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化学镀铜与直接电镀工艺(6)

pcb信使通 时间: 2008-5-10 9:00:52 作者: admin 点击:

③还原剂浓度的影响

用三室电极实验甲醛在碱性条件下的还原电位及浓度含量的关系,从图6-10可以看出,随着甲醛在镀液中含量的增加甲醛的还原电位升高,当甲醛的浓度高于8ml/l时还原电位上升开始缓慢,当甲醛浓度低于3 ml/l时化学镀铜速率降低,同时副反应加剧,在实际应用中,甲醛的浓度控制在8-10 ml/l为宜。

④PH影响

化学镀铜反应在一定的PH条件下才能产生,由于不同的络合剂对铜的络合常数不同,而且络合常数随溶液的PH而变化,铜离子的氧化电位也有所差别,这种差别造成了化学镀铜反应所需要的PH值也不同。例如用EDTA 2Na作络合剂的最佳化学镀铜反应所需的PH值为12.5而用酒石酸盐作络合剂最佳化学镀铜反应所需的PH值为12.8,当化学镀铜液的PH值低于规定值0.1PH单位时,化学镀铜反应虽然能进行,但金属化孔的镀层存在有砂眼,或局部大面积范围沉积不上铜,当溶液PH值过高时会产生粗糙的化学镀铜层,而且溶液会快速分解,不考虑上述的镀层沉积质量,只单纯研究PH对沉积速率的影响,可以得到图6-11所示的关系曲线。

从图6-11可以看出化学镀铜反应在PH值为11以上时才开始产生,随着PH值增加化学镀铜速率加快,在PH为12.5时沉积速率最快,而且化学镀铜层外观最好。当溶液的PH值超过12.5以后,随着PH值增加沉积速率开始下降,同时溶液副反应加剧,溶液自身分解反应加剧。

⑤添加剂

加入添加剂最初的目的是为了稳定化学镀铜液,后来发现在镀液中加入含有双键的有机化合物时会使化学镀铜速率加快。图6-12是含有呲啶化学镀铜液沉积速率加快的情况。

从图6-12可以看出不含添加剂的化学镀铜液在PH12.3时沉积速率最高,而加入添加剂以后在PH12.5时沉积速率最高,但后者沉积速率比不加添加剂要高得多。其原因是加入添加剂以后改变了活化剂表面双电子层结构,在碱性条件下甲醛被活化,以甲叉二醇的型式存在溶液中,在200C条件下平衡常数K=10-4.

当活化过的印制板浸入化学镀铜溶液中,被活化的表面立即吸附具有活性的甲叉二醇,这些甲叉二醇在活化剂的作用下激化成强负电性,溶液中Cu2+离子被吸引到负电性的活化剂附近,于是就形成了前面图6-6所介绍的双电子层。如果没有添加剂加入,Cu2+达到一定浓度时甲醛和Cu2+离子产生氧化还原反应,产生铜沉积。在化学镀铜液中加添加剂以后,这些添加剂在活化的基体表面上产生吸附作用,部分表面被添加剂所取代,使得负性基团的甲叉二醇被集中起来。其原理示意图如图6-13所示。由于甲叉二醇被集中强化了还原电位。添加剂在基本表面的吸附作用加宽了阴阳离子中心距离,使Cu2+离子放电变得困难,必须积累更多的铜离子,提高氧化电位才能放电。添加剂本身是极性物质,同样被活化剂激化呈负电性,它相当于电子枪起加速器作用,使Cu2+离子加速放电,由于这些综合效应,增加了单位时间内化学反应的分子数,相应地提高了沉积反应电流idp.

通过电化学方法测量发现,某些含氮的双键化合物只要具有去极化作用都能加速铜的沉积。

这些添加剂同时具有稳定化学镀铜的作用。添加剂的极化作用测量方法如图6-14所示,将含有不同成份的化学镀铜液放入H形电极内,测量研究电极电位与电流之间的关系,得到了图6-15所示的关系曲线。

如果化学镀铜溶液中加入某些添加剂,在沉积电流条件下所得到的极化电位低于在同样条件下不加添加剂所得到的极化电位。对于这种类型的添加剂称之为去极化剂(depolarizing control agent),如果比不加添加剂所得到的极化电位高,对这种类型的添加剂称之为极化控制剂(polarizing control agent)去极化剂的作用是可以提高沉积速率,极化控制剂的作用是对镀层起整平改善镀层质量,两者组合使用可以达到最佳效果。

标签: 化学镀铜与直接电镀, pcb设计

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