摘要：目的防止4J29細(xì)引線框架在電鍍Ni／Au或Ni／Pd／Au過程中鍍件細(xì)線斷裂及鍍層局部出現(xiàn)開裂。方法采用對比的方法，通過200倍放大鏡仔細(xì)觀察電鍍工藝改變或調(diào)整前后細(xì)引線鍍層外觀質(zhì)量，再經(jīng)過單片彎折實驗，觀察電鍍后細(xì)線有無斷裂或開裂現(xiàn)象，對有斷裂或開裂等缺陷的產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計，計算次品率。

結(jié)果：電鍍前對工件進(jìn)行熱處理，基本可以消除工件電鍍后框架細(xì)線斷裂的問題。通過改變電鍍鎳工作液組成及工藝條件，能有效解決鍍件局部出現(xiàn)開裂的問題。電鍍前，原始片熱處理的工況為：溫度420-450℃，保溫時間120min，采用自然冷卻的方式冷卻到室溫。電鍍鎳的工藝規(guī)范為：氨基磺酸鎳250-350g／L，硼酸25～35g／L，潤濕劑(K12)0．01g／L，糖精0．3～0．4g／L，pH值3-5，溫度50-60℃，電流密度3．0-5．0A／dm2。結(jié)論開發(fā)了一種防止4J29引線框架電鍍后細(xì)線斷裂及電鍍層開裂的新的電鍍工藝方法。經(jīng)過企業(yè)實際使用，并抽樣進(jìn)行每單片10次90°彎折實驗，新的電鍍工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，其次品率穩(wěn)定控制在2％以下，其他性能檢測也符合企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：4J29合金；引線框架；電子封裝；熱處理；電鍍；電鍍鎳；電鍍金

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在電子工業(yè)中，需要通過引線框架把封裝的芯片以及部分元器件與其他電路進(jìn)行電氣連接，隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電路的連線密度越來越高，因此，對引線框架的形狀和密度(線寬及線間距)的要求越來越復(fù)雜和精細(xì)。根據(jù)使用目的和對象，常常需要對4J29合金零件表面進(jìn)行電鍍處理，具體鍍種的選擇和電鍍工藝的確定應(yīng)以滿足具體使用要求而定，對4J29合金作為引線框架而言，目前采用較多的是電鍍Ni／Au或Ni／Pd／Au工藝。

本研究的主要目的是為了解決長期困擾某企業(yè)的技術(shù)問題，即4J29合金細(xì)引線框架在電鍍Ni／Au過程中常會出現(xiàn)鍍件細(xì)線斷裂，特別是鍍層局部出現(xiàn)開裂等質(zhì)量問題，嚴(yán)重時次品率達(dá)60％。通過生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，鍍件細(xì)線斷裂及鍍層局部開裂主要產(chǎn)生于電鍍鎳環(huán)節(jié)。經(jīng)過分析初步判定，產(chǎn)生上述質(zhì)量問題的主要原因可能在于“內(nèi)應(yīng)力”造成的不良影響。

本研究小組在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過改變電鍍前處理工藝和電鍍液組成及工藝條件，特別是從添加劑的選擇和使用等方面人手，最大限度地降低鍍層的內(nèi)應(yīng)力，通過多次反復(fù)試驗，成功地解決了上述質(zhì)量問題，同時也間接證明了“內(nèi)應(yīng)力”是導(dǎo)致鍍層開裂的主要原因。經(jīng)過企業(yè)的實際生產(chǎn)應(yīng)用，效果顯著，次品率穩(wěn)定控制在2％以下。

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1、實驗

采用對比的方法，通過200倍放大鏡仔細(xì)觀察工藝改變或調(diào)整前后細(xì)引線鍍層外觀質(zhì)量，再經(jīng)過單片彎折實驗，觀察細(xì)線有無斷裂或開裂現(xiàn)象，對有斷裂或開裂等缺陷的細(xì)線數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，計算次品率。次品率=每批實驗有缺陷的細(xì)線數(shù)／每批實驗總細(xì)線數(shù)。

1．1材料準(zhǔn)備及工藝過程

實驗使用的4J29合金引線框架原始片由某企業(yè)提供，單片大小為1．5cmx1．2cm，引線框架線寬為0．1～0．2mm，線間距為O．33～0．38mm，厚度為0．2mm，單片線數(shù)24條。該企業(yè)自行采購4J29片材，外發(fā)某蝕刻廠蝕刻，蝕刻后的細(xì)引線框架返回企業(yè)自行電鍍。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該蝕刻廠采用光化學(xué)圖形轉(zhuǎn)移、酸性蝕刻技術(shù)制作而成。其制作工藝為：4J29片材一漂洗～貼膜一曝光一顯影～蝕刻一去摸一漂洗一烘干。實驗用化工材料均為電鍍級。

電鍍工藝過程為：框架～熱處理一超聲波除油一水洗一電解除油一水洗一水洗一浸蝕一水洗一電鍍鎳一水洗一活化一水洗～電鍍金一封閉一水洗一烘干一檢驗。

1．2電鍍工藝規(guī)范

原始片熱處理的工藝規(guī)范見表1。

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超聲波除油的目的是清除零件表面的各種污物，其工作液組成及工藝條件為：磷酸三鈉15．0～20．0g／L，碳酸鈉10．0-15．0g／L，OP-100．5-1．0g／L，十二烷基苯磺酸鈉0．5～1．0g／L，溫度45～50℃，時間10～15min，超聲波頻率30kHz。

在超聲波除油的基礎(chǔ)上再進(jìn)行電化學(xué)除油，以期達(dá)到徹底清除零件表面污物的目的。為防止發(fā)生“氫脆”對工件應(yīng)力產(chǎn)生影響，本工藝直接采用陽極電解除油，通過選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┖涂刂脐枠O電流密度，防止陽極電解除油產(chǎn)生的氧(或氧氣)對零件的氧化過腐蝕。其工作液組成及工藝條件為：氫氧化鈉20．0～25．0g／L，五水偏硅酸鈉10．0～15．0g／L，十二烷基硫酸鈉O．5～1．0g／L，水軟化劑3．0～5．0g／L，溫度40～50℃，電流密度2．0～5．0A／dm2，時間20～30S，陽極材料為不銹鋼孔板。

采用氨基磺酸鎳為主鹽的電鍍液，電鍍鎳的工藝規(guī)范見表2。

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采用氰化弱酸性鍍金液，電鍍金的鍍液組成及工藝條件為：氰化金鉀12．0～15．0g／L，磷酸二氫鉀2．0～4．0g／L，檸檬酸鉀20~25g／L，酒石酸銻鉀5．0-6．0g／L，pH值5-6，溫度40-50℃，陰極電流密度0．2-1．0A／dm2，陽極材料為鉑鈦網(wǎng)。

采用純水或熱純水徹底清洗，以消除鍍層表面的殘余鹽類，必要時還可進(jìn)行化學(xué)鈍化進(jìn)行防變色處理。

2結(jié)果與討論

2．1原始片熱處理對鍍層品質(zhì)的影響

引線框架材料的特征包括一次特性和二次特性。一次特性是指材料的物理、機械和化學(xué)等性能。二次特性是指沖壓、蝕刻、電鍍、釬焊、封裝及耐蝕等性能。引線框架片材經(jīng)過沖壓、蝕刻等處理后，表面殘余應(yīng)力值大且不均勻，是引起二次特性差的關(guān)鍵所在。

本研究對某企業(yè)既有的4J29合金框架電鍍鎳金(或鎳鈀金)工藝進(jìn)行改進(jìn)的方法之一：對4J29合金框架電鍍之前進(jìn)行熱處理，目的是消除零件成形后殘存于零件中的機械加工應(yīng)力，以及經(jīng)過酸性蝕刻過程中可能產(chǎn)生的“氫脆”對工件應(yīng)力的影響。熱處理溫度的選擇原則是：在保證達(dá)到處理目的的前提下，不使晶粒過分長大，冷態(tài)合金在700～1000℃進(jìn)行退火處理后，機械性能發(fā)生變化，因此本研究4J29合金框架去應(yīng)力熱處理溫度為420～450℃，保溫為120min。試驗結(jié)果見表3，單片10片，細(xì)引線240條，后文研究數(shù)量與此相同。

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實驗結(jié)果表明，熱處理后的框架經(jīng)過鍍鎳，其細(xì)線斷裂現(xiàn)象基本消除，電鍍鎳層局部產(chǎn)生裂紋現(xiàn)象也明顯減少，裂紋寬度變窄，但仍不能有效解決產(chǎn)品質(zhì)量問題。

2．2電鍍液組成對鍍層品質(zhì)的影響

2．2．1電鍍液種類對鍍層品質(zhì)的影響

鍍鎳電鍍液的種類較多，常用的有硫酸鹽型、硫酸鹽一氯化物型、氯化物型以及氨基磺酸鹽型等，其中氨基磺酸鎳鍍層比其他種類鎳鍍層的應(yīng)力要低許多。采用本研究設(shè)計的氨基磺酸鹽型鍍鎳工藝與某企業(yè)既有的瓦特型鍍鎳工藝進(jìn)行對比實驗，實驗結(jié)果見表4。實驗結(jié)果表明，選擇鍍層內(nèi)應(yīng)力相對較小的氨基磺酸鹽型電鍍液替代瓦特型電鍍液，產(chǎn)品的次品率相應(yīng)減少。

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2．2．2添加劑種類對鍍層品質(zhì)的影響

固定表2中的氨基磺酸鹽型電鍍液其他組分及工作條件不變，研究電鍍添加劑種類對鍍層品質(zhì)的影響，其結(jié)果見表5。實驗結(jié)果表明，在其他條件不變的情況下，選擇1，5-奈二磺酸硫脲或糖精作為添加劑的電鍍液，細(xì)線的次品率相對較低。比較鍍鎳層的光亮效果，使用糖精作為添加劑的光亮度明顯高于其他添加劑。

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2．2．3添加劑含量對鍍層品質(zhì)的影響

固定表2中的氨基磺酸鹽型電鍍液其他組分及工作條件不變，研究電鍍添加劑糖精的含量對鍍層品質(zhì)的影響，其結(jié)果見表6和圖1。由圖1可知，在其他條件不變的情況下，糖精濃度對鍍鎳層品質(zhì)的影響比較明顯，隨著濃度的增加，次品率下降并出現(xiàn)極小值，當(dāng)質(zhì)量濃度從0．4g／L增加到0．5g／L時，次品率又增大。因此，糖精質(zhì)量濃度以0．3～0．4g／L為宜。

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2．3電鍍工作條件對鍍層品質(zhì)的影響

2．3．1陰極電流密度對鍍層品質(zhì)的影響

固定表2中的氨基磺酸鹽型電鍍液組分、濃度及工作條件不變，其中添加劑(糖精)的質(zhì)量濃度為0．3～0．4g／L，研究電流密度對鍍層品質(zhì)的影響，其結(jié)果見表7和圖2。由圖2可知，在其他條件不變的情況下，電流密度對鍍鎳層品質(zhì)的影響比較明顯，隨著電流密度的增大，次品率下降并出現(xiàn)極小值，當(dāng)電流密度從5．0?A／dm2增加到6．0?A／dm2時，次品率又顯著增大。因此，控制電流密度以3．0～5．0?A／dm2為宜。

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2．3．2電鍍工作液溫度對鍍層品質(zhì)的影響

固定表2中的氨基磺酸鹽型電鍍液其他組分、含量及工作條件不變，其中添加劑(糖精)的質(zhì)量濃度為0．3-0．4g／L，電流密度為3．0-4．0A／dm2，研究溫度對鍍層品質(zhì)的影響，其結(jié)果見表8和圖3。由圖3可知，在其他條件不變的情況下，電鍍液溫度對鍍鎳層品質(zhì)的影響比較明顯，隨著溫度的升高，次品率下降并出現(xiàn)極小值，當(dāng)溫度從60℃升高到70℃時，次品率又顯著增大。因此，控制溫度以50～60℃為宜。

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3、結(jié)論

1)?開發(fā)了一種防止4J29引線框架電鍍后細(xì)線斷裂及電鍍層開裂的新的電鍍工藝方法，該方法前處理增加了熱處理工藝，改變了電鍍鎳工作液組成及工作條件。

2)??熱處理的最佳工藝為：溫度420-450℃，保溫時間120min，采用自然冷卻方式冷卻到室溫。電鍍鎳的最佳工作條件為：氨基磺酸鎳250-350g／L，硼酸25～35g／L，潤濕劑(K12)0．01g／L，糖精0．3-0．4g／L，pH值3～5，溫度50～60℃，電流密度3．0-55．0A／dm2。

3)?經(jīng)過企業(yè)實際使用，并抽樣進(jìn)行每單片10次90°彎折實驗，新工藝的產(chǎn)品次品率穩(wěn)定控制在2％以下，其他性能檢測符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。

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