增强引线框架结合力的碱性粗化液及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 增强引线框架结合力的碱性粗化液及其制备方法和应用 (Alkaline roughening solution for enhancing bonding force of lead frame and preparation method and application thereof ) 是由 黄伟 任志军 李昌文 陈迅 于 2021-11-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于引线框架粗化技术领域,具体涉及一种增强引线框架结合力的碱性粗化液及其制备方法和应用。所述的增强引线框架结合力的碱性粗化液,由以下质量百分比的原料组成：2-氨基乙醇15-20%,氢氧化钠2-5%,铜化合物5-12%,导氧剂0.02-0.1%,氧化添加剂3-6%,余量为蒸馏水。本发明的碱性粗化液用于处理铜镀银类引线框架,有效的节约各种资源并降低了成本,制得的产品通过了MSL-2(湿气敏感性水平)等级,产品表现出了良好的功能可靠性；本发明还提供其制备方法和应用。(The invention belongs to the technical field of roughening of lead frames, and particularly relates to an alkaline roughening solution for enhancing the bonding force of a lead frame and a preparation method and application thereof. The alkaline roughening liquid for enhancing the bonding force of the lead frame is prepared from the following raw materials in percentage by mass: 15-20% of 2-aminoethanol, 2-5% of sodium hydroxide, 5-12% of copper compound, 0.02-0.1% of oxygen-guiding agent, 3-6% of oxidation additive and the balance of distilled water. The alkaline roughening solution is used for treating the copper silver-plated lead frame, various resources are effectively saved, the cost is reduced, the prepared product passes the MSL-2 (moisture sensitivity level) grade, and the product shows good functional reliability; the invention also provides a preparation method and application thereof.)
技术领域
本发明属于引线框架粗化技术领域，具体涉及一种增强引线框架结合力的碱性粗化液及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子技术的不断发展，对电子元器件的小型化、微型化、轻薄化提出了越来越高的要求，尤其是随着以ROHS为代表的环保法规中明确禁止电子行业铅的使用，使得封装过程中DB/Molding所需温度显著提高，这就不可避免的引入产品可靠性/分层等严重的功能性问题，因此亟需找到性价比高、效能适用的引线框架粗化方案，增强引线框架与封装树脂之间的结合力以此改善较高温度处理过程中遇到的功能性问题。
目前行业内常见的技术方案为设计专有机台进行引线框架粗化，比如ASM的ME-2和BOT、康强的BOT等技术，但是上述这些都需要设计专门的机台，且常规的粗化流程由电解除油、水洗、酸洗、水洗、粗化、水洗、…等较长的流程组成，这样不可避免的造成厂房面积、水、电、物料等成本的大量消耗，导致粗化后的引线框架产品价格较高，同时也不符合建设环境友好型工厂的愿景。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种增强引线框架结合力的碱性粗化液，用于处理铜镀银类引线框架，有效的节约各种资源并降低了成本，制得的产品通过了MSL-2（湿气敏感性水平）等级，产品表现出了良好的功能可靠性；本发明还提供其制备方法和应用。
本发明所述的增强引线框架结合力的碱性粗化液，由以下质量百分比的原料组成：2-氨基乙醇15-20%，氢氧化钠2-5%，铜化合物5-12%，导氧剂0.02-0.1%，氧化添加剂3-6%，余量为蒸馏水。
其中，铜化合物为硫酸铜、氯化铜中的一种或两种。
导氧剂为氧化铟锡、氧化锡锑或氧化锌铝粉体。
氧化添加剂为过碳酰胺。
现有的粗化液大多为酸性，仅具有粗化功能，而且呈现强酸性，具有较高的危险性。本发明的碱性粗化液具有粗化效能的同时亦具有除油、祛除氧化膜的功能。在用于处理铜镀银类引线框架时，首先在2-氨基乙醇成分的除油功能下祛除表面氧化膜、油脂，之后利用Cu与Ag的金属活性之间的差异在添加剂作用下选择性的在铜面发生氧化反应，将Cu底材进行部分“剥离”，在导氧剂的协同作用之下使得Cu底材表面氧化反应源源不断的进行从而达到粗化的效果。粗化后的细微二级孔结构在后期DB/Molding的过程中与Ag胶/封装树脂之间形成“卡扣”效应，从而增强结合力，以此改善功能性/可靠性问题。
所述碱性粗化液的制备方法，步骤如下：
先将氢氧化钠加入水中，溶解后得到碱性溶液，再依次加入2-氨基乙醇、铜化合物、导氧剂和氧化添加剂，搅拌均匀，得到碱性粗化液。
所述碱性粗化液主要用于处理铜镀银类引线框架，具体处理步骤如下：
（1）水洗：用水冲洗铜镀银类引线框架，干燥，得到水洗后的铜镀银类引线框架；
（2）碱性粗化：将水洗后的铜镀银类引线框架浸入预热至40-60℃的碱性粗化液中，浸泡1-2min，取出；
（3）水洗：将粗化后的铜镀银类引线框架用水冲洗，干燥后得到粗化铜镀银类引线框架。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的碱性粗化液用于处理铜镀银类引线框架，无需进行反复的酸洗，有效的节约各种资源并降低了成本，据测算能减少厂房面积20m2以上，每小时节约用水100L以上（按单条产线进行计算）；
（2）本发明的碱性粗化液制得的产品通过了MSL-2（湿气敏感性水平）等级，产品表现出了良好的功能可靠性，与此同时与市面上粗化工艺相比成本低约30%以上，表现了良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例1粗化前铜底材表面的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1粗化后铜底材表面的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明所涉及的保护范围并非仅限于以下实施例。
实施例1
碱性粗化液的原料百分比为：2-氨基乙醇15%，氢氧化钠4%，硫酸铜8%，氧化铟锡0.02%，过碳酰胺5%，余量为蒸馏水。
先将氢氧化钠加入水中，溶解后得到碱性溶液，再依次加入2-氨基乙醇、硫酸铜、氧化铟锡和过碳酰胺，搅拌均匀，得到碱性粗化液。
将上述碱性粗化液主要用于处理铜镀银类引线框架，具体处理步骤如下：
（1）水洗：用水冲洗铜镀银类引线框架，干燥，得到水洗后的铜镀银类引线框架；
（2）碱性粗化：将水洗后的铜镀银类引线框架浸入预热至40℃的碱性粗化液中，浸泡2min，取出；
（3）水洗：将粗化后的铜镀银类引线框架用水冲洗，干燥后得到粗化铜镀银类引线框架。
本实施例粗化前铜镀银类引线框架的铜底材表面扫描电镜图如图1所示，粗化后铜底材表面扫描电镜图如图2所示。从图1和图2的对比可以看出，粗化后铜底材表面的粗糙度明显提高。
实施例2
碱性粗化液的原料百分比为：2-氨基乙醇20%，氢氧化钠2%，硫酸铜12%，氧化锌铝0.06%，过碳酰胺2%，余量为蒸馏水。
先将氢氧化钠加入水中，溶解后得到碱性溶液，再依次加入2-氨基乙醇、硫酸铜、氧化锌铝和过碳酰胺，搅拌均匀，得到碱性粗化液。
将上述碱性粗化液主要用于处理铜镀银类引线框架，具体处理步骤如下：
（1）水洗：用水冲洗铜镀银类引线框架，干燥，得到水洗后的铜镀银类引线框架；
（2）碱性粗化：将水洗后的铜镀银类引线框架浸入预热至50℃的碱性粗化液中，浸泡1.5min，取出；
（3）水洗：将粗化后的铜镀银类引线框架用水冲洗，干燥后得到粗化铜镀银类引线框架。
实施例3
碱性粗化液的原料百分比为：2-氨基乙醇18%，氢氧化钠5%，氯化铜5%，氧化锡锑0.1%，过碳酰胺6%，余量为蒸馏水。
先将氢氧化钠加入水中，溶解后得到碱性溶液，再依次加入2-氨基乙醇、氯化铜、氧化锡锑和过碳酰胺，搅拌均匀，得到碱性粗化液。
将上述碱性粗化液主要用于处理铜镀银类引线框架，具体处理步骤如下：
（1）水洗：用水冲洗铜镀银类引线框架，干燥，得到水洗后的铜镀银类引线框架；
（2）碱性粗化：将水洗后的铜镀银类引线框架浸入预热至60℃的碱性粗化液中，浸泡1min，取出；
（3）水洗：将粗化后的铜镀银类引线框架用水冲洗，干燥后得到粗化铜镀银类引线框架。
对比例1
采用市售酸性粗化液对铜镀银类引线框架进行处理，处理过程如下：
（1）除油：将铜镀银类引线框架放入50℃的碱性溶液（5%氢氧化钠、2%碳酸钠）中，浸泡5min，除油；
（2）水洗：然后用水冲洗铜镀银类引线框架，干燥；
（3）酸洗：干燥后放入5%稀硫酸中，浸泡5min，进行酸洗；
（4）水洗：然后用水冲洗铜镀银类引线框架，干燥；
（5）粗化：干燥后浸入预热至50℃的酸性粗化液中，浸泡1.5min，取出；
（6）水洗：将粗化后的铜镀银类引线框架用水冲洗，干燥后得到粗化铜镀银类引线框架。
对比例2
本对比例与实施例1相比，不同点仅在于碱性粗化液中不添加5%的过碳酰胺。
对比例3
本对比例与实施例1相比，不同点仅在于碱性粗化液中不添加0.02%的氧化铟锡。
将实施例和对比例的粗化效果进行对比，结果如表1所示。
表1 粗化效果对比
项目
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
对比例3
粗化前Cu底材表面Ra值（μm）
0.06
0.08
0.07
0.06
0.08
0.07
粗化后Cu底材表面Ra值（μm）
0.13
0.12
0.15
0.08
0.10
0.10
引线框架产品MSL可靠性
MSL-2
MSL-2
MSL-2
MSL-3
MSL-3
MSL-3
从表1可以看出，粗化前Cu底材表面Ra值为0.06-0.08μm，采用本发明的碱性粗化液粗化后Cu底材表面Ra值为0.12-0.15μm，表面粗糙度有明显的提高（粗糙度由非接触式仪器测量）。采用本发明碱性粗化药水生产的粗化引线框架产品能有效的达到MSL-2水平，而采用其他粗化液生产的铜镀银引线框架产品至多只能通过MSL-3，本发明表现出了较好的使用效果。
此外，本发明的碱性粗化液已经量产的碱性粗化引线框架产品在客户端应用效果良好，分层/功能性瑕疵发生的比率较普通的铜镀银引线框架产品有明显的下降，降低的比率约在80%以上。另外普通的铜镀银引线框架存在较严重的分层/功能性问题，本发明的碱性粗化液处理后的引线框架后分层/功能性问题得到较好的改善。
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