CN111378971A - 一种弥散铝铜表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种弥散铝铜表面处理方法，采用中性无磷除油剂，减少了环境污染，改变了电镀前酸洗处理方法，减少了由于前处理带来镀层缺陷。增加了化学镀镍，以保证镍层厚度均匀、增加镍层牢固度及工件可焊性。增加了电镀后退火工艺，减少工件应力的同时，使镍层向基体渗透，镀层更加致密。使用本发明表面处理后的弥散铝铜，钎焊后减少了界面反应，提高了产品成品率，增加了经济效益。

Description

一种弥散铝铜表面处理方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体地说是一种弥散铝铜表面处理方法。
背景技术
随着芯片集成程度越来越高，大功率封装外壳的需求越来越多，对散热性能的要求也越来越高，大功率外壳的底板或热沉块选用材料多为无氧铜或者铜基复合材料，弥散铝铜具有接近铜的热导率和热膨胀系数，但是高温强度性能比铜要好，成为高性能大功率封装外壳底板的更好选择。
由于大功率外壳底板采用钎焊方式与壳体连接，弥散铝铜的性能的增强来源于加入的Al2O3颗粒，Al2O3颗粒的热稳定性能极好，不同含量的弥散铝铜对 Ag-Cu焊料的浸润性均良好，但是弥散铝铜直接钎焊会出现严重的界面反应，出现孔洞导致产品报废，所以在使用弥散铝铜当做散热底板或热沉时，采用直接钎焊工艺控制比较困难。经过多次试验发现，对弥散铝铜进行表面处理，可以解决界面反应，降低钎焊工艺难度，并提高产品成品率。
发明内容
本发明为了解决弥散铝铜钎焊时界面反应，提供一种弥散铝铜表面处理方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种弥散铝铜表面处理方法其具体步骤如下：
步骤1、将弥散铝铜工件进行喷砂处理；
步骤2、将喷砂处理后的弥散铝铜工件绑挂上电镀挂具；
步骤3、将绑挂完的工件进行超声除油；
步骤4、将工件进行电解除油；
步骤5、将除油后的工件进行二连水洗；
步骤6、将工件进行第一道酸洗；
步骤7、将酸洗过的工件进行二连水洗；
步骤8、将工件进行强酸清洗；
步骤9、将强酸清洗后的工件进行二连水洗；
步骤10、将工件进行第二道酸洗；
步骤11、将第二道酸洗后的工件进行二连水洗；
步骤12、将水洗后的工件进行化学镀镍；
步骤13、将化学镀镍后的工件进行二连水洗；
步骤14、将水洗后的工件进行电镀镍；
步骤15、将电镀镍后的工件进行二连水洗；
步骤16、将水洗后的工件进行热水清洗；
步骤17、将清洗后的工件进行烘干；
步骤18、将烘干后的工件进行退火处理。
进一步的，步骤1中弥散铝铜工件内的Al2O3的含量为0.3％～1.1％。
进一步的，步骤1中喷砂所使用的为150#～280#的棕刚玉砂，喷砂压力为 0.1MPa～1MPa。
进一步的，步骤3中使用的为中性无磷除油粉，与纯水配比浓度为3％～6％ (体积比)，超声除油时间为3min～8min。
进一步的，配比后液体使用温度在70～85℃之间。
进一步的，步骤4中电解除油粉与纯水的配比浓度为60～80g/L，电解除油时间为15S～60S。
进一步的，配比后液体使用温度在60℃～80℃之间。
进一步的，步骤5、步骤7、步骤9、步骤11、步骤13、步骤15、步骤16 所使用的水均为纯水，纯水电阻率为15～18MΩ.cm。其中步骤5、步骤7、步骤 9、步骤11、步骤13、步骤15纯水使用温度为常温，水洗时间15S～30S。步骤 16纯水使用温度为65℃～85℃，清洗时间3min～5min。
进一步的，步骤6、步骤10酸洗所使用的酸为盐酸，与纯水配比3％～7％(体积比)，酸洗时间为15S～35S。
进一步的，步骤8所使用的强酸为纯水、双氧水和硫酸的混合液体，比例为8～10：1～3：3～6(体积比)，酸洗时间为1min～3min。
进一步的，步骤12化学镀镍为硫酸镍，PH值为8～9，镀层厚度为4～7μm。
进一步的，步骤14电镀镍为氨基磺酸镍，镀层厚度为5～8μm。
进一步的，步骤17所使用的为热风循环烘箱，温度80～100℃，烘干时间 10min～20min。
进一步的，步骤18所使用的为氢气退火炉，炉温600～800℃。退火时间 15min～30min。
与现有技术相比，本发明有以下有益的技术效果：
本发明一种弥散铝铜表面处理方法，采用中性无磷除油剂，减少了环境污染，改变了电镀前酸洗处理方法，减少了由于前处理带来镀层缺陷。增加了化学镀镍，以保证镍层厚度均匀、增加镍层牢固度及工件可焊性。增加了电镀后退火工艺，减少工件应力的同时，使镍层向基体渗透，镀层更加致密。使用本发明表面处理后的弥散铝铜，钎焊后减少了界面反应，提高了产品成品率，增加了经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详述：
一种弥散铝铜表面处理方法，具体包括以下步骤:
步骤1、首先将弥散铝铜工件进行喷砂处理；目的为了产品表面达到一致性。
步骤2、然后将喷砂处理后的弥散铝铜工件绑挂上电镀挂具；
步骤3、将绑挂完的工件进行超声除油；目的是为了去除喷砂、绑挂后工件表面的残留的油污及砂粒。
步骤4、将工件进行电解除油；进一步去除工件油污杂质。
步骤5、将除油后的工件进行二连水洗；防止上道工序杂质引入下道工序。
步骤6、将工件进行第一道酸洗；
步骤7、将酸洗过的工件进行二连水洗；
步骤8、将工件进行强酸清洗；
步骤9、将强酸清洗后的工件进行二连水洗；
步骤10、将工件进行第二道酸洗；
步骤11、将第二道酸洗后的工件进行二连水洗；
步骤12、将水洗后的工件进行化学镀镍；
步骤13、将化学镀镍后的工件进行二连水洗；
步骤14、将水洗后的工件进行电镀镍；
步骤15、将电镀镍后的工件进行二连水洗；
步骤16、将水洗后的工件进行热水清洗；
步骤17、将清洗后的工件进行烘干；
步骤18、将烘干后的工件进行退火处理。
步骤1中弥散铝铜工件内的Al2O3的含量为0.3％～1.1％，喷砂所使用的为 150#～280#的棕刚玉砂，喷砂压力为0.1MPa～1MPa。
步骤3中使用的为中性无磷除油粉，与纯水配比浓度为3％～6％(体积比)，超声除油时间为3min～8min，配比后液体使用温度在70～85℃之间。
步骤4中电解除油粉与纯水的配比浓度为60～80g/L，电解除油时间为 15S～60S，配比后液体使用温度在60℃～80℃之间。
步骤5、步骤7、步骤9、步骤11、步骤13、步骤15、步骤16所使用的水均为纯水，纯水电阻率为15～18MΩ.cm。其中步骤5、步骤7、步骤9、步骤11、步骤13、步骤15纯水使用温度为常温，水洗时间15S～30S。步骤16纯水使用温度为65℃～85℃，清洗时间3min～5min。
步骤6、步骤10酸洗所使用的酸为盐酸，与纯水配比3％～7％(体积比)，酸洗时间为15S～35S。
步骤8所使用的强酸为纯水、双氧水和硫酸的混合液体，比例为8～10：1～3： 3～6(体积比)，酸洗时间为1min～3min。
步骤12化学镀镍为硫酸镍，PH值为8～9，镀层厚度为4～7μm。
步骤14电镀镍为氨基磺酸镍，镀层厚度为5～8μm。
步骤17所使用的为热风循环烘箱，温度80～100℃，烘干时间10min～20min。
步骤18所使用的为氢气退火炉，炉温600～800℃。退火时间15min～30min。目的是使减少工件应力，使镍层向基体渗透，镀层更加致密。
实施例1
将Al2O3含量为0.3％的弥散铝铜底板，使用200#棕刚玉砂，喷砂机压力为0.5MPa，进行喷砂处理。将喷砂后的底板绑挂到电镀挂具上，然后将电镀挂具放入超声除油槽中，超声除油槽中为纯水与中性无磷除油粉混合溶液，除油粉浓度为4％(与纯水体积比)，使用温度72℃，超声时间4min。将超声除油后的底板放入电解除油槽中，进一步清洗，电解除油槽中为电解除油粉与纯水的混合溶液，配比浓度为60g/L，使用温度70℃，电解时间40S。将电解除油后的产品进行常温二连水洗，将水洗过的底板放入第一道酸洗槽，酸洗槽中为纯水与盐酸的混合溶液，盐酸比例为3％(体积比)，酸洗时间25S。然后进行常温二连水洗，水洗后进入强酸清洗，强酸溶液为为纯水、双氧水和硫酸的混合液体，比例为10：1：3(体积比)，酸洗时间1min。酸洗后进行常温二连水洗，然后进行第二道酸洗(工艺同第一道酸洗)，二连水洗。放入化学镀镍槽，化学镍为碱性硫酸镍，PH值为8.5，化学镀厚度为5μm，将化镀后的底板，放入点镀镍槽，电镀镍为氨基磺酸镍，电镀厚度为5μm。将电镀后的底板进行常温二连水洗，并使用70℃的热水清洗。然后放入85℃的热风循环烘箱内烘干12min。将烘干后的底板从电镀挂具上去下，放入650℃的氢气退火炉中10min，冷却后取出。
实施例2
将Al2O3含量为1.1％的弥散铝铜底板，使用280#棕刚玉砂，喷砂机压力为0.6MPa，进行喷砂处理。将喷砂后的底板绑挂到电镀挂具上，然后将电镀挂具放入超声除油槽中，超声除油槽中为纯水与中性无磷除油粉混合溶液，除油粉浓度为5％(与纯水体积比)，使用温度74℃，超声时间3min。将超声除油后的底板放入电解除油槽中，进一步清洗，电解除油槽中为电解除油粉与纯水的混合溶液，配比浓度为80g/L，使用温度72℃，电解时间60S。将电解除油后的产品进行常温二连水洗，将水洗过的底板放入第一道酸洗槽，酸洗槽中为纯水与盐酸的混合溶液，盐酸比例为5％(体积比)，酸洗时间30S。然后进行常温二连水洗，水洗后进入强酸清洗，强酸溶液为为纯水、双氧水和硫酸的混合液体，比例为9：2：4(体积比)，酸洗时间1.5min。酸洗后进行常温二连水洗，然后进行第二道酸洗(工艺同第一道酸洗)，二连水洗。放入化学镀镍槽，化学镍为碱性硫酸镍，PH值为8.8，化学镀厚度为7μm，将化镀后的底板，放入点镀镍槽，电镀镍为氨基磺酸镍，电镀厚度为6μm。将电镀后的底板进行常温二连水洗，并使用75℃的热水清洗。然后放入90℃的热风循环烘箱内烘干18min。将烘干后的底板从电镀挂具上去下，放入730℃的氢气退火炉中15min，冷却后取出。
使用以上两种方法表面处理后的底板进行银铜钎焊，焊料浸润性良好，钎焊界面反应、缺陷少，成品率高。
以上所述为本发明的较佳工作方式，并非对本发明型作任何限制，其他根据本发明型技术实质进行任何的修改和改进、以及变换等效结构，均属于本发明型技术方案的保护范围之内。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节。
发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此, 无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种弥散铝铜表面处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、将弥散铝铜工件进行喷砂处理；
步骤2、将喷砂处理后的弥散铝铜工件绑挂上电镀挂具；
步骤3、将绑挂完的工件进行超声除油；
步骤4、将工件进行电解除油；
步骤5、将除油后的工件进行二连水洗；
步骤6、将工件进行第一道酸洗；
步骤7、将酸洗过的工件进行二连水洗；
步骤8、将工件进行强酸清洗；
步骤9、将强酸清洗后的工件进行二连水洗；
步骤10、将工件进行第二道酸洗；
步骤11、将第二道酸洗后的工件进行二连水洗；
步骤12、将水洗后的工件进行化学镀镍；
步骤13、将化学镀镍后的工件进行二连水洗；
步骤14、将水洗后的工件进行电镀镍；
步骤15、将电镀镍后的工件进行二连水洗；
步骤16、将水洗后的工件进行热水清洗；
步骤17、将清洗后的工件进行烘干；
步骤18、将烘干后的工件进行退火处理。
2.如权利要求1所述的弥散铝铜表面处理方法，其特征在于所述步骤1中弥散铝铜工件内的Al2O3的含量为0.3％～1.1％，所述步骤1中喷砂所使用的为150#～280#的棕刚玉砂，喷砂压力为0.1MPa～1MPa。
3.如权利要求1所述的弥散铝铜表面处理方法，其特征在于所述步骤3中使用的为中性无磷除油粉，与纯水配比浓度为3％～6％(体积比)，超声除油时间为3min～8min，配比后液体使用温度在70～85℃之间。
4.如权利要求1所述的弥散铝铜表面处理方法，其特征在于所述步骤4中电解除油粉与纯水的配比浓度为60～80g/L，电解除油时间为15S～60S，配比后液体使用温度在60℃～80℃之间。
5.如权利要求1所述的弥散铝铜表面处理方法，其特征在于所述步骤5、步骤7、步骤9、步骤11、步骤13、步骤15、步骤16所使用的水均为纯水，纯水电阻率为15～18MΩ.cm。其中步骤5、步骤7、步骤9、步骤11、步骤13、步骤15纯水使用温度为常温，水洗时间15S～30S。步骤16纯水使用温度为65℃～85℃，清洗时间3min～5min。
6.如权利要求1所述的弥散铝铜表面处理方法，其特征在于所述步骤6、步骤10酸洗所使用的酸为盐酸，与纯水配比3％～7％(体积比)，酸洗时间为15S～35S，所述步骤8所使用的强酸为纯水、双氧水和硫酸的混合液体，比例为8～10：1～3：3～6(体积比)，酸洗时间为1min～3min，所述步骤12化学镀镍为硫酸镍，PH值为8～9，镀层厚度为4～7μm，所述步骤14电镀镍为氨基磺酸镍，镀层厚度为5～8μm，所述步骤17所使用的为热风循环烘箱，温度80～100℃，烘干时间10min～20min，所述步骤18所使用的为氢气退火炉，炉温600～800℃。退火时间15min～30min。
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