專利名稱：鍍敷裝置、鍍敷方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)在以銅或鐵鎳合金為主要材料的引線及引線架上至少形成兩層鍍膜層的鍍敷裝置、鍍敷方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
用Sn單體或Sn合金的鍍層覆蓋Cu單體、Cu合金或鐵鎳合金等導(dǎo)電部件的表面而成的引線部件具有銅單體或銅合金所具有的優(yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。并且，該引線部件是還同時(shí)具有Sn單體或Sn合金所具有的耐腐蝕性及良好的焊錫附著性的高性能導(dǎo)體。因此，被廣泛使用于各種端子、連接器、引線等電氣、電子設(shè)備領(lǐng)域和電纜領(lǐng)域等。
在將半導(dǎo)體芯片搭載于電路襯底上時(shí)，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體芯片的外引線部使用Sn合金進(jìn)行熔融鍍敷或電鍍，提高外引線部的焊錫附著性。這種Sn合金的代表例是焊錫(Sn-Pb合金)，由于，焊錫附著性、耐腐蝕性等良好，被廣泛用于連接器和引線架等電氣、電子工業(yè)部件的工業(yè)用鍍敷。
圖7是圖6所示的半導(dǎo)體引線架的A-A剖面的表示引線部件的基本結(jié)構(gòu)的剖面圖。例如，導(dǎo)電部件21由銅、以銅為主要成分的銅合金或以鐵鎳為主要成分的鐵鎳合金構(gòu)成。在這些導(dǎo)電部件21的表面形成不同金屬材料的兩層鍍膜。例如，依序形成Sn的第一鍍膜22和Sn-Bi的第二鍍膜23。這里，設(shè)第一鍍膜22的厚度為t1，第二鍍膜23的厚度為t2，則在t1設(shè)定為約3～15μm，t2設(shè)定為約1～5μm，t2/t1設(shè)定為約0.1～0.5時(shí)，則無(wú)論是成本方面、還是焊錫附著性、耐熱性方面、或焊錫的接合強(qiáng)度以及與鋁線等的焊接部的焊接強(qiáng)度方面均具有良好的特性，可提高作為引線部件的性能，很理想。這是眾所周知的。
圖8是自動(dòng)鍍敷裝置整體的布置圖。首先，在堿性電解洗凈浴槽1中，除去導(dǎo)電部件21表面上妨礙焊錫鍍敷皮膜的粘附性和焊錫附著性的油脂等有機(jī)污染物質(zhì)。然后，在水洗浴槽2中洗凈后，在化學(xué)腐蝕浴槽3中，進(jìn)行化學(xué)腐蝕處理(基本上是利用氧化還原反應(yīng)進(jìn)行處理)，使因晶界及夾雜物等的存在而形成不均勻表面的導(dǎo)電部件21的表面均勻。
接著，在水洗浴槽4中洗凈后，在氧活化浴槽5中除去在水洗浴槽4粘附的氧化膜。再在水洗浴槽6中洗凈，然后，在焊錫鍍敷裝置7中進(jìn)行鍍敷。由于焊錫鍍液是強(qiáng)酸性物質(zhì)，故鍍敷后的表面形成酸性。這種表面隨著時(shí)間流逝，皮膜會(huì)變色，焊錫附著性會(huì)劣化。因此，在水洗浴槽8、中和處理浴槽9中，要中和鍍敷表面殘留的酸，除去吸附的有機(jī)物。之后，用水洗浴槽10、熱水洗滌用浴槽11進(jìn)行洗滌，在干燥裝置12使鍍敷后的導(dǎo)電部件21干燥。
圖9是圖8所示的整體的鍍敷裝置中化學(xué)腐蝕浴槽3的B-B方向的剖面圖。
該化學(xué)腐蝕浴槽3中的作用如上所述。這里，說(shuō)明該鍍敷裝置的組成。在該鍍敷裝置中，橫向輸送推進(jìn)器13和輸送導(dǎo)軌14均可在上下方向移動(dòng)。它們的可動(dòng)范圍的上限位置及下限位置已定，橫向輸送推進(jìn)器13和輸送導(dǎo)軌14在該上限位置及下限位置之間往復(fù)移動(dòng)。吊鉤15根據(jù)作業(yè)目的以適當(dāng)間隔掛在輸送導(dǎo)軌14上。通常，其距離是相鄰的浴槽的中心間的距離。然后，吊著要鍍敷的導(dǎo)電部件21的鍍敷輔助架16掛在該吊鉤15上，設(shè)置在該鍍敷裝置上。下面，說(shuō)明橫向輸送推進(jìn)器13。橫向輸送推進(jìn)器13間的距離基本上與相鄰浴槽的中心間的距離大致相等。該橫向輸送推進(jìn)器13設(shè)置在一根臂上，當(dāng)向作業(yè)方向?qū)⒌蹉^15輸送一個(gè)跨距后，就按該量返回。而且，該橫向輸送推進(jìn)器13在上限位置輸送一個(gè)跨距，在下限位置返回該量。另外，輸送導(dǎo)軌14在上下方向移動(dòng)，在行進(jìn)方向不動(dòng)。通過(guò)該操作的反復(fù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)該鍍敷裝置的功能。
在上述該鍍敷裝置中，有一條鍍敫前處理流水線和一條焊錫鍍敷流水線。例如，有在導(dǎo)電部件 1上用Sn的鍍膜形成第一鍍膜22、用Sn-Bi鍍膜形成第二鍍膜23的情況和在導(dǎo)電部件21上用Sn的鍍膜形成第一鍍膜22、用Sn-Ag鍍膜形成第二鍍膜23的情況。這種情況下，第一鍍膜兩者均可使用相同的Sn鍍液，而第二鍍膜使用的鍍液不同。因此，要在于導(dǎo)電部件21上形成前者的鍍膜結(jié)束后，使鍍敷裝置暫時(shí)停止，在將浴槽內(nèi)的鍍液更換為后者用的鍍液后，對(duì)下一導(dǎo)電部件21形成鍍膜。
并且，在上述的該焊錫鍍敷方法和其所用的鍍敷裝置中，鍍敷流水線上的鍍敷浴槽具有在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜的鍍液和用于供給電流的電極。這里，設(shè)置在該鍍敷浴槽內(nèi)的電極主要在電鍍中使用陽(yáng)極。通過(guò)將導(dǎo)電部件21浸漬于該鍍敷浴槽中，此時(shí)導(dǎo)電部件21形成陰極，從而形成鍍膜。此時(shí)，將導(dǎo)電部件21設(shè)置在由兩根主柱構(gòu)成的長(zhǎng)方形鍍敷輔助架16上進(jìn)行鍍敷作業(yè)。例如，存在封裝大小不同的導(dǎo)電部件21、封裝外觀不同的導(dǎo)電部件21和材質(zhì)不同的導(dǎo)電部件21等。在于這些導(dǎo)電部件21上形成厚的鍍膜時(shí)，向鍍液中施加強(qiáng)的電流密度進(jìn)行鍍敷作業(yè)。這樣，主要通過(guò)改變電流密度的強(qiáng)弱形成各種厚度的鍍膜。
在電鍍中，越靠近導(dǎo)電部件21的端部電流密度越大鍍膜形成得越厚，這是公知的。另外，適于鍍液的電流密度的上限被稱為最大電流密度。通過(guò)利用該最大電流密度，可實(shí)現(xiàn)高速鍍敷和縮短鍍敷時(shí)間。但是，當(dāng)超過(guò)該最大電流密度時(shí)，鍍敷面就產(chǎn)生云斑，并產(chǎn)生灰暗斑點(diǎn)及分散狀析出。而且，當(dāng)達(dá)到極限電流密度時(shí)，就不能形成鍍膜。這也是公知的。
發(fā)明內(nèi)容
第一問(wèn)題是如上所述在該焊錫鍍敷裝置中具有一條鍍敷前處理流水線和一條焊錫鍍敷流水線。因此，在于導(dǎo)電部件21上形成多種組合的鍍膜時(shí)，存在在更換鍍膜的組合時(shí)，不能進(jìn)行連續(xù)作業(yè)的問(wèn)題。換言之，在該鍍敷裝置中，雖可將導(dǎo)電部件21依序浸漬于預(yù)備好的鍍液中，連續(xù)形成相同鍍膜組合的鍍膜。但是不能根據(jù)要鍍敷的導(dǎo)電部件21的用途，對(duì)導(dǎo)電部件21連續(xù)形成多種組合的鍍膜。也就是說(shuō)，焊錫鍍敷流水線存在要花費(fèi)用于更換鍍液的多余的時(shí)間和成本的問(wèn)題。
除此之外，焊錫鍍敷流水線的管理也要耗費(fèi)很大的成本。例如，有時(shí)在使用一個(gè)鍍敷浴槽的鍍液后，要使用鍍液構(gòu)成不同的其它鍍液。此時(shí)，若不將前一鍍液可靠地除去，則后一鍍液的液體構(gòu)成就會(huì)發(fā)生變化。另外，若使用的鍍液構(gòu)成不同，則該鍍敷浴槽使用的陽(yáng)極也不同，必須進(jìn)行更換?？傊?，存在鍍液管理或鍍敷浴槽管理等維護(hù)方面需花費(fèi)很大功夫的問(wèn)題。
第二問(wèn)題如下，如上所述，在該焊錫鍍敷方法及其所用的鍍敷裝置中，鍍敷流水線的鍍敷浴槽具有在導(dǎo)電部件21形成鍍膜的鍍液和用于供給電流的電極。然后，使用該鍍敷裝置形成鍍膜。但是，導(dǎo)電部件21因表面積大小不同和外觀設(shè)計(jì)不同有各種樣式。因此，雖然電流是自陽(yáng)極流向陰極，但并不限于作為陰極的導(dǎo)電部件21的表面的哪個(gè)部分都流過(guò)均勻的電流。換言之，導(dǎo)電部件21的各部分并非與陽(yáng)極具有等距離。而且，在該鍍敷裝置中，是將導(dǎo)電部件21設(shè)置在由兩根主柱構(gòu)成的長(zhǎng)方形鍍敷輔助架16上進(jìn)行鍍敷作業(yè)。因此，導(dǎo)電部件21一個(gè)面接受來(lái)自陽(yáng)極的電流密度，故電流密度越接近導(dǎo)電部件21的端部越集中，鍍膜形成得越厚，導(dǎo)電部件21的中心部比端部鍍膜形成得薄。另外，在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜時(shí)，存在電流密度強(qiáng)的部位被鍍敷，鍍膜厚度及鍍膜組成分布的最佳化和均勻性欠缺的問(wèn)題。
本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，本發(fā)明的鍍敷裝置，具有鍍敷前處理流水線和鍍敷流水線，所述鍍敷流水線具有多個(gè)鍍敷浴槽，在所需的所述鍍敷浴槽中設(shè)置有鍍液收納浴槽。
在本發(fā)明的鍍敷裝置中，最好在鍍敷流水線中，在輸送導(dǎo)軌之下具有多個(gè)鍍敷浴槽。而且，與該鍍敷浴槽對(duì)應(yīng)設(shè)置鍍液收納浴槽，具有使鍍液在兩浴槽之間移動(dòng)的功能?；蛘咴谳斔蛯?dǎo)軌之下設(shè)置多個(gè)鍍敷浴槽和分別設(shè)置鍍液收納浴槽，具有使鍍液在兩浴槽之間移動(dòng)的功能。由此，可由一根輸送導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)電部件連續(xù)形成多種組合的單層或兩層以上的鍍膜。
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，本發(fā)明的鍍敷方法是在裝有所需鍍液的鍍敷浴槽內(nèi)配置用于供給電流的電極和要形成鍍膜的導(dǎo)電部件并進(jìn)行通電，從而形成鍍膜的鍍敷方法，在將來(lái)自所述電極的電流密度設(shè)定在所述鍍敷的最佳電流密度范圍內(nèi)，并將所述導(dǎo)電部件設(shè)置在鍍敷輔助架上后，在所述導(dǎo)電部件上形成鍍膜。
本發(fā)明的鍍敷方法最好將所述導(dǎo)電部件和所述鍍敷輔助架一體作為與所述電極不同的另一電極使用，使所述鍍敷輔助架位于所述電極和所述導(dǎo)電部件之間，可調(diào)節(jié)鍍膜厚度和鍍膜組成分布。
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，本發(fā)明的鍍敷裝置在鍍敷浴槽內(nèi)利用所需的鍍液和供給電流的電極以及設(shè)置在鍍敷輔助架上的導(dǎo)電部件形成鍍膜，其中，在由導(dǎo)電材質(zhì)的部件構(gòu)成的所述鍍敷輔助架內(nèi)設(shè)置所述導(dǎo)電部件來(lái)形成鍍膜。
在本發(fā)明的鍍敷裝置中，最好將鍍敷輔助架形成由四根主柱構(gòu)成的長(zhǎng)方體，并在所述鍍敷輔助架內(nèi)設(shè)置所述導(dǎo)電部件，形成鍍膜。由此，對(duì)表面積和外觀設(shè)計(jì)等不同的各種所述導(dǎo)電部件，可對(duì)所述導(dǎo)電部件的任一部分施加更均勻的電流密度。
圖1是說(shuō)明用于本發(fā)明鍍敷裝置的鍍敷流水線的圖；圖2是說(shuō)明用于本發(fā)明鍍敷裝置的鍍敷流水線的圖；圖3是說(shuō)明用于本發(fā)明鍍敷裝置的鍍敷輔助架的圖；圖4是俯視由用于本發(fā)明鍍敷裝置的鍍敷浴槽進(jìn)行鍍敷作業(yè)的圖的布置圖；圖5是說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖6是說(shuō)明固定有進(jìn)行本發(fā)明及現(xiàn)有鍍敷的半導(dǎo)體芯片的引線架的圖；圖7是本發(fā)明及現(xiàn)有的兩層鍍膜構(gòu)成的圖6所示的半導(dǎo)體引線架的自A-A方向看的剖面圖；圖8是說(shuō)明本發(fā)明及現(xiàn)有的自動(dòng)鍍敷裝置整體的布置的圖；圖9是本發(fā)明及現(xiàn)有的圖7所示的自動(dòng)鍍敷裝置整體的化學(xué)腐蝕浴槽的自B-B方向看的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
首先，作為實(shí)施例1說(shuō)明如下鍍敷裝置，參照?qǐng)D1、圖2及圖7，該鍍敷裝置具有鍍敷前處理流水線和鍍敷流水線，在該鍍敷流水線上具有用于形成多個(gè)圖案的鍍膜層的鍍敷浴槽，在該鍍敷浴槽分別設(shè)有鍍液收納浴槽。
圖1是簡(jiǎn)要說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的鍍敷裝置的焊錫鍍敷流水線的功能的布置圖。在該焊錫鍍敷流水線上，在輸送導(dǎo)軌42之下設(shè)置預(yù)浸浴槽43、第一鍍敷浴槽44、第二鍍敷浴槽45、第三鍍敷浴槽46、水洗浴槽47。利用橫向輸送推進(jìn)器41一個(gè)節(jié)距一個(gè)節(jié)距地進(jìn)行輸送，用這些浴槽在導(dǎo)電部件21(參照?qǐng)D7)上形成鍍膜，這一點(diǎn)與現(xiàn)有技術(shù)同樣。
本發(fā)明中，實(shí)施例1是根據(jù)鍍敷浴槽僅按需要設(shè)置鍍液收納浴槽的實(shí)施例。例如，如圖1所示，在第一鍍敷浴槽44不設(shè)置鍍液收納浴槽，而分別設(shè)置第二鍍敷浴槽45用的第一鍍液收納浴槽49和第三鍍敷浴槽46用的第二鍍液收納浴槽50。這種情況下，為了有效地活用作業(yè)空間，在鍍敷浴槽之下設(shè)置鍍液收納浴槽，從而可在鍍液收納時(shí)，短時(shí)間收納鍍液。由此，在該焊錫鍍敷流水線上，可根據(jù)用途，由一根輸送導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)電部件21連續(xù)形成多種組合的鍍膜。
圖2也與上述圖1相同，是簡(jiǎn)要說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的鍍敷裝置的焊錫鍍敷流水線的功能的布置圖。在該焊錫鍍敷流水線上，在輸送導(dǎo)軌52之下設(shè)置預(yù)浸浴槽53、第一鍍敷浴槽54、第二鍍敷浴槽55、第三鍍敷浴槽56、水洗浴槽57。利用橫向輸送推進(jìn)器51一個(gè)節(jié)距一個(gè)節(jié)距地進(jìn)行輸送，用這些浴槽在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜。
實(shí)施例2是對(duì)所有鍍敷浴槽設(shè)置鍍液收納浴槽的實(shí)施例。例如，如圖2所示，分別設(shè)置第一鍍敷浴槽54用的鍍液收納浴槽59、第二鍍敷浴槽55用的第二鍍液收納浴槽60和第三鍍敷浴槽56用的第三鍍液收納浴槽61。這種情況下，也與上述實(shí)施例1同樣，在鍍敷浴槽之下設(shè)置鍍液收納浴槽。由此，在該焊錫鍍敷流水線上，可根據(jù)用途，由一根輸送導(dǎo)軌對(duì)可鍍敷的導(dǎo)電部件21連續(xù)形成多種組合的鍍膜。
下面具體說(shuō)明實(shí)施例1，該焊錫鍍敷流水線的輸送結(jié)構(gòu)和上述圖9相同。例如，在該圖1的焊錫鍍敷流水線上，在第一鍍敷浴槽44中裝入Sn的鍍液，在第二鍍敷浴槽45中裝入Sn-Bi的鍍液，在第三鍍敷浴槽46中裝入Sn-Ag的鍍液。這些鍍敷浴槽根據(jù)鍍敷后的導(dǎo)電部件21的用途選擇所需的鍍敷浴槽，使不必要的鍍敷浴槽的鍍液向鍍液收納浴槽移動(dòng)。但是，在本實(shí)施例中，在裝入Sn的鍍液的第一鍍敷浴槽44中總是裝有鍍液，使導(dǎo)電部件21浸漬于該Sn的鍍液中。其結(jié)果，在導(dǎo)電部件21形成Sn的單層鍍膜，或第一層形成Sn，第二層形成Sn-Bi或Sn-Ag的鍍膜。另外，引線部件的結(jié)構(gòu)與圖7相同，故符號(hào)相同。
第一，說(shuō)明在導(dǎo)電部件21僅形成Sn單層的第一鍍膜22的情況。這里，在裝有Sn的鍍液的第一鍍敷浴槽44中總是裝有Sn的鍍液，在導(dǎo)電部件21上形成Sn的鍍膜。首先，在上述鍍敷前處理流水線處理過(guò)的導(dǎo)電部件21在預(yù)浸浴槽43除去表面的氫氧膜，并浸漬于第一鍍敷浴槽44的Sn的鍍液中。其間，在第二鍍敷浴槽45及第三鍍敷浴槽46中，由于不在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜，故浴槽內(nèi)的鍍液向第一鍍液收納浴槽49及第二鍍液收納浴槽50移動(dòng)。在第一鍍敷浴槽44形成Sn的鍍膜的導(dǎo)電部件21雖然被輸送到第二鍍敷浴槽45、第三鍍敷浴槽46，但由于這些鍍敷浴槽中沒(méi)有鍍液，故不形成鍍膜。然后，在水洗浴槽47將形成鍍膜的導(dǎo)電部件21的表面洗凈。其結(jié)果，在導(dǎo)電部件21形成Sn的單層鍍膜。
第二，說(shuō)明在導(dǎo)電部件21形成第一鍍膜22和第二鍍膜23兩層鍍膜的情況。在導(dǎo)電部件21形成鍍膜的工序和上述內(nèi)容相同。首先，由于在第一鍍敷浴槽44中總是裝有Sn的鍍液，故在導(dǎo)電部件21上形成Sn的第一鍍膜22。然后，根據(jù)該導(dǎo)電部件21的用途，選擇形成第二鍍膜23的鍍敷浴槽。這里，最初在形成Sn-Bi的第二鍍膜23的情況下，將第三鍍敷浴槽46的Sn-Ag鍍液移動(dòng)到第二鍍液收納浴槽50。其次，在形成Sn-Ag的第二鍍膜23的情況下，將第二鍍敷浴槽45的Sn-Bi鍍液移動(dòng)到第一鍍液收納浴槽49。使Sn-Ag鍍液自第二鍍液收納浴槽50返回第三鍍敷浴槽46。其結(jié)果，在導(dǎo)電部件21形成Sn和Sn-Bi或Sn和Sn-Ag兩層鍍膜。
這里，在圖1的鍍敷裝置中，第一鍍敷浴槽44的鍍液的金屬材料是Sn，第二鍍敷浴槽45的鍍液的金屬材料是Sn-Bi，第三鍍敷浴槽46的鍍液的金屬材料是Sn-Ag。除這些金屬和溶解它們的溶劑之外的溶液為相同的液體構(gòu)成，故可在導(dǎo)電部件21連續(xù)形成鍍膜。但是，有時(shí)也用液體構(gòu)成不同的鍍液在導(dǎo)電部件21形成鍍膜。此時(shí)，要在鍍液構(gòu)成不同的鍍敷浴槽之間設(shè)置裝入純水的鍍敷浴槽，通過(guò)將鍍敷后的導(dǎo)電部件21的表面洗凈，防止這些液體構(gòu)成不同的鍍液相互混雜。在不需要該純水時(shí)，將其放入鍍液收納浴槽。由此，可與鍍液的液體構(gòu)成無(wú)關(guān)地、由一根輸送導(dǎo)軌連續(xù)在導(dǎo)電部件21上形成多種組合的鍍膜。
下面具體說(shuō)明實(shí)施例2，該焊錫鍍敷流水線的鍍敷方法與上述實(shí)施例1相同。例如，在該圖2的焊錫鍍敷流水線上，在第一鍍敷浴槽54中裝入Sn的鍍液，在第二鍍敷浴槽55中裝入Sn∶Bi＝98(重量％)∶2(重量％)的鍍液，在第三鍍敷浴槽56中裝入Sn∶Bi＝43(重量％)∶57(重量％)的鍍液。這些的鍍敷浴槽根據(jù)鍍敷的導(dǎo)電部件21的用途選擇需要的鍍敷浴槽，將不需要的鍍敷浴槽的鍍液移動(dòng)到鍍液收納浴槽。其結(jié)果，在導(dǎo)電部件21形成Sn或Sn∶Bi＝98(重量％)∶2(重量％)的單層鍍膜，或者形成第一層為Sn，第二層為Sn∶Bi＝43(重量％)∶57(重量％)的兩層鍍膜，或者形成第一層為Sn∶Bi＝98(重量％)∶2(重量％)，第二層為Sn∶Bi＝43(重量％)∶57(重量％)的兩層鍍膜等。
在該實(shí)施例2中，為了在導(dǎo)電部件21形成第一鍍膜22，可使用Sn∶Bi＝98(重量％)∶2(重量％)的鍍液。此時(shí)，通過(guò)使鍍液中含有數(shù)個(gè)百分點(diǎn)左右的Bi，在第一鍍膜22可顯著抑制針狀結(jié)晶。
這樣，在本發(fā)明中，設(shè)置裝有鍍液結(jié)構(gòu)不同的多種鍍液的鍍敷浴槽，并在該鍍敷浴槽根據(jù)需要或全部設(shè)置鍍液收納浴槽。根據(jù)導(dǎo)電部件21的用途，可使鍍液在上述兩浴槽中移動(dòng)。其結(jié)果，可由一根輸送導(dǎo)軌連續(xù)形成多種組合的鍍膜。
總之，可由一根輸送導(dǎo)軌在導(dǎo)電部件21上連續(xù)形成多種組合的鍍膜。由此，就不需要根據(jù)鍍膜的組合臨時(shí)使鍍敷裝置停止，并更換浴槽內(nèi)的鍍液。其結(jié)果，可大幅度縮短作業(yè)時(shí)間，并可省去更換鍍液的工作。在同一浴槽中更換鍍液時(shí)，可不發(fā)生各鍍液相互間混入，可大幅度減少鍍液管理及鍍敷浴槽、鍍敷用設(shè)備等的維護(hù)中的勞力。
另外，也可用一根輸送導(dǎo)軌連續(xù)形成多種組合的鍍膜。例如，有在第一鍍敷浴槽中，將鍍液移動(dòng)到第一鍍液收納浴槽，在第二及第三鍍敷浴槽中形成鍍膜的方法；或在第一及第二鍍敷浴槽中將鍍液移動(dòng)到第一及第二鍍液收納浴槽，僅在第三鍍敷浴槽中形成單層的鍍膜的方法等。通過(guò)在相鄰的鍍敷浴槽中放入同一組成的鍍液，可在導(dǎo)電部件21上形成厚的鍍膜。
無(wú)論在任何情況下，如上所述，通過(guò)本發(fā)明的將鍍液在兩浴槽間移動(dòng)，也可由一根輸送導(dǎo)軌連續(xù)形成多種組合的鍍膜。
如上所述，以焊錫鍍敷的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但該鍍敷裝置可不限于焊錫鍍敷而使用。例如有鍍錫、鍍銅、鍍鎳等。在這些情況下，也可用該鍍敷裝置由一根輸送導(dǎo)軌在導(dǎo)電部件21上連續(xù)形成多種組合的鍍膜。
下面，對(duì)實(shí)施例2，參照?qǐng)D3、圖4及圖7，就鍍敷輔助架及使用該鍍敷輔助架的鍍敷方法進(jìn)行說(shuō)明，其中，所述鍍敷輔助架以四根主柱為中心，具有長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。
圖3簡(jiǎn)單表示用于實(shí)施本發(fā)明的鍍敷方法的鍍敷輔助架的輪廓圖。圖4是俯視設(shè)置在圖3所示的鍍敷輔助架72上的導(dǎo)電部件21(參照?qǐng)D7)在鍍敷浴槽71進(jìn)行鍍敷的情況的布置圖。這里，在電鍍中，主要就以導(dǎo)電部件21為陰極、電極為陽(yáng)極73的情況進(jìn)行說(shuō)明。
在本發(fā)明中特征在于，在對(duì)導(dǎo)電部件21形成鍍膜時(shí)，通過(guò)使用以四根主柱構(gòu)成的長(zhǎng)方體的鍍敷輔助架72，對(duì)表面積等不同的各種導(dǎo)電部件21，對(duì)其任一部分均更均勻地施加電流密度。
具體地說(shuō)，對(duì)鍍液而言，具有在進(jìn)行鍍敷作業(yè)時(shí)適于各鍍液的電流密度范圍，通過(guò)在該范圍內(nèi)進(jìn)行鍍敷作業(yè)可形成高品質(zhì)的鍍膜。在該方法中，在由四根主柱構(gòu)成的長(zhǎng)方體的鍍敷輔助架72設(shè)置導(dǎo)電部件21，將每個(gè)該鍍敷輔助架72一個(gè)個(gè)浸漬于鍍敷浴槽71的鍍液中。該鍍敷輔助架72由導(dǎo)電材質(zhì)的部件形成，故和導(dǎo)電部件21一體形成陰極。如圖2所示，導(dǎo)電部件21設(shè)置在鍍敷輔助架72的中心，故鍍敷輔助架72的主柱位于陽(yáng)極73和導(dǎo)電部件21之間。這樣，大部分電流密度強(qiáng)的部分朝向鍍敷輔助架72的主柱，除此之外的電流密度施加在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜，其結(jié)果，可對(duì)表面積大的導(dǎo)電部件21和表面積小的導(dǎo)電部件等不同的各種導(dǎo)電部件21，以更均勻的鍍膜厚度形成均勻的鍍膜組成分布的鍍膜。
例如，有對(duì)表面積大的導(dǎo)電部件21形成鍍膜的情況。這里，鍍液具有適于鍍液的范圍的電流密度。由于表面積大，故在導(dǎo)電部件21的中央部和端部電流密度的施加情況有差異。這種情況下，如上所述，通過(guò)使鍍敷輔助架72的主柱置于導(dǎo)電部件21和陽(yáng)極73之間，來(lái)輔助鍍液內(nèi)的電解調(diào)節(jié)，以避開(kāi)大部分電流密度強(qiáng)的部分。其結(jié)果，接近陽(yáng)極73的導(dǎo)電部件21的中心部分和遠(yuǎn)離陽(yáng)極73的導(dǎo)電部件21的端部的電流密度之差變小，在該導(dǎo)電部件21的表面以均勻的膜厚形成鍍膜組成均勻的鍍膜。
有時(shí)形成作為Pb自由鍍敷(フリ-メツキ)的第一層為Sn、第二層為Sn-Bi的鍍膜。此時(shí)，第二層的Sn-Bi的鍍膜約在1～5μm的范圍內(nèi)進(jìn)行鍍敷。這里，當(dāng)不使用鍍敷輔助架72進(jìn)行鍍敷時(shí)，如上所述，根據(jù)電鍍特性，在薄的Sn-Bi鍍膜中，尤其在導(dǎo)電部件21的端部和中央部會(huì)出現(xiàn)鍍膜膜厚的偏差或不形成鍍膜的部分。但是，通過(guò)使用鍍敷輔助架72，在導(dǎo)電部件21的表面不會(huì)出現(xiàn)未形成的部分，以均勻的膜厚形成鍍膜組成均勻的鍍膜。
這里，說(shuō)明用于本發(fā)明的鍍敷方法的鍍敷裝置。在該鍍敷裝置中，使用由導(dǎo)電材質(zhì)的部件構(gòu)成的鍍敷輔助架72。該鍍敷輔助架72形成由四根主柱構(gòu)成的長(zhǎng)方體形狀。該鍍敷輔助架72將導(dǎo)電部件21設(shè)置于中心部，位于導(dǎo)電部件21和陽(yáng)極73之間，對(duì)形成鍍膜進(jìn)行輔助。此時(shí)，鍍敷輔助架72和導(dǎo)電部件21一體形成陰極，輔助鍍液內(nèi)的電解調(diào)節(jié)，以均勻的膜厚形成鍍膜組成均勻的鍍膜。
這樣，在上述該鍍敷方法和用于該方法的鍍敷裝置中，在于導(dǎo)電部件21上形成鍍膜時(shí)，使用由導(dǎo)電材質(zhì)的部件構(gòu)成的由四根主柱形成的長(zhǎng)方體形狀的鍍敷輔助架72。由此，鍍敷輔助鉤72和導(dǎo)電部件21一體形成陰極，鍍敷輔助架72的四根主柱位于導(dǎo)電部件21和陽(yáng)極73之間，從而，可避免電流密度強(qiáng)的部分直接施加在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜的情況。其結(jié)果，利用鍍敷輔助架72的輔助，調(diào)節(jié)鍍液內(nèi)的電解，在導(dǎo)電部件21的整個(gè)表面施加更均勻的電流密度。
總之，通過(guò)使用鍍敷輔助架72在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜，可形成鍍膜膜厚及鍍膜組成分布最佳化和均勻的鍍膜。
如上所述，以焊錫鍍敷的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但該鍍敷裝置并不限于使用在焊錫鍍敷中。例如有鍍錫、鍍銅、鍍鎳等。在這些情況下，也可利用用于該鍍敷方法的鍍敷裝置，在適于鍍液的條件下，在各種導(dǎo)電部件21上形成鍍膜。
如上所述，就電極73為陽(yáng)極73的情況下的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，在電極73為陰極73的情況下，也可以用同樣的鍍敷方法，在導(dǎo)電部件21上形成鍍膜。
最后，參照?qǐng)D5～圖7，作為實(shí)施例3，說(shuō)明用于半導(dǎo)體裝置的引線的鍍敷方法。
首先，鍍敷于銅單體、銅合金或鐵鎳合金等導(dǎo)電部件21的表面的第一鍍膜22中，在鍍敷了主金屬材料為由Sn單體構(gòu)成的鍍液的情況下，尤其是第一鍍膜22的表面形成平滑的皮膜。但是，在作為第一鍍膜22鍍敷了Sn-Bi那樣的兩種金屬的情況下，第一鍍膜具有離子化傾向大的Bi會(huì)優(yōu)先析出的特征。由于該現(xiàn)象，第一鍍膜22的表面以非平滑的析出粒子形成皮膜。
其結(jié)果，在增加與引線架接觸的作業(yè)時(shí)，會(huì)發(fā)生后述的問(wèn)題。例如在彎曲加工的工序中，在使通電端子與引線架接觸并判定IC的好壞的工序中，上述優(yōu)先析出的非平滑粒子會(huì)脫落，由此，脫落的粒子會(huì)附著在引線之間，從而導(dǎo)致不良。在輸送引線架時(shí)，其表面的摩擦阻力減小，會(huì)停留在與引線架接觸的輸送機(jī)構(gòu)之上。
這里，具體敘述了彎曲加工中發(fā)生的問(wèn)題。圖5是對(duì)引線架進(jìn)行彎曲加工的模型的示意圖。如圖所示，在用戳子83對(duì)半導(dǎo)體裝置81的引線架82進(jìn)行切斷、彎曲加工時(shí)會(huì)發(fā)生問(wèn)題。
首先，將實(shí)施了鍍敷的引線架82設(shè)置在臺(tái)座84A、B上，用臺(tái)座84A及引線支承機(jī)構(gòu)85固定半導(dǎo)體裝置81的封裝體及引線架82。此時(shí)，將引線架82的前端設(shè)置在臺(tái)座84B上，用戳子83切斷引線架82，其它部分進(jìn)行彎曲加工。此時(shí)，戳子83的底面和引線架82的表面接觸，會(huì)發(fā)生粗大化的析出粒子作為屑附著在戳子83的底面上或附著在引線架82上的現(xiàn)象。
而且，在目前使用的引線架中，具有200根左右引線，窄的形成0.4mm的窄間距化。半導(dǎo)體裝置本身也大幅度變小，故可推知所述附著物會(huì)導(dǎo)致品質(zhì)不良。由此，利用上述主金屬材料由Sn單體等構(gòu)成的鍍液進(jìn)行鍍敷在半導(dǎo)體的制造工序中是理想的。
另一方面，我們知道，在主金屬由Sn單體構(gòu)成的鍍膜中，在下述制造方法中混入微量的Bi。
如實(shí)施例1所述，在本發(fā)明的鍍敷裝置中，可自由選擇鍍液，可在導(dǎo)電部件21的表面上形成Sn單體的第一鍍膜22。但是，如實(shí)施例2所述，在于導(dǎo)電部件21上進(jìn)行鍍敫時(shí)，由于使用鍍敷輔助架72，故鍍敷輔助架72的表面也形成鍍膜。鍍敷輔助架72雖然在其后的工序中進(jìn)行洗凈等，使鍍敷輔助架72自身的鍍膜脫落，但是由于在一個(gè)輸送流水線上要反復(fù)使用鍍敷輔助架72，故無(wú)論如何在Sn單體的金屬材料構(gòu)成的鍍液內(nèi)也會(huì)混入極微量的Bi。作為電極73使用的陽(yáng)極上作為雜質(zhì)也會(huì)混入極微量的Bi。因此，在Sn單體的鍍液內(nèi)也會(huì)相對(duì)Sn一定程度地混入Bi。實(shí)際上，雖說(shuō)第一鍍膜22是由Sn單體構(gòu)成的鍍膜，也有可能形成皮膜內(nèi)存在極微量的Bi的半導(dǎo)體裝置。
因此，就在第一鍍膜22中混入何種程度的Bi會(huì)發(fā)生問(wèn)題進(jìn)行了分析。在相對(duì)于Sn含有0～0.5重量％的Bi的情況下不會(huì)發(fā)生析出粒子。在相對(duì)于Sn含有0.5～1.0重量％的Bi的情況下幾乎不會(huì)發(fā)生析出粒子的粗大化，但是，有時(shí)也會(huì)以不會(huì)成為問(wèn)題的量級(jí)微量發(fā)生。但是，在含有1.0～3.0重量％的Bi的情況下，會(huì)發(fā)生成為問(wèn)題的量級(jí)的析出粒子的粗大化。而且，在第一鍍膜表面發(fā)生析出粒子的粗大化的情況下，當(dāng)然，第二鍍膜23的表面也會(huì)發(fā)生析出粒子的粗大化。
由此可知，第一鍍膜22形成Sn單體或1％重量以下(尤其是0～0.5重量％)的鍍膜，無(wú)論在其上形成任何濃度的Sn-Bi鍍膜23，也不會(huì)發(fā)生粒子的粗大化。
以下，使用引線架的半導(dǎo)體裝置將半導(dǎo)體芯片搭載于引線架上，由金屬細(xì)線進(jìn)行配線。然后，進(jìn)行封裝，對(duì)自封裝部露出的引線進(jìn)行彎曲加工。然后，該形成單體的半導(dǎo)體裝置通過(guò)引線進(jìn)行電氣測(cè)定，并供給用戶。在用戶一方通過(guò)焊劑固定在安裝襯底的電極上。
這里，鍍敷處理可在半導(dǎo)體芯片搭載前和封裝后進(jìn)行該處理。在于半導(dǎo)體芯片搭載前進(jìn)行鍍敷處理的情況下，必須進(jìn)行金屬細(xì)線的連接部不鍍敷皮膜的處理。而在封裝后處理的情況下，可將自封裝部露出的金屬導(dǎo)電部浸漬于鍍敷藥品中，具有不需要選擇性被覆的優(yōu)點(diǎn)。另外，雖然作為電路裝置以半導(dǎo)體芯片進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以封裝無(wú)源元件和它們的復(fù)合物。作為封裝材料可以熱塑性、熱硬性樹(shù)脂和陶瓷等為對(duì)象進(jìn)行處理。
另外，半導(dǎo)體芯片以矩陣狀固定在支承襯底上的電極上，其后，在封裝后形成單個(gè)的CSP等的電極也可以應(yīng)用。這種情況下，需要可向所有電極通電的機(jī)構(gòu)。
如上可知，本發(fā)明的鍍敷裝置可得到如下的效果。
第一效果，該鍍敷裝置具有在焊錫鍍敷流水線上使鍍液在兩浴槽間移動(dòng)的功能，由此可用一根輸送導(dǎo)軌連續(xù)形成單層的或多種組合的鍍膜。因此，不需要每更換一種在導(dǎo)電部件上形成的鍍膜就更換鍍液，不需要臨時(shí)停止鍍敷裝置。因此，可用一根輸送導(dǎo)軌連續(xù)在導(dǎo)電部件上形成多種組合的鍍膜，故可大幅度縮短作業(yè)時(shí)間，且可省去更換鍍液的工作。在同一浴槽中進(jìn)行鍍液的更換時(shí)，沒(méi)有各鍍液相互間的混入現(xiàn)象，可大幅度減少鍍液管理及鍍敷浴槽、鍍敷用設(shè)備等的維護(hù)的作業(yè)。
第二效果，通過(guò)用本發(fā)明的鍍敷方法進(jìn)行鍍敷作業(yè)，可對(duì)表面積等不同的各種導(dǎo)電部件使大部分強(qiáng)的電流密度避開(kāi)導(dǎo)電部件進(jìn)行鍍敷。這樣，對(duì)表面積或外觀等不同的導(dǎo)電部件，以使用的鍍液的最佳范圍內(nèi)的電流密度，另外，可控制鍍液內(nèi)的電解，更均勻地使電流密度施加在導(dǎo)電部件的整個(gè)表面上。其結(jié)果，可對(duì)各種導(dǎo)電部件形成鍍膜膜厚及鍍膜組成分布最佳化且均勻的鍍膜。
第三效果，在用于該鍍敷方法的鍍敷裝置中，總之，通過(guò)使用鍍敷輔助架對(duì)表面積等不同的各種導(dǎo)電部件也可形成高品質(zhì)的鍍膜，其中，所述鍍敷輔助架形成由導(dǎo)電材質(zhì)的部件構(gòu)成的四根主柱形成的長(zhǎng)方體形狀。
第四效果，在于銅單體、銅合金或鐵鎳合金那樣的導(dǎo)電部件的表面形成多層鍍膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，第一鍍膜使用Sn-Bi的金屬材料尤其是以混入微量Bi的Sn為主金屬材料的鍍液形成鍍膜，但是，可實(shí)現(xiàn)在第一鍍膜的表面上具有不會(huì)發(fā)生析出粒子，或者即使發(fā)生也是極微細(xì)的析出粒子的良好的鍍膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種鍍敷裝置，具有鍍敷前處理流水線和鍍敷流水線，其特征在于，所述鍍敷流水線具有多個(gè)鍍敷浴槽，在所需的所述鍍敷浴槽中設(shè)置有鍍液收納浴槽。
2.一種鍍敷裝置，具有鍍敷前處理流水線和鍍敷流水線，其特征在于，所述鍍敷流水線具有多個(gè)鍍敷浴槽，在所需的所述鍍敷浴槽中分別設(shè)置有鍍液收納浴槽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鍍敷裝置，其特征在于，用所述鍍敷流水線的所述鍍敷浴槽在導(dǎo)電部件上形成鍍膜。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鍍敷裝置，其特征在于，所述鍍液收納浴槽設(shè)置在低于所述鍍敷浴槽的位置。
5.如權(quán)利要求1或2所述的鍍敷裝置，其特征在于，所述鍍敷浴槽和所述鍍液收納浴槽用管子連接，通過(guò)該管子移動(dòng)鍍液。
6.如權(quán)利要求1或2所述的鍍敷裝置，其特征在于，在所述鍍敷流水線上，在不浸漬所述導(dǎo)電部件的所述鍍敷浴槽中，將其鍍液移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的所述鍍液收納浴槽中，使所述導(dǎo)電部件不浸漬于鍍液中，在所述導(dǎo)電部件上形成多種組合的鍍膜。
7.一種鍍敷方法，是在裝有所需鍍液的鍍敷浴槽內(nèi)配置用于供給電流的電極和要形成鍍膜的導(dǎo)電部件并進(jìn)行通電，從而形成鍍膜，其特征在于，在將來(lái)自所述電極的電流密度設(shè)定在所述鍍液的最佳電流密度范圍內(nèi)，并將所述導(dǎo)電部件設(shè)置在鍍敷輔助架上后，在所述導(dǎo)電部件上形成鍍膜。
8.如權(quán)利要求7所述的鍍敷方法，其特征在于，所述鍍敷輔助架和所述導(dǎo)電部件一體作為與所述電極不同的另一電極使用。
9.如權(quán)利要求7所述的鍍敷方法，其特征在于，所述鍍敷輔助架位于所述電極和所述導(dǎo)電部件之間，調(diào)節(jié)鍍膜厚度和鍍膜組成分布。
10.一種鍍敷裝置，在鍍敷浴槽內(nèi)利用所需的鍍液和供給電流的電極以及設(shè)置在鍍敷輔助架上的導(dǎo)電部件形成鍍膜，其特征在于，在由導(dǎo)電材質(zhì)的部件構(gòu)成的所述鍍敷輔助架內(nèi)設(shè)置所述導(dǎo)電部件來(lái)形成鍍膜。
11.如權(quán)利要求10所述的鍍敷裝置，其特征在于，所述鍍敷輔助架以四根主柱為中心形成長(zhǎng)方體形狀。
12.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，在以Cu或Fe-Ni為主材料的引線上形成以Sn為主金屬材料的第一鍍膜層，在引線最表面形成以Sn-Bi為主金屬材料的鍍膜層，通過(guò)焊劑將所述引線固定在導(dǎo)電機(jī)構(gòu)上，其特征在于，所述第一鍍膜層相對(duì)于Sn含有0～1重量％左右的Bi。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述Bi相對(duì)于Sn含有0～0.5重量％左右。
14.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，準(zhǔn)備以Cu或Fe-Ni為主材料的引線，將電路裝置電連接在所述引線上，由封裝體進(jìn)行密封，使所述引線的一部分露出，將自所述封裝體露出的所述引線彎曲或通過(guò)所述引線進(jìn)行電測(cè)定，經(jīng)由焊劑將所述引線固定在導(dǎo)電機(jī)構(gòu)上，其特征在于，在所述引線的表面上，形成以Sn為主金屬材料并相對(duì)于該Sn含有0～1重量％左右的Bi的第一鍍膜層，在最表面上形成以Sn-Bi為主金屬材料的鍍膜層。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，實(shí)施鍍敷處理，準(zhǔn)備所述引線。
16.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，鍍敷處理是在由所述封裝體密封后，對(duì)自該封裝體露出的所述引線進(jìn)行。
全文摘要
一種鍍敷裝置、鍍敷方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法，用一根輸送導(dǎo)軌形成多種組合的鍍膜，且期望在引線架及引線表面形成高品質(zhì)膜厚均勻的鍍膜。該鍍敷裝置將多個(gè)鍍敷浴槽設(shè)置在輸送導(dǎo)軌之下，在該鍍敷浴槽設(shè)置鍍液收納浴槽。通過(guò)使鍍液在鍍敷浴槽和鍍液收納浴槽移動(dòng)，可選擇在導(dǎo)電部件21形成的鍍膜。由此，可用一根輸送導(dǎo)軌在導(dǎo)電部件21上形成多種組合的鍍膜。
文檔編號(hào)C25D17/00GK1516755SQ01823360
公開(kāi)日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2001年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月29日
發(fā)明者龜山工次郎 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社