管琪*，張理，王景平，戚佳明

（中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100176）

【綜述】

電子封裝中電鍍技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

管琪*，張理，王景平，戚佳明

（中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100176）

介紹了SEMI(國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料協(xié)會(huì))等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在電子封裝領(lǐng)域內(nèi)電鍍技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作情況。分析了該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，并提出了國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織的工作重點(diǎn)。

電子封裝；電鍍；材料；工藝；規(guī)范；標(biāo)準(zhǔn)化

2016年，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持高位趨穩(wěn)、穩(wěn)中有進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。雖然全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體表現(xiàn)疲弱，但國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)仍保持了穩(wěn)定較快增長(zhǎng)的勢(shì)頭。整體來(lái)看，全年產(chǎn)業(yè)銷售額規(guī)模同比增長(zhǎng)已經(jīng)超過(guò)5 600億元，其中電子封裝規(guī)模占據(jù)整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的一半以上。

半導(dǎo)體集成電路的制造主要由前工程和后工程兩大部分組成。后工程即人們熟知的電子封裝，是將脆弱的半導(dǎo)體芯片通過(guò)鍵合、塑封等必要的方式包裹起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)互連、布線、保護(hù)、散熱、信號(hào)分配、功率分配、尺寸過(guò)渡及系統(tǒng)集成等各種功能，使之最終成為實(shí)用IC產(chǎn)品的關(guān)鍵工程。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)小型化、高速化、高可靠性要求的提高，對(duì)電子封裝過(guò)程中的精細(xì)化工藝提出了更高的要求，而電鍍作為一種具有局部加工、精細(xì)化表面處理特點(diǎn)的材料加工方法，在電子封裝過(guò)程中起到了越來(lái)越重要的作用。電子電鍍，是指用于電子產(chǎn)品制造過(guò)程中的電鍍過(guò)程。電鍍層根據(jù)其功能不同可分為防護(hù)性鍍層、裝飾性鍍層以及功能性鍍層，在電子封裝產(chǎn)業(yè)中，主要是功能性鍍層[1]。

標(biāo)準(zhǔn)化是指為了在一定范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題或潛在問(wèn)題制定共同使用和重復(fù)使用的條款的活動(dòng)。電子封裝中電鍍技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，其目的在于保證鍍層和電鍍工藝的科學(xué)性、合理性、先進(jìn)性，從而保證封裝產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性。

2 標(biāo)準(zhǔn)化工作的現(xiàn)狀

2. 1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化

電鍍技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用非常廣泛的材料加工技術(shù)，在機(jī)械裝備、防腐蝕加工、電子制造等諸多方面均有應(yīng)用。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織金屬及其他無(wú)機(jī)涂層委員會(huì)(ISO/TC107)專注于金屬和其他無(wú)機(jī)覆蓋層的標(biāo)準(zhǔn)化工作，但在其編制的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，并無(wú)專門的電子電鍍領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)際電工委員會(huì)半導(dǎo)體器件委員會(huì)(IEC/TC47)主導(dǎo)半導(dǎo)體器件的標(biāo)準(zhǔn)化工作，但其工作范圍并不包括電子封裝材料標(biāo)準(zhǔn)，因此鍍層等電子材料在IEC/TC47標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)并無(wú)位置。

SEMI(國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料協(xié)會(huì))是一家全球高科技領(lǐng)域?qū)I(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)，創(chuàng)建于1970年，擁有會(huì)員公司2 000多家。會(huì)員是從事半導(dǎo)體、平面顯示、太陽(yáng)能光伏、納米科技、微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域開發(fā)、生產(chǎn)和技術(shù)支持的公司。SEMI標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上具有廣泛的代表性和權(quán)威性，是世界范圍內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備和材料領(lǐng)域的事實(shí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)化工作領(lǐng)域涉及設(shè)備/設(shè)備自動(dòng)化、材料、氣體、工藝化學(xué)品(高純?cè)噭?、封裝、平板顯示、微光刻、光伏、微電子機(jī)械系統(tǒng)等。其大量的包括電子封裝材料在內(nèi)的電子材料標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)IEC/TC47中材料標(biāo)準(zhǔn)缺失的有效補(bǔ)充。

截至2013年12月，SEMI標(biāo)準(zhǔn)中涉及電子封裝領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)共90項(xiàng)，其中封裝材料標(biāo)準(zhǔn)72項(xiàng)，詳細(xì)的分布情況見表1。

表1 SEMI標(biāo)準(zhǔn)中電子封裝材料領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)分布Table1 Distribution of SEMI standards related to the field of electronic packaging materials

電子電鍍相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)全部在引線框架標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域內(nèi)，共9項(xiàng)，其中包括4項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以及5項(xiàng)方法標(biāo)準(zhǔn)，具體見表2。

表2 SEMI標(biāo)準(zhǔn)中電子封裝用電鍍技術(shù)及功能鍍層標(biāo)準(zhǔn)Table2 SEMI standards about electroplating technologies and functional coatings for electronic packaging

由表2可以看出，SEMI作為世界范圍內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備和材料領(lǐng)域的事實(shí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織，在電子封裝用電鍍技術(shù)及功能鍍層標(biāo)準(zhǔn)化方面已經(jīng)做出了一部分工作，電子封裝用引線鍍層規(guī)范、框架鍍層規(guī)范均已發(fā)布，鍍金、鍍銀的測(cè)試方法也在標(biāo)準(zhǔn)中做出了規(guī)定。但是相比于目前電子封裝中電鍍技術(shù)的發(fā)展，SEMI標(biāo)準(zhǔn)體系仍存在以下不足。

第一，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量太少。表3是電子封裝中常見的功能鍍層，從中可知電子封裝中應(yīng)用的電鍍技術(shù)比較復(fù)雜，應(yīng)用的技術(shù)手段也比較多，9項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)以及發(fā)展的需要。

表3 電子封裝過(guò)程中常見的功能鍍層[2]Table3 Common functional electroplated coatings used in electronic packaging

第二，標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量不足直接導(dǎo)致了標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善。由表3可以看到，在電子封裝工藝中，電鍍技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，但在SEMI標(biāo)準(zhǔn)中并未很好地體現(xiàn)出來(lái)，SEMI的封裝電鍍領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)只針對(duì)引線框架加工工藝，涉及面較窄，而且標(biāo)準(zhǔn)只針對(duì)鍍層，并未涉及電鍍液等上游產(chǎn)品，不能很好地通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)從源頭上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量把控。

第三，未體現(xiàn)環(huán)保理念。2003年歐洲委員會(huì)和歐盟議會(huì)正式批準(zhǔn)RoHS官方指令生效，要求2006年7月1日以后在歐洲銷售的限制范圍電子產(chǎn)品必須為無(wú)鉛產(chǎn)品，同年我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部出臺(tái)《電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理辦法》，指出2006年7月1日起投放市場(chǎng)的國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管目錄內(nèi)的電子信息產(chǎn)品不能含有鉛等有毒物質(zhì)。而SEMI并未從標(biāo)準(zhǔn)層面對(duì)含鉛合金鍍層進(jìn)行規(guī)定。另外，銀鍍液中多使用氰化物，對(duì)環(huán)境破壞較大，SEMI標(biāo)準(zhǔn)同樣未對(duì)氰化物鍍液體系做出相應(yīng)規(guī)范。

2. 2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化

國(guó)內(nèi)負(fù)責(zé)電子封裝材料標(biāo)準(zhǔn)化工作的組織主要是全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)封裝分會(huì)(SAC/TC203/SC3)。

全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC203)成立于1992年，前身是SEMI中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)，對(duì)口國(guó)際SEMI相關(guān)工作，所涉及業(yè)務(wù)領(lǐng)域基本與SEMI相同，涵蓋半導(dǎo)體材料、光伏材料、平板顯示材料、LED照明材料、電子氣體、電子封裝材料、工藝化學(xué)品、微光刻、設(shè)備等。目前SAC/TC203下設(shè)5個(gè)分技術(shù)委員會(huì)和5個(gè)工作組，其中封裝分技術(shù)委員會(huì)主要負(fù)責(zé)電子封裝材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。最新一屆的全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)已于2016年換屆成功，封裝分會(huì)擬于2017年開展換屆工作。

電子封裝材料的標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖1所示。目前已經(jīng)納入“十三五”電子封裝材料標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目共49項(xiàng)，其中已發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)23項(xiàng)，在研標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)，擬立項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)。但在這些標(biāo)準(zhǔn)中，電鍍相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)僅有4項(xiàng)(見表4)，這與電鍍技術(shù)的應(yīng)用范圍是不成比例的。

圖1 我國(guó)電子封裝材料標(biāo)準(zhǔn)體系Figure1 Chinese standard system for electronic packaging materials

表4 電子封裝材料“十三五”標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃中與電鍍相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目Table4 Some electroplating standards to be developed for electronic packaging materials in the 13th five-year plan period

電鍍技術(shù)本身的特點(diǎn)決定了它的應(yīng)用范圍比較廣，隨之而來(lái)的是其在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置相對(duì)比較分散。根據(jù)電鍍技術(shù)目前的應(yīng)用情況，電鍍技術(shù)及功能鍍層在體系表中可能應(yīng)用于封裝基板、引線框架、鍵合絲以及其他輔料等諸多領(lǐng)域。

電鍍技術(shù)應(yīng)用的廣泛性保證了技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，但卻帶來(lái)了標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的弊端。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系一般按用途進(jìn)行分類，功能鍍層或者電鍍技術(shù)一般都是體現(xiàn)為電子封裝材料制造中的一種工藝，這使得業(yè)內(nèi)缺乏對(duì)鍍層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整體研究的意識(shí)。目前我國(guó)企業(yè)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化工作，主要集中在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)的編制，編制電鍍工藝標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力不足，但實(shí)際上電鍍工藝的好壞是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。這需要標(biāo)準(zhǔn)化管理人員在這方面對(duì)行業(yè)加以引導(dǎo)，提升從業(yè)人員意識(shí)。

3 國(guó)內(nèi)電子封裝用電鍍技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作重點(diǎn)

我國(guó)SAC/TC203/SC3標(biāo)委會(huì)在借鑒國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況，在電子封裝用電鍍技術(shù)領(lǐng)域開展了相關(guān)工作，但相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展的速度，標(biāo)準(zhǔn)化工作仍然顯得比較滯后。

3. 1 健全組織機(jī)構(gòu)，集聚行業(yè)力量

全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)封裝分會(huì)是由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)授權(quán)的國(guó)內(nèi)封裝材料唯一的標(biāo)準(zhǔn)化管理組織，新一屆標(biāo)委會(huì)將于2017年進(jìn)行換屆。在換屆過(guò)程中，標(biāo)委會(huì)應(yīng)擴(kuò)大組織影響，盡可能地將國(guó)內(nèi)從事封裝電鍍的優(yōu)秀人才及骨干企業(yè)納入其中，確保封裝電鍍的人才基礎(chǔ)。

3. 2 梳理電子封裝材料標(biāo)準(zhǔn)體系，找尋標(biāo)準(zhǔn)制定重點(diǎn)領(lǐng)域

之前提到，電鍍技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置較為分散。標(biāo)委會(huì)應(yīng)以電子封裝材料標(biāo)準(zhǔn)體系為線索，以國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平為基礎(chǔ)，憑借編制《工業(yè)和通信業(yè)“十三五”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方案》的契機(jī)，落實(shí)部“重點(diǎn)突破、整體提升”的工作思路，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，逐步解決該領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)缺失的問(wèn)題。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)重大產(chǎn)業(yè)政策規(guī)劃精神，加快電子封裝用電鍍領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化制修訂工作。同時(shí)，縮短標(biāo)準(zhǔn)制修訂周期，使標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)市場(chǎng)及技術(shù)快速變化和發(fā)展的需求。

3. 3 增加標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，盡快使標(biāo)準(zhǔn)覆蓋相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域

目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中電子電鍍標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量較少，針對(duì)電子封裝中電鍍及鍍層的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量更少。當(dāng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定程度的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)的缺失會(huì)成為產(chǎn)業(yè)繼續(xù)成長(zhǎng)的瓶頸。國(guó)內(nèi)各有關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)該領(lǐng)域內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，使標(biāo)準(zhǔn)能夠盡可能覆蓋相關(guān)領(lǐng)域，規(guī)范國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

從國(guó)際上來(lái)看，該領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量同樣不多，國(guó)內(nèi)企業(yè)可在技術(shù)成熟的重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)力，搶占國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制高地。

3. 4 體現(xiàn)環(huán)保理念，增加鍍層及鍍液中限用物質(zhì)的要求

歐盟于2003年出臺(tái)的WEEE和RoHS兩個(gè)環(huán)保指令對(duì)進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的電子電氣產(chǎn)品作出環(huán)保限制，旨在消除電子電氣產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚6項(xiàng)物質(zhì)，并重點(diǎn)規(guī)定了鉛的含量不能超過(guò)0.1%。相應(yīng)地，我國(guó)制定的《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》也于2007年3月1日起執(zhí)行，管理辦法的第二版《電器電子產(chǎn)品有害物質(zhì)限制使用管理辦法》也于2016年7月執(zhí)行，綠色電子產(chǎn)品制造已成為大勢(shì)所趨。對(duì)封裝鍍層中有害物質(zhì)進(jìn)行限制，可以減少電子產(chǎn)品相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)和交易成本，降低相關(guān)危險(xiǎn)。

在日常生產(chǎn)使用的電鍍液中，具有相當(dāng)多數(shù)量的配位劑等物質(zhì)，且其中氰化物等具有相當(dāng)?shù)亩拘?，?duì)環(huán)境和人體均有可能造成不小的危害。2008年，環(huán)境保護(hù)部頒布了《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 21900–2008)，作為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其在環(huán)境保護(hù)方面對(duì)電鍍行業(yè)提出了比較高的要求，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)也體現(xiàn)出其應(yīng)有的作用。在電鍍液技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)有害物質(zhì)含量進(jìn)行規(guī)定，不僅能夠協(xié)助強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)行，減小對(duì)環(huán)境的危害，而且能夠保證電鍍質(zhì)量，在生產(chǎn)質(zhì)量與環(huán)境保護(hù)之間達(dá)成平衡，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

在電子封裝領(lǐng)域，合格的鍍層質(zhì)量及可靠的電鍍技術(shù)是封裝產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。在電子封裝行業(yè)內(nèi)對(duì)電鍍技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，有助于提升技術(shù)水平，完善工藝條件，進(jìn)而提升產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性。希望行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員、骨干企業(yè)能夠共同完善該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，讓封裝電鍍標(biāo)準(zhǔn)成為“中國(guó)制造2025”的重要保障！

[1] 劉仁志. 電子電鍍技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008: 8-11.

[2] 李明. 電子封裝中電鍍技術(shù)的應(yīng)用[J]. 電鍍與涂飾, 2005, 24 (1): 44-49.

[ 編輯：溫靖邦 ]

Current status of standardization of electroplating technologies for electronic packaging

GUAN Qi*, ZHANG Li,WANG Jing-ping, QI Jia-ming

The work of standardization in the field of electroplating technologies for electronic packaging done by the Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI) and other international standardization organizations was introduced. The current status of domestic standardization in this field was analyzed. Some key points of domestic standardization organization in this field were presented.

electronic packaging; electroplating; material; process; specification; standardization

TG174.441

B

1004 – 227X (2017) 08 – 0429 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.08.011

2016–12–15

2017–03–23

管琪（1986–），男，吉林人，碩士，工程師，從事封裝裝聯(lián)材料及印刷電子技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) guanqicesi@163.com。

First-author’s address:China Electronics Standardization Institute, Beijing 100176, China