电子工业专用设备电子产品专用设备制造EPE（总第160期）2008年5月引言生产一个集成电路元件，除了需要IC芯片外，还需要引线框架、胶粘剂、金线、塑料封装材料等，要经过多道工序才能完成。其中，引线框架的主要作用是为芯片提供机械支撑载体，并作为导电介质连接IC外部电路，传输电信号，并与封装材料一起散发芯片工作时产生的热量，成为IC中的关键部件。封装用引线框架是一种极其精密的部件。随着引线框架数量的不断增加，引线宽度和间距的不断减小，对引线框架的设计和制造提出了新的要求。在集成电路元件的生产制造过程中，引线框架为IC芯片提供支撑底座，并提供焊接的引线和引脚。 为了保证封装过程中芯片的贴装/键合性能，使芯片与金线、引线框架形成良好的扩散焊接，一般需要对引线框架(内引线引脚及岛状部分)进行冲压加工，然后在其上镀银。引线框架上的银镀层为功能性镀层，对镀层的可焊性、导电性和位置都有严格的要求；镀件体积小、批量大，需要一种低成本、高效率的电镀生产方法。IC引线框架电镀工艺与设备(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原)摘要：概述了IC引线框架电镀的几条主要生产线。
介绍了引线框架镀银工艺技术及其特点、IC引线框架电镀生产线的组成及工作原理，指出了IC引线框架电镀生产线良好的市场前景。关键词：引线框架；电镀；IC中图分类号：TN305.93文献标识码：A文章号：1004-4507(2008)05-0024-04IC引线框架电镀工艺与设备季囊崔赵希傲明(中国电子信息产业集团公司第二研究所，太乙)摘要：介绍了引线框架的电镀工艺及特点，提出了适合的电镀工艺框架及操作方法，并给出了解决引线框架电镀工艺及特点的方案。 关键词: 引线框架; 电子; IC 收稿日期：2008-04-25 作者简介：崔静(1964-)，男，山西太原人，1987年毕业于沈阳工业大学，获工学学士学位，现从事专用电子设备研制开发工作。
制造工艺及设备 24 电子工业专用设备 电子产品制造专用设备 EPE(总第160期)2008年5月 生产线基本类型 引线框架的整个生产流程简化如下： 铜带冲压模具 上层电镀线 前处理 镀银 后处理 下层电镀线 切割 分选 凹面 包装车间 在电镀线部分，不同的产品对电镀的要求不同，其工艺流程安排也不同，但基本工艺流程相同，都需要经过脱脂、活化、电镀、清洗、烘干等工序。 根据工件类型的不同，生产线又分为： “卷对卷”——按IC功能设计要求冲压好的铜带卷成轮状后上下线； “片状”——有些引线框架较厚或针脚较细，卷式电镀时容易变形，一般先冲压成片状，再进行单面局部镀银。 此种设备在国内并不多见，其电镀基本原理与“卷对卷”类似，只是传动机构不同。根据电镀位置控制方式不同，生产线又可分为浸镀、轮镀、台板喷镀等类型。2.1卷对卷连续全浸镀生产线这是连续电镀中最简单、最基本的生产线，只需将镀液从储液槽泵送到工作槽，让引线连续地经过每一道工作槽工序（引线在工作槽中完全浸没在镀液中），最后清洗、烘干即可得到连续电镀的成品。此种电镀方式广泛应用于铜带镀银、镀镍、镀锡铅，铜线镀金、镀银，引线框架全镀银、全镀镍，连接器全镀。 2.2卷对卷连续部分浸镀生产线这种设备的基本原理与以前的全浸镀生产线类似，只是有些工序采用液面控制方式进行局部电镀（上半部分不镀）。这种设备常用于引线框架的局部镀银、局部镀镍，也用于连接器的一端镀金、一端镀锡铅。
2.3卷对卷连续轮镀（喷）自动线该类喷线是为了满足产品单面局部电镀的需要而设计的。被镀部位的一面贴在喷轮上，另一面由掩膜压带压住。工件随喷轮的转动而同步移动，镀液由泵从特定的方向喷到工件未被压住的表面上。这样，这部分表面就镀上了所需的镀层，而被隐膜和喷轮压住的部分则基本没有镀层。该类设备广泛用于IC、SOT塑料引线框架的局部镀镍，也用于接插件的局部镀金。引线框架镀银的工艺及电镀特点为了实现与芯片、电路板等的互连，引线框架的内脚需要与金线键合，而这一功能是通过电镀来完成的。考虑到生产等因素，一般采用镀银。 与一般的装饰性银电镀相比，引线框架的功能性银电镀有其特殊之处。3.1引线框架电镀工艺及特点由于IC芯片焊接、封装等生产工序都采用全自动大规模生产技术，对IC引线框架的电镀质量也提出了很高的要求，要求每批框架的镀层厚度、均匀性、硬度、光亮度必须相当一致，不能有波动，电镀面积也必须非常好的控制。如果采用一般的电镀方法，很难达到要求，必须采用特殊的电镀设备和工艺。目前流行的是卷对卷局部高速电镀工艺和片对片高速电镀工艺，不仅可以获得高质量的镀层，还可以采用高速喷涂方式，生产效率也大大提高。
目前，世界上IC封装生产所采用的引线框架电镀设备均采用低氰高速镀银工艺，其典型工艺流程如下：上料→电解脱脂（脱脂）→清洗→酸洗→清洗→镀前铜→清洗→镀前银→清洗→局部镀银→银回收→除银→清洗→防铜变色→清洗→干燥→下料（1）电解脱脂（脱脂）。目的：除去基体表面的油污。由于设备是引线框架的连续传送，所以常规滚镀和挂镀工件电化学脱脂的工艺参数有所不同。要达到完全脱脂的效果，必须在最短的时间内完成脱脂。增大电流密度可相应提高脱脂速度，但电流密度过大，槽电压升高，耗电量过大，形成的大量碱雾不但会污染空气，还有可能腐蚀零件。（2）酸洗。目的：增加基体的表面活性； 以除去表面的金属氧化膜。IC框架的基材一般为铜，表面氧化膜较易除去，因此对酸洗的要求不是太高，一般10%H2SO4即可。（3）预镀铜。目的：为后续的镀银工序提供洁净、活性的铜面，增加镀层结合强度。（4）预镀银。由于铜材料与镀银液接触后会很快发生化学置换反应，而此置换层与铜基材的结合较松，导致结合强度降低，若在此置换银层上电镀银，会造成镀层表面不平整，银不正常生长，在后续的装芯片、焊金线过程中，整个镀银层就会出现镀层气泡现象，从而造成产品报废。
因此要得到结合强度好的镀银引线框架，镀前处理是关键。镀前银通常采用以银盐为主要成分的银置换抑制剂，其原理是：通过抗置换液在铜基体上生成一层致密、薄且与铜基体结合良好的银保护层，防止镀银液在无通电情况下与基体接触时发生置换反应。（5）选择局部镀银。目的：在需要电镀的区域采用高速低氰镀银，以满足金线键合的要求。传统的氰化物镀银主要是利用氰化钾良好的络合极化作用，获得细小结晶的镀层。因此，所用的电流密度比较低，否则强极化作用会造成镀层烧损。而高速镀银的要求则刚好相反，要在很高的电流密度下获得细小结晶的镀层，就要求减弱络合作用，减少浓差极化的影响。 因此高速镀银液为高银含量、低氰化的高温配方。目的：除去镀银区域外漏出的薄银层，同时又不导致镀银层变粗糙或变色。（7）防铜变色。目的：在铜表面形成一层极薄的化学吸附膜，提高铜的抗变色能力。3.2引线框架电镀的特点（1）为保证良好的可焊性和金线键合，要求镀层纯度大于99.9%，厚度大于3.5μm。如果混入Cu等杂质，在金线键合加热过程中，Cu会扩散到表面并氧化形成氧化膜，使键合性能降低。（2）镀层亮度控制在亮光与半亮光之间，一般控制在GAM0.6~0.8之间。
镀层太亮，内应力、硬度、熔点过大，影响焊接性能；镀层亮度太低，镀层疏松，表面易氧化，也大大降低其可焊性。（3）镀层结合是否紧密，严重影响焊接质量。镀层的结合强度一般用高温法检测，镀层局部经450℃烘烤3分钟，无起皮、脱落、变色等现象。（4）镀层的大小、位置要求。由于Ag是非常容易电迁移的金属，当外脚侧面有漏镀Ag层时，在高温、高湿及电场的作用下，极易发生Ag电迁移，造成短路。因此，引线框架上的Ag镀层不允许漏镀到外脚侧面、背面等非镀层区域，如有漏镀，需通过除银工艺去除。 4.1芯片引线框架局部镀银生产线工作原理（1）输送辊将引线框架依次送入各个工艺槽内，完成各工序所需的工艺过程；（2）每个工艺槽内设有溶液循环系统，溶液在工作槽与储液槽之间不断循环，使引线框架完全浸没在溶液中，达到工艺要求；（3）在选定的镀银区域，通过气缸控制将引线框架精确定位送入喷涂下模，保证引线框架待镀区域与下模开口区域重合；压板气缸将上模压下，启动循环泵，将镀液高速喷洒到引线框架表面。同时高频开关电源通电进行电镀，如图1所示。电镀区域大小由下模开口尺寸控制，被遮蔽的区域不进行电镀。
数秒后断电，脱模，将电镀好的引线框架送往下一道工序。与此同时，下一条引线被送往电镀模具型腔区域，完成上述过程。电镀液流压掩蔽硅胶IC框架硅胶掩膜模具阳极喷嘴制造工艺及设备26电子行业专用设备电子产品制造设备EPE（总第160号）2008年5月4.2生产线主要结构生产线主要由传动系统、循环系统、镀槽和控制系统组成。4.2.1镀槽循环系统主要由工作槽、储液槽和循环泵组成。循环泵将储液槽中的液体泵送到工作槽，液体再从工作槽流回储液槽，这样就形成了一个液体循环系统。引线框架通过传动装置依次经过各工序的工作槽，完成电镀、清洗等工序。 特别要注意的是，应使引线框架完全浸没在各工艺槽内的液体中，不能暴露在空气中，防止引线表面氧化，造成不良产品。这就要求工作槽的结构要与储液槽的容积、循环泵的参数相匹配。同时，工作槽的容积还应与电镀电源相匹配，以保证分布在引线上的电流密度满足工艺要求。4.2.2输送系统芯片生产线的输送系统为：槽体内若干个传动胶辊在槽外的传动链带动下转动，工件在上面以一定的速度向前运动，依次经过各工艺槽，完成工艺要求。
4.2.3镀银系统工作原理将工件送入定制压板喷镀模具的下模内，按设计的定位销定位，然后气缸移动将上模压紧在引线框架上，上下模将引线框架压紧，同时启动循环泵，将镀液从下模高速喷到工件（即引线框架）表面（模具上需要电镀的区域有开口）。约十秒钟后，达到要求的电镀厚度，泵停，模具脱模，已镀好的引线向前移动，下一根或下一段引线同时进入喷镀模具，然后重复上一道工序，如此循环往复，达到产品局部单面电镀的目的。生产线各个环节都很重要，任何一个环节出现问题都会影响产品质量，特别是镀银。 电镀区域的对位精度、镀液的喷淋速度、电镀电流的大小都直接影响电镀质量，进而影响产品的合格率。整个系统在PLC控制下，全自动运行，除上下料时需人工操作外，正常运行时全线自动化，大大减少了人为因素对产品质量的影响。设备可24小时连续生产，生产能力强（见图2）。由于整线密封性好，生产过程中产生的废气由管道集中抽至室外废气处理装置，作业现场环境得到很好的控制。同时生产线上的清洗工艺采用大量逆流冲洗，废水排放量少，大大降低了生产用水量。铅电镀一般采用大电流密度，一般控制在60～，最高可达200ASD。该生产线的电镀速度对于芯片线可达2～3件/min。 该类生产线可同时拥有多达12列通道，可同时生产12种不同规格的IC引线框架。以四线生产线、8h/班为例，线圈线每班产量约5500m，芯片线每班产量约5000片。结语据悉，目前国内电镀在引线框架生产领域