[发明专利]一种金刚石铝复合材料表面镀覆工艺

说明书

本发明提供一种金刚石铝复合材料表面镀覆工艺，属于表面处理技术领域。所述表面镀覆工艺包括依次进行的除油，酸洗，浸锌活化，化学预镀镍，化学镀镍，酸洗，活化，二次化学镀镍，热处理，研磨，二次除油，二次活化，电镀镍及电镀金。采用本发明镀覆工艺可以在金刚石铝复合材料表面完整镀覆化学镀镍层、镀金层，且结合力良好；金刚石铝复合材料表面镀金层的粗糙度Ra≤0.4μm，沉积的金层可承受400℃高温不起泡、不起皮，满足金锗、金锡共晶焊接要求。在本发明镀覆的金刚石铝复合材料表面镀金层上共晶焊接元器件，按照国军标《GJB150.5A—2009军用设备环境试验方法—温度冲击试验》的试验方法进行，温度冲击后对共晶GaAs芯片采用X光检测，元器件共晶空洞率小于15％。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体为一种金刚石铝复合材料表面镀覆工艺。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电子元器件趋向于高集成度、大功率和小型化，发热量也越来越大，大功率半导体器件在应用过程中常常因为温度过高而无法正常工作，散热已成为电子信息产业发展迫切需要解决的问题。这就要求新型电子封装材料既具有高导热率，又具有与Si、GaAs等半导体材料相匹配的热膨胀系数。传统的Cu、Ag、Al等单一金属材料热膨胀率过高，AlN、Al₂O₃、SiC和Cu-W，Cu-Mo、Al-SiC等复合材料热导率又较低，已经不能满足现代电子元器件散热的要求。

金刚石铝复合材料热导率为500W·(m·K)^-1左右，热膨胀系数在7×10^-6/K～7.5×10^-6/K范围内可控，符合电子设备中散热载片低热膨胀系数和高热导率的性能要求。因此，金刚石铝复合材料有望能够作为热沉材料应用在大功率芯片上，是前景非常广阔的新型电子封装材料。

然而，金刚石铝复合材料表面均匀分布润湿性较差的铝和绝缘的金刚石颗粒，导致其表面的焊接性能较差，无法直接作为热沉材料应用，通常需要进行表面改性。

金刚石铝表面金刚石和铝两种成分物理化学性质差异较大，其中约有40％为与酸、碱容易反应的铝表面，约有60％的表面积为非常稳定且绝缘的金刚石表面，一般表面改性处理过程无法同时对这两种材料进行处理。仅有报道的电镀方法使用强酸或强氧化剂进行前处理，会对基材产生一定腐蚀从而导致最终镀覆层表面粗糙、镀层易鼓包，给后续焊接带来困难和风险，且过程控制难度大，环境污染严重。或者使用的处理溶液稳定性差，批量稳定生产难度非常大。

安全环保，便于操作和过程控制，可批量稳定生产的金刚石铝复合材料表面镀覆工艺是金刚石铝复合材料作为新型封装材料推广应用急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金刚石铝复合材料表面镀覆工艺，通过本发明工艺可以在金刚石铝基材表面获得外观、结合力、表面粗糙度良好的镀镍、镀金层，满足金锗、金锡共晶焊接的使用要求。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种金刚石铝复合材料表面镀覆工艺，包括依次进行的除油，酸洗，浸锌活化，化学预镀镍，化学镀镍，酸洗，活化，二次化学镀镍，热处理，研磨，二次除油，二次活化，电镀镍及电镀金。

进一步，所述除油包括化学除油和碱性除油，其中化学除油为将金刚石铝复合材料载板放入除油粉的溶液中超声清洗，取出后用自来水清洗，观察载板表面应有至少30s连续的水膜；碱性除油为将经过化学除油的载板放入碱性除油液中浸泡，然后用自来水清洗，浸泡。

化学除油液除去金刚石铝载板表面油污。碱性除油在化学除油的基础上进一步清除载板表面油污。两次除油可以将金刚石铝载板表面油污彻底清除干净，也不会造成基材腐蚀，同时这样工艺设置可以大大提高碱性除油液的使用寿命，适合于批量稳定生产。