【摘 要】
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大功率型LED作为一种“绿色光源”已普遍应用于各种照明领域,倒装芯片结构能够改善大功率型LED散热能力差和光衰严重的缺陷,Au-30 at.%Sn共晶钎料凭借优异的综合性能成为大功率型LED倒装芯片焊料凸点材料的首选。叠层电镀法能够精确控制Au-Sn合金的成分,满足微凸点的制备要求,具有操作简单、实验重复率高、回流后组织均匀等优点。目前,工业生产中使用的Au-Sn合金电镀液含有高毒性的氰根离子,不
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大功率型LED作为一种“绿色光源”已普遍应用于各种照明领域,倒装芯片结构能够改善大功率型LED散热能力差和光衰严重的缺陷,Au-30 at.%Sn共晶钎料凭借优异的综合性能成为大功率型LED倒装芯片焊料凸点材料的首选。叠层电镀法能够精确控制Au-Sn合金的成分,满足微凸点的制备要求,具有操作简单、实验重复率高、回流后组织均匀等优点。目前,工业生产中使用的Au-Sn合金电镀液含有高毒性的氰根离子,不符合绿色环保的生产理念。因此,选择一种无氰、高稳定性的Au-Sn合金电镀液,并寻找到高速叠层电镀Au-Sn共晶合金工艺条件具有十分重要的工程应用价值。本论文研究了一种绿色无氰Au-Sn合金电镀液的稳定性和维护方法;分析了Au5Sn相镀层及AuSn相镀层的性能;通过叠层电镀法获得了Au-30 at.%Sn共晶叠层镀层;评价了Au-Sn共晶合金叠层镀层的性能。主要结论如下:1.选择5,5-二甲基乙内酰脲-焦磷酸钾体系的Au-Sn合金电镀液,电镀液具有较高的稳定性,可以满足长时间连续电镀的要求,冷冻电镀液后,电镀液的使用寿命由2天提高至10天。2.峰值电流密度为15 mA/cm2时获得均匀平整、镜面银亮的Au5Sn相镀层,镀层具有良好的平整性,镀速为2.72μm/h,Au5Sn相镀层的形成由成核控制。峰值电流密度为45 mA/cm2时获得均匀平整、白亮的AuSn相镀层,镀层表面平整度较好,镀速为12.85μm/h,AuSn相镀层的形成由生长控制。3.叠层电镀AuSn相镀层和Au5Sn相镀层可以获得Au-30 at.%Sn共晶叠层镀层,其标准偏差小于1 at.%。Au-Sn共晶合金叠层镀层中AuSn相与Au5Sn相界面处无空隙,具有良好的结合力。叠层镀层的实际厚度小于设定厚度,镀速为4μm/h。4.Au-Sn共晶合金叠层镀层表面均匀光亮,平整性良好,与基体之间的结合力良好。Au-Sn共晶合金叠层镀层由Au5Sn相和AuSn相组成,具有优异的耐腐蚀性。Au-Sn共晶合金叠层镀层在310 oC回流后获得均匀的共晶组织,没有出现孔洞等缺陷。Au-Sn共晶合金叠层镀层与Cu、Ni基板之间生成界面金属间化合物,具有良好的可焊性。
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