金刚石/铝复合材料上镍磷合金镀层的制备及其焊接可靠性研究

发布时间：2022-07-08 14:11

　　随着电子产业的快速发展,电子封装技术也随之飞速进步,伴随而来的是对高热导率、低热膨胀系数、低密度先进封装材料的迫切需求。金刚石/Al作为一种新的复合材料,很好地满足了上述对先进封装材料的各项要求,但该复合材料表面润湿性差,导致无法直接与其他材料焊接,极大地限制了其在电子工业上的应用。如何提高金刚石/Al表面的焊接性能并确保焊接之后得到的钎焊接头具有较高的可靠性,成为现在电子封装产业亟待解决的问题。据报道,化学镀Ni-P合金作为一种成本较低、效果较好的表面处理技术,能够极大提升金属等表面的焊接性能,且相较于传统的电镀工艺有着环境污染小的特点。但至今没有关于在金刚石/Al复合材料上成功制得Ni-P镀层的报导,更没有关于在该复合材料上制备得到的Ni-P镀层焊接性能及焊点可靠性的研究。本文进行了在金刚石/Al新型复合材料上化学镀Ni-P合金的工艺开发。利用改进后的化学镀配方与工艺,实现了金刚石/Al复合材料表面上Ni-P镀层的制备,制备得到的镀层厚度均匀、质量优异。对Ni-P镀层在金刚石/Al复合材料表面的生长机理与生长速率规律进行了分析。结果表明,化学镀前处理工艺中的敏化活化工艺使金刚石/A... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 现代电子封装
        1.1.1 电子封装技术简介
        1.1.2 电子封装材料简介
    1.2 化学镀简介
        1.2.1 化学镀研究现状
        1.2.2 化学镀镍技术的应用
    1.3 钎焊在微电子封装中的应用
        1.3.1 钎焊简介
        1.3.2 锡铅焊料
        1.3.3 无铅焊料
        1.3.4 焊接可靠性
    1.4 研究内容与意义
第2章 实验方法及基本原理
    2.1 实验材料
    2.2 金刚石/Al上Ni-P镀层制备
        2.2.1 前处理工艺
        2.2.2 化学镀工艺
    2.3 Ni-P镀层的性能表征实验
        2.3.1 金刚石/Al复合材料与Ni-P镀层的界面结合强度实验
        2.3.2 Ni-P/SAC305/Cu及Ni-P/Sn63Pb37/Cu焊接接头制备
        2.3.3 Ni-P镀层的表面粗糙度实验
        2.3.4 Ni-P镀层的表面润湿性实验
        2.3.5 Ni-P镀层的X射线衍射(XRD)分析
    2.4 焊接接头的可靠性评价
        2.4.1 焊接接头剪切强度实验
        2.4.2 焊接接头高温存储试验
    2.5 扫描电镜样品的制备与观察原理
        2.5.1 扫描电镜截面样品的制备
        2.5.2 扫描电镜像衬原理与激发信号
        2.5.3 界面化合物厚度的测量方法
第3章 金刚石/Al复合材料上Ni-P镀层的制备及其生长机理
    3.1 引言
    3.2 化学镀镍沉积机理探究
    3.3 敏化活化过程对镀层表面的影响
    3.4 镀层生长机理与生长速率研究
    3.5 本章小结
第4章 金刚石/Al复合材料上Ni-P镀层性能分析研究
    4.1 引言
    4.2 镀层成分分析
    4.3 金刚石/Al复合材料上Ni-P镀层晶体结构分析
    4.4 Ni-P镀层与金刚石/Al复合材料基体的结合强度
    4.5 Ni-P镀层表面粗糙度与润湿性
    4.6 本章小结
第5章 金刚石/Al复合材料上Ni-P镀层焊接接头的可靠性研究
    5.1 引言
    5.2 焊接接头截面形貌及界面化合物
    5.3 焊接接头的剪切强度
    5.4 高温存储下焊接接头中金属间化合物的生长
        5.4.1 Ni-P/焊料界面侧的金属间化合物的生长
        5.4.2 Cu/焊料界面侧的金属间化合物的生长
    5.5 焊接接头中Ni-P/焊料界面的金属间化合物的生长动力学分析
    5.6 高温存储下镀层的缺陷形成原因分析
    5.7 本章小结
第6章 全文总结
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢



本文编号：3657172