鍍錫層抗高溫性能與工藝研究

劉德強(qiáng)，周圣豐

(1.深圳市盛元半導(dǎo)體有限公司，深圳 518100；2.暨南大學(xué)先進(jìn)耐磨蝕及功能材料研究院，廣東 廣州 510632)

0 前 言

功率半導(dǎo)體器件的引線框架多采用銅材，然后表面鍍純錫，從而滿足器件在線路板上過高溫焊接的需要。在焊接過程，由于溫度為245～300 ℃，鍍層容易發(fā)生氧化變色及縮錫現(xiàn)象，從而導(dǎo)致焊接不良、器件接觸電阻增加及外觀異常等問題。錫與空氣中的氧氣產(chǎn)生氧化作用，形成由SnO、Sn3O4、SnO2組成的錫薄膜，當(dāng)錫膜厚度增大到一定程度時(shí)，即產(chǎn)生錫材表面發(fā)黃現(xiàn)象，形成的錫膜厚度與顏色的關(guān)系為8～15 nm 為淺黃色，15～20 nm 為深黃色[1]。因此，防止鍍錫層的表面氧化變色對于確保電子產(chǎn)品質(zhì)量具有十分重要的意義[2，3]。

隨著半導(dǎo)體引腳純錫電鍍的發(fā)展，鍍層變色問題將會被越來越重視，框架表面的氧化層及其他雜質(zhì)會影響鍍層抗氧化性能[4-7]，框架浸泡去氧化藥水，不僅可去除框架表面氧化層，且可去除框架表面其他雜質(zhì)。例如Ragheb 等在1962 年針對錫鍍層在磷酸溶液中的化學(xué)行為開展了研究，認(rèn)為錫鍍層會在磷酸鹽中形成表面氧化膜和二價(jià)錫的磷化物，是表面的二氧化錫和二價(jià)錫的磷化物膜層實(shí)現(xiàn)了抗氧化等效果[7-10]。本工作針對功率半導(dǎo)體器件的銅基鍍錫層高溫易氧化變色及常溫不耐鹽水腐蝕等問題，對電鍍前采用不同浸泡去氧化時(shí)間和電鍍后是否浸泡錫保護(hù)進(jìn)行試驗(yàn)探討，測試269 ℃高溫下的抗變色性能，用掃描電鏡(SEM)和X 射線衍射(XRD)分析了顯微結(jié)構(gòu)和物相結(jié)構(gòu)，研究鍍層耐鹽水腐蝕性能及力學(xué)性能，以期為鍍錫產(chǎn)品的工程應(yīng)用提供參考。……