[发明专利]Sn-B电镀液以及使用该电镀液的电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不具有铅的Sn-B电镀液(在下文中称作不含Pb的Sn-B电镀液)，以及一种使用该电镀液的电镀方法，尤其涉及一种可防止电镀层中产生须晶(whisker)的不含Pb的Sn-B电镀液，以及一种使用该电镀液的电镀方法。 

背景技术

半导体引线框(semiconductor lead frame)为制造具有半导体晶片的半导体封装装置的最重要元件之一。半导体引线框充当连接半导体晶片与外部电路的引线，且充当支撑半导体晶片的框架。视半导体晶片的高密度化或整合或将半导体晶片安装于基板上的方法而定，半导体引线框具有各种形状。 

基本上，半导体引线框由以下部分形成：衬垫(pad)，晶片安装于其上且其保持其上晶片(即半导体记忆体装置)的静态(staticstate)；内部引线，其藉由导线结合(wire bonding)与晶片连接；以及外部引线，其将半导体引线框与外部电路连接。通常使用冲压法(stampingmethod)或蚀刻法(etching method)来制造具有此结构的半导体引线框。 

经装配制程(assembling process)用晶片封装半导体引线框，所述装配制程包括晶片附着制程(chip attaching process)、导线结合制程(wire bonding process)、模制制程(molding process)、标记制程(marking process)、分离制程(separating process)等。 

在装配制程期间，将衬垫以及内部引线的末端电镀金属材料(诸如银(Ag))，以保持连接晶片与内部引线的导线(lead wire)的结合性(bondability)以及衬垫的出色特性。此外，将外部引线的预定区域电镀焊接材料(即锡-铅(Sn-Pb))，以改良在模制树脂保护膜后安装的基板的焊接效能。然而，难以实施此电镀方法，且半导体晶片通常因电镀液在半导体引线框与环氧树脂模制的表面之间渗透而发生故障。此外，还需要另一制程以消除电镀层的不均匀性。 

因此，建议使用预镀框架(pre-plated frame；PPF)法，藉此在装配制程之前将具有良好引线可湿性(lead wettability)材料预镀于半导体引线框的顶面上。在PPF法中，商业上使用2层结构，其中镍(Ni)层作为中间层而形成于引线框的金属基底材料(诸如铜(Cu))上，且具有良好引线可湿性的钯(Pd)层完全或部分形成于中间层上；3层结构，其中Ni层、Pd层以及作为顶层的金(Au)质快闪层(flash layer)分别形成于基底材料上；以及4层结构，其中Ni打底层(strike layer)、Pd-Ni合金层、Ni层以及Pd层分别形成于基底材料上。然而，当基底材料为Cu或合金(诸如不包括Cu组份的合金42(alloy 42))时，半导体引线框严重腐蚀。此外，Pd的价格不稳定，且当Pd的价格增加时，半导体封装的制造成本也会增加。 

近来，已使用双调(two-tone)预镀框架法，藉此金属基底材料中对应于内部引线的区域以及对应于外部引线的区域独立地电镀不同金属。举例而言，对应于内部引线的区域可电镀Ag，且对应于外部引线的区域可电镀Sn-Pb。 

由于铅所导致的环境污染，PPF法以及双调预镀框架法中所用的电镀方法具有若干问题。世界范围内，正实施各种法规以控制电子产品中铅的使用。此外，正对可替代使用铅以及Sn-Pb电镀材料的焊膏(solderpaste)的材料持续进行研究。 

纯Sn电镀可为Sn-Pd电镀的最佳替代者。然而，在纯Sn电镀中，由于过量产生须晶可能会形成短路。 

须晶指在两种不同材料彼此结合且因而相互扩散(inter-diffuse)后于电镀层表面上产生的突出晶体。须晶易受热以及湿度的影响。当须晶形成于半导体引线框的电镀层的表面上时，半导体电性短路(electrically short circuit)，且因而电路发生故障。 

为防止产生须晶，考虑在Sn电镀后进行热制程、Ni电镀、调节Sn粒度(particle size)以及Sn与异种金属(dissimilar metal)的合金。Sn-Bi(铋)合金广泛用作Sn与异种金属的合金。