化學(xué)鍍法制備Cu-Si復(fù)合粉體工藝研究.pdf

1、本試驗以在Si粉表面化學(xué)鍍銅為手段，以獲得均勻的Cu-Si復(fù)合粉體，制備性能良好的Cu-Si電子封裝金屬基復(fù)合材料為目標(biāo)。復(fù)合粉體可以在金屬基復(fù)合材料的制備中提高基體和增強(qiáng)相的均勻混合程度，降低界面殘余應(yīng)力，改善復(fù)合材料中異相的結(jié)合狀態(tài)。 本試驗為制備出包覆均勻性能良好的Cu-Si復(fù)合粉體，首先探討了用化學(xué)鍍法制備Cu-Si復(fù)合粉體的初步工藝。試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鍍液中只有銅鹽(CuSO4·5H2O)、還原劑(HCHO)、絡(luò)合劑(EDT

2、A·2Na和Na2C4H4O6)且Si粉沒有粗化時，可以成功的制備Cu-Si復(fù)合粉體；同時使銅鹽、HCHO及絡(luò)合劑的濃度改變相同的倍數(shù)，可以制備出Cu含量不同的Si-Cu復(fù)合粉體，這為復(fù)合材料制備過程中所需不同銅含量的復(fù)合粉體的制備做好了準(zhǔn)備；對Si粉進(jìn)行粗化，以滴加的方式加入還原劑HCHO可以制備出包覆均勻完全的Cu-Si粉體。 然后，通過正交試驗設(shè)計可以得到，化學(xué)鍍法制備Cu-Si復(fù)合粉體的較優(yōu)制備工藝為HCHO/Cu=6、

3、絡(luò)合劑/Cu=2、EDTA/絡(luò)合劑=2/5、溫度=60℃，即Cu2+=0.05mol/L時，較優(yōu)的鍍液配方及條件為：CuSO4·5H2O=30g/L、HCHO=72.0ml/L、EDTA·2Na=35.735g/L、Na2C4H4O6=40.640g/L、溫度=60℃、pH值為12左右。 本試驗對施鍍工藝條件、鍍液組成與化學(xué)鍍銅的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果如下：(1) pH值高有利于化學(xué)鍍反應(yīng)的進(jìn)行，并縮短反應(yīng)時間，但不利于均勻鍍覆；

4、pH值較低有利于提高鍍層質(zhì)量，但過低的pH值會使反應(yīng)時間變得過長。(2)隨著甲醛濃度的增加，反應(yīng)時間急劇縮短，但超過一定濃度時，甲醛濃度對反應(yīng)時間的影響不再明顯；甲醛濃度也是獲得良好鍍覆效果的必要條件。(3)溫度的提高，有助于提高化學(xué)鍍反應(yīng)的速度，縮短了進(jìn)行化學(xué)鍍所需的時間；但溫度不宜過高，過高的溫度既使鍍液的穩(wěn)定性降低，也使得到的粉末中含有單質(zhì)的金屬銅，粉體包覆均勻性差。(4)CuSO4·5H2O=30g/L，EDTA·2Na=35.

5、735g/L，Na2C4H4O6=40.640g/L，HCHO=60-72ml/L，溫度=60℃，pH=12-12.5，裝載量為1.5g/100ml，可以在較短的時間內(nèi)，制備出包覆良好、均勻的Cu-Si復(fù)合粉體。 本試驗對制備出的復(fù)合粉體的斷面進(jìn)行了觀察。結(jié)果如下：制備的粉體為Cu-Si復(fù)合粉體，鍍層厚度為5.5mμm；由于復(fù)合粉體中存在4μm厚的Cu-Si共存層，Si顆粒與鍍銅層結(jié)合緊密，這對后期制備的Cu-Si復(fù)合材料性能有