Раствор для травления выводов интегральных микросхем

Раствор для травления выводов интегральных микросхем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ ВЫВОДОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ преимущественно.в пластмассовых корпусах , содержащий хлорное железо и соляную кислоту, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью сохранения пластмассового корпуса и улучшения качества поверхности выводов , он дополнительно содержит этилендиамин при следующем соотношении компонентов, г/л: 480-520 Хлорное железо Соляная кислота (d 1,18 г/см) 106-118 25-30 Этилендиамин

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3566930/22-02 (22) 22.03.83 (46) 28.02.85. Бюл. Ф 8 (72) Н.Н. Левчук, В.А. Рухля, А.А. Мартинович и В.N. Голомшток (53) 621.794.42(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 327263, кл. С 23 F 1/00, 1972.

2. Ханке Х.И., Фабиан Х. Технология производства радиоэлектронной аппаратуры. M., "Энергия", 1980, с. 239-240.

„„SU„11 2527 А

4(з1) С 23 F 1/00 С 09 К 13/00 (54) (57) РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ

ВЫВОДОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ преимущественно.в пластмассовых корпусах, содержащий хлорное железо н соляную кислоту, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сохранения пластмассового корпуса и улучшения качества поверхности выводов, он дополнительно содержит этилендиамин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хлорное железо 480-520

Соляная кислота (d = 1,18 г/см ) 106-118

Этилендиамин 25-30

f 1

Изобретение относится к подготовке поверхности металлов, в частности никеля и ковара, перед нанесением покрытий и может быть использовано в электронике, приборостроении и радиопромышленности, в частности при производстве интегральных микросхем (ИМС).

Одной из операций технологического процесса производства HMC является лужение выводов ИМС для обеспечения контактирования выводов .с платой при контакте узлов радиоэлектронных приборов и для защиты их от окисления. Лужение выводов осуществляют двумя способами: горячим или гальваническим лужением. Для нанесения качественных покрытий олова и его сплавов на выводы ИМС с хорошей адгезией поверхность выводов должна быть чистой, обладать определенным рельефом, достигаемым при обработке изделий в растворе для травления. К травителям, применяемым в производстве изделий электронной промышленности, предъявляются специальные требования: обеспечение прочного сцепления наносимого металла с подложкой за счет создания на подложке определенного рельефа поверхности, инертность травящего раствора по отношению к неметаллической части ИМС (пластмассовому корпусу), высокая скорость травления, стабильность раствора травления. . Известен раствор для травления никеля и ковара, содержащий:

Железо хлорное, г/л .450-490

Азотная кислота, (о —, 1,41), мг/л 240-260

Уксусная кислота (Д вЂ” 1,05), мг/л 240-260

Данный травитель обеспечивает интенсивное равномерное травление никеля и ковара без образования шлама (1) .

Однако в процессе травления происходит интенсивное подтравливание корпуса ИМС. Изделия теряют товар" ный вид, пластмасса корпуса размягчается и набухает, приобретая ярко-желтый цвет, вследствие чего удельное объемное сопротивление пластмассы резко падает и значительно возрастает вероятность пробоя пластмассы-изолятора.

142527 2

Кроме того, травление в данном растворе приводит к образованию грубозернистого, с крупными ямками и выступами рельефа поверхности, из-за чего адгезия припоя оловосвинец, нанесенного на травленные в этом растворе выводы ИМС, плохая.

Наиболее близким к изобретению

10 по технической сущности является раствор для травления никеля (2$, содержащий хлорное железо и соляную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:

Железо хлорное 500

Соляная кислота (d = 1,18 мл/л) 110-165

Вода Остальное

Однако данный травитель реаги20 рует с пластмассой корпуса, изменяет ее цвет, падает микротвердость, удельное объемное сопротивление.

Изделия теряют товарный вид. Кроме того, после травления в данном

25 травителе осаждаемые покрытия недостаточно прочно сцеплены с подложкой, вследствие чего может произойти отслаивание покрытия при резких колебаниях температуры.

Цель изобретения — сохранение пластмассового корпуса HMC и улучшение качества поверхности выводов.

Поставленная цель достигается тем, что раствор для травления выводов интегральных микросхем, содержащий хлорное железо и соляную кислоту, дополнительно содержит этилендиамин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хлорное железо 480-520

Соляная кислота (о = 1,18 г/см ) 106-118

Этилендиамин 25-30

Реакция травления протекает интенсивно при температуре раствора

65-75 С, рН раствора в пределах

О

0-1. Скорость травления при 75 С

0 составляет 3,3-3,7 мкм/мин для никеля и 5,t-5,7 мкм/мин для ковара.

50 Наблюдаемый эффект — предотвращение травления пластмассового корпуса ИМС при использовании предлагаемого раствора, связан очевидно с уменьшенным содержанием кислоты

55 в травителе по сравнению с известными растворами, а также с тем, что в предлагаемый раствор введен этилендиамин.

1142

При уменьшении концентрации компонентов ниже минимально допустимых уменьшается адгезия припоя, наносимого на вывода HMC а при увеличении концентрации компонентов 5 вьпде максимально допустимых идет растравливание корпуса HMC с характерными перечисленными недостатками.

Для приготовления травящего раст- 1р вора в деионизованной воде растворяют необходимое количество соляной кислоты. Затем при перемешивании раст растворяют необходимое количество хлорного железа. В полученный раствор добавляют при перемешивании необходимое количество этилендиамина, предварительно растворенного деионизованной водой, после чего объем раствора доводят деионизованной водой до требуемого количества. Раствор отфильтровывают.

Контроль свойств пластмассы корпуса ИМС производят после операции

"Травление", а контроль свойств

Z5 покрытия олово-свинец, наносимого на выводы HMC производят после операции "Горячее лужение".

Визуально производят внешний осмотр пластмассы и оценивают ее цвет.

Согласно требованиям ТУ 6-05-1651-73. поверхность пластмассы должна быть блестящей, гладкой без вздутий, трещин, расслоений, раковин, выступов наполнителя и соответствовать требованиям учрежденных эталонов.

Оптическую плотность измеряют на денситометре CP-25M. Значения ,плотности характеризуют степень черноты пластмассы, т.е. чем темнее (чернее) цвет, тем больше оптическая плотность.

Разбежка в значениях оптической плотности характеризует неоднородность цвета (т.е. наличие различно окрашенных участков).

Твердость пластмассы определяют с помощью микротвердомера ПМТ-З.

Микротвердость характеризует размягчение пластмассы в травителях.

Удельное объемное сопротивление пластмассы определяют с помощью тераомметра Е6-13А, оно характеризует диэлектрические свойства пластмассы-изолятора.

Пример 1. Интегральную микросхему, которая в исходном состоянии характеризуется следующими

4О свойствами:

Цвет Темно-серый

Оптическая плотность пластмассы 4, 1-4,3 ц Удельное объемное сопротивление пластмассы,Ом см

Микротвердость пластмассы, кгс/мм2 42-48 обрабатывают по следующей схеме: обезжиривают в растворе, г/л:

Тринатрийфосфат 15-25

Натрия гидроксид 10-15

Синтанол 2-5 у Вода, л До 1 в течение 3-4 мин с наложением ультразвука при 40-50 С, промыо вают в горячей проточной воде рС

2,1 ° 10

Удельное объемное сопротивление пластмассы должно быть высоким (не менее 10 Ом.см согласно тре(Ф

527 4 бованиям ГОСТ 64332-71) и его снижение недопустимо, поскольку возникает опасность короткого замыкания между выводами ИМС.

Адгезию покрытия олово-свинец определяют. по методу термоудара, согласно которому ИМС выдерживают сначала в нагретом до 250-265 С припое ПОС-61 в течение 5 мин, после чего HMC погружают в холодную (1625 С) воду на 5 мин. После провео дения 5 циклов термоудара покрытие олово-свинец просматривают в микроскоп МВС-1 при увеличении 32 раза. Адгезия покрытия олово-свинец к выводам ИМС считается хорошей, если после проведения 5 циклов термоудара не:наблюдается отслаивания покрытия олово-свинец от выводов; удовлетворительной, если отслаивалось (5 площади покрытия оловосвинец, плохой, если отслаивалось

i от 5 до 25Х площади покрытия оловосвинец, очень плохой, если отслаивалось более 25Х площади покрытия олово †свин, считая на 100Х-ную суммарную площадь выводов ИИС.

Равномерность покрытия оловосвинец оценивают с помощью микроскопа МВС-1 (при увеличении 32 раза), подсчитывая площадь участков выводов, покрытых припоем олово-свинец, и выражают в процентах по отношению к суммарной площади выводов

HMC.

Оптическая плотность

4,1-4,3

Микротвердость

2 пластмассы, кгс/мм

Удельное объемное сопротивление пластмассы, Ом см

Равномерность покрытия олово-свинец, z

Адгезия покрытия

Пример 2 . ИМС

42-45

<4

1,5 ° 10

100

Хорошая обрабатывают, как описано в примере 1, но травление ведут в растворе Ф 2 (см. табл. 1), при 65"С в течение 1,5 мин, Конечная HMC характеризуется:

Цвет пластмассы Темно-серый

Оптическая плотность

4,1 — 4,2

42-44 пластмассы

Микротвердость,, кгс/ммг .Удельное объемное сопротивление, Ом см

Равномерность покрытия, Е

Адгезия покрытия олово-свинец

100

Хорошая (температура не менее 40 С) в тео чение 3-4 мин, промывают в холодной деионизованной воде 2-3 мин, производят травление выводов ИМС в растворе следующего состава, г/л:

Железо хлорное 480

Кислота соляная 106 (

Вода, л Ло 1

Температура травителя, С о

Время травления, мин 0,5 промывают в горячей проточной воо де с температурой не менее 40 С

3-4 мин, промывают в проточной деионизованной воде с наложением ультразвука 2-3 мин, осаждают покрытия олово-свинец способом горячего лужения из расплава припоя ПОС-61, лужение производят двухкратным последовательным окунанием во флюс на 3-5 с и припой ПОС-61 с температурой 250-265 С на 2-3 с. о

Обработанная ИМС должна характеризоваться следующими свойствами:

Цвет пластмассы Темно-серый

Оптическая плотность

4, 1-4,3 пластмассы

10 Микротвердость пластмассы, кгс/мм

Удельное поверхностное сопротивление, Ф

Ом ° см 10

Равномерность покрытий олово-свинец, 7 !00

Адгезия покрытия олово-свинец Хорошая

Пример 4. ИМС обрабатывают, 20 как описано в примере 1, но травление ведут в растворе !! 4 (см. табл. 1) при 70 С в течение 1 мин.

Конечная ИМС характеризуется:

Цвет пластмассы Темно-серый

25 Оптическая плот42-45

4, 1-4,2

42-47 ность

Микротвердость пластмассы, кгс/мм г

Удельное объемное сопротивление пластмассы, Ом см

Равномерность покрытия, X

Адгезия покрытия олово-свинец

100

Удовлетворительная

Пример 5. ИМС обрабатывают, как описано в примере 1, но травление ведут в растворе !! - 5 (см.

40 табл. 1) пРи 70"С в течение 1 мин.

Конечная ИМС характеризуется:

Цвет пластмассы Серо-зеленый

Оптическая плотность пластмассы

Твердость пласт-. массы, кгс/мм

37-41

Удельное объемное сопротивление кз пластмассы, Ом см 2 10

Равномерность покрытия олово-свинец, 7 100

Ацгезия покрытия олово-свинец Хорошая

П р и.м е р 6. ИМС обрабатывают, как описано в примере 1, но исключая травление. Конечная HNC характеризуется:

3,7-4,1

142527 6

Пример 3. ИМС обрабатывают, как описано в примере 1, но травление ведут в растворе Ф 3 (cM. табл. 1) при 70 С в течение 1 мин.

Конечная ИМС характеризуется:

Цвет пластмассы Темно-серый

1142527

Темно-серый

Цвет пластмассы

Оптическая плотность пластмассы

Твердость пластмассы, кгс/мм г

Удельное объемное сопротивление пластмассы, Ом см

Равномерность покрытия олово-свинец, Ж

Адгезия покрытия олово-свинец

4, 1-4,3

42-48

2 ° 10 ф

Очень плохая ность пластмассы (в пределах одного и того же корпуса)

Микротвердость, кгс/мм (в пределах г .одного и того же корпуса)

Удельное объемное сопротивление, Ом см

Равномерность покрытия олово-свинец, 7

Адгезия покрытия олово-свинец

3,1-3,7

27-33

i0 I5

100

Удовлетворительная

Содержание компонентов, г/л, в растворе для травления

Компоненты и условия. травления

1 2 3 4 5 6 7 (известный) 480 520 500 450 550

500

Хлорное железо

Соляная кислота (d = 1,18 г/см ) 106 118 112 95 153

130

25 30

0,5 1,5

75 65

27 20 40

1,0 1,0 1,0

70 70 70

Зтилендиамин

Время, мин

1,0

Температура, С о

П р,и м е р 7. ИМС обрабатывают, .как описано в примере 1, но травление ведут в растворе Ф 7 (см. табл. 1) при 70 С в течение о

1 мин.

Конечная ИМС характеризуется:

Цвет пластмассы Серо-зеленый

Оптическая плотСоставы растворов для травления и условия травления по примерам

1-7 приведены в табл. 1.

Данные по травлению в растворах

5 по примерам 1-7 приведены в табл. 2.

Из приведенных примеров видно, что операция травления необходима для обеспечения адгезии и равномерности покрытия олово-свинец к вы10 водам HMC. Подтравление пластмассы в травителе по прототипу ведет не только к изменению цвета корпуса

HMC (что приводит к потере товарного вида), но и недопустимо снижает поверхность сопротивление пластмассы (что может повлечь за собой выход изделия из строя)..Кроме того, I размягчение пластмассы корпуса, происходящее при травлении, может вызвать разгерметизацию кристалла ИМС.

Таким образом, .травление в предлагаемом растворе позволяет не только осаждать покрытие припоем с хорошей адгезией, но и не разрушает пластмассовый корпус ИМС и не изменяет свойства пластмассы корпуса. По сравнению с известным раствором удельное объемное сопротивление пластмассы увеличивается в 10 раз. микротвердость пластмассы в 1,2-1,5 раза, оптическая плотность пластмассы в 1,4-1,5 раза, а цвет пластмассы корпуса при травлении в предлагаемом растворе не изменяется по сравнению с цветом исходной

З5 (не травленной) ИМС. Характеристики пластмассы, прошедшей травление в предлагаемом растворе, практи-. чески не изменяются в сравнении . с характеристиками исходной не об4О работанной пластмассой.

Табли.ца. 1

1142527

Таблица 2

Ра

Показатели

Темносерый

Серозеленый

Цвет пластмассы

Оптическая плотность пластмассы

100

Адгезия покрытия олово-свинец, оценка

Хорошая

Составитель В. Олейниченко

Редактор Н. Киштулинец Техред А.Бабинец Корректор Л. Пилипенко

Заказ 661/26 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Удельное объемное сопротивление пластмассы, Ом см.Твердость пластмассы, кгс/MM

Равномерность покрытия олово-свинец, X створ для травления по примерам

1 2 3 4 5 6 7

Темно- Темно- Темно- Серо- Темносерый серый серый зеле- серый ный

4 1-4,3 4,1 — 4,1- 3,7- 3,7- 4,1 — 3 1-3,7

-4,2 -4,3 -4,2 -4,1 -4,3

1,5 10 10 10 10 2 10 2 10 10 (3 14

42-45 42-44 42-45 42-47 37-41 42-48 27-33

100 100 100 100 . 65 100

Хорошая Хоро- Удов- Хоро- Очень Удовлетшая летво- шая пло- ворительритель- хая ная ная