用于电子互连的电镀工艺

 　　 电镀领域的电子电镀概念的提出，其实就是源于电镀在电子互连中的应用。这从印制板制造和连接器电镀的大量应用就可以得到印证。而进一步的发展，就是引线框架的连续电镀（卷对卷或轮对轮电镀）、磁盘电镀、微波器件的电镀、直到芯片制造中的电镀等。可以毫不夸张地说，没有电子电镀，就没有现代电子通信。

用于电子互连的电镀工艺，主要是有色金属和贵金属电镀。镀种包括镀铜、镀锡及锡合金、镀镍、镀银、镀金、化学镀镍、化学镀银、化学镀金、化学镀锡等。

这些电镀工艺开始采用的是传统工艺，但材料上对纯度比普通电镀有更高要求，即需要采用电子级（分析纯或优级纯）的化学原料。采用纯净水配制工清洗产品。随着产品质量和生产效率要求的提升，高速电镀、脉冲电镀、超声波电镀、激光电镀等技术都在电子电镀中大量采用。以一种高速镀银工艺为例，卷对卷高速局部镀银的电流密度可达到80～100Adm²,产品质量及生产效率都大大提高。近几年引线框架出现很多新工艺，比如，全镀铜框架（取代局部镀银）、预电镀框架（PPF框架）等。

上世纪60～70年代，国内集成电路封装生产过程中采用的是陶瓷封装，内外引线采用镀金工艺。但是由于成本高，合格率低，并没有大量应用。上世纪80年代，塑料封装的集成电路开始在中国出现，各地纷纷引进生产线。集成电路外引线也采用镀纯锡及锡铅合金。集成电路外引线镀层应用最广泛的是锡及锡系合金的电镀，为可焊性镀层。最初的光亮镀纯锡工艺，由于经长期存放会出现焊接性不良，上世纪90年代后逐渐被不光亮电镀锡铅工艺代替。进入本世纪，电子产品中铅的应用受到禁止，铅锡合金电镀已经基本被无铅工艺取代（但少数高可靠性产品如室外通讯服务器产品及航天军工产品仍旧保留铅锡工艺）。现在主要采用纯锡镀层(低晶须风险的纯锡工艺，可以基本防止晶须的产生)。由于纯锡镀层无法完全克服晶须的产生，锡铋及锡铜合金电镀工艺开始流行。

集成电路镀锡工艺与电连接器的工艺大同小异。国内公司在集成电路引线框架镀锡工艺中的市场份额目前已经占据市场的一半左右。

由于镀锡晶须引起电子线路短路，可以说是一种致命的缺陷，技术人员开发了预电镀框架（Pre-Plated Frame）。就是在铜基底材镀镍后，在中间层镀钯，钯上再闪镀一层金。此类引线框架用于封装后直接进入测试包装工序，减少了塑封后的电镀工艺流程，简化了集成电路制造工艺，作为无铅化的替代工艺，有效防止了晶须生长的缺陷，是集成电路制造技术的一个解决方案。

在晶圆电镀方面，随着芯片集成度的不断提高，铜已经取代铝成为超大规模集成电路制造中的主流互连技术。由于铜的电阻值比铝小，因此，可在较小的面积上承载较大的电流，让厂商得以生产速度更快、电路更密集、效能可提升约30%-40％的芯片。铜的抗电子迁移能力比铝好，因此，可减轻其电迁移影响，提高芯片的可靠性。铜电镀工艺是从线路板镀铜技术延伸发展而成的，一般采用半光泽（或无光泽）高延展性的硫酸铜镀铜体系。湿法铜电镀工艺已经取代铝制程成为晶圆片制造的主流。

    芯片电镀方面，我国的3D凸点电镀随着封装高密度化而发展的。涉及镀种有金凸点电镀、锡凸点(锡系合金包括锡铅、锡银、锡银铜)、镍电镀等。相关的镀液体系基本与传统电子电镀差别不大，但所使用原材料纯度更高，添加剂也根据电子电镀的不同需要进行了改进，新型电镀工艺和电镀添加剂也在持续研发和改进中。

    但是，不得不指出的是我国产业和科研界对电镀技术的重视程度是不够的。特别是一些大学和科研机构，没有持续关注和加大对电子电镀特别是芯片电镀技术和工艺的研发。很多院校或科研院所甚至停止了电镀领域的研发，停开电镀专业，这不能不说是一种极为短视的行为。电镀人材培养和科研课题的缺失，使这个行业的科技人员后继缺人，直接影响到电子制造高科技产品的研发。因此，作者呼吁产业界和科研机构及大专院校，应该重新重视电镀技术领域，针对现代制造中的电子电镀技术开展科研和人才培养，为中国制造的现代化埋头做一些艰苦而实际的工作。

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