《集成電路封裝工藝項目教程（活頁式）》 課件 7.1 知識準備

電鍍知識準備1.了解“電鍍工藝”的定義、原理及質(zhì)量要求2.熟悉電鍍實訓的設備和材料3.熟悉電鍍的現(xiàn)場作業(yè)指導書知識目標知識準備在芯片制造中，電子電鍍與光刻技術(shù)同等重要：光刻技術(shù)在硅片上制作出高度集成的晶體管，形成芯片的“腦細胞”；電子電鍍技術(shù)制作晶體管之間邏輯互連的電子導線，形成芯片的“神經(jīng)網(wǎng)絡”。芯片制造電子電鍍工藝的技術(shù)難點是要在保證小尺寸、大深徑比結(jié)構(gòu)填充能力的同時提高互連線電性能、可靠性和平坦化潛力。今年，位于蘇州相城經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的晟盈半導體（SWAT）向一家國內(nèi)知名驅(qū)動IC制造公司交付了一臺ECD平臺，引發(fā)業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。這臺金凸塊全自動電化學沉積（電鍍）設備不僅是該領(lǐng)域首臺國產(chǎn)化設備，也代表著國內(nèi)電化學沉積技術(shù)在大尺寸金凸塊先進封裝領(lǐng)域取得了新的突破。電化學沉積ECD設備可以支持系統(tǒng)級封裝（SiP）、晶圓級封裝（WLP）等先進封裝技術(shù)。隨著摩爾定律逐漸走到物理極限，集成電路的技術(shù)路線呈現(xiàn)出從2維向3維發(fā)展的趨勢。尤其在高性能芯片的制造方面，先進封裝承擔著實現(xiàn)超越摩爾的技術(shù)使命，市場需求維持較高速度的增長，帶動行業(yè)產(chǎn)值快速提升，使得電化學沉積ECD設備迎來了需求爆發(fā)期。背景一、電鍍工藝1.

電鍍塑封或激光打標之后，需要在引線框架外露的部位覆上一層金屬，用于保護外露的芯片引腳，增加其可焊性。方法電鍍電鍍就是利用金屬材料和化學方法，在引線框架表面（材質(zhì)通常為銅）鍍上一層鍍層。浸錫浸錫是將框架條直接浸入調(diào)配好的錫液中，在外露的框架表面行形成錫層。對封裝后引線框架（以下簡稱“框架”）外引腳的表面處理主要有電鍍或浸錫工藝，是在框架外引腳上作保護性鍍層，其中電鍍比較常用。電鍍是利用電解使金屬或合金沉積在制件表面，形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程。塑封或打標后，需要在框架外露的部位覆上一層金屬，用于保護外露的芯片引腳，增加其可焊性與抗氧化性。對于不同封裝材料的封裝產(chǎn)品，其鍍層的金屬會有所區(qū)別，比如塑料封裝一般采用鍍錫的方法，金屬封裝一般采用鍍鎳的方法。一、電鍍工藝1.

電鍍（1）作業(yè)產(chǎn)線比較電鍍：一般是在流水線式的電鍍槽中進行，通過持續(xù)運動的鋼帶運送框架，依次經(jīng)過電解除油槽、去氧化物槽、活化槽、酸洗（電鍍）槽、中和槽，清洗槽、烘干槽等作業(yè)槽。浸錫：通過溶液槽浸泡的方式，第一道工序也是清洗，然后將預處理后的待加工制品在助焊劑中浸泡，再浸入鉛錫合金溶液，最后清洗、干燥，完成錫層制作。（2）特點比較電鍍：錫層容易中間薄，周圍厚（電荷集聚效應），電鍍液可能會造成離子污染，但電鍍層要比熱浸層均勻，一般都比較薄，從幾微米到幾十微米不等。浸錫：容易引起鍍層不均勻，中間厚，邊上?。ū砻鎻埩ψ饔茫?，但該方法設備簡易、操作方便。一、電鍍工藝2.電鍍與浸錫的比較硬件條件實現(xiàn)電鍍過程必須有五個硬件，即①直流電源；②鍍槽；③含電鍍金屬離子的溶液；④陽極（要電鍍的金屬）和陰極（加工的工件）；⑤導電線路（如導電棒、電纜、掛架等）。把五種硬件組合成電鍍電路，開通電源后就能把電鍍金屬包覆到工件上（陰極）。

一、電鍍工藝3.電鍍原理電鍍錫置換鍍錫是一種通過改變反應電位的置換反應。由于Cu+/Cu和Cu2+/Cu的標準電極電位都較Sn2+/Sn的標準電極電位高，故從熱力學角度而言，銅上直接置換出鍍液中的錫是不能自發(fā)進行的，要實現(xiàn)這一過程必須加入銅離子絡合劑（即電位調(diào)整劑）。一、電鍍工藝3.電鍍原理在進行電鍍時，對于電鍍的質(zhì)量需要注意以下幾項指標。一、電鍍工藝4.電鍍的質(zhì)量要求鍍層外觀A厚度B錫層結(jié)合力C可焊性D電鍍實訓設備材料軟化浸泡設備甩干機電鍍設備上料盒分隔片編號牌二、電鍍材料與設備二、電鍍材料與設備1.上料盒該工序的上料盒用于框架的軟化浸泡。將框架整齊地放于上料盒內(nèi)可實現(xiàn)物料的轉(zhuǎn)移與作業(yè)，由于軟化浸泡作業(yè)時需要經(jīng)過物料轉(zhuǎn)移、浸泡、甩干等操作，故上料盒上端有可固定的上蓋。二、電鍍材料與設備2.分隔片分隔片在電鍍作業(yè)時，用于分隔每批次中有不良標記的框架和合格框架。由于電鍍時是流水線作業(yè)，上料時，分隔片放在本批次的有不良標記框架與合格框架之間，可以便于在收料時區(qū)分有不良品的框架，一般使用假片。二、電鍍材料與設備3.編號牌編號牌在電鍍作業(yè)時，用于區(qū)分不同批次。編號牌使用原理與分隔片類似，上料時，放在每個批次的開頭，標志著上一批次產(chǎn)品已經(jīng)結(jié)束，本批次產(chǎn)品開始，方便收料。二、電鍍材料與設備4.軟化浸泡設備軟化浸泡設備是由多個浸泡槽組成的自動設備，主要包含了裝熱堿溶液的軟化浸泡槽，以及裝純水的清洗浸泡槽，可以軟化框架上的塑封溢料。二、電鍍材料與設備5.甩干機甩干機是利用離心力的原理設計的，此處用于框架在軟化浸泡后的甩干，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、平衡性好，噪音低，脫水率高。二、電鍍材料與設備6.電鍍設備電鍍設備通常為流水線的形式，整臺設備包含多個作業(yè)槽，生產(chǎn)線從結(jié)構(gòu)上主要由傳送系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、作業(yè)槽和控制系統(tǒng)及部分組成。三、電鍍作業(yè)指導書1.電鍍工位簡介