1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着电子封装技术的飞速发展，锡铅钎料在电子器件内得以广泛并大量使用。由于铅元素对人体有害，出于绿色制造的需求，世界各国都开始倡导电子器件无铅化^[1]。但与锡铅钎料相比，无铅钎料易于基板在焊接接头形成时生成脆性金属间化合物（intermetallic compounds:imc）,并且在接头服役过程中不断增长。由于接头内部钎料、imcs、基板的热膨胀系数不同，过厚的脆性imcs层在服役过程中受外力易出现剥离等现象^[2,3,4]。因此倒装芯片中凸点下金属化层（under bump metallization:ubm）的制备以及元素扩散阻挡性能成为了当前研究的热点。

ubm的设计是倒装焊技术中的一个重点。ubm是连接焊球凸点与芯片的金属化层，为了阻止焊球与铝元件基垫或电路板的铜层之间发生扩散。设计合理的ubm应当具有以下功能：连接芯片，延缓钎料的扩散和反应，防治氧化^[5,6]。通常工业界使用的化学镀镍-磷镀层，虽然作为ubm层可有效阻挡cu的扩散，且操作简单，成本较低，但其易于钎料反应成长柱状的n₃p晶化层，给基材和钎料内的元素提供了扩散通道，导致了大量纳米级孔洞的产生，急剧降低ubm的扩散阻挡性能，进而显著降低焊接接头的可靠性^[7,8]。综上所述，制备一层新型的ubm显得极为迫切。

对于这些问题，国内外许多学者欲通过添加其他合金元素以形成三元合金镀层，以此得到性能更优的ubm层。有学者发现，在二元合金ni-p合金的基础上掺杂新的第三相fe元素，可以成功开发以镍-磷为基与铁共沉积的三元合金ni-fe-p。an^[9]等通过改进前处理方法在玻璃微球表面化学镀ni-fe-p，王森林^[10]以硼酸为缓冲剂，柠檬酸钠为络合剂，从镀液中沉积得到ni-fe-p镀层，周海飞^[11,12]等人以edta为络合剂，制备了铁含量高达97%的ni-fe-p镀层。有报道表明，化学镀ni-fe-p合金作为ubm层具有与焊料优良的可焊性以及慢的界面层生长速率，剪切抗力稳定。除此之外，通过调整合金中的含铁量可以改变其热膨胀系数，使之与其他连接层的热膨胀系数匹配，以此减小在使用过程中的循环热应力造成的损伤，提高器件的使用寿命和安全可靠性^[13,14]。虽然化学镀镍铁磷作为凸点下金属化层性能优良，但由于难以制备，使之还未能作为ubm得到广泛的应用。因此，研究如何制备三元合金镍铁磷镀层具有重要意义。

在本课题中，在化学镀镍磷的基础上，用次磷酸盐，硼烷，甲醛等做还原剂，将铁元素引入到化学镀镍体系中，即可得到ni-fe-p三元合金镀层^[15]。ni-fe-p化学镀层制备的关键在于如何提高并控制合金镀层中的铁含量以达到性能要求。本题拟通过调整络合体系，缩小溶液fe² 与ni² 间沉积电位差并缓解fe² 的氧化，利用表面沉积技术在铜基板表面上沉积ni-fe-p镀层，为ni-fe-p镀层在电子封装领域的应用做准备。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、材料制备：以铜为基板，通过表面沉积技术在传统ni-p镀层内掺杂fe元素，在铜基板上沉积一层ni-fe-p镀层；

2、材料表征：对ni-fe-p镀层进行结构表征和形貌分析，通过feg-sem,xrd,tg-dsc等表征手段对镀层的物相，显微结构和热学性能进行测试。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究对象结构，测试仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，制备ni-fe-p镀层。

第8－10周：采用feg-sem,xrd,tg-dsc等表征手段对镀层的物相，显微结构和热学性能进行测试。。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈君军，傅岳鹏，田民波.微电子封装材料的最新进展[j].半导体技术，2008，33（3）:185-189.

[2]张睿竑，申灏，邰枫，等.cu基板表面层对无铅焊点界面金属间化合物的影响[a].电子产品节能，环保与安全技术国际研讨会论文集[c].2008

[3]陶逸诗.取向铜、镍镀层对键合界面反应的影响[d].上海交通大学，2014