一种铝碳化硅表面处理方法与流程

1.本发明属于新材料制备及封装散热技术领域，特别公开一种铝碳化硅表面处理方法。


背景技术：

2.铝碳化硅(aisic)是一种颗粒增强金属基复合材料，因其具有高比强度和比刚度、低热膨胀系数、低密度、高微屈服强度、良好的尺寸稳定性、导热性以及耐磨、耐疲劳等优异的力学性能和物理性能，被用于电子封装构件材料，在大功率igbt散热基板、led封装照明、航空航天等军工领域以及民用信息相控阵天线t/r模块、大功率微波产品以及宇航电源热沉载体、壳体中被广泛应用。
3.高体分sicp/al复合材料中主要采用焊接的方式与器件连接，基体材料由于碳化硅颗粒的存在，导致其表面润湿性能较差，无法满足焊接功能要求，因此必须在材料表面制备可焊金属镀覆层，而传统化镀工艺无法完全覆盖在碳化硅表面，存在露硅现象，直接影响产品封装焊接和耐腐蚀性能。本工艺是一种非钯活化技术，与传统的铝合金沉锌沉镍相比，成本低，使用过程稳定，不会过蚀基体表面，快速包覆裸漏sic利于镀层的沉积与完整性，适用范围广，可在铝基、镁基、钛基等金属复合材料实施化学镀及其他镀层，是实现高体分(60
‑
75％)sicp/al复合材料表面金属镀层制备的关键技术，保证镀层的完整性、致密性、均匀性、耐蚀性、可焊性。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种铝碳化硅表面处理方法，解决传统铝碳化硅复合体表面处理工艺在表面金属化后镀层组织致密性低、露硅、性能不稳定、焊接空洞率高、耐腐蚀性差、和成本高、生产周期长、良品率低等难题。
5.本发明所采用的技术方案是，
6.一种铝碳化硅表面处理方法，包括以下步骤：
7.采用碱性清洗液对铝碳化硅表面进行清洁及弱蚀，并进行沉锌工序处理铝碳化硅表面；
8.对铝碳化硅表面依次进行电镀镍封孔、化学镀磷镍、化学镀镍硼；
9.再进行后处理得最终表面处理的铝碳化硅。
10.作为本发明的进一步改进，所述清洁是指除油处理，具体为采用浓度为35g/l的htl
‑
310药剂，20
‑
30℃下超声波清洗。
11.作为本发明的进一步改进，所述弱蚀具体为：采用浓度为70g/l的htl
‑
310药剂，50
‑
60℃下浸泡。
12.s3、水洗：去离子水20
‑
30℃下清洗1
‑
3min。
13.作为本发明的进一步改进，沉锌工序具体是采用浓度为500ml/l的ht
‑
ac600药剂，
20
‑
30℃下浸泡。
14.作为本发明的进一步改进，电镀镍封孔是在硫酸亚铁溶液中电解镍3
‑
5um，电压为3v、电流为0.3a。
15.作为本发明的进一步改进，化学镀磷镍具体为采用浓度为150ml/l的ht
‑
en800药剂，ph 4.8
‑
5.5，85
‑
90℃下浸泡；ht
‑
en800药剂中磷含量为总药剂质量的8％
‑
12％。
16.作为本发明的进一步改进，化学镀镍硼具体是采用b含量0.5
‑
1.5％，ph为4.4
‑
5.8，70
‑
85℃下浸泡。
17.作为本发明的进一步改进，后处理包括清洗表面脏污，吹干表面暂留镀液，高温烘烤除氢，塑封包装。
18.烘干工艺为：120
‑
150℃循环热风吹干；
19.除氢工艺为：在120℃
‑
250℃下保温处理，并随炉冷却至室温。
20.作为本发明的进一步改进，弱蚀、沉锌工序、化学镀磷镍、化学镀镍硼之后均进行水洗工序；
21.其中，弱蚀之后第一次水洗：采用去离子水20
‑
30℃下清洗；
22.沉锌工序之后第二次水洗：去离子水20
‑
30℃下清洗；
23.化学镀磷镍第三次水洗：去离子水20
‑
30℃下清洗；
24.化学镀镍硼之后第四次水洗：去离子水20
‑
30℃下超声波清洗。
25.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
26.本发明相比于传统表面处理工艺，无须受铝碳化硅表面预留铝层限制，可直接在铝碳化硅复合材料表面进行金属化镀覆工艺；增强碳化硅表面润湿性，镀层厚度一致、表面色泽均一、镀层致密度高、镀层结合力强，可提高铝碳化硅产品在大功率电子元气件封装过程中的焊接性能和使用过程中的耐腐蚀性能。因此该表面处理工艺操作简单和成本低的优点，适用范围广，可在铝基、镁基、钛基等金属复合材料制备过程实施。
附图说明
27.图1为本发明的工艺流程图。
28.图2为实施例3的铝碳化硅表面镀层金相检测图，
29.图3为实施例3的铝碳化硅表面镀层盐雾(1％nacl、24h)效果图。
具体实施方式
30.本发明提供一种铝碳化硅表面镀镍磷、镍硼方法，包括：
31.首先，前处理采用碱性清洗液对铝碳化硅表面进行清洁及弱蚀，并通过沉锌工序提高铝碳化硅表面润湿性；
32.其次，对铝碳化硅表面进行电镀镍封孔，防止铝碳化硅产品表面镀层存在露硅、镀层不致密等缺陷；
33.然后，进行化学镀高磷镍(磷含量为8％
‑
12％)，以提高铝碳化硅产品耐腐蚀性能；
34.再次，对铝碳化硅表面进行化学镀镍硼，以增强铝碳化硅产品焊接性能，使铝碳化硅材料在电子封装领域有更好的应用；
35.最后对铝碳化硅产品进行后处理，工序包括超声波清洗表面脏污，风筒吹干表面
暂留镀液，高温烘烤除氢，塑封包装。
36.具体的，本发明提供了一种铝碳化硅表面镀镍磷、镍硼的制备方法，具体步骤如下：
37.s1、除油：浓度为35g/l的htl
‑
310药剂，20
‑
30℃下超声波清洗3min。
38.s2、弱蚀：浓度为70g/l的htl
‑
310药剂，50
‑
60℃下浸泡7min。
39.s3、水洗：去离子水20
‑
30℃下清洗1
‑
3min。
40.s4、活化：浓度为500ml/l的ht
‑
ac600药剂，20
‑
30℃下浸泡1
‑
1.5min；
41.s5、水洗：去离子水20
‑
30℃下清洗1
‑
3min。
42.s6、电镀镍：在硫酸亚铁溶液中电解镍3
‑
5um，电压3v、电流0.3a；
43.s7、化学镍磷：浓度为150ml/l的ht
‑
en800药剂，ph为4.8
‑
5.5，85
‑
90℃下浸泡75
‑
95min。
44.s8、水洗：去离子水20
‑
30℃下清洗1
‑
3min。
45.s9、化学镀镍硼：b含量0.5
‑
1.5％，ph为4.4
‑
5.8，70
‑
85℃下浸泡55
‑
65min。
46.s10、水洗：去离子水20
‑
30℃下超声波清洗2
‑
5min。
47.s11、烘干：120
‑
150℃循环热风吹10
‑
20min。
48.s12、除氢：在120℃
‑
250℃下保温2
‑
5h，随炉冷却至室温。
49.对步骤s12制备的铝碳化硅产品进行密封塑封包装。
50.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
51.实施例1
52.本发明提供了一种铝碳化硅表面镀镍磷、镍硼的制备方法，具体步骤如下：
53.s1、除油：浓度为35g/l的htl
‑
310药剂，20℃下超声波清洗3min。
54.s2、弱蚀：浓度为70g/l的htl
‑
310药剂，50℃下浸泡7min。
55.s3、水洗：去离子水20℃下清洗3min。
56.s4、活化：浓度为500ml/l的ht
‑
ac600药剂，20℃下浸泡1.5min；
57.s5、水洗：去离子水20℃下清洗3min。
58.s6、电镀镍：在硫酸亚铁溶液中电解镍3um，电压3v、电流0.3a；
59.s7、化学镍磷：浓度为150ml/l的ht
‑
en800药剂，ph为4.8，85℃下浸泡95min。
60.s8、水洗：去离子水20℃下清洗3min。
61.s9、化学镀镍硼：b含量0.5％，ph 4.4，70℃下浸泡65min。
62.s10、水洗：去离子水20℃下超声波清洗2
‑
5min。
63.s11、烘干：120℃循环热风吹20min。
64.s12、除氢：在120℃下保温5h，随炉冷却至室温。
65.对步骤s12制备的铝碳化硅产品进行密封塑封包装。
66.实施例2
67.本发明提供了一种铝碳化硅表面镀镍磷、镍硼的制备方法，具体步骤如下：
68.s1、除油：浓度为35g/l的htl
‑
310药剂，25℃下超声波清洗3min。
69.s2、弱蚀：浓度为70g/l的htl
‑
310药剂，55℃下浸泡7min。
70.s3、水洗：去离子水25℃下清洗2min。
71.s4、活化：浓度为500ml/l的ht
‑
ac600药剂，25℃下浸泡1.2min；
72.s5、水洗：去离子水25℃下清洗2min。
73.s6、电镀镍：在硫酸亚铁溶液中电解镍4um，电压3v、电流0.3a；
74.s7、化学镍磷：浓度为150ml/l的ht
‑
en800药剂，ph为5.2，86℃下浸泡90min。
75.s8、水洗：去离子水25℃下清洗1
‑
3min。
76.s9、化学镀镍硼：b含量0.5
‑
1.5％，ph为5.2，82℃下浸泡60min。
77.s10、水洗：去离子水25℃下超声波清洗4min。
78.s11、烘干：135℃循环热风吹18min。
79.s12、除氢：在230℃下保温4h，随炉冷却至室温。
80.对步骤s12制备的铝碳化硅产品进行密封塑封包装。
81.实施例3
82.本发明提供了一种铝碳化硅表面镀镍磷、镍硼的制备方法，具体步骤如下：
83.s1、除油：浓度为35g/l的htl
‑
310药剂，26℃下超声波清洗3min。
84.s2、弱蚀：浓度为70g/l的htl
‑
310药剂，55℃下浸泡7min。
85.s3、水洗：去离子水26℃下清洗2min。
86.s4、活化：浓度为500ml/l的ht
‑
ac600药剂，26℃下浸泡1.2min；
87.s5、水洗：去离子水26℃下清洗1
‑
3min。
88.s6、电镀镍：在硫酸亚铁溶液中电解镍4um，电压3v、电流0.3a；
89.s7、化学镍磷：浓度为150ml/l的ht
‑
en800药剂，ph为5，86℃下浸泡80min。
90.s8、水洗：去离子水26℃下清洗1
‑
3min。
91.s9、化学镀镍硼：b含量0.5
‑
1.5％，ph为5，80℃下浸泡60min。
92.s10、水洗：去离子水26℃下超声波清洗3min。
93.s11、烘干：130℃循环热风吹15min。
94.s12、除氢：在200℃下保温3h，随炉冷却至室温。
95.对步骤s12制备的铝碳化硅产品进行密封塑封包装。
96.图2为实施例3的铝碳化硅表面镀层金相检测图(分别为500x和1000x)，可见材料表面产生了金相。
97.图3铝碳化硅表面镀层盐雾(1％nacl、24h)效果图，可以看出，本发明制备的铝碳化硅表面镀层盐雾合格，满足检测要求。
98.实施例4
99.本发明提供了一种铝碳化硅表面镀镍磷、镍硼的制备方法，具体步骤如下：
100.s1、除油：浓度为35g/l的htl
‑
310药剂，30℃下超声波清洗3min。
101.s2、弱蚀：浓度为70g/l的htl
‑
310药剂，60℃下浸泡7min。
102.s3、水洗：去离子水30℃下清洗1
‑
3min。
103.s4、活化：浓度为500ml/l的ht
‑
ac600药剂，30℃下浸泡1min；
104.s5、水洗：去离子水30℃下清洗1min。
105.s6、电镀镍：在硫酸亚铁溶液中电解镍3
‑
5um，电压3v、电流0.3a；
106.s7、化学镍磷：浓度为150ml/l的ht
‑
en800药剂，ph为5.5，90℃下浸泡75min。
107.s8、水洗：去离子水30℃下清洗1min。
108.s9、化学镀镍硼：b含量1.5％，ph为5.8，85℃下浸泡55min。
109.s10、水洗：去离子水30℃下超声波清洗2min。
110.s11、烘干：150℃循环热风吹10min。
111.s12、除氢：在250℃下保温2h，随炉冷却至室温。
112.对步骤s12制备的铝碳化硅产品进行密封塑封包装。
113.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
114.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。