一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法与流程

1.本发明涉及化学镀镍钯金技术领域，尤其涉及一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法。


背景技术：

2.氧化铝高温共烧陶瓷是高温共烧陶瓷（htcc）中最为常见的一种。氧化铝高温共烧陶瓷表面具有复杂的钨金属图形，由于钨金属本技术不具备可焊性和可键合性，因此，为了便于电子装配，需要对其表面的钨金属图形区域进行改性。而化学镀镍钯金是目前对其进行改性的常用的也是最理想的方案，通过对钨表面改性进行化学镍钯金，使氧化铝高温共烧陶瓷基板具有良好的可焊性和可键合性。
3.目前，已有很多相关的报道，比如中国专利cn 114086162 a、一种钨基及钨合金基材上的化学镍钯金生产线和生产工艺，就公开了一种在钨基材上进行化学镍钯金的方法，又比如中国专利cn 115417696 a、一种用于氧化铝制品上钨层的表面电镀工艺，也公开了一种在钨层的表面电镀镍钯的方法，再比如中国专利申请cn 110724940 a、一种低温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金工艺方法，公开了一种在ltcc基板上化学镀镍钯金的方法，这种利用硫酸钯的工艺进行活化，无法实现线路密集的基板化学镀，会渗镀。
4.现有报道的相关方法，无法实现htcc氧化铝陶瓷材料上的钨金属化镀镍钯金。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于提供一种一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，以解决上述问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，包括下述步骤：（1）上挂：对待处理工件进行上挂；（2）除油：放除油剂中进行除油；（3）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的前处理溶液；（4）微蚀：将工件放入微蚀溶液中进行微蚀；（5）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的微蚀溶液；（6）玻璃微蚀：将工件放入nh4hf2溶液中进行玻璃微蚀；（7）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的玻璃微蚀溶液；（8）酸洗：将工件放入酸洗溶液中进行酸洗；（9）钯活化：采用钯活化剂进行活化，在钨金属表面形成一层金属钯；（10）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的钯活化溶液；（11）抑制处理：将工件放入抑制溶液进行抑制处理；抑制是为了将工件陶瓷表面水洗难清洗掉的钯离子清洗掉，防止渗镀；（12）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的抑制溶液；
（13）化学镀镍硼：将工件放入化学镍硼溶液中化学镀镍硼；（14）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀镍溶液；（15）预镀钯：将工件放入化学预镀钯溶液中进行预镀钯；（16）化学镀钯：将工件放入化学镀钯溶液中进行化学镀钯；（17）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀钯溶液；（18）化学镀金：将工件放入化学镀金溶液中进行化学镀金；（19）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀金溶液；（20）水洗；优选进行超声波水洗，更好的除去工件表面的残留溶液；（21）烘干，优选70～90℃下进行烘干。
7.本发明进行化镍硼方式的化学镀镍钯金方式，与化镍磷相比具有更加好的可焊性；本发明采用了特殊的活化液，以及玻璃微蚀步骤以适用于htcc氧化铝陶瓷上的钨金属化镀镍钯金；另外针对线路很密集的基板，增加抑制处理步骤，可以防止爬镀。
8.作为优选的技术方案：步骤（1）中，采用聚四氟乙烯类挂具进行上挂，防止镀液沉积。
9.作为优选的技术方案：步骤（2）中，所述除油剂的浓度45-55g/l，除油温度45～55℃，除油时间5～10min。
10.作为优选的技术方案：步骤（4）中，所述微蚀溶液的浓度为300-500ml/l，微蚀温度rt～80℃，微蚀时间20s～30min。
11.作为优选的技术方案：步骤（6）中，所述nh4hf2溶液浓度为10g～50g/l，玻璃微蚀温度为rt，玻璃微蚀时间为5～10min。
12.作为优选的技术方案：步骤（8）中，所述酸洗溶液为300～800ml/l的 hcl溶液，酸洗温度为rt，酸洗时间为5～10min。
13.作为优选的技术方案：步骤（9）中，所使用的钯活化剂为：氯化钯（其中钯含量为10～30 mg/l），盐酸10ml～30ml/l，活化时间3～10min，活化温度60～ 80℃。
14.本技术发明人通过大量试验，采用氯化钯加盐酸的方式，更加适用于生产，解决了现有技术用于线路密集的基板化学镀时，渗镀与漏镀的问题。
15.作为优选的技术方案：步骤（9）中，所述抑制溶液的浓度为100-150ml/l，抑制处理温度为60～ 80℃，抑制处理时间为5～10min。
16.作为优选的技术方案：步骤（13）中，化学镍硼溶液的浓度为60-65ml/l，处理温度为60～ 65℃，处理时间为10～30min。
17.作为优选的技术方案：步骤（15）中，所述化学预镀钯溶液的化学组成为tpd-30-mw 25-30ml/l,tpd-30-c 35-40ml/l,二氯四氨钯0.6g-0.7g/l，温度为70～ 90℃，时间为1～5min；步骤（16）中，所述化学镀钯溶液的化学组成为tpd-30-mw 100-120ml/l,tpd-30-c 150-200ml/l,二氯四氨钯0.6-0.7g/l，温度为40～ 50℃，时间为4～10min；骤（19）中，所述化学镀金溶液的化学组成为twx-40-m10 100-120ml/l,kcn 50-60ppm/l,kaucn 1.0-1.2g/l，温度为70～ 80℃，时间为10～30min。
18.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在氧化铝高温陶瓷钨金属上进行化学镀镍钯金进行金属改性，使工件具有
良好的可焊性和可键合性，均金丝键合强度可达到280mn、平均金带键合拉力均大于500mn、平均芯片剪切强度达到5.11kgf，均达到国军标相关技术标准，解决了镀镍钯金后渗镀和漏镀的问题，保证了电路通断合格。
附图说明
19.图1为本发明实施例1所得镀层的照片；图2为本发明对比例2所得镀层的照片；图3为本发明对比例3所得镀层的照片。
实施方式
20.下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
21.下述实施例中的各种试剂：除油剂：购自上村工业，牌号c-4000；微蚀溶液：购自上村工业，牌号kfe300；抑制溶液：购自上村工业，牌号mpd-bw；化学镍硼溶液：购自上村工业，牌号bel-18；化学预镀钯溶液中： tpd-30-mw，购自上村工业，tpd-30-c，购自上村工业；化学镀金溶液中：twx-40-m10购自上村工业；本技术中所使用的试剂浓度，均是以水为溶剂剂量，比如“45g/l的除油剂”，是指1l水中加入45g所购买的除油剂c-4000；“300ml/l的微蚀溶液”，是指1l水中加入300ml所购买的微蚀溶液kfe300。
实施例1
22.一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，包括下述步骤：1、上挂：用聚四氟乙烯类挂具进行上挂，防止镀液沉积；2、除油：放入45g/l的除油剂中进行除油，温度45℃，时间5min；3、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的前处理溶液；4、微蚀：将工件放入300ml/l的微蚀溶液中进行微蚀，温度rt，时间20smin；5、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的微蚀溶液；6、玻璃微蚀：将工件放入10g/l的nh4hf2溶液中，温度为rt，时间为5min；7、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的玻璃微蚀溶液；8、酸洗：将工件放入300/l hcl溶液中，温度为rt，时间为5min；9、钯活化：钯活化剂：钯10mg/l，盐酸10ml/l，活化时间3min，温度60℃，在钨金属表面形成一层金属钯；10、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的钯活化溶液；11、抑制：本实施例的工件钨金属间距较远（间距大于5mm），因此省略抑制步骤；需要说的是，本发明通过抑制后可以使得线路非常密集（一般指间距小于5mm）的基板可以化镀后不发生爬镀，但是对于线路不密集（钨金属间距较远）的，就可以不进行抑制；
12、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的抑制溶液；13、化学镀镍硼：将工件放入60ml/l的化学镍硼溶液中，温度为60℃，时间为10min；14、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀镍溶液；15、预镀钯：将工件放入化学预镀钯溶液（tpd-30-mw 25ml/l,tpd-30-c 37.5ml/l,二氯四氨钯0.6g/l）中，温度为70℃，时间为1min；16、化学镀钯：将工件放入化学镀钯溶液（tpd-30-mw 100ml/l,tpd-30-c 150ml/l,二氯四氨钯0.6g/l）中，温度为40℃，时间为4min；17、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀钯溶液；18、化学镀金：将工件放入化学镀金溶液（twx-40-m10 100ml/l,kcn 50ppm/l,kaucn 1.0g/l）中，温度为70℃，时间为10min；19、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀金溶液；20、超声波水洗：进行超声波水洗，更好的除去工件表面的残留溶液；21、烘干：70℃下进行烘干。
23.所得的工件，均金丝键合强度（测试方法参照gjb548 方法2011.1 条件a）为285mn、平均金带键合拉力（测试方法参照gjb548 方法2011.1 条件a）为512mn、芯片剪切强度（测试方法参照gjb548 方法2019.2 ）达到5.13kgf。
24.所得镀层如图1所示。
实施例2
25.一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，包括下述步骤：1、上挂：用聚四氟乙烯类挂具进行上挂，防止镀液沉积；2、除油：放入50g/l的除油剂中进行除油，温度55℃，时间10min；3、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的前处理溶液；4、微蚀：将工件放入300ml/l的微蚀溶液中进行微蚀，温度80℃，时间30min；5、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的微蚀溶液；6、玻璃微蚀：将工件放入50g/l的nh4hf2溶液中，温度为rt，时间为10min；7、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的玻璃微蚀溶液；8、酸洗：将工件放入800ml/l hcl溶液中，温度为rt，时间为10min；9、钯活化：钯活化剂：钯30 mg/l，盐酸30ml/l，活化时间10min，温度60～ 80℃，在钨金属表面形成一层金属钯；10、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的钯活化溶液；11、抑制：抑制是为了将工件陶瓷表面水洗难清洗掉的钯离子清洗掉，防止渗镀，将工件放入100ml/l的抑制溶液中，温度为80℃，时间为10min；12、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的抑制溶液；13、化学镀镍硼：将工件放入60ml/l的化学镍硼溶液中，温度为 65℃，时间为30min。
26.14、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀镍溶液；15、预镀钯：将工件放入化学预镀钯溶液（pd-30-mw 25ml/l,tpd-30-c 37.5ml/l,
二氯四氨钯0.6g/l）中，温度为 90℃，时间为5min；16、化学镀钯：将工件放入化学镀钯溶液（tpd-30-mw 100ml/l,tpd-30-c 150ml/l,二氯四氨钯0.6g/l）中，温度为50℃，时间为10min；17、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀钯溶液；18、化学镀金：将工件放入化学镀金溶液（twx-40-m10 100ml/l,kcn 50ppm/l,kaucn 1.0g/l）中，温度为80℃，时间为30min；19、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀金溶液；20、超声波水洗：进行超声波水洗，更好的除去工件表面的残留溶液；21、烘干： 90℃下进行烘干。
27.所得的工件，均金丝键合强度可达到292mn、平均金带键合拉力517mn、芯片剪切强度达到5.12kgf。
28.对比例1本对比例是在实施例2的基础上，省略“6、玻璃微蚀”步骤，其余与实施例2相同；一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，包括下述步骤：1、上挂：用聚四氟乙烯类挂具进行上挂，防止镀液沉积；2、除油：放入55g/l的除油剂上村工业c-4000,50g/l中进行除油，温度55℃，时间10min；3、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的前处理溶液；4、微蚀：将工件放入微蚀溶液上村工业kfe300,300ml/l中进行微蚀，温度80℃，时间30min；5、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的微蚀溶液；8、酸洗：将工件放入800ml/l hcl溶液中，温度为rt，时间为10min；9、钯活化：钯活化剂：钯30 mg/l，盐酸30ml/l，活化时间10min，温度60～ 80℃，在钨金属表面形成一层金属钯；10、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的钯活化溶液；11、抑制：抑制是为了将工件陶瓷表面水洗难清洗掉的钯离子清洗掉，防止渗镀，将工件放入抑制溶液上村工业mpd-bw,100ml/l中，温度为80℃，时间为10min；12、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的抑制溶液；13、化学镀镍硼：将工件放入化学镍硼溶液上村工业bel-18,60ml/l中，温度为 65℃，时间为30min。
29.14、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀镍溶液；15、预镀钯：将工件放入化学预镀钯溶液pd-30-mw 25ml/l,tpd-30-c 37.5ml/l,二氯四氨钯0.6g/l中，温度为 90℃，时间为5min；16、化学镀钯：将工件放入化学镀钯溶液tpd-30-mw 100ml/l,tpd-30-c 150ml/l,二氯四氨钯0.6g/l中，温度为50℃，时间为10min；17、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀钯溶液；18、化学镀金：将工件放入化学镀金溶液twx-40-m10 100ml/l,kcn 50ppm/l,kaucn 1.0g/l中，温度为80℃，时间为30min；19、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀金溶液；
20、超声波水洗：进行超声波水洗，更好的除去工件表面的残留溶液；21、烘干： 90℃下进行烘干。
30.所得的工件在进行300℃烘烤时就发生了起泡，所以镀层质量不合格。
31.对比例2本对比例是在实施例2的基础上，将“9、钯活化”步骤中的钯活化剂，替换为：钯30mg/l，硫酸30ml/l，其余与实施例2相同；一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，包括下述步骤：1、上挂：用聚四氟乙烯类挂具进行上挂，防止镀液沉积；2、除油：放入55g/l的除油剂上村工业c-4000,50g/l中进行除油，温度55℃，时间10min；3、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的前处理溶液；4、微蚀：将工件放入微蚀溶液上村工业kfe300,300ml/l中进行微蚀，温度80℃，时间30min；5、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的微蚀溶液；6、玻璃微蚀：将工件放入50g/l的nh4hf2溶液中，温度为rt，时间为10min；7、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的玻璃微蚀溶液；8、酸洗：将工件放入800ml/l hcl溶液中，温度为rt，时间为10min；9、钯活化：钯活化剂：钯30 mg/l，硫酸30ml/l，活化时间10min，温度60～ 80℃，在钨金属表面形成一层金属钯；10、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的钯活化溶液；11、抑制：抑制是为了将工件陶瓷表面水洗难清洗掉的钯离子清洗掉，防止渗镀，将工件放入抑制溶液上村工业mpd-bw,100ml/l中，温度为80℃，时间为10min；12、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的抑制溶液；13、化学镀镍硼：将工件放入化学镍硼溶液上村工业bel-18,60ml/l中，温度为 65℃，时间为30min。
32.14、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀镍溶液；15、预镀钯：将工件放入化学预镀钯溶液pd-30-mw 25ml/l,tpd-30-c 37.5ml/l,二氯四氨钯0.6g/l中，温度为 90℃，时间为5min；16、化学镀钯：将工件放入化学镀钯溶液tpd-30-mw 100ml/l,tpd-30-c 150ml/l,二氯四氨钯0.6g/l中，温度为50℃，时间为10min；17、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀钯溶液；18、化学镀金：将工件放入化学镀金溶液twx-40-m10 100ml/l,kcn 50ppm/l,kaucn 1.0g/l中，温度为80℃，时间为30min；19、双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀金溶液；20、超声波水洗：进行超声波水洗，更好的除去工件表面的残留溶液；21、烘干： 90℃下进行烘干。
33.结果：所得的工件出现了爬镀现象，如图2所示。
34.对比例3本对比例是在实施例2的基础上，省略“11、抑制”步骤，其余与实施例2相同；
结果：所得的工件出现了严重的爬镀现象，如图3所示。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）上挂：对待处理工件进行上挂；（2）除油：放除油剂中进行除油；（3）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的前处理溶液；（4）微蚀：将工件放入微蚀溶液中进行微蚀；（5）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的微蚀溶液；（6）玻璃微蚀：将工件放入nh4hf2溶液中进行玻璃微蚀；（7）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的玻璃微蚀溶液；（8）酸洗：将工件放入酸洗溶液中进行酸洗；（9）钯活化：采用钯活化剂进行活化，在钨金属表面形成一层金属钯；（10）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的钯活化溶液；（11）抑制处理：将工件放入抑制溶液进行抑制处理；（12）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的抑制溶液；（13）化学镀镍硼：将工件放入化学镍硼溶液中化学镀镍硼；（14）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀镍溶液；（15）预镀钯：将工件放入化学预镀钯溶液中进行预镀钯；（16）化学镀钯：将工件放入化学镀钯溶液中进行化学镀钯；（17）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀钯溶液；（18）化学镀金：将工件放入化学镀金溶液中进行化学镀金；（19）双水洗：进行溢流双水洗，洗去工件表面的残留的化学镀金溶液；（20）水洗；（21）烘干。2.根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（1）中，采用聚四氟乙烯类挂具进行上挂，防止镀液沉积。3.根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述除油剂的浓度为45～55g/l，除油温度45～55℃，除油时间5～10min。4.根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述微蚀溶液的浓度为300-500ml/l，微蚀温度rt～80℃，微蚀时间20s～30min。5.根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（6）中，所述nh4hf2溶液浓度为10g～50g/l，玻璃微蚀温度为rt，玻璃微蚀时间为5～10min。6. 根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（8）中，所述酸洗溶液为300～800ml/l的 hcl溶液，酸洗温度为rt，酸洗时间为5～10min。7. 根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（9）中，所使用的钯活化剂为：钯10～30 mg/l，盐酸10ml～30ml/l，活化时间3～10min，活化温度60～ 80℃。
8. 根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（9）中，所述抑制溶液的浓度为100-150ml/l，抑制处理温度为60～ 80℃，抑制处理时间为5～10min。9.根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（13）中，化学镍硼溶液的浓度为60-65ml/l，处理温度为60～ 65℃，处理时间为10～30min。10.根据权利要求1所述的一种htcc氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，其特征在于：步骤（15）中，所述化学预镀钯溶液的化学组成为tpd-30-mw 25-30ml/l,tpd-30-c 35-40ml/l,二氯四氨钯0.6g-0.7g/l，温度为70～ 90℃，时间为1～5min；步骤（16）中，所述化学镀钯溶液的化学组成为tpd-30-mw 100-120ml/l,tpd-30-c 150-200ml/l,二氯四氨钯0.6-0.7g/l，温度为40～ 50℃，时间为4～10min；骤（19）中，所述化学镀金溶液的化学组成为twx-40-m10 100-120ml/l,kcn 50-60ppm/l,kaucn 1.0-1.2g/l，温度为70～ 80℃，时间为10～30min。

技术总结
本发明公开了一种氧化铝高温共烧陶瓷基板化学镀镍钯金的方法，属于化学镀镍钯金技术领域，具体包括上挂、除油、微蚀、玻璃微蚀、酸洗、钯活化、抑制、化学镀镍硼、预镀钯、化学镀钯和化学镀金等步骤，本发明在氧化铝高温陶瓷钨金属上进行化学镀镍钯金进行金属改性，使工件具有良好的可焊性和可键合性，均金丝键合强度可达到280mN、平均金带键合拉力均大于500mN、平均芯片剪切强度达到5.11Kgf，均达到国军标相关技术标准。相关技术标准。相关技术标准。


技术研发人员：刘路华 廖杨 石星宇 周慧敏 李开登
受保护的技术使用者：西南应用磁学研究所（中国电子科技集团公司第九研究所）
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/9/7