铝合金表面改性及其对电镀铜层性能的影响

发布时间：2021-06-07 08:00

　　铝合金具有优异的导电、导热性及其他综合性能,在印刷电路板（PCB）中具有广泛的用途,如充当PCB板的金属基材。目前铝合金电镀铜常采用二次浸锌工艺,该工艺过程复杂,酸碱用量大,给环境会造成严重污染,且锌会在镀液溶解中,从而干扰或缩短镀液寿命。因此,研发铝上电镀铜前处理工艺将具有重要的意义。本文采用表面改性的方法,对铝基材进行化学镀镍处理,之后再电镀铜。由于电镀铜前,铝基材表面有致密的镍层保护,电镀铜时不会产生铝的腐蚀和毒化镀液的问题,能够提高镀层与铝基体的结合力,获得厚度均匀、外观良好的镀铜层。本论文主要研究工作描述如下,首先,铝合金表面化学镀镍改性常需要特殊的活化方法,如将常用的离子Pd活化液进行调整,令其适合铝的活性,避免过度腐蚀与活化。其次,本文在探讨离子Pd活化过程中,意外发现离子Ag、离子Cu均具有活化铝合金的能力。因此,展开了三种活化引发化学镀镍过程、测试镍层性能等方面的研究。再次,为实现铝层和树脂层同步金属化,对离子钯活化方法进行优化。最后,对改性后铝合金表面的电镀铜层进行了结合力、外观、均匀性等方面的性能测试。实验表明,采用Pd、Ag和Cu活化得到的化学镀镍层呈现典型的球... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

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铝基覆铜板结构图

第一章绪论7图1-2电镀铜过程的装置图Figure1-2Devicediagramofcopperplatingprocess为了更深刻地了解金属阳离子电镀沉积的过程，图1-3是电沉积示意图，展示了电沉积过程必须经历的三个过程：首先是电解质内部的水合金属阳离子或金属络合离子在电场的作用下迁移到电极界面，从而迁移到阴极双电层溶液的另一侧，即液相传质过程；其次，水合金属阳离子或金属络合离子通过双电层，并且在通过双电层的过程中周围的水合分子或配体层会被脱掉，这样金属离子从阴极上得到电子还原为金属原子，此过程称为电化学反应过程；最后，金属原子沿着金属表面扩散到结晶生长点，并在晶格内部呈规则排列形成晶体直至阴极上形成金属层，此过程称为电结晶过程。图1-3电沉积示意图[13]Figure1-3Schematicofelectrodeposition[13]镀液组成：硫酸铜+硫酸（低酸高铜）

广东工业大学硕士学位论文81.1.4铝上电镀铜存在的困难根据电镀铜的机理可以知道，其主要是电镀液中的铜离子在电场的作用下移动到阴极表面与电子结合发生还原反应从而得到金属铜的过程。图1-4展示的是铝上直接电镀铜的宏观形貌，从图中可以说明，铝上直接电镀铜，在3M胶带撕扯后，其铜镀层与铝基底结合力非常差，发生严重的起皮现象，铜镀层直接脱落下来，这将会严重影响产品的性能。铝上电镀铜得到的铜镀层结合力差的主要原因是：①铝的化学性质比较活泼，标准电极电势较负，在空气中极易和氧发生反应生成一层致密的氧化膜，即使铝经过除油和碱蚀刻等前处理后，在取出接触空气的瞬间也会快速的生成氧化膜，由此在电镀铜后得到的铜镀层与铝基体的结合力将会受到影响；②当铝基体放入电镀液中，由于电镀液是酸性环境，铝会与硫酸发生反应，并且还会与铜离子发生置换反应，在其表面生成置换层，所得的膜层粗糙、疏松，与铝基体的结合强度很差；③在电镀过程中，由于铝合金工件中含有其他的金属杂质，基体表面会出现滞渗溶液和气体等现象，这样电镀后，镀层与基体容易发生电化学腐蚀，致使镀层出现脱落、起泡甚至局部黑斑现象；④与其他很多金属的热膨胀系数相比，铝的热膨胀系数更大，当环境温度急剧变化时，铝上的镀层极易发生起皮脱落，导致镀层结合力很差。图1-4铝合金上直接电镀铜Figure1-4Directcopperplatingonaluminumalloy

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本文编号：3216202