氮化铝表面分层电镀制备金锡共晶薄膜工艺

发布时间：2025-05-07 04:35

　　 采用分层电镀技术在氮化铝基板上制备了金锡共晶薄膜,主要工序为磁控溅射铜、电镀镍、电镀锡、电镀金和热处理。研究了电镀工艺和热处理的相关因素对金锡共晶膜层性能的影响,得到了可制得Au、Sn质量分数分别为(80±1)%和(20±1)%的金锡共晶合金膜的工艺参数。所得共晶膜可焊性良好,剪切强度优异。

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【部分图文】：

图1 氮化铝基板依次磁控溅射铜以及电镀镍、锡、金后的表面形貌

从图1可知，溅射的铜种子层均匀、致密，厚约3μm，表面粗糙度(Ra)为68.8nm，铜晶粒呈多边形。电镀镍层厚约2μm,Ra为73.3nm，晶粒的多边形开始模糊化。继续电镀约2μm厚的锡后已看不到金属晶粒，此时氮化铝基板宏观上呈现出镜面反光的效果，Ra降至26.7nm。电镀....

图2 无镍层(a)和有镍层(b)时金锡合金经350°C热处理10 s后的能谱分析结果

镍常作为阻挡层和防扩散层，但镍的热导率较铜、金等金属低，在散热要求较高的领域，如果可以不用镍层，则尽可能不用。图2是无镍层和有1～2μm厚的镍层时金锡镀层经350°C热处理10s后的能谱图，热处理前金层厚度约3μm，锡层厚度约2.3μm。从图2a可见，在无镍层的情况下，热处理过....

图3 Al N\Cu\Ni\Sn\Au膜层表面的发花(a)和分层(b)现象

金锡合金层中Au和Sn的含量之比决定了合金的熔点和其他性能。理论上而言，Au和Sn的质量分数分别为80%和20%，即两者的原子分数比为2.4∶1时，属于共晶组织结构。对于双层结构的金锡膜层而言，要得到成分为Au80Sn20的共晶结构，金层和锡层的厚度设计十分重要。因此固定金层厚度....

图4 不同锡层厚度时所得金锡合金的表面形貌和能谱分析结果

图3AlN\Cu\Ni\Sn\Au膜层表面的发花(a)和分层(b)现象锡层厚度为(2.1±0.1)μm时，热处理后得到的金锡合金膜表面存在大量针孔，Au、Sn的质量分数偏离金锡共晶组织，金含量偏高，该合金即使在350°C下也不会熔化，无实用价值。

本文编号：4043615