銅鍵合線因其具有良好的電學(xué)性能、力學(xué)性能和熱學(xué)性能,且其價格相對低廉,被廣泛應(yīng)用于集成電路電子封裝領(lǐng)域。但是銅鍵合線的抗氧化性和耐蝕性較差,嚴(yán)重限制它的廣泛應(yīng)用。因此,制備價格低廉、抗氧化性能和耐蝕性能好的銅基復(fù)合鍵合絲是目前電子封裝行業(yè)的一個新挑戰(zhàn)。銀具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、良好的耐蝕性與抗氧化性,是一種理想的鍍層材料。結(jié)合銅的價格優(yōu)勢和銀的優(yōu)異的導(dǎo)電性、較好的抗氧化和耐蝕性能,銅銀復(fù)合鍵合絲具有更高的性價比。一般來說,制備銅銀復(fù)合鍵合絲三道主要工序為:電鍍,冷拔和退火。本文主要通過電鍍實(shí)現(xiàn)銅棒表層鍍銀,探究電鍍工藝的基本規(guī)律,并初步考察其冷拔行為。目前,工業(yè)上多采用在精拉細(xì)銅絲上電鍍或化學(xué)鍍貴金屬的方法,生產(chǎn)銅/貴金屬復(fù)合鍵合絲。本論文采用在直徑較粗的銅棒上直接鍍銀,隨后拉拔的方式,以簡化工藝降低成本。為環(huán)境友好,本文探索在銅棒上實(shí)現(xiàn)無氰鍍銀,研究在煙酸鍍銀的過程中,溫度、電流密度和時間對銀層結(jié)構(gòu)、表面形貌、鍍層厚度和擇優(yōu)取向的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,在電鍍時間為30 min時,其鍍銀層厚度和電流密度的函數(shù)關(guān)系為T=-73.4ρ~2+106.9ρ+1.5(0.1≤ρ≤0.8)其中,T為銀層的厚度,ρ為電流密度;在0.2 A/dm~2的電流密度下,鍍銀層厚度和時間的函數(shù)關(guān)系為T=0.52t+3.32(5≤t≤60)其中,T為銀層的厚度,t為電鍍時間。使用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對鍍銀層的微觀形貌和鍍層平整度進(jìn)行觀察。結(jié)果表明,在電鍍參數(shù)為:溫度30℃、電流密度0.2 A/dm~2、電鍍時間30 min時,得到良好銀鍍層,鍍層銀顆粒細(xì)小致密,表面平整光亮。采用X射線衍射儀(XRD)觀察銀鍍層的織構(gòu)系數(shù)和晶粒生長方式,電鍍溫度為30℃,電流密度0.1 A/dm~2、0.2 A/dm~2和0.4 A/dm~2,電鍍時間為30 min和60 min時,(220)晶面織構(gòu)系數(shù)最大,為擇優(yōu)取向。并且通過透射電子顯微鏡(TEM)來證實(shí)電鍍參數(shù)在溫度30℃,電流密度0.2A/dm~2,電鍍時間30 min條件下,面心立方結(jié)構(gòu)的最密晶向110是鍍銀層厚度的主要生長方向,與XRD中得到的結(jié)論一致。通過電化學(xué)工作站和納米壓痕儀分別對銀鍍層的耐蝕性和力學(xué)性能進(jìn)行測試,鍍液溫度為30℃、電流密度為0.2 A/dm~2、電鍍時間為30 min時,銀鍍層耐腐蝕性最好。使用萬能試驗機(jī)對8 mm的銅銀銅棒進(jìn)行拉拔,并使用SEM對界面形貌進(jìn)行觀測分析。在拉拔的過程中,鍍層變得更加光亮均勻,并且鍍層也沒有脫落。通過能譜線掃描來證實(shí),在銀層和銅基體之間沒有元素擴(kuò)散和金屬間化合物的產(chǎn)生。在溫度30℃,電流密度0.2 A/dm~2,電鍍時間30 min的條件下,鍍銀銅棒經(jīng)過兩道次拉拔至7.32 mm后,銀鍍層擇優(yōu)取向由{220}變?yōu)閧311}。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ153.16;TG356.47

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