[發明專利]一種可提高金錫合金鍍層均勻性的電鍍裝置及電鍍工藝

在審

• 申請號: 202210938715.6
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115896909A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 余國紅;宋義;趙勇敏;史后明;徐笑宇
• 申請（專利權）人: 蘇州森丸電子技術有限公司
• 主分類號: C25D21/10
• 分類號: C25D21/10;C25D17/02;C25D17/00;C25D7/12;C25D3/62
• 代理公司: 上海恩凡知識產權代理有限公司 31459
• 代理人: 汪賀玲

本發明公開了一種可提高金錫合金鍍層均勻性的電鍍裝置及電鍍工藝，包括鍍槽，在鍍槽中設置有藥液，在所述鍍槽中分別設置有陽極板、硅片，所述陽極板和硅片均設置在藥液中，在所述硅片與陽極板之間設置有剪切板，所述剪切板包括掛桿、位于掛桿兩端的搖擺桿，所述掛桿的端部與驅動電機的輸出端連接，在所述驅動電機的帶動下，所述掛桿相對硅片做前后搖擺運動。通過在電鍍槽內增加搖擺杠，通過搖擺桿的往復運動來改變電鍍溶液的流動使溶液更能夠均勻分布，同時通過剪切板的低頻運動改善陰極極化效應，提高金錫鍍層厚度的均勻性。

技術領域

本發明涉及半導體電鍍加工技術領域，具體涉及一種可提高金錫合金鍍層均勻性的電鍍裝置及電鍍工藝。

背景技術

共晶成分(金錫重量比為80:20)的金錫合金因其優異的力學性能受到研究者的廣泛重視，并被大量用于集成電路封裝蓋板、焊接光電器件和M?EMS器件等領域。金錫合金由于金含量很高，焊接時氧化程度低，因此可以實現免助焊劑焊接。這種特點對于光電子器件封裝尤為重要，因為光電子器件在封裝過程中一定要防止元器件受到污染，以免對其發光性能造成惡劣影響。金錫共晶釬料還有很多優點，比如：屈服強度高、導熱性能好、適用于大功率器件封裝、潤濕性能好、電遷移現象不明顯、抗腐蝕性能好、焊接強度高、沒有明顯的熱疲勞、抗蠕變性能好等。目前比較常用的方法有電子束蒸發、金/錫交替電鍍、鍍金錫共晶焊料等制備方式。

蒸發過程沉積速率的控制是關鍵，沉積速率過快導致沉積顆粒的粗糙度明顯增加，影響焊料的沉積均勻性，沉積速率過慢平整度就不易控制，其成本高，加工周期長影響使用。采用交替電鍍金/錫由于焊料層的總厚度常常不能精確的確定，多層沉積的比例不能完全達到共晶的目的，影響焊接性能。

共晶鍍的優勢在于其避免了多層電鍍過程中由于各焊料層厚度不能精確控制，但電鍍條件控制十分嚴格。由于金錫共晶電鍍中的電流密度需要精確控制，鍍液長期穩定性問題仍然不易解決，使得電鍍制備金錫共晶焊料的商業化進程仍然受限。

目前，采用電鍍合金的方法制備金錫鍍層工藝流程為：清洗-濺射Ti/Cu/Au-?光刻-電鍍金-電鍍金錫-去膠-腐蝕-清洗-切割，針對電鍍金錫這一步驟改善均勻性。常規電鍍槽內只有溢流裝置增加藥水的流通性，難以保證藥水中主成分的均勻性，無法保證鍍層均勻性。

由于金錫的比例容易受到鍍層厚度的影響，比例一旦發生變化，熔點也會發生變化。但電鍍本身容易出現鍍層厚度不均的情況，所以需要從設備及工裝夾具上改進以解決鍍層厚度均勻性的問題。

發明內容

針對上述技術背景中的問題，本發明的一個目的在于提供一種可提高金錫合金鍍層均勻性的電鍍裝置。

為了實現以上目的，本發明采用的技術方案為：

一種可提高金錫合金鍍層均勻性的電鍍裝置，包括鍍槽，在鍍槽中設置有藥液，在所述鍍槽中分別設置有陽極板、硅片，所述陽極板和硅片均設置在藥液中，在所述硅片與陽極板之間設置有剪切板，所述剪切板包括掛桿、位于掛桿兩端的搖擺桿，所述掛桿的端部與驅動電機的輸出端連接，在所述驅動電機的帶動下，所述掛桿相對硅片做前后搖擺運動。

進一步地，所述驅動電機的輸出端設置有轉動凸輪，所述掛桿的兩端通過軸承座安裝于所述渡槽的頂部，所述掛桿的一端部貫穿所述軸承座并與所述轉動凸輪接觸。

進一步地，所述搖擺桿之間等間隔設置多個縱向檔條，在搖擺桿的橫向上下兩端設置橫向檔條，所述橫向檔條與縱向檔條垂直設置。

進一步地，所述縱向檔條之間的間隔距離在3-5cm。

進一步地，所述陽極板與硅片的大小尺寸比例控制在1.8-2.3之間，所述剪切板平行設置在距離硅片1.5-3mm的距離處。

進一步地，所述剪切板的運動幅度在2-4mm，運動頻率在1-10Hz。

進一步地，所述鍍槽的上方左右兩側各設置有藥水溢流口。