引线框架、引线框架侧壁棕色氧化工艺及半导体封装体
阅读说明：本技术 引线框架、引线框架侧壁棕色氧化工艺及半导体封装体 (Lead frame, lead frame side wall brown oxidation process and semiconductor packaging body ) 是由 黎超丰 冯小龙 章新立 林杰 林渊杰 林海见 罗壮 于 2020-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了引线框架,属于集成电路封装领域,它包括设有半蚀刻区的基材,所述基材表面设有电镀层,所述半蚀刻区侧壁表面经过棕色氧化处理；本发明提供一种引线框架侧壁棕色氧化工艺及半导体封装体,在保证引线框架可靠性的前提下,只对引线框架内蚀刻区域的侧壁进行棕色氧化处理,相对于只在引线框架的正面做棕色氧化的棕色氧化成本,还能进一步节省50％-60％。(The invention discloses a lead frame, belonging to the field of integrated circuit packaging, comprising a substrate provided with a half-etched area, wherein the surface of the substrate is provided with an electroplated layer, and the surface of the side wall of the half-etched area is subjected to brown oxidation treatment; the invention provides a lead frame side wall brown oxidation process and a semiconductor packaging body, wherein on the premise of ensuring the reliability of a lead frame, only the side wall of an etched area in the lead frame is subjected to brown oxidation treatment, and compared with the brown oxidation cost of only performing brown oxidation on the front surface of the lead frame, the brown oxidation cost can be further saved by 50% -60%.)
技术领域
本发明涉及集成电路封装领域，更具体地说，涉及引线框架、引线框架侧壁棕色氧化工艺及半导体封装体。
背景技术
QFN，表面贴装型封装之一，现在多称为LCC。封装四侧配置有电极触点，由于无引脚，贴装占有面积比QFP小，高度比QFP低。但是，当印刷基板与封装之间产生应力时，在电极接触处就不能得到缓解。因此电极触点难于作到QFP的引脚那样多，一般从14到100左右。
在现有技术中，没有公开一种只对引线框架内蚀刻区域的侧壁进行棕色氧化的工艺。在现有技术中，以处理7*7毫米的引线框架为例，是针对引线框架整体进行棕色氧化处理，这样在后续注塑过程中，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，这样会影响半导体封装体的完整性。
针对以上问题，本发明提出了引线框架背面无棕色氧化层的结构，引线框架达到二级可靠性，即MSL2级别的前提下，只对引线框架的正面做棕色氧化相较于传统的对引线框架的整体做棕色氧化的成本能够节省50％-60％，只对引线框架内蚀刻区域的侧壁进行棕色氧化处理，相对于只在引线框架的正面做棕色氧化的棕色氧化成本，还能进一步节省50％-60％。
发明内容
本发明所采取的技术方案是：提供引线框架包括设有半蚀刻区的基材，所述基材表面设有电镀层，所述半蚀刻区侧壁表面经过棕色氧化处理。
采用以上结构后，引线框架在后续的封装过程中，封装体填充半蚀刻区，形成一个凸字形的倒角，棕色氧化粗化半蚀刻区侧壁的铜面，增加与封装体接触的表面积，改善与封装体的附着性，防止分层。
引线框架侧壁棕色氧化工艺，包括以下步骤：
S1、清洗，除去基材表面脂肪类油渍和其它有机污垢，后烘干；
S2、电镀，对基材棕色氧化面进行电镀处理；
S3、蚀刻，在基材上蚀刻出半蚀刻区；
S4、棕色氧化，对半蚀刻区进行棕色氧化处理后，退膜、清洗后烘干；
S5、先贴带，后检验入成品仓库
采用以上结构后，在半蚀刻区表面上形成棕色氧化层，增强该区域与封装体之间的结合力，相较于传统的对基材整体进行棕色氧化相比，在保证引线框架可靠性的前提下，成本大大减少。
作为优选，在步骤S2中所述电镀工序，包括以下步骤：首先在所述基材表面贴上干膜，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；经电镀处理后，在引线框架表面上形成一层电镀层。
作为优选，在步骤S2中对棕色氧化面贴上的干膜是采用电镀干膜。
作为优选，在步骤S3中所述蚀刻工序，包括以下步骤：首先对基材进行退膜，再在基材表面贴上干膜，之后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，蚀刻完成后裸露出半蚀刻区域；经蚀刻处理后，在引线框架上形成半蚀刻区，半蚀刻区横截面为凸字形，可作为封装体与引线框架结合的倒角。
作为优选，在步骤S4中所述棕色氧化工序，包括以下步骤：首先对半蚀刻区域侧壁表面进行微观活化，之后对半蚀刻区域侧壁进行棕色氧化，形成一层棕色氧化层，再褪去干膜，清洗之后烘干；一般的棕色氧化工序中，在活化之前需要进行碱洗操作，但在步骤S3蚀刻工序中，半蚀刻区域表面已经进行碱洗处理，由此简化了棕色氧化工序。
作为优选，所述半蚀刻区域横截面为凸字形或倒凸字形。
作为优选，在步骤S1-S4中，所述基材采用卷材。
半导体封装体，对上述所述的引线框架成品进行封装处理。
作为优选，所述封装处理采用QFN封装；QFN封装的体积小、厚度薄、质量轻，适用于便携小型电子设备的高密度印制电路板上。
本发明的有益效果是在保证引线框架可靠性的前提下，降低了引线框架棕色氧化处理的成本，主要有以下几点：
1、棕色氧化工序承接蚀刻工序，在蚀刻完成后，半蚀刻区侧壁表面无污垢油污沾染，在棕色氧化工序中无需进行传统的前置碱洗工序；蚀刻过程中，半蚀刻区侧壁氧化物生成少，在棕色氧化工序中无需进行传统的前置酸洗工序，承接蚀刻后的基材可直接进行活化、棕色氧化处理，简化了棕色氧化工序，节约成本。
2、棕色氧化工序直接承接蚀刻工序，蚀刻工序中基材表面的干膜并没有褪去，干膜可以避免基材表面受棕色氧化处理，棕色氧化工序中，棕色氧化液浸渍半蚀刻区表面，在其侧壁上形成棕色氧化层；以制备7*7毫米引线框架为例，本发明中的棕色氧化面积小，棕色氧化液老化速率慢，棕色氧化成本相应减少。
3.在步骤S1-S4中，所述基材采用卷材，卷材在棕色氧化工序中，带进带出的棕色氧化液量少，卷式基材相较于片式基材，棕色液氧化的效率高。
4、现有技术中，棕色氧化步骤放置在退膜之后，棕化后需滴加山埃是用来去除棕色氧化粉末，还需滴加氢氧化钾溶液对基材进行碱洗，本申请中只对半蚀刻区表面进行棕化处理，棕化后承接退膜步骤，退膜步骤中对基材完成洗涤，故在退膜步骤直接承接棕色氧化后清洗步骤，简化了棕色氧化工序；本发明中棕色氧化步骤前置，放置在褪去干膜之前，蚀刻之后，无增加上干膜使用成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中标号说明：
其中1、基材；2、半蚀刻区；3、电镀层；4、封装体。
具体实施方式
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。
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。
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。
实施例1
如图1所示，在基材1上表面设有电镀层3，基材1上蚀刻处凸字形的半蚀刻区2，半蚀刻区2上端开口宽度小于下端开口宽度，在基材1上封装有封装体4，基材1的底表面裸露，封装体4填充半蚀刻区2，形成一个凸字形的倒角，增强封装体4与基材1之间的结合。
在一些示例中，引线框架的尺寸为7*7毫米。
实施例2
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：
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；
S2、电镀，承接上一步中经清洗后的基材，在基材两面贴电镀干膜，之后对基材的一面依次进行曝光处理和显影处理，经曝光处理和显影处理的该面称为基材的正面，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；
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，基材背面和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；
S3、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；
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，基材上蚀刻处半蚀刻区域，半蚀刻区域的横截面为凸字形结构；
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；
S4、棕色氧化，承接上一步中经蚀刻后的基材，基材两面保留蚀刻工序中遗留的电镀干膜，对半蚀刻区域侧壁做棕色氧化处理，棕色氧化处理包括活化、棕色氧化、棕色氧化后清洗步骤、退膜、清洗和烘干，其中活化的浓度为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；清洗的温度为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。
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。
实施例3
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。
实施例4
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2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。
实施例5
本实施例应用了上述实施例2-4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。
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。
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。