專利名稱：一種鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是鋁碳化硅復(fù)合材料的焊接方法。
背景技術(shù)：
玻璃-金屬封裝技術(shù)應(yīng)用于混合電路的封裝，尤其在軍事及航空航天領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的封裝材料-可伐合金(Kovar)由于熱導(dǎo)率低、電阻率高、密度較大，使其應(yīng)用受到很大限制；高體積分?jǐn)?shù)SiC/Al復(fù)合材料比強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好，CET可調(diào)，密度低，使其成為取代可伐合金的理想密封材料。在微電子封裝中，一般只能采用釬焊工藝，工藝參數(shù)和接頭性能的要求很高。對(duì) SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基材料來說，SiC嚴(yán)重阻礙了釬料在母材上的潤濕與鋪展，同時(shí)由于鋁基的氧化使釬焊難以進(jìn)行。故SiC/Al復(fù)合材料在封裝前，其表面先鍍鎳，再鍍金，形成一種 M/Au雙層結(jié)構(gòu)，增加釬料的潤濕性。鎳很容易被空氣氧化而失去可焊性，因此SiC/Al復(fù)合材料僅鍍鎳而不鍍金進(jìn)行釬焊很難保證質(zhì)量，尤其是存放一段時(shí)間后，釬焊根本不能進(jìn)行。專利CN 101502904 A對(duì)SiC/Al復(fù)合材料表面進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，然后用Al-Ag-Cu共晶焊料進(jìn)行釬焊。由于釬焊溫度較高，鍍鎳層容易起皮鼓泡。專利CN 101293294 B在SiC/ Al復(fù)合材料表面進(jìn)行雙層鍍鎳，再將鍍鎳后SiC/Al復(fù)合材料外殼與蓋板用Sn基焊料焊接在一起。焊接孔隙率較高，另外樣品鍍鎳后也不能存放，需立即釬焊。其他一些專利對(duì)如何防止鎳的氧化，保持其電氣性能作了報(bào)道，如專利CN 101514457 A和CN 101974757 A及CN 101824621 A是把鍍好鎳的鍍件浸入含有緩蝕劑、成膜物質(zhì)和表面活性劑的有機(jī)溶液或水溶液中，使鎳表面形成一層固態(tài)憎水膜，封塞金屬表面微孔，防止鎳氧化變色，提高鍍鎳層抗鹽霧、抗潮濕、防霉菌的性能，同時(shí)不影響其電氣性能。此類方法對(duì)鍍鎳層的可焊性或多或少還是有一定影響，要達(dá)到微電子封裝5%以下孔隙率的要求是很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，該方法得到的SiC/Al復(fù)合材料鍍鎳樣品長期存放，焊接性能也不下降，且使用普通鉛錫焊料焊接氮化鋁電子陶瓷基片，焊接孔隙率達(dá)到5%以下，大大降低了由于鍍金而帶來的成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，首先對(duì)SiC/Al復(fù)合材料進(jìn)行預(yù)處理，然后化學(xué)鍍鎳，控制化學(xué)鍍鎳的溫度為83°C 90°C，pH為4. 5 5. 0，化學(xué)鍍鎳時(shí)間為30min 120min，最后進(jìn)行后處理過程；所述化學(xué)鍍鎳所用鍍液的水溶液配方選自以下兩種配方之一配方1由以下組分組成，各組分的濃度如下NiSO4 · 6H20
NaH2PO2 · H2O 乙醇酸
CH3COONa · 3H20 穩(wěn)定劑
23g/L 28g/L， 20g/L 30g/L， 50g/L 80g/L, 10g/L 25g/L， 3ml/L 8ml/L ； 配方2由以下組分組成，各組分的濃度如下 NiSO4 · 6H2023g/L ^g/L，
NaH2PO2 · H2O20g/L 30g/L，
蘋果酸15g/L 25g/L，
CH3COONa · 3H20 lOg/L 25g/L， 穩(wěn)定劑3ml/L anl/L ；
所述后處理過程為超聲水洗，無水丙酮脫水，無水酒精老化，最后真空包裝即可。 所述穩(wěn)定劑選自KI、Mo03、MBT或硫脲中的一種或幾種。
所述預(yù)處理為首先用180-220目的石英砂進(jìn)行噴砂處理，然后在75°C 80°C下堿性除油，水洗，二次浸鋅即可。所述超聲水洗是指將樣品浸泡到去離子水中，超聲清洗2 3次，每次aiiin 3min。所述無水丙酮脫水是指將去離子水清洗后的樣品浸泡到無水丙酮中，超聲清洗脫水2min 3min。所述無水酒精老化是指將無水丙酮脫水后的樣品浸泡到無水酒精中，老化 IOh 18h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于本發(fā)明先對(duì)SiC/Al復(fù)合材料進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，然后進(jìn)行超聲水洗、無水丙酮脫水、 浸泡無水酒精老化、真空包裝，得到的SiC/Al復(fù)合材料鍍鎳樣品長期存放，焊接性能也不下降；且使用普通鉛錫焊料焊接氮化鋁電子陶瓷基片，焊接孔隙率在5%以下，大大降低了由于鍍金而帶來的成本。




圖1是實(shí)施例1的樣片焊接后孔隙率檢測結(jié)果的照片，底部淺色帶孔部分為鍍鎳 SiC/Al復(fù)合材料樣品，深色部分為四塊焊接電子氮化鋁陶瓷片，陶瓷片與復(fù)合材料之間的孔隙率(白色孔點(diǎn))在3%以下。圖2是實(shí)施例2的樣片焊接后孔隙率檢測結(jié)果的照片，底部白色帶孔部分為鍍鎳 SiC/Al復(fù)合材料樣品，黑色部分為四塊焊接電子氮化鋁陶瓷片，陶瓷片與復(fù)合材料之間只有很少白色孔點(diǎn)，孔隙率在5%以下。具體實(shí)施方法下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說明，本發(fā)明的實(shí)施例只是列舉并不是窮舉，例如化學(xué)鍍鎳配方中各組分的濃度在權(quán)利要求限定的濃度內(nèi)都是可實(shí)施本發(fā)明的，化學(xué)鍍鎳條件左右波動(dòng)一些都是可以實(shí)施本發(fā)明的。實(shí)施例1
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對(duì)SiC/Al復(fù)合材料首先用200目石英砂進(jìn)行噴砂處理，噴砂可以明顯增強(qiáng)鍍層結(jié)合力及減少表面缺陷。再在78°C的溫度下堿性(用30wt%的磷酸鈉和30wt%的碳酸鈉) 除油，水洗，二次浸鋅，最后酸性化學(xué)鍍鎳，化學(xué)鍍鎳所用鍍液的水溶液配方和工藝條件如表1所示表1實(shí)施例1中化學(xué)鍍鎳所用鍍液的水溶液配方和工藝條件
權(quán)利要求
1. 一種鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，其特征是，首先對(duì)SiC/Al復(fù)合材料進(jìn)行預(yù)處理，然后化學(xué)鍍鎳，控制化學(xué)鍍鎳的溫度為83°C 90°C，pH為4. 5 5. 0，化學(xué)鍍鎳時(shí)間為30min 120min，最后進(jìn)行后處理過程；所述化學(xué)鍍鎳所用鍍液的水溶液配方選自以下兩種配方之一 配方1由以下組分組成，各組分的濃度如下NiSO4 · 6H2023g/L )28g/L,NaH2PO2 · H2O20g/L .30g/L，乙醇酸50g/L ‘ 80g/L，CH3COONa · 3H2010g/L -25g/L,穩(wěn)定劑3ml/L ‘ 8ml/L ；配方2由以下組分組成，各組分的濃度如下NiSO4 · 6H2023g/L --28g/L,NaH2PO2 · H2O20g/L .30g/L，蘋果酸15g/L , 25g/L,CH3COONa · 3H2010g/L ^25g/L,穩(wěn)定劑3ml/L ‘ 8ml/L ；所述后處理過程為超聲水洗，無水丙酮脫水，無水酒精老化，最后真空包裝即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，其特征是，所述穩(wěn)定劑選自KI、Mo03、MBT或硫脲中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，其特征是，所述預(yù)處理為首先用180-220目的石英砂進(jìn)行噴砂處理，然后在75°C 80°C下堿性除油，水洗，二次浸鋅即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，其特征是，所述超聲水洗是指將樣品浸泡到去離子水中，超聲清洗2 3次，每次aiiin :3min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，其特征是，所述無水丙酮脫水是指將去離子水清洗后的樣品浸泡到無水丙酮中，超聲清洗脫水a(chǎn)nin 3min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，其特征是，所述無水酒精老化是指將無水丙酮脫水后的樣品浸泡到無水酒精中，老化IOh 18h。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種鋁碳化硅復(fù)合材料可焊性化學(xué)鍍鎳的方法，首先對(duì)SiC/Al復(fù)合材料進(jìn)行預(yù)處理，然后化學(xué)鍍鎳，控制化學(xué)鍍鎳的溫度為83℃～90℃，pH為4.5～5.0，化學(xué)鍍鎳時(shí)間為30min～120min，最后進(jìn)行后處理即可。經(jīng)過本發(fā)明化學(xué)鍍鎳的SiC/Al復(fù)合材料表面使用普通鉛錫焊料焊接氮化鋁電子陶瓷基片，焊接孔隙率達(dá)到5％以下，大大降低了由于鍍金而帶來的成本，且得到的SiC/Al復(fù)合材料鍍鎳樣品長期存放，焊接性能不下降。
文檔編號(hào)C23C18/36GK102517569SQ201110415109
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者傅圣利, 楊盛良 申請(qǐng)人:湖南浩威特科技發(fā)展有限公司