電鍍項目導讀本項目從電鍍工藝任務入手，先讓讀者對芯片電鍍工藝有一個初步了解；然后詳細介紹電鍍工序中的物料整理、軟化浸泡、電鍍等職業(yè)技能。通過電鍍工藝的任務實施，讓讀者進一步了解電鍍工藝。知識目標1.了解電鍍工藝2.掌握電鍍的工藝操作3.掌握電鍍的質量評估4.會識讀電鍍工藝相關的隨件單技能目標1.能正確操作電鍍的設備，設置相關設備的常規(guī)參數2.能正確排查電鍍設備常見故障教學重點1．電鍍的工藝2．檢驗電鍍的質量教學難點電鍍工藝的實施建議學時6學時推薦教學方法從任務入手，通過電鍍的操作，讓讀者了解電鍍的工藝操作，進而通過電鍍工序的操作，熟悉電鍍的質量評估推薦學習方法勤學勤練、動手操作是學好電鍍工藝的關鍵，動手完成電鍍工藝任務實施，通過“邊做邊學”達到更好的學習效果電鍍知識準備知識準備在芯片制造中，電子電鍍與光刻技術同等重要：光刻技術在硅片上制作出高度集成的晶體管，形成芯片的“腦細胞”；電子電鍍技術制作晶體管之間邏輯互連的電子導線，形成芯片的“神經網絡”。芯片制造電子電鍍工藝的技術難點是要在保證小尺寸、大深徑比結構填充能力的同時提高互連線電性能、可靠性和平坦化潛力。今年，位于蘇州相城經濟技術開發(fā)區(qū)的晟盈半導體（SWAT）向一家國內知名驅動IC制造公司交付了一臺ECD平臺，引發(fā)業(yè)內高度關注。這臺金凸塊全自動電化學沉積（電鍍）設備不僅是該領域首臺國產化設備，也代表著國內電化學沉積技術在大尺寸金凸塊先進封裝領域取得了新的突破。電化學沉積ECD設備可以支持系統(tǒng)級封裝（SiP）、晶圓級封裝（WLP）等先進封裝技術。隨著摩爾定律逐漸走到物理極限，集成電路的技術路線呈現出從2維向3維發(fā)展的趨勢。尤其在高性能芯片的制造方面，先進封裝承擔著實現超越摩爾的技術使命，市場需求維持較高速度的增長，帶動行業(yè)產值快速提升，使得電化學沉積ECD設備迎來了需求爆發(fā)期。1.了解“電鍍工藝”的定義、原理及質量要求2.熟悉電鍍實訓的設備和材料3.熟悉電鍍的現場作業(yè)指導書知識目標知識準備一、電鍍工藝1.

電鍍塑封或激光打標之后，需要在引線框架外露的部位覆上一層金屬，用于保護外露的芯片引腳，增加其可焊性。方法電鍍電鍍就是利用金屬材料和化學方法，在引線框架表面（材質通常為銅）鍍上一層鍍層。浸錫浸錫是將框架條直接浸入調配好的錫液中，在外露的框架表面行形成錫層。對封裝后引線框架（以下簡稱“框架”）外引腳的表面處理主要有電鍍或浸錫工藝，是在框架外引腳上作保護性鍍層，其中電鍍比較常用。電鍍是利用電解使金屬或合金沉積在制件表面，形成均勻、致密、結合力良好的金屬層的過程。塑封或打標后，需要在框架外露的部位覆上一層金屬，用于保護外露的芯片引腳，增加其可焊性與抗氧化性。對于不同封裝材料的封裝產品，其鍍層的金屬會有所區(qū)別，比如塑料封裝一般采用鍍錫的方法，金屬封裝一般采用鍍鎳的方法。一、電鍍工藝1.

電鍍（1）作業(yè)產線比較電鍍：一般是在流水線式的電鍍槽中進行，通過持續(xù)運動的鋼帶運送框架，依次經過電解除油槽、去氧化物槽、活化槽、酸洗（電鍍）槽、中和槽，清洗槽、烘干槽等作業(yè)槽。浸錫：通過溶液槽浸泡的方式，第一道工序也是清洗，然后將預處理后的待加工制品在助焊劑中浸泡，再浸入鉛錫合金溶液，最后清洗、干燥，完成錫層制作。（2）特點比較電鍍：錫層容易中間薄，周圍厚（電荷集聚效應），電鍍液可能會造成離子污染，但電鍍層要比熱浸層均勻，一般都比較薄，從幾微米到幾十微米不等。浸錫：容易引起鍍層不均勻，中間厚，邊上?。ū砻鎻埩ψ饔茫?，但該方法設備簡易、操作方便。一、電鍍工藝2.電鍍與浸錫的比較硬件條件實現電鍍過程必須有五個硬件，即①直流電源；②鍍槽；③含電鍍金屬離子的溶液；④陽極（要電鍍的金屬）和陰極（加工的工件）；⑤導電線路（如導電棒、電纜、掛架等）。把五種硬件組合成電鍍電路，開通電源后就能把電鍍金屬包覆到工件上（陰極）。

一、電鍍工藝3.電鍍原理電鍍錫置換鍍錫是一種通過改變反應電位的置換反應。由于Cu+/Cu和Cu2+/Cu的標準電極電位都較Sn2+/Sn的標準電極電位高，故從熱力學角度而言，銅上直接置換出鍍液中的錫是不能自發(fā)進行的，要實現這一過程必須加入銅離子絡合劑（即電位調整劑）。一、電鍍工藝3.電鍍原理在進行電鍍時，對于電鍍的質量需要注意以下幾項指標。一、電鍍工藝4.電鍍的質量要求鍍層外觀A厚度B錫層結合力C可焊性D電鍍實訓設備材料軟化浸泡設備甩干機電鍍設備上料盒分隔片編號牌二、電鍍材料與設備二、電鍍材料與設備1.上料盒該工序的上料盒用于框架的軟化浸泡。將框架整齊地放于上料盒內可實現物料的轉移與作業(yè)，由于軟化浸泡作業(yè)時需要經過物料轉移、浸泡、甩干等操作，故上料盒上端有可固定的上蓋。二、電鍍材料與設備2.分隔片分隔片在電鍍作業(yè)時，用于分隔每批次中有不良標記的框架和合格框架。由于電鍍時是流水線作業(yè)，上料時，分隔片放在本批次的有不良標記框架與合格框架之間，可以便于在收料時區(qū)分有不良品的框架，一般使用假片。二、電鍍材料與設備3.編號牌編號牌在電鍍作業(yè)時，用于區(qū)分不同批次。編號牌使用原理與分隔片類似，上料時，放在每個批次的開頭，標志著上一批次產品已經結束，本批次產品開始，方便收料。二、電鍍材料與設備4.軟化浸泡設備軟化浸泡設備是由多個浸泡槽組成的自動設備，主要包含了裝熱堿溶液的軟化浸泡槽，以及裝純水的清洗浸泡槽，可以軟化框架上的塑封溢料。二、電鍍材料與設備5.甩干機甩干機是利用離心力的原理設計的，此處用于框架在軟化浸泡后的甩干，運轉穩(wěn)定、平衡性好，噪音低，脫水率高。二、電鍍材料與設備6.電鍍設備電鍍設備通常為流水線的形式，整臺設備包含多個作業(yè)槽，生產線從結構上主要由傳送系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、作業(yè)槽和控制系統(tǒng)及部分組成。三、電鍍作業(yè)指導書1.電鍍工位簡介三、電鍍作業(yè)指導書2.電鍍操作流程三、電鍍作業(yè)指導書3.電鍍技能點三、電鍍作業(yè)指導書4.顯示界面1.電鍍的定義、原理及質量要求2.電鍍實訓設備與材料3.電鍍現場作業(yè)指導書課程小結知識準備任務十四電鍍工藝實施電鍍1.了解電鍍工序的物料準備2.了解電鍍工序的軟化浸泡過程3.熟悉電鍍設備準備操作步驟4.熟悉電鍍設備運行操作步驟知識目標任務十四電鍍工藝實施（1）根據生產安排，領取待電鍍的框架物料；（2）整理領取的框架，整齊地放入上料盒內；（3）使用軟化浸泡設備處理框架，并進行甩干；（4）根據作業(yè)產品，在電鍍設備界面調取電鍍程序；（5）將一部分框架放置于上料區(qū)，運行過程中持續(xù)補料；（6）運行電鍍設備，在收料區(qū)收取電鍍后的框架；（7）檢查電鍍質量；（8）完成物流回庫與物料交接。任務描述作業(yè)前，需要根據生產排班，領取待電鍍作業(yè)的產品，并將物流從待生產庫中導出。操作步驟如下：（1）查看生產安排。（2）領取框架。（3）出庫物流信息。（4）移至浸泡擺放區(qū)。一、電鍍物料準備1.物料領取為方便物料的轉移與浸泡，將框架整理后放入上料盒內，固定蓋子。操作步驟如下：（1）整理框架。（2）放編號牌。（3）裝料。一、電鍍物料準備2.物料整理本次浸泡作業(yè)在2號軟化槽內進行，故設置對應的時間和溫度后，運行設備，收料后甩干。操作步驟如下：（1）設置時間。（2）設置溫度。（3）調整自動運行模式。二、軟化設備準備與運行1.軟化設備準備二、軟化設備準備與運行2.軟化設備運行按下操作面板上“啟動”按鍵，運行軟化浸泡設備，設備自動將裝有框架的上料架移入軟化槽，對框架進行浸泡。3.收料與甩干（1）收料。收取軟化浸泡后的框架，移至旁邊的甩干機內，如右圖所示。（2）設置甩干時間。根據程序單信息，在甩干機操作盤上，設置甩干時間。（3）運行甩干機。單擊“啟動”按鍵，運行甩干機。二、軟化設備準備與運行（4）檢查甩干情況。到達設定時間后，甩干機自動停止，打開甩干機機蓋，檢查甩干情況。甩干時間設置過短，框架表面可能會有水分殘留；甩干時間設置過長，則影響生產效率。（5）移至電鍍區(qū)。取出甩干機內的框架，轉移至電鍍上料桌，如右圖所示。3.收料與甩干二、軟化設備準備與運行電鍍設備準備中包含了電鍍設置和上料區(qū)裝料。操作步驟如下：（1）取出物料。（2）裝料。三、電鍍生產運行與作業(yè)結批1.電鍍設備準備（3）調取電鍍程序。在電鍍設備顯示界面，根據產品要求，設置對應的參數，設置完后調取對應的電鍍程序三、電鍍生產運行與作業(yè)結批1.電鍍設備準備（1）運行電鍍設備。三、電鍍生產運行與作業(yè)結批2.電鍍設備運行（1）運行電鍍設備。（2）電鍍設備運行過程。三、電鍍生產運行與作業(yè)結批2.電鍍設備運行（1）運行電鍍設備。（2）電鍍設備運行過程。（3）收料。（4）檢查電鍍質量。（5）移至物流系統(tǒng)處。三、電鍍生產運行與作業(yè)結批2.電鍍設備運行（1）入庫（即回庫）。掃描隨件單上的信息條碼，確認入庫。（2）存放。將電鍍制品移至電鍍產品暫存區(qū)，電鍍產品暫存貨架上，后續(xù)會被轉移至待切筋成型產品區(qū)。三、電鍍生產運行與作業(yè)結批3.作業(yè)結批1.電鍍工序的物料準備2.電鍍工序的軟化浸泡過程3.電鍍設備準備操作步驟4.電鍍設備運行操作步驟課程小結任務十四電鍍工藝實施任務十五電鍍質量檢查及異常處理電鍍1.了解軟化槽缺液報警的分析與處理2.了解框架邊緣燒焦的分析與處理3.了解框架邊緣漏銅的分析與處理知識目標任務十五電鍍質量檢查及異常處理（1）判斷電鍍過程中不同的故障現象，分析其產生的原因；（2）針對故障進行排查與處理。（3）重新運行并檢查故障是否已排除。任務描述一、軟化槽缺液報警軟化槽缺液是針對軟化浸泡設備的，其每個槽內都有設定的液位標準。當設備缺液報警時，表示傳感器檢測到槽內液面已低于標準，此時槽內溶液無法完全浸沒產品，導致浸泡或清洗不完全，影響后續(xù)作業(yè)。遇到該故障時，首先確認是哪個槽報警；然后領取對應的溶液進行補充，解除報警。（1）檢查異?，F象①到對應工位。移動至軟化浸泡區(qū)，發(fā)現設備暫停，并異常報警。②查看報警內容。單擊設備控制臺界面，可以看到，界面顯示“軟化槽2缺液”，如右圖所示。單擊“確定”關閉窗口。一、軟化槽缺液報警1.異?，F象與原因一、軟化槽缺液報警2.異常排查與處理領取軟化液檢查與處理步驟一、軟化槽缺液報警2.異常排查與處理領取軟化液補液加熱軟化液檢查與處理步驟一、軟化槽缺液報警3.重新運行并檢查（1）在操作面板上啟動設備，觀察軟化設備試運行情況。（2）軟化設備若沒有出現報警現象以及設備正常運行，則處理完成。二、框架邊緣燒焦框架邊緣燒焦是指框架邊緣處的錫層發(fā)黑，一般是局部電流電壓過大造成的，可能是電鍍過程中。1.異?，F象與原因（1）查看框架外觀。（2）判斷原因。二、框架邊緣燒焦2.異常排查與處理二、框架邊緣燒焦檢查其他框架確認原因檢查與處理步驟2.異常排查與處理二、框架邊緣燒焦檢查其他框架確認原因退鍍清洗檢查與處理步驟3.重新運行并檢查（1）將框架重新放于電鍍設備的上料區(qū)，在電鍍設備操作面板上按下“運行開關”按鍵。（2）根據電鍍設備試運行的情況，判斷框架電鍍質量。二、框架邊緣燒焦三、框架邊緣漏銅框架漏銅（即漏鍍或露銅）表示錫層覆蓋不完全，使得框架的銅材質外露，電鍍不良。1.異?，F象與原因（1）查看框架外觀。（2）判斷原因。三、框架邊緣漏銅2.異常排查與處理確認原因退鍍檢查與處理步驟三、框架邊緣漏銅2.異常排查與處理確認原因退鍍檢查電鍍設備參數檢查與處理步驟三、框架邊緣漏銅2.異常排查與處理確認原因退鍍檢查電鍍設備參數倒入電鍍液檢查與處理步驟三、框架邊緣漏銅3.重新運行并檢查（1）電鍍液補充完成后，將框架重新放于電鍍設備的上料區(qū)，運行設備。（2）根據電鍍設備試運行的情況，判斷框架電鍍質量。三、框架邊緣漏銅1.軟化槽缺液報警的分析與處理2.框架邊緣燒焦的分析與處理3.框架邊緣漏銅的分析與處理課程小結任務十五電鍍質量檢查及異常處理關鍵知識梳理1．電鍍是對封裝后的框架（以下簡稱“框架”）外引腳進行表面處理，是在框架外引腳上作保護性鍍層。（1）目前主要有電鍍、浸錫2種，其中電鍍比較常用。（2）電鍍是利用電解使金屬或合金沉積在制件表面，形成均勻、致密、結合力良好的金屬層的過程。（3）塑封或打標后，需要在框架外露的部位覆上一層金屬，用于保護外露的芯片引腳，增加其可焊性與抗氧化性。（4）對于不同封裝材料的封裝產品，其鍍層的金屬會有所區(qū)別，比如塑料封裝一般采用鍍錫的方法，金屬封裝一般采用鍍鎳的方法。關鍵知識梳理

關鍵知識梳理3．電鍍錫的過程為：在直流電源的作用下，電流通向陽極，陽極錫球（或錫板）不斷失去電子而氧化成金屬離子，擴散到電鍍液中（陽極的溶解過程）；失去的電子在電源電勢的驅動下，向電流反方向運動，通過直流電源聚集到陰極上，錫離子在陰極上不斷得到電子而還原成金屬鍍層。4．在進行電鍍時，對于電鍍的質量需要注意以下幾項指標。（1）鍍層外觀：鍍層需呈銀白色、灰白色狀態(tài)，色澤均勻一致，無水跡、無針孔、無麻點、無堆積、無漏鍍等缺陷，框架無變形；（2）厚度：為了避免引腳間短路，對鍍層的要求不宜太厚，一般錫層厚度需控制在7-20μm左右，誤差精度需控制在±2μm。比如，錫層生產厚度11μm時，其厚度的合格范圍為11±2μm；（3）錫層結合力：通過結合力測試，保證錫層與框架之間結合牢固；（4）可焊性：通過焊接試驗或浸錫試驗，保證引腳可焊性良好。關鍵知識梳理5．在電鍍工藝實施中，需要使用分隔片、編號牌、軟化浸泡、甩干機以及電鍍等設備與材料。（1）上料盒用于框架的軟化浸泡；（2）分隔片在電鍍作業(yè)時，用于分隔每批次中有不良標記的框架和合格框架；（3）編號牌在電鍍作業(yè)時，用于區(qū)分不同批次；（4）軟化浸泡設備是由多個浸泡槽組成的自動設備，主要包含了裝熱堿溶液的軟化浸泡槽，以及裝純水的清洗浸泡槽，可以軟化框架上的塑封溢料；（5）甩干機是用于框架在軟化浸泡后的甩干；（6）電鍍設備通常為流水線的形式，整臺設備包含多個作業(yè)槽，生產線從結構上主要由傳送系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、作業(yè)槽和控制系統(tǒng)及部分組成，每個作業(yè)槽具有不同的功能，實現除油、活化、清洗、電鍍、干燥等功能。項目考核與評價1.電鍍前軟化浸泡過程中，下列哪些是軟化的主體（）。A.未被塑封料包裹的框架B.將芯片包裹的塑封料C.殘留的塑封料溢料D.框架上的晶須2.由于電鍍是流水線作業(yè)，在電鍍時通常會涉及多個批次的芯片同時作業(yè)，此時會用到分隔片和編號牌。以下對分隔片和編號牌的作用描述正確的是（）。A.編號牌為了分隔不同批次的框架B.編號牌是為了分隔同一批次中需要剔除芯片的框架和無需剔除芯片的框架C.分隔片是為了分割不同批次的框架D.分隔片是為了分隔不同批次中需要剔除芯片的框架和無需剔除芯片的框架項目考核與評價3.以下關于電鍍的順序，表述正確的是（）。（1）電解除油（2