一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法与流程

文档序号:16857159发布日期:2019-02-12 23:27

本发明是一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法,属于封装元器件外壳镀覆技术领域。



背景技术:

陶瓷外壳及金属外壳广泛应用于微波功率器件、大功率模块GaN器件、混合集成电路、光通讯器件等军用或民用领域。因此,在外壳生产过程中需要实行诸多类似于高低温试验、耐湿,盐雾,THB(加速式温湿度及偏压测试),银迁移等各种环境测试,以保证其能够适应宇宙、高空、深海、极寒、极热等各种苛刻的外界使用条件。

银铜焊料,尤其是AgCu28焊料,在温度升到大约780℃时,焊料能迅速变成液态,同时起表面张力很小,具有很好的流淌性,在浸润性好的金属表面可以迅速流淌,被广泛用来进行陶瓷外壳或金属外壳的气密封装。然而在外壳银铜钎焊过程中,焊料表面经常夹杂的石墨颗粒、灰尘等杂质,一般的镀覆前处理手段难以处理干净,影响镀层结合力及产品成品率。

铜-钼铜-铜、铜-钼-铜、铜-钨铜-铜等铜基复合材料,因其优良的导热性和热膨胀系数可调,广泛用于高功率的功率外壳热沉材料。然而,无氧铜材料材质较软,加工过程中经常嵌入杂质,尤其是钼铜、钨铜加工过程中采用了氧化铝粉末进行精磨,经常在铜相富集区有氧化铝颗粒嵌入,如果镀前没有将表面的氧化铝颗粒去除干净,镀层考核将无法满足GJB548或GJB1420或GJB2440等相关标准镀层质量考核要求(450℃,空气,2min或470℃,氮气,1min镀层考核条件)。

技术实现要素:

本发明的目的在于针对钎焊后陶瓷外壳或玻璃外壳表面进行镀覆前的蚀刻过程,提出一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法,开发一种环保型双氧水基银铜焊料蚀刻溶液,以克服现有外壳封装过程中杂质颗粒影响品质的问题。

本发明的技术解决方案:一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法,包括如下步骤:

1)除油:对陶瓷外壳表面存在的手指印、油污等进行去除;

2)蚀刻:将陶瓷外壳浸入蚀刻溶液中处理;

3)活化:对陶瓷外壳表面氧化层进行去除;

4)预镀镍:大电流冲击镍,提升镍层与基体材料的结合力;

5)镀镍:采用低应力氨基磺酸镍体系加厚镍层,作为基体材料与镀金层过渡层;

6)预镀金:大电流冲击金,提升金层与镍层的结合力;

7)镀金:采用氰化亚金钾的柠檬酸盐体系加厚金层。

本发明的优点:

1)蚀刻后表面银铜焊料存在一定溶解,外壳钎焊过程中焊料表面夹杂的石墨颗粒、灰尘等杂质将脱离焊料表面;

2)焊料蚀刻后,焊料区域微观下粗糙度均匀一致,能提升后续焊料表面镀镍镀金层的结合力;

3)陶瓷外壳银铜焊接过程中,焊料可能溢流到陶瓷金属化层外,蚀刻后溢流到金属化外的银铜焊料将被去除,能有效阻挡陶瓷外壳镀镍镀金后银迁移问题的发生,确保陶瓷外壳银迁移、THB(加速式温湿度及偏压测试)、耐湿、高温耐湿等环境可靠性测试有效通过,提升产品可靠性;

4)针对无氧铜、铜-钼铜-铜等热沉的外壳可对铜、钼铜、银铜等一体化蚀刻,同时对可伐、陶瓷金属化镍层等材料不造成过腐蚀,提升外壳后续镀层结合力,满足GJB548或GJB1420或GJB2440等相关标准镀层质量考核要求和环保要求(450℃,空气,2min或470℃,氮气,1min镀层考核条件)。

具体实施方式

一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法,包括如下步骤:

1)除油:对陶瓷外壳表面存在的手指印、油污等进行去除;

2)蚀刻:将陶瓷外壳浸入蚀刻溶液中处理;

3)活化:对陶瓷外壳表面氧化层进行去除,使用体积比为30%~50%的盐酸对陶瓷外壳表面的金属氧化物进行活化处理,处理时间为1min~4min;

4)预镀镍:大电流冲击镍,提升镍层与基体材料的结合力,预镀镍采用恒电流方式进行电镀,电流密度为2 A/dm2~6 A/dm2

5)镀镍:采用低应力氨基磺酸镍体系加厚镍层,作为基体材料与镀金层过渡层,镀镍采用恒电流或正反脉冲方式进行电镀,电流密度为2 A/dm2~6 A/dm2

6)预镀金:大电流冲击金,提升金层与镍层的结合力,预镀金采用恒电流方式进行电镀,电流密度为0.5 A/dm2~3 A/dm2

7)镀金:采用氰化亚金钾的柠檬酸盐体系加厚金层,镀金采用恒电流或正反脉冲方式进行电镀,电流密度为0.1 A/dm2~0.4 A/dm2

所述的步骤2)中蚀刻溶液的配方包括如下物质:双氧水50 ml/L ~500ml/L(体积比)、氨水20 ml/L ~300ml/L(体积比)、稳定剂及缓蚀剂2 g/L ~30g/L;溶液温度为室温(25℃)~50℃,蚀刻时间为20s~10min。

其涉及的主要反应化学方程式如下:

所述的稳定剂及缓蚀剂采用羟基乙叉二膦酸(HEDP)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(钠)(EDTMO(S))、膦酸丁胺-1,2,4三羧酸(PBTC)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)、2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、硅酸钠、乙二胺四乙酸钠盐(EDTA)、锡酸钠、焦磷酸钠、8-羟基喹啉、硫脲中的一种或多种。

所述的步骤5)中的镍层厚度为1.3μm ~8.9μm。

所述的步骤7)中的金层厚度为1.3μm ~5.7μm。

实施例1(银铜焊料微蚀):

一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法,包括如下步骤:

1)除油:对外壳表面可能存在的手指印、油污等进行去除;

2)蚀刻:溶液配方及条件为:双氧水50ml/L ~300ml/L(体积比)、氨水20 ml/L ~200ml/L(体积比)、稳定剂及缓蚀剂2g/L ~20g/L;溶液温度:室温~50℃,蚀刻时间20 s ~1min;

3)活化:对外壳表面氧化层进行去除;

4)预镀镍:大电流冲击镍,提升镍层与基体材料的结合力;

5)镀镍:加厚镍层,通常采用低应力氨基磺酸镍体系,为基体材料与镀金层过渡层,如无特殊规定,镍层厚度为1.3μm ~8.9μm;

6)预镀金:大电流冲击金,提升金层与镍层的结合力;

7)镀金:加厚金层,通常为氰化亚金钾的柠檬酸盐体系,如无特殊规定,金层厚度为1.3μm ~5.7μm。

实施例2(银铜焊料蚀刻,提升银迁移、THB、耐湿等性能)

一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法,其包括如下方面:

1)除油:对外壳表面可能存在的手指印、油污等进行去除;

2)蚀刻:溶液配方及条件为:双氧水50ml/L ~300ml/L(体积比)、氨水20 ml/L ~200ml/L(体积比)、稳定剂及缓蚀剂2g/L ~20g/L。溶液温度:室温~50℃,蚀刻时间2min ~10min;

3)活化:对外壳表面氧化层进行去除;

4)预镀镍:大电流冲击镍,提升镍层与基体材料的结合力;

5)镀镍:加厚镍层,通常采用低应力氨基磺酸镍体系,为基体材料与镀金层过渡层,如无特殊规定,镍层厚度为1.3μm ~8.9μm;

6)预镀金:大电流冲击金,提升金层与镍层的结合力;

7)镀金,加厚金层,通常为氰化亚金钾的柠檬酸盐体系,如无特殊规定,金层厚度为1.3μm ~5.7μm。

实施例3(银铜焊料蚀刻,铜或铜-钼铜-铜等热沉一体化蚀刻)

一种环保型外壳镀覆前处理蚀刻液工艺及镀覆方法,其包括如下方面:

1)除油:对外壳表面可能存在的手指印、油污等进行去除;

2)蚀刻:溶液配方及条件为:双氧水50ml/L ~300ml/L(体积比)、氨水20 ml/L ~200ml/L(体积比)、稳定剂及缓蚀剂2g/L ~20g/L。溶液温度:室温~50℃,蚀刻时间2min ~10min。其一体化蚀刻热沉材料包含:无氧铜、铜-钼铜-铜、铜-钼-铜、铜-钨铜-铜等铜基复合材料;

3)活化:对外壳表面氧化层进行去除;

4)预镀镍:大电流冲击镍,提升镍层与基体材料的结合力;

5)镀镍:加厚镍层,通常采用低应力氨基磺酸镍体系,为基体材料与镀金层过渡层,如无特殊规定,镍层厚度为1.3μm ~8.9μm;

6)预镀金:大电流冲击金,提升金层与镍层的结合力;

7)镀金,加厚金层,通常为氰化亚金钾的柠檬酸盐体系,如无特殊规定,金层厚度为1.3μm ~5.7μm。

以上仅为本发明的较佳实施案例,不应以此限制本发明的范围,即凡是本发明权利要求书及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰,皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。

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