阅读说明：本技术 一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法 (Surface multi-material metallization method of three-dimensional stacked resin encapsulation module ) 是由 王叶 杨胜利 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法,所述方法包括步骤1,先用金刚砂颗粒对灌封模块的表面进行冲击,之后用腐蚀液腐蚀冲击后的灌封模块的表面；步骤2,将灌封模块表面的油污乳化后浸泡在羟乙基乙二胺溶液中进行表面电性调整；步骤3,将灌封模块依次浸泡于硫酸和氟化钠的混合溶液、胶体钯溶液和亚氯酸钠溶液中；步骤4,将灌封模块依次进行化学镀镍和电镀镍金。本发明主要通过弱酸性复合粗化溶液和弱微蚀溶液改进化学镀镍前处理,采用混合酸溶液对电镀镍层活化,稳定实现了对模块表面多种材质的粗化,增强了模块表面镀层结合力,效果良好且状态稳定。(The invention relates to a surface multi-material metallization method of a three-dimensional stacked resin encapsulation module, which comprises the following steps of 1, firstly impacting the surface of the encapsulation module by using carborundum particles, and then corroding the surface of the encapsulated module after impact by using corrosive liquid; step 2, emulsifying the oil stains on the surface of the encapsulation module, and soaking the emulsified oil stains in a hydroxyethyl ethylenediamine solution to perform surface electrical property adjustment; step 3, sequentially soaking the encapsulation module in a mixed solution of sulfuric acid and sodium fluoride, a colloidal palladium solution and a sodium chlorite solution; and 4, sequentially carrying out chemical nickel plating and nickel gold electroplating on the encapsulation module. The method provided by the invention mainly improves the chemical nickel plating pretreatment through the weak acid composite roughening solution and the weak microetching solution, and adopts the mixed acid solution to activate the electroplated nickel layer, so that the roughening of various materials on the surface of the module is stably realized, the binding force of the coating on the surface of the module is enhanced, the effect is good, and the state is stable.)

一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法

技术领域

本发明涉及电子电镀技术领域，具体为一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法。

背景技术

立体堆叠树脂灌封模块以其小体积、低功耗、高密度及大储存等优点在空间电子产品上得到广泛应用。按照立体堆叠树脂灌封模块的组装工艺要求，模块需要在灌封、外形切割后对表面进行化学镀镍与电镀镍金，目的是通过灌封体表面镀层实现基片间的互连。

立体堆叠树脂灌封模块表面镀层的质量直接影响该模块的功能性和可靠性，因常规塑料化学镀镍的方法对于这种表面多材质的立体堆叠树脂灌封模块有一定局限性，不能保证镀层与不同材质之间的结合力。

因此，在设计立体堆叠树脂灌封模块的表面镀覆工艺时需同时结合不同材质的镀前处理方法进行，但目前还没有相关的报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法，厚度均匀、镀层结合力良好，实现了堆叠基片之间的电性互连。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法，包括如下步骤：

步骤1，先用金刚砂颗粒对立体堆叠树脂灌封模块的表面进行冲击，得到冲击后的立体堆叠树脂灌封模块，之后用腐蚀液腐蚀冲击后的立体堆叠树脂灌封模块的表面；

步骤2，将步骤1得到的立体堆叠树脂灌封模块表面的油污乳化后浸泡在羟乙基乙二胺溶液中进行表面电性调整；

步骤3，将步骤2得到的立体堆叠树脂灌封模块依次浸泡于硫酸和氟化钠的混合溶液、胶体钯溶液和亚氯酸钠溶液中，完成化学镀镍的前处理；

步骤4，将步骤3得到的立体堆叠树脂灌封模块依次进行化学镀镍和电镀镍金，完成立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化。

优选的，步骤1中，在0.08-0.12MPa下对立体堆叠树脂灌封模块的表面进行冲击，冲击时间为10-20s。

优选的，步骤1中，所述的腐蚀液为氟化铵溶液，腐蚀时间为15-25min。

优选的，步骤2中使用浓度为55-65g/L的硅酸钠溶液对步骤1得到的立体堆叠树脂灌封模块表面的油污进行乳化，乳化时间为5-7min。

优选的，步骤2中，所述的羟乙基乙二胺溶液中羟乙基乙二胺的体积占该溶液总体积的4％-6％，浸泡时间为4-6min。

优选的，步骤3中所述硫酸和氟化钠的混合溶液中，硫酸的质量占该混合溶液总质量的5％-10％，氟化钠的浓度为2-7g/L，浸泡时间为0.5-1min。

优选的，步骤3中，所述的胶体钯溶液中胶体钯的体积占该溶液总体积的0.5％-1.5％，浸泡时间为3-5min。

优选的，步骤3中，所述的亚氯酸钠溶液中亚氯酸钠的体积占该溶液总体积的0.5％-1.5％，浸泡时间为1-3min。

优选的，步骤4中，将步骤3得到的立体堆叠树脂灌封模块浸泡在氯化镍、氨水和次磷酸钠组成的碱性溶液中10-15min进行化学镀镍；

所述碱性溶液的pH为8.8-9.2，氯化镍和次磷酸钠的体积分别占该碱性溶液总体积的4％-6％和2％-4％。

优选的，步骤4中，将完成化学镀镍的立体堆叠树脂灌封模块浸泡在氨基磺酸和硫酸的混合溶液中，之后依次电镀镍层和电镀金层，电镀镍层的时间为15-25min，得到的镍层厚度为4-8um，电镀金层的时间为13-18min，得到的金层厚度为1.5-3.0um；

所述氨基磺酸的浓度为0.2-0.8g/L，硫酸的体积占所述混合溶液总体积的1.0-3.0％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法，先在灌封模块的表面通过金刚砂颗粒冲击的物理粗化方式可使模块表面的高低不平，粗糙度较高，之后通过腐蚀液腐蚀的化学粗化方式可使灌封模块表面原二氧化硅填充的地方被腐蚀，呈现出一个个球形凹坑，通过物理和化学手段相结合，提高了基材表面的粗糙度，增大其与之后镀层的接触面积，可最终增强两者间机械咬合强度；然后将灌封模块表面的油污乳化后浸泡在羟乙基乙二胺溶液中进行表面电性调整，紧接着分别用硫酸和氟化钠的混合溶液、胶体钯溶液和亚氯酸钠溶液对多材质的树脂表面进行处理，利用弱酸性的硫酸和氟化钠复合粗化溶液对灌封体与环氧基材进行选择性地铜、镍、金、可伐合金、锡蚀刻，胶体钯溶液可对表面镶嵌的铜、金、镍、可伐合金、锡的凸点表面进行活化，而亚氯酸钠通过溶解胶体钯表层的碱式锡酸盐化合物，使活化的胶体钯核心充分暴露出来，可增强胶体钯的活性，最终可实现化学镀镍和基于碱性化学镀镍层为转换层的电镀镍金镀层，在以树脂为主体的灌封模块多材质表面获得了厚度均匀，结合力满足标准要求的镀层。本方法既不会造成铜、金、镍、可伐合金、锡等金属的过腐蚀，又保证了镀层在树脂与填料、玻纤及铜、金、镍、可伐合金、锡等表面的均匀沉积与良好结合。本发明主要通过弱酸性复合粗化溶液和弱微蚀溶液改进化学镀镍前处理，采用混合酸溶液对电镀镍层活化，稳定实现了对模块表面多种材质的粗化，增强了模块表面镀层结合力，效果良好且状态稳定。

附图说明

图1为立体堆叠树脂灌封模块的表面材质组成图。

图2为本发明步骤1物理粗化后基材的形貌图。

图3为本发明步骤1化学粗化后基材的形貌图。

图中：1为可伐合金和电镀镍金，2为玻璃纤维和环氧基板，3为铜/可伐合金和锡，4为环氧树脂和二氧化硅。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种立体堆叠树脂灌封模块的表面多材质金属化方法，该灌封模块如图1所示，不同型号的立体堆叠树脂灌封模块凸点处的材质有区别，有的是铜和锡，有的是可伐合金和锡，而所述的表面多材质金属化方法对于不同材质的凸点是通用的，图1中电镀镍金的部分是外引线，它只是起夹腿导电的作用，主要需要金属化的部分是最下面的模块主体部分，具体流程包括如下步骤：

步骤1，粗化，

粗化依次包含了物理粗化和化学粗化，物理粗化是通过金刚砂颗粒在低气压，即0.1±0.02MPa下对立体堆叠树脂灌封模块的表面进行冲击；化学粗化采用具有腐蚀作用的氟化铵溶液来腐蚀该模块表面的二氧化硅填充颗粒，本发明采用购买现有商品的方式得到氟化铵溶液的原液，形成均匀分布的凹坑。

物理和化学手段相结合，提高了基材表面的粗糙度，增大其与镀层的接触面积，最终增强了两者间机械咬合强度。物理粗化时间为10-20s，其形貌如图2所示，从图中可以看出物理粗化后的模块表面高低不平，粗糙度较高，化学粗化的时间为15-25min，其形貌如图3所示，从图中可以看出原二氧化硅填充的地方被腐蚀，呈现出一个个球形凹坑。

步骤2，除油，

除油过程选择质量浓度为55-65g/L的硅酸钠溶液，时间5-7min。利用表面活性剂的乳化作用将模块表面油污乳化为乳浊液后除去。

步骤3，调整，

调整采用体积浓度为4％-6％的羟乙基乙二胺溶液调整除油后的立体堆叠树脂灌封模块的表面电性，时间4-6min。

步骤4，微蚀，

微蚀溶液中硫酸的质量浓度为5％-10％，氟化钠的质量浓度为2-7g/L，时间0.5-1min，主要对该模块表面的铜、镍、金、可伐合金、锡进行微蚀，同时去除表面残留的含硅物质。微蚀在本发明中指侵蚀的厚度在1-4mm。

步骤5，活化，

活化是在调整了电性后微蚀的立体堆叠树脂灌封模块的粗糙表面吸附一层胶体钯，胶体钯溶液的体积浓度为0.5％-1.5％，处理时间3-5min。

步骤6，速化，

速化是通过溶解胶体钯表层的碱式锡酸盐化合物，使活化的胶体钯核心充分暴露出来，增强胶体钯的活性。表面吸附了一层胶体钯的模块在体积浓度为0.5％-1.5％的亚氯酸钠溶液中反应1-3min。

步骤7，化学镀镍，

速化处理后的立体堆叠树脂灌封模块放置到氯化镍、氨水及次磷酸钠的碱性溶液中，pH保持在8.8-9.2之间，在次磷酸钠的还原作用下，镍离子沉积在立体堆叠树脂灌封模块的表面，并在胶体钯的表面沉积一层化学镍层。氯化镍及次磷酸钠的碱性溶中氯化镍和次磷酸钠的浓度分别为4％-6％和2％-4％，反应时间10-15min。

步骤8，电镀镍金，

将表面沉积一层化学镍层的立体堆叠树脂灌封模块放置到酸性环境，即氨基磺酸和硫酸的水溶液中，氨基磺酸的浓度为0.2-0.8g/L，硫酸的浓度为1.0-3.0％，然后在该化学镍层上依次电镀镍层及电镀金层。完成模块表面金属化过程。电镀镍时间15-25min，镍厚范围4-8um，电镀金时间13-18min，金厚范围1.5-3.0um。

首先放置到酸性环境可防止化学镀镍层的氧化，氨基磺酸能保证镀层的细密性和延展性，且由于镀镍溶液采用氨基磺酸镍体系，因此该酸性环境中含有一定浓度的氨基磺酸又能对之后的电镀镍层起到预活化的作用。

上述的体积浓度无论溶剂是固体还是液体，均指溶剂的体积占最终溶液的比例，采用液体处理的步骤均采用浸泡的形成进行。

采用以上参数得到的镀层结合力满足QJ492-1986《非金属材料化学镀镍技术条件》有关规定，镀层厚度符合设计要求，产品通过500次温循考核(高温150℃、低温﹣65℃)，工艺成熟、稳定。

本发明考虑了不同材质的镀前处理方法，避免树脂粗化不到或其它金属的过腐蚀，又要保证镀层与不同材质的结合力。