无氰镀银铜棒的制备工艺及拉拔

发布时间：2020-09-21 11:45

　　铜键合线因其具有良好的电学性能、力学性能和热学性能,且其价格相对低廉,被广泛应用于集成电路电子封装领域。但是铜键合线的抗氧化性和耐蚀性较差,严重限制它的广泛应用。因此,制备价格低廉、抗氧化性能和耐蚀性能好的铜基复合键合丝是目前电子封装行业的一个新挑战。银具有优异的导电性、良好的耐蚀性与抗氧化性,是一种理想的镀层材料。结合铜的价格优势和银的优异的导电性、较好的抗氧化和耐蚀性能,铜银复合键合丝具有更高的性价比。一般来说,制备铜银复合键合丝三道主要工序为:电镀,冷拔和退火。本文主要通过电镀实现铜棒表层镀银,探究电镀工艺的基本规律,并初步考察其冷拔行为。目前,工业上多采用在精拉细铜丝上电镀或化学镀贵金属的方法,生产铜/贵金属复合键合丝。本论文采用在直径较粗的铜棒上直接镀银,随后拉拔的方式,以简化工艺降低成本。为环境友好,本文探索在铜棒上实现无氰镀银,研究在烟酸镀银的过程中,温度、电流密度和时间对银层结构、表面形貌、镀层厚度和择优取向的影响规律。研究结果表明,在电镀时间为30 min时,其镀银层厚度和电流密度的函数关系为T=-73.4ρ~2+106.9ρ+1.5(0.1≤ρ≤0.8)其中,T为银层的厚度,ρ为电流密度;在0.2 A/dm~2的电流密度下,镀银层厚度和时间的函数关系为T=0.52t+3.32(5≤t≤60)其中,T为银层的厚度,t为电镀时间。使用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对镀银层的微观形貌和镀层平整度进行观察。结果表明,在电镀参数为:温度30℃、电流密度0.2 A/dm~2、电镀时间30 min时,得到良好银镀层,镀层银颗粒细小致密,表面平整光亮。采用X射线衍射仪(XRD)观察银镀层的织构系数和晶粒生长方式,电镀温度为30℃,电流密度0.1 A/dm~2、0.2 A/dm~2和0.4 A/dm~2,电镀时间为30 min和60 min时,(220)晶面织构系数最大,为择优取向。并且通过透射电子显微镜(TEM)来证实电镀参数在温度30℃,电流密度0.2A/dm~2,电镀时间30 min条件下,面心立方结构的最密晶向110是镀银层厚度的主要生长方向,与XRD中得到的结论一致。通过电化学工作站和纳米压痕仪分别对银镀层的耐蚀性和力学性能进行测试,镀液温度为30℃、电流密度为0.2 A/dm~2、电镀时间为30 min时,银镀层耐腐蚀性最好。使用万能试验机对8 mm的铜银铜棒进行拉拔,并使用SEM对界面形貌进行观测分析。在拉拔的过程中,镀层变得更加光亮均匀,并且镀层也没有脱落。通过能谱线扫描来证实,在银层和铜基体之间没有元素扩散和金属间化合物的产生。在温度30℃,电流密度0.2 A/dm~2,电镀时间30 min的条件下,镀银铜棒经过两道次拉拔至7.32 mm后,银镀层择优取向由{220}变为{311}。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ153.16;TG356.47

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