钼铜载体镀金前处理工艺研究
许小琴
(中航成都亚光电子股份有限公司，四川成都610051)
摘要:通过对钼铜载体进行镀金前处理工艺研究和试验，确定了以化学粗化、化学脱膜和烧镍为关键的前处理过程，解决了镀层结合力差的问题，所得到镀层也满足金鍺钎焊要求，为小批量多品种的微波产品研制提供了必要的工艺支撑，有很好的应用前景。
关键词:钼铜载体;前处理;热处理;镀金;结合力;钎焊性
中图分类号:tq153．18文献标识码:a
引言
钼铜材料具有高电导热导性、低的可调节的热膨胀系数、特殊的高温性能、无磁性、低气体含量和良好的真空性能、良好的机加工性等特点，尤其可贵的是，其热膨胀系数的导热导电性能可以通过调整材料的成分而加以设计，因而给该材料的应用带来了极大的方便。钼铜材料主要应用于微电子和功率电子器件中，作为微波器件或集成电路的封装，起到支承和散热的作用，与钨铜相比更具有质量轻的优势，被广泛应用到航天领域［1］。
虽然钼铜材料具有很强的应用优势，但仍然需要通过对其表面进行相应的加工处理才能得以实现，而钼铜表面极易被氧化形成复杂的氧化膜，处理该氧化膜成为表面处理的瓶颈。传统的处理方法中镀铬等工艺对环境影响大，且小载体工艺不好控制，结合公司现有工艺和设备，摸索出了满足金锗钎焊需要的钼铜表面镀金工艺。
钼铜材料根据使用场合可用不同的加工工艺，目前有铜-钼-铜(cmc)结构，主要应用于热沉、电极等场合;渗铜法和混合物烧结法所得到的材料可进一步加工成所需要的尺寸。本课题主要对渗铜法制备的钼铜材料(铜质量分数低于30%)经机械加工成载体后进行表面镀金前处理工艺研究。
1·实验材料及设备
基材为钼铜载体(mo85cu)，尺寸为13mm×8mm×0．6mm，设备有烧结炉、电镀槽、电镀电源和烘箱等。
2·工艺流程的改进
2．1传统工艺流程
传统的工艺流程为:

从传统工艺流程图分析知道，处理钼铜关键工序是喷砂、阳极浸蚀和预镀铬，上述加工方法存在的问题有以下几方面:1)镀金载体使用时与金锗焊料钎焊共晶，采用喷砂工艺后的表面状态会影响烧结工艺的控制，一般限制采用喷砂工艺;2)由于钼铜表面孔隙较多，喷砂时破碎的砂粒镶嵌在基体上，如没有彻底清除干净会引起产品的多余物;3)阳极浸蚀工艺控制存在较大的难度，因为材料本身为非平衡合金，钼和铜经阳极浸蚀电化学反应程度不一致，加上材料加工时存在偏析等问题，极容易出现氧化膜去除不彻底或过腐蚀情况;4)预镀铬工艺中铬酐会对环境造成很大的污染，而且工作θ高达50℃以上，对环境和工作人员的危害很大;另外，载体尺寸比较小，工艺控制难度大，成品率低。由于上述原因，需要采用替代工艺加以解决。经过查阅资料，进行反复摸索和实验，设计出了一套新的工艺流程。
2．2改进后的工艺流程
改进后的工艺流程为:

从改进后的工艺流程图可以看出，以化学粗化、化学脱膜和烧镍代替了机械处理(喷砂)、阳极处理(电化学腐蚀)和预镀铬。
2．2．1化学粗化处理
粗化处理是将化学粗化液呈沸腾状态，时间的确定是载体表面全为铜颜色时停止。此工序主要是与载体表面的钼的氧化物、铜的氧化物进行反应，当氧化物反应结束后，铜就会抑制反应，这样就形成一层均匀的铜膜覆盖在基体上，在很大程度上阻止了氧化膜的再次形成［2］。
2．2．2化学脱膜处理
脱膜处理是将化学脱膜液在室温下将载体表面铜膜完全去除为止。由于在粗化过程中形成的铜膜只是简单覆盖在基体上，如不将其去除，将影响后续镀层，容易发生起皮、起泡及结合力差等缺陷，去除后表面为光亮的钼基体，此时要在最短的时间内进行活化和镀镍，以免材料再次被氧化。
2．2．3镀后热处理
由于渗铜法加工钼铜材料过程中会形成多孔结构，加之又进行了一定的机械加工处理，电镀镍不足以将孔填充覆盖，需要经过高温热处理，在θ为900～980℃，t为20～30min条件下进行热处理。目的是检验前处理的有效性，将孔隙中的气体等物质排出，将材料进行二次合金化，经过热处理后的载体就可以采用常规镍中间层上镀金的方法了。
3·镀层性能测试
3．1结合力
1)按gjb923附录b对镀金层质量进行检验。氮气环境下θ为470℃，t为1min，40倍显微镜检测镀层无起皮、起泡现象，无明显变色为合格。每批20件，5批，100%检测，经检测总合格率为96%。
2)使用要求。氢气环境下θ为450℃，t为20min，40倍显微镜检测镀层无起皮、起泡现象，无明显变色为合格，对1)中合格的镀层进行100%检测，合格率为100%。
3．2钎焊性
1)工艺验证。对镀金样品进行与金属化瓷片通过金鍺合金焊料进行钎焊(共晶)，同时与具有成熟工艺的可伐合金镀金载体钎焊性进行比较，结果发现钎焊(共晶)参数未做调整时也能满足使用要求。
2)将钎焊(共晶)好的钼铜载体通过x-射线照相，测得其空洞率在3%～10%之间，空洞率低于5%的占86%，优于同规格的可伐材料。
4·总结
1)化学粗化和化学脱膜处理解决了钼铜材料表面氧化膜的去除难题，提高镀层与基体的结合力，避免了材料被过度腐蚀。
2)烧镍处理将复杂的材料电镀转化为常规处理方法，使得镀层的结合力、钎焊性有了进一步保证，将前处理有缺陷的零件剔除也减少金的浪费。
3)改进后处理方法与传统镀铬相比对环境的污染降低，操作简单，成品率高，并且镀层仅含镍和金元素，更有利于共晶工艺的控制。该工艺填补了该领域的空白，也为小批量多品种的微波产品研制提供了必要的工艺支撑，有很好的应用前景。
参考文献
［1］卢海燕，姚正军．钼铜合金镀金工艺探索［j］．江苏冶金，2008，36(4):38-41．
［2］叶人龙．镀覆前表面处理［m］．北京:化学工业出版社，2006:159-160．