此使得银镀层的外观不容易受到不良影响，从而保证银镀层具有较好的焊接性能。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过采用2-巯基-1-甲基咪唑和硫代巴比士酸以及2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸互相配合，使得经防置换剂处理后的铜基材不容易与镀银液发生置换，进而使得后续生产得到的银镀层与铜基材之间具有较佳的结合力，从而使得银镀层的焊接性能提高。
24.2.通过采用2-巯基丙酸和1,4,8,11-四氮杂环十四烷互相配合，使得后续银镀层与铜基材之间具有较佳的结合力。并且，不会对银镀层的外观产生不利影响，使得银镀层的焊接不容易受到影响。
25.3.将铜基材于预浸液中处理，并且，选择特定的温度、ph以及泡浸时间，有利于提高防置换剂在铜基材表面形成的保护膜的稳定性，使得后续生产的银镀层与铜基材之间的结合力得到提高；并且，还使得防置换剂在铜基材表面形成的保护膜适用在高速银电镀，以此使得银镀层的外观不容易受到不良影响，从而保证银镀层达到具有较好的焊接性能。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
27.制备例1一种半导体引线框架高速镀银用防置换剂，包括以下含量的组分：2-巯基-1-甲基咪唑20g/l；硫代巴比士酸20g/l；2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸15g/l。
28.防置换剂的制备方法如下：分别称取2-巯基-1-甲基咪唑20g、硫代巴比士酸20g、2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸15g于烧杯中，加纯水配置成1l的防置换剂溶液。
29.制备例2-4与制备例1的区别在于：防置换剂中的各组分的含量不同，具体含量见表1。
30.表1制备例5-10与制备例2的不同之处在于：防置换剂中的各组分及其含量不同，具体含量见表2。
31.表2
制备例11-14与制备例1的区别在于：防置换剂中的各组分及其含量不同，具体含量见表3。
32.表3制备例15-16与制备例1的区别在于：防置换剂中的各组分的含量不同，具体含量见表4。
33.表4实施例1本实施例公开一种包含半导体引线框架高速镀银用防置换剂的预浸液，包括以下组分：防置换剂；氰化银钾；游离氰化钾（具体含量见表5）。
34.本实施例还公开一种半导体引线框架高速镀银的工艺流程，步骤如下：（1）除油：通过电解除去引线框架表面的油渍和有机污垢，使防止铜基材表面上的油脂对后续工序产生影响；（2）酸洗：然后将引线框架采用10%的盐酸进行酸洗活化，使得引线框架表面的氧化膜除去，以此提高引线框架的表面活性；
（3）防置换剂处理：将酸洗后的引线框架用水进行冲洗，然后在上述预浸液中进行浸泡处理（具体参数见表5），使得引线框架与镀银液之间不容易发生置换，保证后续生产的银镀层与引线框架之间具有较好的结合力；（4）镀银：将经预浸液处理后的引线框架于水中清洗干净，然后放入高速镀银液中进行高速镀银，高速镀银液的各参数如下：氰化银钾120g/l；游离氰化钾5g/l；开缸盐100g/l；光亮剂1ml/l；润湿剂0.5g/l；温度60℃；ph9；电流密度50a/dm
²
；（5）保护处理：将镀银后的引线框架经水洗后放置在45℃的银保护中处理20s，然后烘干得到镀银的引线框架。
35.实施例2-4与实施例1的不同之处在于：预浸液中各组分的含量以及处理参数不同，具体含量及参数见表5。
36.表5实施例5与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例11所配置的防置换剂溶液。
37.实施例6与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例12所配置的防置换剂溶液。
38.实施例7与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例13所配置的防置换剂溶液。
39.实施例8与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例14所配置的防置换剂溶液。
40.实施例9与实施例4的区别在于：预浸液包括以下含量的组分：防置换剂采用制备例14所配置的防置换剂溶液；氰化银钾10g/l；游离氰化钾0.12g/l；处理铜基材的参数为：温度35℃；ph为11；浸泡时间10s。
41.对比例1与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例5所配置的防置换剂溶液。
42.对比例2与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例6所配置的防置换剂溶液。
43.对比例3与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例7所配置的防置换剂溶液。
44.对比例4与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例8所配置的防置换剂溶液。
45.对比例5与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例9所配置的防置换剂溶液。
46.对比例6与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例10所配置的防置换剂溶液。
47.对比例7与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例15所配置的防置换剂溶液。
48.对比例8与实施例4的区别在于：预浸液中防置换剂采用制备例16所配置的防置换剂溶液。
49.实验1镀层结合力本实验参考astm d3359-09《标准试验方法 胶带法测量附着力》，采用百格刀分别测试引线框架通过不同预浸液处理，电镀后引线框架与银镀层之间的结合力，附着力等级评价见表6。
50.表6实验2银镀层外观试验方法：s1：先将引线框架的表面打磨处理，水洗后，采用10%的硫酸活化10s，水洗后再将引线框架于不同的预浸液中浸泡15s，预浸液处理的温度为35℃；s2：然后在高速镀银基础液中进行防银置换试验，观察经不同预浸液处理后引线框架的外观，其中，高速镀银基础液为：120g/l氰化银钾；100g/l开缸盐；5g/l氰化钾；s3：最后采用光学放大镜将引线框架放大至400倍，观察引线框架经预浸液处理，电镀后引线框架表面的外观以及银镀层的外观。
51.以上实验结果均见表7。
52.表7
根据表7中对比例1-3的数据分别与实施例4的数据分析可得，对比例1中引线框架采用2-巯基-1-甲基咪唑作为防置换剂，银镀层细腻、白亮，说明2-巯基-1-甲基咪唑不会对银镀层的外观产生不良影响，但是银镀层与引线框架的结合力较弱。对比例2中采用硫代巴比士酸作为防置换剂，结合力等级为3b，说明对比例2中银镀层与引线框架的结合力比对比例1的更强，但是银镀层暗黄、粗糙，说明硫代巴比士酸会对银镀层的外观产生影响，这是因为硫代巴比士酸在引线框架表面形成的保护膜在电镀时不容易被除去，由此导致对银镀层的外观产生不良的影响。对比例3中采用2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸作为防置换剂，结合力等级为2b，银镀层细腻、白亮，说明2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸不会对银镀层的外观产生影响。
53.然而，对比例6中采用硫代巴比士酸和2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸作为防置换剂，结合力等级为1b，银镀层细腻、白亮，说明采用硫代巴比士酸和2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸作为防置换剂，虽然银镀层与引线框架的结合力较弱，但是不会对银镀层的外观产生影响，这是因为硫代巴比士酸和2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸存在空间位阻效应，导致银镀层与引线框架
的结合力降低；在电镀处理时，由于2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸上的磺酸基团与硫代巴比士酸上的羟基之间形成氢键，使得硫代巴比士酸在电镀时更容易被除去，以此使得银镀层的外观不容易受到不利影响。
54.在实施例4中，同时采用2-巯基-1-甲基咪唑、硫代巴比士酸和2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸作为防置换剂，相比于对比例6，银镀层与引线框架的结合力等级由1b升高至4b，铜表面无白色银置换层，且银镀层细腻、白亮，说明采用采用2-巯基-1-甲基咪唑、硫代巴比士酸和2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸作为防置换剂，不仅具有较好的防银置换效果，使得银镀层与引线框架的结合力增强，还不会对银镀层的外观产生不良影响，保证引线框架具有较好的性能。
55.根据表7中实施例5-8的数据分别与实施例4对比可得，实施例5中防置换剂中还加入了2-巯基丙酸，结合力等级从4b降低至3b，说明加入2-巯基丙酸会对防银置换效果产生影响，这是由于在电镀时铜离子增大使得2-巯基丙酸不能很好地吸附于引线框架的表面，同时还会与2-巯基-1-甲基咪唑、硫代巴比士酸和2-羟基-3-巯基-1-丙磺酸产生位阻效应，使得防银置换效果下降。
56.而同时加入2-巯基丙酸和1,4,8,11-四氮杂环十四烷互相配合，由于1,4,8,11-四氮杂环十四烷对铜离子具有较好的亲和力，使得2-巯基丙酸能够更好地吸附在引线框架的表面形成保护膜，以此使得引线框架上不会发生明显的银置换，使得后续银镀层与铜基材之间具有较佳的结合力。并且，不会对银镀层的外观产生不利影响，使得银镀层的焊接不容易受到影响。
57.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。