銅基鍍銀IC 引線框架是半導體塑封器件的核心材料，其表面粗糙度直接影響與塑封料的機械互鎖結合力，進而決定QFN 塑封器件的抗水汽分層能力和 MSL 濕敏試驗可靠性。為滿足 QFN 器件向大尺寸、高濕敏等級發展的需求，本文以有機酸超粗化結合低電流鍍銀工藝為研究對象，通過光子灣科技共聚焦顯微鏡對銅基材及銀鍍層的表面粗糙度 Sa 值進行精準表征，分析粗化時間、電鍍電流對表面粗糙度的影響規律。

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表面粗糙度Sa值的表征方法

QFN用銅基鍍銀IC引線框架超粗化電鍍工藝

本文采用有機酸粗化液對裸銅引線框架進行處理，主要成分為醋酸銅、氯化銨、甲酸鈉、冰醋酸、甲酸及添加劑。粗化后經3.5%鹽酸清洗去除表面不溶性腐蝕產物，恢復金屬光澤。隨后在不同電流條件下進行鍍銀處理。

表面粗糙度Sa值（即表面算術平均高度）是評價微觀形貌的重要參數。本研究使用共聚焦顯微鏡對不同粗化時間和電鍍條件下的樣品進行測量，結合掃描電鏡觀察表面形貌，系統分析工藝參數對粗糙度的影響規律。

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粗化時間對表面粗糙度Sa值的影響

a.未粗化銅面 3500x 表面形貌；b.粗化 1.5 微米銅面 3500x 表面形貌；c.粗化 2 微米銅面 3500x 表面形貌；d.粗化 2.5 微米銅面 3500x 表面形貌。

在相同粗化液濃度和工藝條件下，對裸銅引線框架分別處理15s、30s和45s，使用共聚焦顯微鏡測量其表面粗糙度Sa值。結果顯示，未經粗化的銅表面呈現軋制纖維狀織構，Sa值約為110~130nm；粗化15s后，Sa值上升至275~301nm，表面織構消失，出現明顯凹凸形貌；粗化30s后，Sa值進一步增加至330~358nm；粗化45s后，Sa值達到380~405nm。

從數據可以看出，粗化初期反應速率較快，隨著時間延長，粗糙度增幅趨緩。共聚焦顯微鏡的測量結果與SEM圖像吻合良好，說明粗化時間與粗糙度呈正相關關系，且可通過控制粗化時間實現表面形貌的調控。

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電鍍電流對鍍層表面粗糙度的影響

不同電流下粗化框架和未粗化框架鍍層粗糙度對比

在粗化處理基礎上，分別采用15A、30A和70A電流進行鍍銀，使用共聚焦顯微鏡測量鍍層表面粗糙度Sa值。結果顯示，相同粗化條件下，電流越小，鍍層表面結晶顆粒越大，粗糙度越高。以粗化2.5μm的框架為例，15A電流下鍍層Sa值為310~337nm，30A下降至275~290nm，70A時進一步降至220~246nm。

對于未粗化框架，15A電流下鍍層Sa值為210~234nm，30A為135~170nm，70A僅為110~140nm。共聚焦顯微鏡的數據表明，粗化框架在相同電流下具有更高的鍍層粗糙度，且小電流有利于形成粗大晶粒，提升表面微觀起伏。

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粗糙度對抗分層性能的影響

為驗證粗糙度提升對器件可靠性的影響，選用QFN64封裝形式，分別采用粗化+15A電鍍工藝與未粗化+15A電鍍工藝進行對比。經MSL一級濕敏試驗后，超聲掃描結果顯示，未粗化樣品出現載體分層，而粗化樣品無分層現象。

這表明，通過有機酸粗化與小電流鍍銀工藝，可顯著提升引線框架表面粗糙度，增強與塑封料的結合力，從而有效抵抗水汽侵入和熱應力引起的分層失效。共聚焦顯微鏡在此過程中的粗糙度表征為工藝優化提供了關鍵數據支持。

綜上，通過共聚焦顯微鏡對QFN銅基鍍銀IC 引線框架的精準表征，明確了有機酸粗化時間和鍍銀電流對表面粗糙度Sa 值的調控規律：

粗化時間越長，銅基材表面粗糙度Sa值越高，初期反應速率最快，后期趨于平穩。

電鍍電流越小，鍍層結晶越粗大，表面粗糙度越高；粗化框架在相同電流下具有更高的鍍層粗糙度。

表明有機酸粗化與小電流鍍銀工藝可滿足QFN封裝MSL一級試驗要求。

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光子灣3D共聚焦顯微鏡

光子灣3D共聚焦顯微鏡是一款用于對各種精密器件及材料表面，可應對多樣化測量場景，能夠快速高效完成亞微米級形貌和表面粗糙度的精準測量任務，提供值得信賴的高質量數據。

超寬視野范圍，高精細彩色圖像觀察

提供粗糙度、幾何輪廓、結構、頻率、功能等五大分析技術

采用針孔共聚焦光學系統，高穩定性結構設計

提供調整位置、糾正、濾波、提取四大模塊的數據處理功能

光子灣共聚焦顯微鏡以原位觀察與三維成像能力，為精密測量提供表征技術支撐，助力從表面粗糙度與性能分析的精準把控，成為推動多領域技術升級的重要光學測量工具。

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