镍锡磷化学镀层的制备及其在微电子中的应用

论文摘要

将锡引入到化学镀Ni-P合金中形成Ni-Sn-P合金镀层是改善其耐蚀性、耐热性和可焊性等的有效方法。本文主要探讨了工艺条件和镀液组分对化学镀Ni-Sn-P合金镀速、组成、表面形貌的影响,并考察了锡对镀层的耐蚀性和可焊性的影响。在此基础上向镀液中加入稀土元素,考察了稀土元素对镀层组成和耐蚀性的影响,并探讨了化学镀Ni-Sn-P的沉积机理。论文首先考察了四价锡和二价锡化学镀Ni-Sn-P中还原剂、配位剂、pH、锡盐浓度对镀速、镀层组成、表面形貌的影响,以及不同Sn含量的Ni-Sn-P合金镀层的耐腐蚀性能和可焊性。实验结果表明：化学镀Ni-Sn-P中,镀速随着镀液中还原剂的增加而增加,镀层中P含量随还原剂的增加而增加,Sn含量随还原剂的增加而有所降低,四价锡中还原剂含量为35g/L时,镀层的表面形貌最佳,二价锡中,还原剂含量为20g/L时,镀层的表面形貌最佳；化学镀Ni-Sn-P中,镀速随着镀液中配位剂含量的增加而降低,镀层中P、Sn含量均随配位剂柠檬酸的增加而增加。随着配位剂浓度的增加镀层的表面形貌结晶细化,四价锡中,30g/L时镀层最致密,性能最好；二价锡中40g/L时,镀层最致密。化学镀Ni-Sn-P中,镀速随着镀液中锡盐含量的增加而降低,5g/L时,镀速最佳,Sn含量随着锡盐含量增加而增加,P含量随着镀液中锡盐含量增加而减小。镀层的表面形貌,随镀层中锡含量的增加逐渐细化；四价锡化学镀Ni-Sn-P中,镀速随着温度的升高而升高, P、Sn含量均随温度的升高而有所升高,88℃-90℃时镀速、表面形貌最佳；化学镀Ni-Sn-P中,镀速均随着pH值升高而升高,镀层中的P、Sn含量随pH变化,上下波动,四价锡中,pH值4.5时,表面形貌最佳,二价锡中pH 9-10时,表面形貌最佳；化学镀Ni-Sn-P的耐蚀性相对于化学镀Ni-P镀层更好,并且锡含量为20g/L时耐蚀性最好。第五章研究了化学镀Ni-Sn-P技术在微电子领域中的应用,并成功地在引线框架上制备了具有良好可焊性的Ni-Sn-P镀层,所用镀层P含量11-13%,Sn含量1-2%左右。第六章探讨了二价锡和四价锡化学镀Ni-Sn-P沉积机理的不同。第七章在化学镀Ni-Sn-P工艺基础上加入稀土元素,制备了Ni-Sn-P-RE复合镀层,讨论了稀土元素对镀速、镀层组成、表面形貌和镀层耐蚀性的影响。实验结果表明：添加稀土铈后镀层的耐蚀性比未加入稀土铈的Ni-Sn-P镀层耐蚀性增加。当碳酸铈浓度为0.03g/时,耐蚀性最好。添加稀土元素的镀层与未加入稀土的Ni-Sn-P镀层相比,镀层中Sn的含量增加,P的含量降低。添加稀土氧化镧和碳酸铈后,镀速随着镀液中稀土含量的增加而逐渐减小。添加稀土氧化钕后,镀层的沉积速率随着镀液中稀土含量的增加,先增大后降低,在0.03g/L时达到最高点。添加稀土元素后镀层的表面形貌变得平整,光滑,胞状结构趋于消失。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 化学镀技术概述
• 1.2 多元化学镀镍
• 1.3 化学镀Ni-Sn-P
• 1.4 稀土
• 1.5 课题的提出
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验仪器、实验药品、实验材料、实验装置
• 2.2 化学镀Ni-Sn-P镀层
• 2.3 沉积速度测定
• 2.4 稳定性的测定
• 2.5 镀层表面形貌的观测
• 2.6 镀层组成的测定
• 2.7 镀层耐蚀性测试
• 2.8 镀层可焊性测试
• 第三章 四价锡化学镀Ni-Sn-P研究
• 3.1 还原剂含量对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 3.2 配位剂柠檬酸对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 3.3 四氯化锡对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 3.4 pH值对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 3.5 温度对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 3.6 镀液稳定常数测定
• 3.7 小结
• 第四章 二价锡化学镀Ni-Sn-P研究
• 4.1 二价锡化学镀Ni-Sn-P镀液配方的研究
• 4.2 pH值对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 4.3 配位剂对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 4.4 还原剂对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 4.5 镀液中的锡盐含量对镀速和镀层表面形貌、组成的影响
• 4.6 小结
• 第五章 化学镀Ni-Sn-P镀层耐蚀性及在微电子领域中的应用
• 5.1 耐蚀性研究
• 5.2 化学镀Ni-Sn-P在微电子领域中的应用
• 5.3 小结
• 第六章 化学镀Ni-Sn-P的沉积机理研究
• 6.1 络合剂与镀层中锡的关系
• 6.2 化学镀Ni-Sn-P沉积机理分析
• 6.3 四价锡化学镀Ni-Sn-P机理探讨
• 6.4 二价锡化学镀Ni-Sn-P机理探讨
• 6.5 小结
• 第七章 稀土元素对化学镀Ni-Sn-P工艺和性能的研究
• 7.1 稀土对沉积速度的影响
• 7.2 稀土对耐蚀性的影响
• 7.3 稀土对镀层形貌结构的影响
• 7.4 稀土对Ni-Sn-P合金镀层成分的影响
• 7.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果