采用分層電鍍技術(shù)在氮化鋁基板上制備了金錫共晶薄膜,主要工序?yàn)榇趴貫R射銅、電鍍鎳、電鍍錫、電鍍金和熱處理。研究了電鍍工藝和熱處理的相關(guān)因素對金錫共晶膜層性能的影響,得到了可制得Au、Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(80±1)%和(20±1)%的金錫共晶合金膜的工藝參數(shù)。所得共晶膜可焊性良好,剪切強(qiáng)度優(yōu)異。

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【部分圖文】：

圖1 氮化鋁基板依次磁控濺射銅以及電鍍鎳、錫、金后的表面形貌

從圖1可知，濺射的銅種子層均勻、致密，厚約3μm，表面粗糙度(Ra)為68.8nm，銅晶粒呈多邊形。電鍍鎳層厚約2μm,Ra為73.3nm，晶粒的多邊形開始模糊化。繼續(xù)電鍍約2μm厚的錫后已看不到金屬晶粒，此時氮化鋁基板宏觀上呈現(xiàn)出鏡面反光的效果，Ra降至26.7nm。電鍍....

圖2 無鎳層(a)和有鎳層(b)時金錫合金經(jīng)350°C熱處理10 s后的能譜分析結(jié)果

鎳常作為阻擋層和防擴(kuò)散層，但鎳的熱導(dǎo)率較銅、金等金屬低，在散熱要求較高的領(lǐng)域，如果可以不用鎳層，則盡可能不用。圖2是無鎳層和有1～2μm厚的鎳層時金錫鍍層經(jīng)350°C熱處理10s后的能譜圖，熱處理前金層厚度約3μm，錫層厚度約2.3μm。從圖2a可見，在無鎳層的情況下，熱處理過....

圖3 Al N\Cu\Ni\Sn\Au膜層表面的發(fā)花(a)和分層(b)現(xiàn)象

金錫合金層中Au和Sn的含量之比決定了合金的熔點(diǎn)和其他性能。理論上而言，Au和Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為80%和20%，即兩者的原子分?jǐn)?shù)比為2.4∶1時，屬于共晶組織結(jié)構(gòu)。對于雙層結(jié)構(gòu)的金錫膜層而言，要得到成分為Au80Sn20的共晶結(jié)構(gòu)，金層和錫層的厚度設(shè)計(jì)十分重要。因此固定金層厚度....

圖4 不同錫層厚度時所得金錫合金的表面形貌和能譜分析結(jié)果

圖3AlN\Cu\Ni\Sn\Au膜層表面的發(fā)花(a)和分層(b)現(xiàn)象錫層厚度為(2.1±0.1)μm時，熱處理后得到的金錫合金膜表面存在大量針孔，Au、Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏離金錫共晶組織，金含量偏高，該合金即使在350°C下也不會熔化，無實(shí)用價值。

本文編號：4043615