|
關 鍵 詞：半導體,封裝,電鍍純錫,回流變色,初探 作 者：楊一伍,張立軍 內 容： （蘇州大學電子信息學院，江蘇，蘇州215021） 中圖分類號：TQ153 文獻標識碼：B 文章編號：1000-4742（2011）05-0048-02 0前言 近年來，隨著電子科技產品的小型化及便攜化的推進，半導體貼片器件因體積小、功能多、成本低，得到業界廣泛認同和接受。但隨之也出現一些新的問題，其中最為典型的是半導體貼片器件在封裝制程電鍍純錫后，做高溫回流焊時鍍層易變色。引起純錫鍍層高溫回流焊變色的主要原因有：電鍍工藝的去氧化不佳，純錫鍍層偏薄，電鍍純錫后高溫回流焊保護措施及Reflow環境不佳等。 1 去氧化工藝 1.1鍍錫前的表面去氧化工藝 半導體貼片器件在電鍍純錫前，需經過1道去氧化工序。對于半導體貼片器件的裸銅框架或鐵-鎳、鍍銀框架，在電鍍前需選用匹配的去氧化藥水及合適的濃度來徹底去除貼片器件框架上的氧化皮，確保電鍍純錫后框架與鍍錫層結合良好。如去氧化藥水不匹配或者濃度不合適會造成框架基體與鍍錫層結合不好，導致半導體貼片器件在做高溫回流焊時引起錫層變色，焊接不良。 1.2預防改善措施 （1）選用匹配的去氧化藥水，裸銅框架用合適的銅材去氧化；鐵-鎳、鍍銀框架用合適的鋼鐵去氧化，而且銅去氧化和鐵-鎳去氧化必須分開處理，避免置換。 （2）使用濃度合適的去氧化液，濃度過高，框架基體過腐蝕；過低，框架基體上的氧化皮未去干凈，影響可焊性。 圖1為氧化鍍層的SEM形貌。由圖1可知：去氧化過度，會增加鍍層表面的粗糙度及鍍層的孔隙率，所以較容易變色；同時由于鍍層表面粗糙、孔隙率高，電鍍后清洗的難度也相應增加，如清洗不徹底，則會加速鍍錫層的變色。
2 鍍錫層厚度 2.1 鍍錫層厚度對變色的影響 常規的鍍錫層厚度一般在5μm左右，但半導體貼片器件鍍錫層厚度應在10～15 μm為佳。若其厚度低于10 μm，則通過高溫回流焊時，鍍錫層從框架基體上流走從而引起錫層變色，焊接不良；若過厚，則通過高溫回流焊時產生聚錫現象，使其變色。 2.2預防改善措施 （1）電鍍時，鍍錫層厚度控制在10～15μm之間。 （2）產品通過高溫回流焊試驗后，鍍錫層控制在5μm以上。 3 電鍍純錫后高溫防變色的保護工藝 3.1 鍍純錫后的高溫防變色處理 通常半導體貼片器件電鍍后都是采用簡單的堿性中和處理，這種方式處理后的貼片器件通過高溫回流焊時都會變色。改進的工藝為：鍍錫層在電鍍后通過防高溫變色藥水處理10～90 s，使其表面有一層高溫保護膜，在過高溫回流焊時鍍錫層不變色。 3.2預防改善措施 （1）使用含磷的堿性中和液（V磷酸鉀：V磷酸鈉＝4：1），其質量濃度為40～60 g/L。 （2）可買市場上的高溫防變色劑，一般控制其質量分數在5%～25%，時間在10～90 s。具體的質量分數可根據浸泡時間而定，時間長，其質量分數可以低，時間短，其質量分數可以高。 4 Reflow制程環境 純錫易生成SnO和SnO2，隨著溫度及時間的增加，氧化膜持續增厚，外觀顏色加深。氧化速率與溫度、氧的濃度及錫晶粒大�。ňЯＳ�，反應愈快）有關，在高溫熔融時氧化速率更是常溫的數倍。但在Reflow制程中，使用氮氣可減小回流氣氛中氧的濃度，從而防止鍍層因氧化而變色。 5 結論 預防改善半導體貼片器件純錫鍍層高溫回流焊變色的措施為：（1）選用濃度適當且適合具體基材的去氧化藥水處理；（2）嚴格控制回流焊前的鍍錫層厚度在10～15 μm之間；（3）工件鍍錫后棄用簡單的堿性中和處理，改用含磷的堿性中和液或采用專用的防高溫變色劑處理；（4）高溫回流焊在氮氣保護的氛圍中進行。 注：本站部分資料需要安裝PDF閱讀器才能查看，如果你不能瀏覽文章全文，請檢查你是否已安裝PDF閱讀器！ |
