[发明专利]一种Ni-P晶体合金镀层及其在金刚石增强铝基复合材料焊接中的应用

说明书

本发明公开了一种Ni‑P晶体合金镀层及其在金刚石增强铝基复合材料焊接中的应用，属于化学沉积技术领域。本发明以乳酸和Na₃C₆H₅O₇作为络合剂，镀液其余组分为镍盐，次亚磷酸盐，乙酸盐，硫脲及添加剂。使用以乳酸和Na₃C₆H₅O₇作为络合剂的镀液，化学沉积得到Ni‑P的晶体合金镀层，该镀层中镍含量为92％‑98％，余量为磷。本发明通过调试敏化活化液浓度、敏化活化处理时间、镀液温度、化学沉积时间和pH等工艺条件，成功制备了能极大提高金刚石/Al电子封装复合材料焊接性能、具有优异力学性能的Ni‑P合金镀层，可应用于微电子以及半导体器件封装领域。

技术领域

本发明涉及化学沉积技术领域，具体涉及一种Ni-P合金镀层及其在金刚石增强铝基复合材料焊接中的应用，所述合金镀层适用于微电子领域以及半导体器件封装等领域。

背景技术

随着电子行业的发展，电子元器件集成度变得越来越高，工作时产生的热量也将越来越多。如果热量不能及时散出，相邻部件会因产生较大的热应力而导致热疲劳失效，降低其寿命，因此，散热问题成为电子信息产业关注的焦点。但是传统单一基体的各种封装材料难以满足工业中对其热导率、密度、热膨胀系数等各方面性能的综合要求。电子封装复合材料不仅有着很高的热导率，也有与半导体材料相匹配的热膨胀系数，具有极佳的发展与应用前景。金刚石增强铝基复合材料是一类新型、具有可调整与基板相匹配的热膨胀系数、高热导率的电子封装材料，但由于润湿性差、可焊性低，其应用受到极大限制，所以如何提高其可焊性具有很大的研究意义。

在基材表面制备特定的金属镀层是一种能够提高基材焊接性能的有效方法。化学镀是一种简便、低成本、无需复杂设备的制备复合材料表面镀层的方法，相较电镀来说节约很多成本，可在企业生产中大规模应用。并且通过化学镀得到的Ni-P合金镀层具有耐腐蚀、耐高温和良好的焊接性等性能。

目前已报道的化学镀Ni-P的配方以及工艺流程，没有在金刚石/Al基材上成功制备得到稳定的晶体Ni-P合金镀层的应用，更没有用于电子封装的相关报道。

综上，在金刚石/Al复合材料表面制备Ni-P镀层具有非常高的研究价值与实践意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种Ni-P晶体合金镀层及其在金刚石增强铝基复合材料焊接中的应用，通过采用特定组成的镀液以及对工艺参数进行优化，可以化学沉积出成分可控、厚度可控、表面均匀光亮的晶体结构合金镀层，该合金镀层与基材结合力能够达到13.4MPa-16.6MPa。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种Ni-P晶体合金镀层，该合金镀层是采用化学沉积方法制备，化学沉积所用镀液包括主盐、还原剂和络合剂，其中：所述主盐为镍盐，所述还原剂为含磷酸和/或次亚磷酸盐；所述络合剂为乳酸或乳酸盐单组分；或者所述络合剂为乳酸和柠檬酸盐双组分；所述络合剂为双组分时，乳酸含量大于80wt.％。所述镀液组成如下：

所述镍盐为NiSO₄和/或NiCl₂，所述含磷酸为次亚磷酸、磷酸和亚磷酸中的一种或几种；所述次亚磷酸盐为次亚磷酸钠和/或次亚磷酸钾；所述缓冲剂为醋酸、醋酸钠、乙二酸和硼酸中的一种或几种；所述稳定剂为硫脲。

所述镀液还包括光亮剂和润湿剂；所述光亮剂为糖精钠或丁炔二醇，光亮剂浓度为0.2-3g/L；所述润湿剂为十二烷基磺酸钠，润湿剂浓度为0.1-0.3g/L。

所述化学沉积方法的过程为：首先对经过预处理的基材进行敏化活化处理；然后采用所述镀液在基材上进行化学沉积，形成Ni-P晶体合金镀层；所述基材为金刚石增强铝基复合材料或金刚石与其他金属的复合材料。