[發(fā)明專利]一種化學(xué)鍍鎳液及碳硅鋁鍍覆方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210104319.X
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102732865A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張韌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號: C23C18/36
• 分類號: C23C18/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明金屬電鍍技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及碳硅鋁材料批量電鍍生產(chǎn)技術(shù)。?

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)今器部件中的芯片的集成度越來越高，微電路的組裝密度也越來越高，芯片的尺寸越來越大，功率也越來越大，散熱要求越來越高，同時芯片向大尺寸化不斷發(fā)展，模塊及組件中基板也由軟基板（PCB等）過渡到硬基板（LTCC、AlN等）。Al、Cu等傳統(tǒng)封裝金屬盡管導(dǎo)熱性能十分理想，但它們的熱膨脹系數(shù)與Si、GaAs等芯片，以及陶瓷和電容介質(zhì)材料存在高熱錯配應(yīng)力，這樣就很容易引起芯片和陶瓷基片的炸裂或某些焊點(diǎn)、焊縫的開裂。近二十年來問世的碳化硅顆粒/鋁基(SiC/Al)復(fù)合材料（即碳硅鋁材料）就可望替代第一、第二代專用電子封裝合金，滿足需求。它的熱脹系數(shù)和陶瓷介質(zhì)芯片等匹配，且在一定范圍內(nèi)精確可控，比重接近鋁合金，強(qiáng)度高，且成本很低。另外，SiC/Al電子封裝復(fù)合材料具備優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，與其它封裝金屬相比，機(jī)加工及釬焊引起的畸變最小。?

基于性能優(yōu)勢，SiC/Al電子封裝復(fù)合材料已在美國航空航天領(lǐng)域獲得了大量實(shí)際應(yīng)用。工程應(yīng)用是在二十世紀(jì)九十年代中期興起的，取得了減重70％的顯著效果。由于此種材料的導(dǎo)熱率可高達(dá)180?W/?(m·K)，從而降低了模塊的工作溫度，減少了冷卻的需要。近年以固態(tài)T/R組件為核心的有源相控陣（AESA）技術(shù)在國內(nèi)外都得到了跨越式發(fā)展。而硬基板T/R組件外殼材料選擇一直是一個大難題，目前只有SiC/Al電子封裝復(fù)合材料的低比重、低熱脹、高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度、可以氣密封裝等優(yōu)良特性，最適合用于硬基板T/R組件外殼材料，尤其是機(jī)載雷達(dá)。?

但SiC/Al復(fù)合材料的批量化應(yīng)用還有兩個難題，由于碳硅鋁材料中碳化硅體積分?jǐn)?shù)50-60%，碳化硅粒徑40±20um正態(tài)分布，其電鍍困難和機(jī)加工性能較差。SiC/Al復(fù)合材料鍍覆困難主要在于：材料中的兩種組分都是難于鍍覆的材料，同時它們的鍍覆工藝中還有很多沖突的地方。?

首先，鋁合金因?yàn)槭莾尚越饘伲釅A都極易腐蝕，化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜；對氧有高度親和力，遇氧在表面立即形成氧化膜；鋁的線膨脹系數(shù)很大(24×10-6/℃)；鋁化學(xué)性質(zhì)活潑，電化學(xué)電位很負(fù)(E＝-1.66V)。決定了鋁合金的鍍層結(jié)合力較差，尤其是高溫時鍍層極易起皮、起泡、脫落。一般的鋁合金鍍層使用溫度很難超過150℃，而T/R組件的使用溫度要達(dá)到300℃。?

其次，碳化硅是立方體晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定的，難于前處理，鍍層生長性和結(jié)合力也最差。而且晶體材料電鍍前為提高鍍層結(jié)合力必須經(jīng)過粗化工藝，能對晶體表面進(jìn)行腐蝕粗化的都是強(qiáng)酸強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，而這些強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)對鋁合金的腐蝕性都很強(qiáng)，會造成材料表面的鋁被過腐蝕，空表面粗糙度和孔隙率大增，甚至碳化硅顆粒從材料上脫落，影響材料氣密，甚至造成材料失效。前處理不到位則會造成碳化硅晶體上鍍層無法生長（露點(diǎn)）或碳化硅上鍍層結(jié)合力差（鍍層起泡）。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種針對碳硅鋁材料的化學(xué)鍍鎳液及其前處理及打底鍍覆工藝方法，以便于后續(xù)可以鍍金、鍍錫、鍍銀等，成本較低，適合批量生產(chǎn)。?

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種化學(xué)鍍鎳液，包括以下組分及其濃度：六水合硫酸鎳：25～40克/升；次亞磷酸鈉：20～40克/升；磷酸氫二納：25～40克/升；氨基三甲叉膦酸鈉：30～60克/升；碘酸鉀：5～20毫克/升；聚乙二醇：2～3.5克/升。?

本發(fā)明的另一個目的是提供了一種碳硅鋁鍍覆方法，包括以下工序步驟：（1）首先對碳硅鋁工件進(jìn)行噴丸處理后，進(jìn)行除油處理；（2）接著將除油后的工件進(jìn)行活化處理；（3）經(jīng)過活化處理的工件進(jìn)行一次浸鋅，然后再脫鋅，接著進(jìn)行二次浸鋅處理；（4）經(jīng)過二次浸鋅的工件再進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，該工序操作條件如下：pH值為4.0～5.5，溫度為75～90℃、時間為5～30分鐘；（5）經(jīng)過化學(xué)鍍鎳后的工件，再進(jìn)入到后續(xù)電鍍工序。?

作為優(yōu)選，上述工序步驟（2）活化處理工序的處理液組分及操作條件為：500～900ml/L的硝酸、30～100g/L的氟化氫銨，溫度為20～25℃，時間為15～60秒。?

作為優(yōu)選，所述步驟（3）中一次浸鋅和二次浸鋅工序的浸鋅液的組成以及操作條件為：葡萄糖酸鈉100-12Og／L，酒石酸鉀鈉50～80g/L，硫酸鋅25～40g/L，碳酸鈉3～7g/L，氟化鋰3～5g/L，溫度20-30℃，時間30-60秒。?