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添加剂对化学镀铜的影响

放大字体  缩小字体发布日期:2012-02-23  浏览次数:1400
核心提示:研究了亚铁氰化钾和,-联吡啶对陶瓷表面化学镀铜沉积速率、阻抗、镀层晶体结构和外观的影响。加入亚铁氰化钾,铜沉积速率降低,阻抗增大,镀层外观得到改善.

3.1不同添加剂对化学镀铜沉积速率的影响

在不同的温度下,分别对三种镀液中化学镀铜的镀速进行比较,其结果见图1。

沉积速率与温度的关系曲线
(图1所示沉积速率与温度的关系曲线)

由图1可知,化学镀铜液中不含添加剂时,铜的沉积速率最大;加入添加剂后铜沉积速率明显降低,其中a,a’一联吡啶的影响更为显著。这是因为:在化学镀铜过程中,甲醛的氧化是控制步骤|1Il,由于a,a‘一联吡啶是通过抑制甲醛的氧化来降低铜的沉积,亚铁氰化钾则使铜的还原电位负移,降低铜的沉积速率,其结果必然是a,a’一联吡啶的作用大于亚铁氰化钾。

3.2添加剂对化学镀铜阻抗的影响

3.2.1亚铁氰比钾对化学镀铜阻抗的影响

图2是亚铁氰化钾K4Fe(CN)6的Nyquist图

沉积速率与温度的关系曲线
(图2 亚铁氰化钾对化学镀铜阻抗的影响)

由图2可发现,随着K4Fe(CN)6浓度的增大,其阻抗增大,具体数值可参见表1。

电荷传递阻抗和双电层电容

从表1可知,K4Fe(CN)6的加入造成电荷传递阻抗(Rp)和双电层电容(Cd)增大,Cd的增加是由于K4Fe(CN)6的介电常数较大。K4Fe(CN)6的浓度从20mg/L增大至40mg/L时,R。增大很多,而Cd只是微弱地增大。说明K4Fe(CN)的吸附基本没有变化,然而Rp的明显增加说明K4Fe(cN)6通过不同于吸附机理的作用来抑制化学沉铜。在K4Fe(CN)6浓度较低时,K4Fe(cN)6主要以吸附抑制化学沉铜,当浓度大于40mg/L时,K4Fe(CN)6在本实验的碱性条件下分解,

化学镀铜化学方程式

由于CN-的产生,使得Cu(1I)和CN-形成更稳定的络合物5,增加了铜沉积的活化能,导致电荷传递阻抗大幅度增加。

3.2.2 a,a’-联吡啶对化学镀铜阻抗的影响

化学镀铜曲线表

图3是a,a’-联吡啶的Nyquist图。a,a’-联吡啶浓度为20mg/L时,其Nyquist半圆比同浓度的K4Fe(CN)6更大,a,a'-联吡啶浓度为40mg/L,Nyquist半圆基本不变。具体数据见表2。

a,a'-联吡啶对阻抗和双层电容的影响

由表2可知,两种浓度下,电荷传递阻抗Rp相近;Cd随a,a‘-联吡啶浓度增加而减少,Cd的减小是因为a,a-联吡啶的介电常数较小。浓度较低时a,a-联吡啶也主要通过吸附抑制化学沉铜,当浓度大于20mg/L时,其在电极上的吸附渐趋缓和,浓度由20mg/LL变化到40mg/L时,cd值从41.8uF/cm2降至35.3uF/cm2,此时Rp变化不大,这可能与a,a-联吡啶在一定浓度范围内会促进沉铜有关。

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