三元镍基镀层的电化学性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

近年来,微电子工业迅速发展,微电子产品已经涉及到我们生活中的方方面面,信息行业、通讯行业、能源行业等都离不开微电子技术,而在微电子技术中,微电子封装技术是微电子技术中的核心[1]。随着电子器件的发展,人们越来越关注电子封装。但随着社会发展,人们逐渐意识到铅及其化合物对环境的污染性及对人体的危害性。美国环境保护署也已经将铅及其化合物定性为17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一。自2006年7月1日欧盟实施无铅化以来,中国、日本和美国等也相继颁布了禁止使用铅及其化学物的法令[2]。因此“无铅钎料”逐渐成为全球研究热点。在电子封装中,传统的锡铅焊料由于铅的有害性逐渐被无铅焊料取代。然而无铅焊料与基板反应时会生成脆硬性金属间化合物(intermetallic compounds:imc),这些化合物受焊接接头服役过程中产生的热影响而逐渐变厚,易发生剥离现象导致封装的失效[3]。因此急需一种有效可靠的凸点下金属化层作为扩散阻挡层,提高电子封装的可靠性。


传统镍磷镀层可以有效地阻挡cu的扩散,且制备成本较低,具有优良的耐腐蚀性,硬度和耐磨性好,因此在工业上得到了广泛的应用[4-6]。然而镍磷镀层与焊料反应生成柱状ni3p晶化层,在服役过程中易形成大量纳米级孔洞,降低封装的可靠性,因此亟需新体系的合金镀层作为有效的扩散阻挡层。与传统镍磷二元合金镀层相比,三元合金镀层具有可靠地扩散阻挡性能,且具有较高的熔点,因此表现出了在电子封装中应用的潜能。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备: 通过化学镀在铜基板上沉积得到不同的镍基三元合金镀层

材料表征: 对不同的三元合金镍基镀层进行结构表征和形貌分析,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等测试镀层的形貌和成分,通过霍尔效应测试仪和电化学工作站对镀层的电导率,迁移率和抗腐蚀性能进行测试

2.2 研究目标

1、制备不同的三元合金镍基镀层;

2、采用霍尔效应测试仪和电化学工作站等分析测试仪器对镀层的电导率,迁移率和抗腐蚀性能进行测试。

3、比较不同三元镍基合金镀层的电化学性能及抗腐蚀性能

2.3 技术方案

1、基体的前处理。实验所使用的基体材料为纯度为99.9%的紫铜板,镀层制备前将厚度为1mm的铜带裁成10mm×10mm的长方形薄片,经#1200及#2000 水磨砂纸磨平后用丙酮对其除油。试样经水洗后在下列溶液中进行电解抛光获得光洁表面:蒸馏水1000ml,磷酸500ml,酒精500ml,尿素10g,异丙醇101ml,抛光所用电压为7v。

2、镀层的制备。除油后铜片样品经10%稀硫酸活化以获得新鲜表面,用铝钩相连,放入镀液中施镀。镀液的成分见表1。

表1. 三元镍基合金配方及工艺(单位为g/L)

Ni-W-P

Ni-Mo-P

NiSO4·6H2O

15

20~30

NaH2PO2·H2O

25

18~30

C6H8O7·H2O

60

-

C3H6O3

5

-

NH4Cl

30

-

Na2WO4

10

-

钼酸钠

-

1~6

醋酸钠

-

10~25

十二烷基硫酸钠

-

0.02~0.06

柠檬酸三钠

-

5~60

pH值

9

8.0-9.5

温度

88±2℃

70℃-90℃

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照技术方案,制备镍基三元镀层。

第7-10周:采用霍尔效应测试仪和电化学工作站等分析测试仪器对镀层的电导率,迁移率和抗腐蚀性能进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)



[1]周泰.微电子封装技术的发展趋势研究[j].现代信息科技,2018,2(08):52-53.

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