金刚石颗粒化学镀铜工艺优化-论文.pdf

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1、馋第8期VloI．33No．8金刚石颗粒化学镀铜工艺优化杨伟锋，申文浩，童国庆，仲洪海，蒋阳木(合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥230009)摘要：以KBH4为还原剂、CuSO为氧化剂，对金刚石颗粒进Keywords：diamond；electrolesscopperplating；potassium行化学镀铜。研究了pH、亚铁氰化钾含量、甲醇以及镀覆时间borohydride；compositepowder；surfacemorphology对镀液稳定性和化学镀铜沉积速率的影响。利用x射线衍射仪、First-author’Saddres

2、s：CollegeofMaterialsScienceand场发射扫描电镜、能谱仪表征了镀铜金刚石颗粒的成分、表面Engineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，形貌和晶粒大小。结果表明，采用硼氢化钾体系能够在金刚石China颗粒表面镀覆晶粒细小(约35am)且较薄(约210nm)的铜层。pH对镀液稳定性的影响较大：随着pH的升高，镀液稳定性显金刚石具有高硬度和良好的力学性能，在传统工著增强；但pH过高会降低沉积速率，且不利于镀层增厚。亚铁业中一直作为优异的磨具磨料来使用。同时，单晶金氰化钾

3、具有整平铜层和细化晶粒的作用，而甲醇能抑制副反应，刚石还具备导热系数高、膨胀系数低的特性(常温下热提高沉积速率，两者联用能够保证镀液稳定性和镀层表面质量。导率为600～2200W／(m·k)，热膨胀系数约为0．8×关键词：金刚石；化学镀铜；硼氢化钾；复合粉体；表面形貌10m／K)L1J。基于金刚石的这些特性，人们将其作为中图分类号：TQ153；TQ178文献标志码：A文章编号：1004—227X(2014)08—0338—05颗粒增强体，与热导率相对较高的金属(如Cu、Ag、Optimizationofelectrolesscopperplati

4、ngondiamondA1)或非金属(如Si)复合，用于新一代电子封装热沉材particles／／YANGWeifeng．SHENWen．hao．T0NG料，以便满足电子元器件朝高集成度、高功率发展的Guo—qing，ZHONGHong—hal，JIANGYang散热要求[2-3]。Abstract：Diamondparticleswereelectrolesslyplatedwith但金刚石与金属之间一般具有相对较高的界面copperusingKBH4asreductantandCuSO4asoxidant．TheeffectsofpH，K4F

5、e(CN)6content，CH3OHcontent，and能，使颗粒与金属熔体之间的润湿性较差¨4J，进而导致platingtimeonthestabilityanddepositionratewerestudied．金刚石／金属界面结合不良、孔隙率偏高、界面热阻过Thecomposition，surfacemorphology，andgrainsizeof大等问题。通常采用颗粒表面金属化、基体合金化和copper·-plateddiamondparticleswerecharacterizedbyX·-ray改变制备工艺等方式改善界面的润湿性

6、。在金刚石金diffractometer。fieldemissionscanningelectronmicroscope．属基复合材料的制备中，一般采用颗粒表面金属化的andenergy．dispersiveX．rayspectrometer．Theresultsindicatedthatathin(ca．210nm)coppercoatingwithfine途径，如真空微蒸发镀Cr[引、碳热还原法镀覆Ti_6J、grainsize(ca．35nm)canbeobtainedonthesurfaceof溶胶一凝胶法镀覆w[7】等，实现了界面润湿性

7、和结合力diamondparticlefromtheKBH4-basedsystem．pHhasgreat的改善，有效降低了界面热阻。但真空微蒸发镀对设effectonthestabilityofplatingbath．Withtheincreasingof备的要求较高；碳热还原法处理温度高，可能导致金pH，thestabilityofplatingbathisimprovedremarkably．刚石颗粒石墨化；溶胶一凝胶法所得涂层不均匀，且易However．whenthepHiStoohigh。thedepositionrateisdecre

8、asedandthethickeningofcoatingbecomesdifficult．发生开裂。K4Fe(CN)6haslevel