钼铜载体镀金前处理工艺研究

2013-09-26许小琴

电镀与精饰 2013年12期

许小琴

(中航成都亚光电子股份有限公司，四川成都 610051)

引言

钼铜材料具有高电导热导性、低的可调节的热膨胀系数、特殊的高温性能、无磁性、低气体含量和良好的真空性能、良好的机加工性等特点，尤其可贵的是，其热膨胀系数的导热导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计，因而给该材料的应用带来了极大的方便。钼铜材料主要应用于微电子和功率电子器件中，作为微波器件或集成电路的封装，起到支承和散热的作用，与钨铜相比更具有质量轻的优势，被广泛应用到航天领域［1］。

虽然钼铜材料具有很强的应用优势，但仍然需要通过对其表面进行相应的加工处理才能得以实现，而钼铜表面极易被氧化形成复杂的氧化膜，处理该氧化膜成为表面处理的瓶颈。传统的处理方法中镀铬等工艺对环境影响大，且小载体工艺不好控制，结合公司现有工艺和设备，摸索出了满足金锗钎焊需要的钼铜表面镀金工艺。

钼铜材料根据使用场合可用不同的加工工艺，目前有铜-钼-铜(CMC)结构，主要应用于热沉、电极等场合;渗铜法和混合物烧结法所得到的材料可进一步加工成所需要的尺寸。本课题主要对渗铜法制备的钼铜材料(铜质量分数低于30%)经机械加工成载体后进行表面镀金前处理工艺研究。

1 实验材料及设备

基材为钼铜载体(Mo85Cu)，尺寸为13mm×8mm×0.6mm，设备有烧结炉、电镀槽、电镀电源和烘箱等。

2 工艺流程的改进

2.1 传统工艺流程

传统的工艺流程为:

从传统工艺流程图分析知道，处理钼铜关键工序是喷砂、阳极浸蚀和预镀铬，上述加工方法存在的问题有以下几方面:1)镀金载体使用时与金锗焊料钎焊共晶，采用喷砂工艺后的表面状态会影响烧结工艺的控制，一般限制采用喷砂工艺;2)由于钼铜表面孔隙较多，喷砂时破碎的砂粒镶嵌在基体上，如没有彻底清除干净会引起产品的多余物;3)阳极浸蚀工艺控制存在较大的难度，因为材料本身为非平衡合金，钼和铜经阳极浸蚀电化学反应程度不一致，加上材料加工时存在偏析等问题，极容易出现氧化膜去除不彻底或过腐蚀情况;4)预镀铬工艺中铬酐会对环境造成很大的污染，而且工作θ高达50℃以上，对环境和工作人员的危害很大;另外，载体尺寸比较小，工艺控制难度大，成品率低。由于上述原因，需要采用替代工艺加以解决。经过查阅资料，进行反复摸索和实验，设计出了一套新的工艺流程。

2.2 改进后的工艺流程

改进后的工艺流程为:

从改进后的工艺流程图可以看出，以化学粗化、化学脱膜和烧镍代替了机械处理(喷砂)、阳极处理(电化学腐蚀)和预镀铬。

2.2.1 化学粗化处理

粗化处理是将化学粗化液呈沸腾状态，时间的确定是载体表面全为铜颜色时停止。此工序主要是与载体表面的钼的氧化物、铜的氧化物进行反应，当氧化物反应结束后，铜就会抑制反应，这样就形成一层均匀的铜膜覆盖在基体上，在很大程度上阻止了氧化膜的再次形成［2］。

2.2.2 化学脱膜处理

脱膜处理是将化学脱膜液在室温下将载体表面铜膜完全去除为止。由于在粗化过程中形成的铜膜只是简单覆盖在基体上，如不将其去除，将影响后续镀层，容易发生起皮、起泡及结合力差等缺陷，去除后表面为光亮的钼基体，此时要在最短的时间内进行活化和镀镍，以免材料再次被氧化。

2.2.3 镀后热处理

由于渗铜法加工钼铜材料过程中会形成多孔结构，加之又进行了一定的机械加工处理，电镀镍不足以将孔填充覆盖，需要经过高温热处理，在θ为900～980℃，t为20～30min条件下进行热处理。目的是检验前处理的有效性，将孔隙中的气体等物质排出，将材料进行二次合金化，经过热处理后的载体就可以采用常规镍中间层上镀金的方法了。