[发明专利]一种镍纳米针锥阵列电镀液及电镀方法

说明书

本发明公开了一种镍纳米针锥阵列电镀液及电镀方法。电镀液的参数及各组分含量如下：镍盐0.3mol/L～4mol/L，结晶调整剂0.2mol/L～5mol/L，缓冲剂0.1mol/L～3mol/L，pH1～7。电镀工艺参数如下：镀液温度30℃～75℃，电流密度0.5A/cm²～10A/cm²，电镀时间5s～10min。通过使用本发明的电镀液和电镀工艺，在金属表面电镀制备了平均高度为500nm左右的镍纳米针锥阵列。该镍纳米针锥阵列结构显著增加了金属的表面积，能够解决焊接过程中金属表面与被焊接材料的焊接界面结合力不足的问题，也能够增强金属表面与环氧树脂等有机材料的粘接强度。尤其，该镍纳米阵列结构适用于纳米银新型焊料的焊接工艺，实现了无压、低温和快速烧结，并大幅提高了焊接结合强度。

技术领域

本发明涉及到金属表面电镀技术领域，尤其涉及一种镍纳米针锥阵列电镀液及电镀方法。

背景技术

金属封装是采用金属作为芯片载体或壳体，实现一个或多个芯片的支撑、包封，并连接成电路器件的制造工艺，具有安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用。对于大多数电子产品而言，封装技术都是非常关键的一环。

金属封装界面与焊料、环氧等连接材料的结合力是影响电子产品质量及可靠性的关键因素。随着电子行业无铅化的进行，越来越多的新型焊接材料，如Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-In、Au-Sn、各类纳米金属焊料等，以及新型框架处理技术，如表面预镀钯的Pd无铅引线框架封装技术等都逐渐获得应用。然而，上述新型焊接材料和工艺技术都存在润湿性不足的问题，导致封装界面结合力较弱，在金属封装产品使用的过程中，封装体受到热冲击、受热膨胀和水分汽化等影响，极易导致应力集中使得金属封装界面剥离、开裂，很难满足航空、航天等行业对电子产品的高可靠性要求。因此，如何提高金属封装的界面结合力以改善金属封装的强度和工作可靠性，是先进电子产品研制应用的重要基础之一。

目前，研究者们已经意识到金属表面的粗糙度会对封装强度有影响。其中，通过在金属表面制备纳米阵列的方式，是改善金属表面润湿性，从而提高金属封装强度的主要途径之一。纳米阵列的制备方法包括自组装、水热法、模板法等。上述工艺方法存在过程复杂、工艺柔性差等问题。电化学直接沉积制备纳米阵列材料是基于传统电沉积理论的一种新工艺，相比自组装等方法，电化学直接沉积工艺具有以下优点：1)无需模板，制备过程一步到位；2)工艺简单，易于控制；3)可实现大面积制备；4)不受基体形状、基材等限制；5)成本低、设备投资少。因此，直接电沉积的方法在制备表面纳米阵列材料上优势明显，发展前途巨大。目前，采用电化学直接沉积工艺制备镍纳米阵列应用在金属封装方面尚未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种增强金属镀层强度的镍纳米针锥阵列电镀工艺方法。本发明的的技术方案如下：

本发明提出一种镍纳米针锥阵列电镀液，该电镀液的组分质量参数如下：镍盐：0.3mol/L～4mol/L，结晶调整剂：0.2mol/L～5mol/L，缓冲剂：0.1mol/L～3mol/L，pH值：1～7。

其中，所述镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍中的一种或几种组合。

其中，所述结晶调整剂为十八烷基胺、氯化二甲基十六烷基胺、乙氧基化烷基胺、十六烷基二甲基叔胺、对苯胺、盐酸乙二胺、盐酸硫胺、盐酸苯胺、氨基磺酸中的一种或几种组合。

其中，所述缓冲剂为醋酸及醋酸盐、酒石酸及酒石酸盐、碳酸及碳酸盐、硼酸及硼酸盐、磷酸及磷酸盐、氨水、三乙醇胺、四硼酸钠、四草酸钾、柠檬酸及柠檬酸盐、乙二胺中的一种或几种的组合。

本发明还提出一种利用所述镍纳米阵列电镀液进行电镀的方法，以黄铜、电镀铜或钼铜合金中的一种为基板，使用所述镍纳米阵列电镀液进行电镀；电镀完毕，取出电镀体用去离子水冲洗干净，并用吹风机吹干。

其中，电镀过程中所述电镀液的温度控制在30℃～75℃。