表面纳米针布阵技术在Pd PPF无铅引线框架中的应用

摘要

鉴于表面具有Ni/Pd/Au三层构造的Pd PPF(Palladium Pre-Plated Frame)无铅引线框架技术可同时保证内腿金线的键合性和外腿的可焊性，既缩短了电子封装的工序，又避免了有毒铅的使用，近年来，随着电子产品的无铅化，该技术在电子封装中得到了迅速的发展。但由于Pd PPF表面采用了贵金属镀层，与封装树脂结合强度较弱，极大地限制了它在汽车、航空等具有高可靠性要求的电子产品中的应用。因此积极寻找简单可行的解决方案已成为当前无铅化技术中的一个重要课题。NCA( Nanocone Array)是指在表面具有纵向有序纳米针状晶阵列的特殊纳米结构，它除了具有较高的表面化学活性和比表面积外，还可以与复合材料形成微观物理咬合作用，是提高材料界面结合强度的有效方法。本论文以提高Pd PPF无铅引线框架的树脂结合强度为研究目的，将NCA技术引入Pd PPF无铅引线框架中，并从各个角度较全面地探讨了NCA Pd PPF无铅引线框架技术的可行性。本研究利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段，对各种条件下的NCA Pd PPF表面形貌进行了观察和分析。研究

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 铅的危害及电子封装产品的无铅化

1.1.1 铅在电子封装中的应用

1.1.2 铅的危害

1.1.3 电子产品的无铅化进程

1.2 IC 引线框架及其无铅化技术

1.2.1 引线框架型封装

1.2.2 引线框架的性能要求

1.2.3 引线框架的无铅化技术

1.3 PD PPF 无铅引线框架

1.3.1 PD PPF 无铅引线框架技术

1.3.2 PD PPF 无铅引线框架现存问题

1.3.3 提高PD PPF 引线框架和树脂间结合强度的方法

1.4 NCA 材料及其制备方法

1.4.1 NCA 材料

1.4.2 NCA 材料的制备

1.5 本研究的目的、内容

第二章 实验方法及原理

2.1 金属电沉积与定向电结晶

2.1.1 电化学理论

2.1.2 金属的电沉积过程

2.1.3 定向电结晶基本原理

2.2 PD PPF 样片的制备

2.2.1 实验装置

2.2.2 溶液制备及实验参数

2.2.3 样片制备步骤

2.3 NCA PD PPF 无铅引线框架形貌表征和性能测试

2.3.1 原子力显微镜（AFM）形貌表征和表面积计算

2.3.2 NCA PD PPF 及其与树脂结合界面场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）形貌观察

2.3.3 荧光X 射线镀层厚度测量

2.3.4 NCA PD PPF 和树脂结合强度测试实验

2.3.5 引线键合拉力测试

2.3.6 可焊接性测试

第三章 NCA PD PPF 的制备与优化

3.1 NCA PD PPF 表面形貌

3.1.1 普通PD PPF 与NCA PD PPF 形貌比较

3.1.2 不同AU 厚度对NCA PD PPF 形貌的影响

3.2 工艺条件对NCA 结构的影响

3.2.1 镀NI 电流密度对NCA PD PPF 形貌的影响

3.2.2 溶液温度对NCA PD PPF 形貌的影响

3.2.3 NI 层厚度对NCA PD PPF 形貌的影响

3.3 NCA 结构的镀层厚度均匀性

3.4 NCA PD PPF 的镀层结构

3.5 本章小结

第四章 NCA PD PPF 与封装树脂的结合性能

4.1 NCA PD PPF 工艺条件对树脂结合强度的影响

4.1.1 电流密度的影响

4.1.2 电镀温度对纳米布阵PPF 与封装树脂结合强度的影响

4.1.3 NI 层厚度对NCA PD PPF 与封装树脂结合强度的影响

4.2 结合性能提高的机理分析

4.2.1 NCA PD PPF 与封装树脂界面形貌

4.2.2 NCA PD PPF 与树脂结合性能提高的机理分析

4.3 本章小结

第五章 NCA PD PPF 的键合/焊接性能

5.1 引线键合拉力测试

5.2 可焊性测试

5.2.1 镀层厚度对可焊性的影响

5.2.2 NCA PD PPF 与普通PD PPF 可焊性比较

5.2.3 NCA PD PPF 与普通PD PPF 可焊性测试重复性

5.3 本章小结

第六章 全文总结及展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文