论文部分内容阅读
高硅SiCp/Al复合材料具有高热导率、低且可调的热膨胀系数及高比强度,在电子封装行业及航空航天等领域具有广泛的应用。高硅SiCp/Al复合材料钎焊连接是电子器件封装的关键步骤,表面金属化是前提,化学镀Ni-P合金是最常用的手段。因此,高硅SiCp/Al复合材料表面化学镀镍及钎焊的研究是高硅SiCp/Al复合材料在电子封装及器件领域应用的基础性课题,对于指导实际生产也具有重要价值。采用SnCl2、PdCl2基溶液对高硅SiCp/Al复合材料表面进行敏化/活化,研究不同敏化时间下复合材料表面状态及敏化/活化质点的分布特征。敏化1.0min后,复合材料试样表面Al合金腐蚀适中,无大而深的腐蚀孔洞,Sn(OH)2颗粒在复合材料表面分布比较均匀,保证试样表面Pd活化质点较均匀分布。采用H2PO2-基化学镀液在敏化-活化后的高硅SiCp/Al复合材料表面镀覆Ni-P合金。研究了复合材料表面形貌对Ni-P沉积过程影响及Ni和P原子间结合方式。Sn/Pd活化点分布不均导致Ni-P颗粒优先沉积在Al合金和粗糙的SiC表面以及腐蚀孔洞中,Ni-P合金膜具有非晶结构,其中Ni原子和P原子存在化学键结合。在形成连续的Ni-P合金膜之后,化学镀Ni-P不再受SiCp/Al复合材料表面形貌及特性的影响,而是受由化学镀本身控制,Ni-P合金镀层遵循线性生长动力学,活化能为68.44kJ·mol-1。在高硅SiCp/Al复合材料与Kovar合金钎焊结构中的Ni-P合金镀层/Au-Sn共晶焊料界面形成连续(Au,Ni)3Sn2金属间化合物层,在其前沿形成大块ζ’(Au5Sn)及棒状(Au,Ni)3Sn2。经过200℃退火处理,棒状(Au,Ni)3Sn2逐渐消失,Au,Ni)3Sn2层厚度有所增加,与钎料界面更加平整。350℃保温25min钎焊,试样气密性可达1×10-10Pa·m3·S-1,经冷热冲击试验考核,焊点界面结合良好。