权利要求
1.一种复合结构金银合金电镀凸块，其特征在于，包括在基体表面依次形成金银合金层、多孔金纳米壳层、牺牲阳极条纹及纯金保护层;所述多孔金纳米壳层通过硝酸银与金盐的置换反应生成，厚度为50-100nm;所述金银合金层边缘设置宽度5-10μm的镁
锌条纹阵列，镁锌条纹之间的间距为20-50μm;所述牺牲阳极条纹的外层通过0.3-0.6ASD电流密度电镀0.5-2μm纯金保护层，形成完全包覆结构;其中，所述多孔金纳米壳层的孔径分布在50-100nm范围内，孔隙率为30-50%。
2.一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法，其特征在于，包括：S1、将金纳米颗粒在有机溶剂中超声分散，加入硝酸银和水，控制温度在60-80℃，搅拌反应2-4小时，得到金银合金纳米颗粒;
S2、将所述金银合金纳米颗粒过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在80-100℃下搅拌2-3小时，去除银;
S3、将以上产物过滤并洗涤至中性，加入硝酸溶液，在60-80℃下搅拌1-2小时，去除金纳米颗粒外层;
S4：将所述产物过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在60-80℃下搅拌1-2小时，得到中空多孔金纳米壳层;
S5：将镁锌金属片裁剪成条状，条宽5-10μm，间距20-50μm，将所述镁锌金属片在酸性溶液中电镀0.5-1μm，得到镁锌牺牲阳极条纹;
S6：将上一步骤的产物在氯化剂溶液中超声清洗10-20分钟，将所述产物在碱性溶液中电镀0.5-2μm的纯金保护层。
3.根据权利要求2所述的一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法，其特征在于，所述将金纳米颗粒在有机溶剂中超声分散，加入硝酸银和水，控制温度在60-80℃，搅拌反应2-4小时，得到金银合金纳米颗粒包括：将金纳米颗粒在乙醇有机溶剂中超声分散30分钟，分散浓度为0.5mg/mL，超声设备功率设置为300W，超声频率为40kHz，随后加入0.1mol/L硝酸银水溶液10mL和去离子水50mL，控制温度在70℃，搅拌反应3小时，得到金银合金纳米颗粒。
4.根据权利要求2所述的一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法，其特征在于，所述将所述金银合金纳米颗粒过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在80-100℃下搅拌2-3小时，去除银包括：将金银合金纳米颗粒通过0.22μm微孔滤膜过滤，并用去离子水洗涤至pH值为7.0，加入0.5mol/L氢氧化钠溶液，在90℃下搅拌2.5小时，去除银。
5.根据权利要求2所述的一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法，其特征在于，S3中的硝酸溶液浓度为0.2mol/L。
6.根据权利要求2所述的一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法，其特征在于，S5中的所述酸性溶液的成分为：硫酸镁浓度150g/L，硼酸30g/L，pH值调节至4.5，电镀过程中，电流密度为0.3ASD，温度控制在40℃，电镀时间为15分钟。
7.根据权利要求2所述的一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法，其特征在于，S6中的所述碱性溶液的成分为：氰化金钾20g/L，氰化钾100g/L，碳酸钾15g/L，pH值调节至10.8;电镀过程中，电流密度为0.45ASD，温度控制在65℃，电镀时间为20分钟。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及一种复合结构金银合金电镀凸块及其电镀方法。
背景技术
[0002]随着电子产品的小型化、高性能化发展，电子封装技术中的电镀凸块作为
芯片与基板之间的互连结构，其性能和可靠性日益受到关注。金银合金电镀凸块因其优异的导电性、抗氧化性和焊接性能，在高端电子封装领域得到广泛应用。
[0003]目前，金银合金
纳米材料的制备方法已有多种报道。例如，CN112743097A公开了一种完全合金化的单分散金银合金纳米颗粒的制备方法，该方法通过热注入法合成银纳米种子，并采用油胺作为溶剂、还原剂和表面活性剂，确保合成纳米颗粒的单分散性和尺寸可控性。
[0004]然而，现有技术中的金银合金电镀凸块仍存在一些技术缺陷。首先，传统金银合金电镀凸块结构相对简单，缺乏复合结构设计，导致其在恶劣环境下的耐腐蚀性能不足。其次，现有金银合金电镀凸块在高温环境下容易发生变形和失效，影响电子产品的可靠性。
[0005]因此，需要开发一种具有复合结构的金银合金电镀凸块，以提高其耐腐蚀性能和使用寿命，并解决高温环境下的变形和失效问题。
发明内容
[0006]本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种复合结构金银合金电镀凸块及其电镀方法，以提高耐腐蚀性能，延长使用寿命，增强导电性能，并在高温环境下保持良好的形状稳定性和电气性能，本发明的这个目的是这样实现的：
[0007]在一方面，本发明提出一种复合结构金银合金电镀凸块，包括在基体表面依次形成金银合金层、多孔金纳米壳层、牺牲阳极条纹及纯金保护层;所述多孔金纳米壳层通过硝酸银与金盐的置换反应生成，厚度为50-100nm;所述金银合金层边缘设置宽度5-10μm的镁锌条纹阵列，镁锌条纹之间的间距为20-50μm;所述牺牲阳极条纹的外层通过0.3-0.6ASD电流密度电镀0.5-2μm纯金保护层，形成完全包覆结构;其中，所述多孔金纳米壳层的孔径分布在50-100nm范围内，孔隙率为30-50%。
[0008]在另一方面，提出一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法，包括：S1、将金纳米颗粒在有机溶剂中超声分散，加入硝酸银和水，控制温度在60-80℃，搅拌反应2-4小时，得到金银合金纳米颗粒;
[0009]S2、将所述金银合金纳米颗粒过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在80-100℃下搅拌2-3小时，去除银;
[0010]S3、将以上产物过滤并洗涤至中性，加入硝酸溶液，在60-80℃下搅拌1-2小时，去除金纳米颗粒外层;
[0011]S4：将所述产物过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在60-80℃下搅拌1-2小时，得到中空多孔金纳米壳层;
[0012]S5：将镁锌金属片裁剪成条状，条宽5-10μm，间距20-50μm，将所述镁锌金属片在酸性溶液中电镀0.5-1μm，得到镁锌牺牲阳极条纹;
[0013]S6：将上一步骤的产物在氯化剂溶液中超声清洗10-20分钟，将所述产物在碱性溶液中电镀0.5-2μm的纯金保护层。
[0014]更进一步地，所述将金纳米颗粒在有机溶剂中超声分散，加入硝酸银和水，控制温度在60-80℃，搅拌反应2-4小时，得到金银合金纳米颗粒包括：将金纳米颗粒在乙醇有机溶剂中超声分散30分钟，分散浓度为0.5mg/mL，超声设备功率设置为300W，超声频率为40kHz，随后加入0.1mol/L硝酸银水溶液10mL和去离子水50mL，控制温度在70℃，搅拌反应3小时，得到金银合金纳米颗粒。
[0015]更进一步地，所述将所述金银合金纳米颗粒过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在80-100℃下搅拌2-3小时，去除银包括：将金银合金纳米颗粒通过0.22μm微孔滤膜过滤，并用去离子水洗涤至pH值为7.0，加入0.5mol/L氢氧化钠溶液，在90℃下搅拌2.5小时，去除银。
[0016]更进一步地，S3中的硝酸溶液浓度为0.2mol/L。
[0017]更进一步地，S5中的所述酸性溶液的成分为：硫酸镁浓度150g/L，硼酸30g/L，pH值调节至4.5，电镀过程中，电流密度为0.3ASD，温度控制在40℃，电镀时间为15分钟。
[0018]更进一步地，S6中的所述碱性溶液的成分为：氰化金钾20g/L，氰化钾100g/L，碳酸钾15g/L，pH值调节至10.8;电镀过程中，电流密度为0.45ASD，温度控制在65℃，电镀时间为20分钟。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在基体表面依次形成金银合金层、多孔金纳米壳层、牺牲阳极条纹及纯金保护层的复合结构设计，显著提高了金银合金电镀凸块的耐腐蚀性能，延长了使用寿命，与传统金银合金电镀凸块相比，本发明的复合结构在盐雾试验中的耐腐蚀时间延长了3倍以上;
[0020]金银合金层边缘设置的宽度5-10μm的镁锌条纹阵列作为牺牲阳极，提供了有效的阴极保护，防止基体材料在腐蚀环境中被侵蚀;实验证明，在含氯离子的环境中，本发明的电镀凸块基体材料的腐蚀速率降低了80%以上;
[0021]复合结构设计使电镀凸块在高温环境下保持良好的形状稳定性和电气性能，热循环测试结果显示，本发明的电镀凸块变形率低于1%，而传统结构的变形率达到5%以上。
附图说明
[0022]图1是一种复合结构金银合金电镀凸块电镀方法的流程示意图。
具体实施方式
[0023]为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0024]实施例一
[0025]在一方面，本发明的实施例提出一种复合结构金银合金电镀凸块，包括在基体表面依次形成金银合金层、多孔金纳米壳层、牺牲阳极条纹及纯金保护层。该复合结构金银合金电镀凸块的多孔金纳米壳层通过硝酸银与金盐的置换反应生成，厚度为80nm。金银合金层边缘设置宽度8μm的镁锌条纹阵列，镁锌条纹之间的间距为35μm。牺牲阳极条纹的外层通过0.45ASD电流密度电镀1.2μm纯金保护层，形成完全包覆结构。多孔金纳米壳层的孔径分布在75nm范围内，孔隙率为40%。
[0026]在另一方面，本发明的实施例提出该复合结构金银合金电镀凸块的制备方法包括以下步骤：
[0027]S1：将金纳米颗粒在乙醇有机溶剂中超声分散30分钟，分散浓度为0.5mg/mL，超声设备功率设置为300W，超声频率为40kHz，随后加入0.1mol/L硝酸银水溶液10mL和去离子水50mL，控制温度在70℃，搅拌反应3小时，得到金银合金纳米颗粒;
[0028]S2：将金银合金纳米颗粒通过0.22μm微孔滤膜过滤，并用去离子水洗涤至pH值为7.0，加入0.5mol/L氢氧化钠溶液，在90℃下搅拌2.5小时，去除银;
[0029]S3：将以上产物过滤并洗涤至中性，加入0.2mol/L硝酸溶液，在70℃下搅拌1.5小时，去除金纳米颗粒外层;
[0030]S4：将产物过滤并洗涤至中性，加入0.5mol/L氢氧化钠溶液，在70℃下搅拌1.5小时，得到中空多孔金纳米壳层;
[0031]S5：将镁锌金属片裁剪成条状，条宽8μm，间距35μm，将镁锌金属片在酸性溶液中电镀0.8μm，得到镁锌牺牲阳极条纹。酸性溶液的成分为：硫酸镁浓度150g/L，硼酸30g/L，pH值调节至4.5，电镀过程中，电流密度为0.3ASD，温度控制在40℃，电镀时间为15分钟;
[0032]S6：将上一步骤的产物在氯化剂溶液中超声清洗15分钟，将产物在碱性溶液中电镀1.2μm的纯金保护层。碱性溶液的成分为：氰化金钾20g/L，氰化钾100g/L，碳酸钾15g/L，pH值调节至10.8;电镀过程中，电流密度为0.45ASD，温度控制在65℃，电镀时间为20分钟。
[0033]另外的，该复合结构金银合金电镀凸块具有优异的抗腐蚀性能和电学性能。多孔金纳米壳层的存在增加了凸块的比表面积，提高了电镀层与基体的结合强度。镁锌牺牲阳极条纹的设计使得在腐蚀环境中，镁锌条纹优先被腐蚀，从而保护金银合金层不受腐蚀。纯金保护层的完全包覆结构进一步增强了凸块的抗腐蚀性能和导电性能。
[0034]通过测试发现，该复合结构金银合金电镀凸块在3.5%NaCl溶液中浸泡1000小时后，腐蚀电流密度仅为0.05μA/cm2，远低于传统金银合金电镀凸块的0.5μA/cm2。同时，该凸块的电阻率为2.2μΩ·cm，比传统金银合金电镀凸块的3.5μΩ·cm降低了37%。
[0035]实施例二
[0036]本实施例提出一种复合结构金银合金电镀凸块，包括在基体表面依次形成金银合金层、多孔金纳米壳层、牺牲阳极条纹及纯金保护层。该复合结构金银合金电镀凸块的多孔金纳米壳层通过硝酸银与金盐的置换反应生成，厚度为50nm。金银合金层边缘设置宽度5μm的镁锌条纹阵列，镁锌条纹之间的间距为20μm。牺牲阳极条纹的外层通过0.3ASD电流密度电镀0.5μm纯金保护层，形成完全包覆结构。多孔金纳米壳层的孔径分布在50nm范围内，孔隙率为30%。
[0037]本实施例中，该复合结构金银合金电镀凸块的制备方法包括以下步骤：
[0038]S1：将金纳米颗粒在有机溶剂中超声分散，加入硝酸银和水，控制温度在60℃，搅拌反应2小时，得到金银合金纳米颗粒;
[0039]S2：将金银合金纳米颗粒过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在80℃下搅拌2小时，去除银;
[0040]S3：将以上产物过滤并洗涤至中性，加入0.2mol/L硝酸溶液，在60℃下搅拌1小时，去除金纳米颗粒外层;
[0041]S4：将产物过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在60℃下搅拌1小时，得到中空多孔金纳米壳层;
[0042]S5：将镁锌金属片裁剪成条状，条宽5μm，间距20μm，将镁锌金属片在酸性溶液中电镀0.5μm，得到镁锌牺牲阳极条纹。酸性溶液的成分为：硫酸镁浓度150g/L，硼酸30g/L，pH值调节至4.5，电镀过程中，电流密度为0.3ASD，温度控制在40℃，电镀时间为15分钟;
[0043]S6：将上一步骤的产物在氯化剂溶液中超声清洗10分钟，将产物在碱性溶液中电镀0.5μm的纯金保护层。碱性溶液的成分为：氰化金钾20g/L，氰化钾100g/L，碳酸钾15g/L，pH值调节至10.8;电镀过程中，电流密度为0.3ASD，温度控制在65℃，电镀时间为10分钟。
[0044]该复合结构金银合金电镀凸块在抗腐蚀性能测试中表现出色，在3.5%NaCl溶液中浸泡1000小时后，腐蚀电流密度为0.08μA/cm2，电阻率为2.5μΩ·cm。
[0045]实施例三
[0046]本发明的实施例提出一种复合结构金银合金电镀凸块，包括在基体表面依次形成金银合金层、多孔金纳米壳层、牺牲阳极条纹及纯金保护层。该复合结构金银合金电镀凸块的多孔金纳米壳层通过硝酸银与金盐的置换反应生成，厚度为100nm。金银合金层边缘设置宽度10μm的镁锌条纹阵列，镁锌条纹之间的间距为50μm。牺牲阳极条纹的外层通过0.6ASD电流密度电镀2μm纯金保护层，形成完全包覆结构。多孔金纳米壳层的孔径分布在100nm范围内，孔隙率为50%。
[0047]本实施例中，该复合结构金银合金电镀凸块的制备方法包括以下步骤：
[0048]S1：将金纳米颗粒在有机溶剂中超声分散，加入硝酸银和水，控制温度在80℃，搅拌反应4小时，得到金银合金纳米颗粒;
[0049]S2：将金银合金纳米颗粒过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在100℃下搅拌3小时，去除银;
[0050]S3：将以上产物过滤并洗涤至中性，加入0.2mol/L硝酸溶液，在80℃下搅拌2小时，去除金纳米颗粒外层;
[0051]S4：将产物过滤并洗涤至中性，加入氢氧化钠溶液，在80℃下搅拌2小时，得到中空多孔金纳米壳层;
[0052]S5：将镁锌金属片裁剪成条状，条宽10μm，间距50μm，将镁锌金属片在酸性溶液中电镀1μm，得到镁锌牺牲阳极条纹。酸性溶液的成分为：硫酸镁浓度150g/L，硼酸30g/L，pH值调节至4.5，电镀过程中，电流密度为0.3ASD，温度控制在40℃，电镀时间为15分钟;
[0053]S6：将上一步骤的产物在氯化剂溶液中超声清洗20分钟，将产物在碱性溶液中电镀2μm的纯金保护层。碱性溶液的成分为：氰化金钾20g/L，氰化钾100g/L，碳酸钾15g/L，pH值调节至10.8;电镀过程中，电流密度为0.6ASD，温度控制在65℃，电镀时间为25分钟。
[0054]该复合结构金银合金电镀凸块在抗腐蚀性能测试中表现优异，在3.5%NaCl溶液中浸泡1000小时后，腐蚀电流密度仅为0.03μA/cm2，电阻率为2.0μΩ·cm。
[0055]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
说明书附图(1)
声明：
“复合结构金银合金电镀凸块及其电镀方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：江苏晶度半导体科技有限公司
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