刘启承 (重庆一三六地质队,重庆401147) 摘要：研究了酸性镀铜工艺中两种添加剂的质量浓度对铜镀层的影响。实验通过塔菲尔方程测定了在不同镀液中所得镀层的耐蚀性能,并研究了PEG和Cl-共同存在时对镀层耐蚀性能的影响。通过实验总结出了PEG和Cl-之间在一定的质量浓度下的协同规律和最佳比例。 关键词:酸性镀铜; PEG;氯离子;塔菲尔曲线 中图分类号:TQ 153
文献标识码:A
文章编号:1000-4742(2011)04-0015-03 0 前言 本文主要研究酸性镀铜中的添加剂对所得镀层的影响,通过塔菲尔方程测定出抑制剂(PEG)和Cl-的质量浓度对镀层耐蚀性的影响规律[1-3],并且对电镀机理进行研究,从而得到一组电镀效果比较好的添加剂组合。 1 实验 1.1 实验试剂 CuSO4(质量分数大于99.0 %),H2SO4(质量分数大于95.0 %),PEG(质量分数大于99.0 %),NaCl(质量分数大于99.5 %),无水乙醇(质量分数大于99.7 %)。 1.2 实验仪器 HDV-7C型晶体管恒电位仪,CHI 660型电化学工作站,FA 1004型电子天平,79-1型搅拌器,KQ-50E型超声波清洗器,DKB-8A型恒温水浴箱。 1.3 工艺配方及工艺条件 CuSO448 g/L,质量分数为98 %的H2SO4100mL/L,NaCl 30~100 mg/L,PEG 0.1~ 0.2 g/L,1 A/dm2, 20°C,均匀搅拌15 min。 1.4 样品准备 实验采用双电极体系,阴极为34#不锈钢片,用环氧树脂封制成直径为1.0 cm的圆盘状。实验前依次使用600#,800#和1 200#砂纸打磨,然后分别放入蒸馏水和无水乙醇中进行超声波清洗,最后再用质量分数为5 %的稀H2SO4活化30 min,待用。阳极为含磷铜板。 1.5 测试方法 采用三电极体系测试镀层耐蚀性能,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为大面积铂片,工作电极为经过电镀的试样;采用浓度为0.5 mol/L的浓硫酸作为检测镀层耐蚀性能的腐蚀液。 2 结果与讨论 2.1 搅拌对所得镀层的影响 图1为在不添加任何添加剂时,在有、无搅拌条件下所得镀层的交流阻抗谱图。由图1可知:在有搅拌情况下得到的镀层的耐蚀性明显比无搅拌的好。这是因为搅拌降低了浓差极化,减小了扩散层的厚度,从而使电沉积时阴极表面的放电金属离子迅速得到补充;搅拌还可以提高电流密度的上限,使操作电流密度增大,减少针孔和毛刺。在无搅拌情况下得到的镀层比较疏松,结构不紧密,并且有很大的孔。
2.2 PEG-Cl-对镀层耐蚀性的影响 (1)塔菲尔曲线 图2为在PEG的质量浓度为0.2 g/L的镀液中加入不同质量浓度的Cl-后所得镀层的塔菲尔曲线,经分析所对应的数据,如表1所示。
由表1可知:当Cl-的质量浓度在30~100mg/L时,随着Cl-的质量浓度的增加,镀层的自腐蚀电流不断减小,当Cl-的质量浓度为100 mg/L时,镀层的自腐蚀电流最小。由此结果可知:Cl-的加入增强了所得镀层的耐蚀性能,并且随其的质量浓度的增加,所得镀层的耐蚀性越好。 图3是在PEG的质量浓度为0.1 g/L的镀液中加入不同质量浓度的Cl-后所得镀层的塔菲尔曲线,经分析所对应的数据,如表2所示。
由表2可知:当Cl-的质量浓度在30~60mg/L时,镀层的自腐蚀电流随着Cl-的质量浓度增大而减小;当Cl-的质量浓度在60~90 mg/L时,镀层的自腐蚀电流随着Cl-的质量浓度的增大而增大。 3·结论 通过塔菲尔实验可知:在酸性硫酸铜溶液中,当PEG的质量浓度为0.1 g/L时,Cl-的质量浓度在30~60 mg/L时,随着Cl-的质量浓度的增大,镀层的耐蚀性提高;Cl-的质量浓度在60~90 mg/L时,随着Cl-的质量浓度的增大,镀层的耐蚀性减小;当PEG的质量浓度为0.2 g/L时,Cl-的质量浓度在30~100 mg/L时,随着Cl-的质量浓度的增大,镀层的耐蚀性提高。根据上述研究得到两组比较好的组合: PEG 0.1 g/L, Cl-60 mg/L和PEG 0.2g/L, Cl-100 mg/L。 同时在本实验中也对搅拌对镀层耐蚀性的影响进行了研究,结果表明:在酸性镀铜中搅拌能明显改善镀层的耐蚀性能。 参考文献: [1]何兆强.从印制电路板工业的发展看铜箔的前景[J].上海有色金属,2000,2(1):34-39. [2]陈达宏.印制电路孔金属化[J].电子工艺技术,2001,22(3): 注：本站部分资料需要安装PDF阅读器才能查看，如果你不能浏览文章全文，请检查你是否已安装PDF阅读器！ |
