本发明公开了一种铜合金薄膜、基于铜合金薄膜服役后的保护层和制备方法，该铜合金薄膜为二元合金，包括铜元素以及可以与铜形成正混合熵的添加元素；铜元素的质量百分含量为95~99wt%；通过先在基底上形成具有正混合焓的铜合金薄膜；然后对铜合金薄膜施加能量场，使其中的添加元素析出并在铜薄膜表面形成保护层。本发明采取具有正的混合焓的铜合金薄膜，通过压差的作用导致合金中的添加元素向表面运动，最终使添加元素覆盖在铜上，抑制了金属铜的电化学迁移，提高铜线路板对电化学迁移的抵抗能力，整体制备方法可以一次形成双元素镀层，简化了工艺，提高了镀层的可靠性。