[發明專利]一種鋁碳化硅復合材料可焊性化學鍍鎳的方法

無效

• 申請號: 201110415109.8
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102517569A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 傅圣利;楊盛良
• 申請（專利權）人: 湖南浩威特科技發展有限公司
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料焊接技術領域，特別是鋁碳化硅復合材料的焊接方法。

背景技術

玻璃-金屬封裝技術應用于混合電路的封裝，尤其在軍事及航空航天領域被廣泛應用。傳統的封裝材料-可伐合金(Kovar)由于熱導率低、電阻率高、密度較大，使其應用受到很大限制；高體積分數SiC/Al復合材料比強度高，導熱性好，CET可調，密度低，使其成為取代可伐合金的理想密封材料。

在微電子封裝中，一般只能采用釬焊工藝，工藝參數和接頭性能的要求很高。對SiC顆粒增強的鋁基材料來說，SiC嚴重阻礙了釬料在母材上的潤濕與鋪展，同時由于鋁基的氧化使釬焊難以進行。故SiC/Al復合材料在封裝前，其表面先鍍鎳，再鍍金，形成一種Ni/Au雙層結構，增加釬料的潤濕性。鎳很容易被空氣氧化而失去可焊性，因此SiC/Al復合材料僅鍍鎳而不鍍金進行釬焊很難保證質量，尤其是存放一段時間后，釬焊根本不能進行。

專利CN?101502904?A對SiC/Al復合材料表面進行化學鍍鎳，然后用Al-Ag-Cu共晶焊料進行釬焊。由于釬焊溫度較高，鍍鎳層容易起皮鼓泡。專利CN?101293294?B在SiC/Al復合材料表面進行雙層鍍鎳，再將鍍鎳后SiC/Al復合材料外殼與蓋板用Sn基焊料焊接在一起。焊接孔隙率較高，另外樣品鍍鎳后也不能存放，需立即釬焊。

其他一些專利對如何防止鎳的氧化，保持其電氣性能作了報道，如專利CN?101514457?A和CN?101974757?A及CN?101824621?A是把鍍好鎳的鍍件浸入含有緩蝕劑、成膜物質和表面活性劑的有機溶液或水溶液中，使鎳表面形成一層固態憎水膜，封塞金屬表面微孔，防止鎳氧化變色，提高鍍鎳層抗鹽霧、抗潮濕、防霉菌的性能，同時不影響其電氣性能。此類方法對鍍鎳層的可焊性或多或少還是有一定影響，要達到微電子封裝5％以下孔隙率的要求是很困難的。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明提供了一種鋁碳化硅復合材料可焊性化學鍍鎳的方法，該方法得到的SiC/Al復合材料鍍鎳樣品長期存放，焊接性能也不下降，且使用普通鉛錫焊料焊接氮化鋁電子陶瓷基片，焊接孔隙率達到5％以下，大大降低了由于鍍金而帶來的成本。

本發明的技術方案是：

一種鋁碳化硅復合材料可焊性化學鍍鎳的方法，首先對SiC/Al復合材料進行預處理，然后化學鍍鎳，控制化學鍍鎳的溫度為83℃～90℃，pH為4.5～5.0，化學鍍鎳時間為30min～120min，最后進行后處理過程；

所述化學鍍鎳所用鍍液的水溶液配方選自以下兩種配方之一：

配方1由以下組分組成，各組分的濃度如下：

NiSO₄·6H₂O????????23g/L～28g/L，

NaH₂PO₂·H₂O???????20g/L～30g/L，

乙醇酸?????????????50g/L～80g/L，

CH₃COONa·3H₂O?????10g/L～25g/L，

穩定劑?????????????3ml/L～8ml/L；

配方2由以下組分組成，各組分的濃度如下：

NiSO₄·6H₂O????????23g/L～28g/L，

NaH₂PO₂·H₂O???????20g/L～30g/L，

蘋果酸?????????????15g/L～25g/L，

CH₃COONa·3H₂O?????10g/L～25g/L，

穩定劑?????????????3ml/L～8ml/L；

所述后處理過程為：超聲水洗，無水丙酮脫水，無水酒精老化，最后真空包裝即可。

所述穩定劑選自KI、MoO₃、MBT或硫脲中的一種或幾種。

所述預處理為：首先用180-220目的石英砂進行噴砂處理，然后在75℃～80℃下堿性除油，水洗，二次浸鋅即可。

所述超聲水洗是指：將樣品浸泡到去離子水中，超聲清洗2～3次，每次2min～3min。