copper plating process training

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1、导师-李波Aug,2011化学电镀铜工艺电镀铜工艺铜的特性铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.89克/立方厘米,Cu2+的电化当量1.186克/安时.铜具有良好的导电性和良好的机械性能.铜容易活化,能够与其他金属镀层形成良好的金属--金属间键合,从而获得镀层间的良好结合力.电镀铜工艺的功能及作用电镀铜工艺在化学沉铜层上通过电解方法沉积金属铜,以提供足够的导电性/厚度及防止导电电路出现热和机械缺陷.电镀铜层的作用作为孔的化学沉铜层的加厚层,通过全板镀铜达到厚度5-8微米,称为加厚铜.作为图形电

2、镀锡或镍的底层,其厚度可达20-25微米,称为图形镀铜.电镀铜的原理电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加剂)+-离子交换直流整流器ne-ne-电镀上铜层阴极(受镀物件)镀槽阳极CuCu2++2e-Cu2++2e-Cu酸性鍍銅液各成分及特性簡介酸性鍍銅液成分—硫酸銅（CuSO4.5H2O)—硫酸(H2SO4)—氯離子（Cl-)—添加劑酸性鍍銅液各成分功能—CuSO4.5H2O　：主要作用是提供電鍍所需Cu2＋及提高導電能力—H2SO4：主要作用是提高鍍液導電性能，提高

3、通孔電鍍的均勻性。—Cl-：主要作用是幫助陽極溶解，協助改善銅的析出，結晶。—添加劑　　：主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結晶細密性。酸性鍍銅液中各成分含量對電鍍效果的影響—CuSO4.5H2O　：濃度太低，高電流區鍍層易燒焦；濃度太高，鍍液分散能力會降低。—H2SO4：濃度太低，溶液導電性差，鍍液分散能力差。濃度太高，降低Cu2+的遷移率，電流效率反而降低，並對銅鍍層的延伸率不利。—Cl-：濃度太低，鍍層出現台階狀的粗糙鍍層，易出現針孔和燒焦；濃度太高，導致陽極鈍化，鍍層失去光澤。—添加劑

4、　　：（後面專題介紹）操作條件對酸性鍍銅效果的影響溫度—溫度升高，電極反應速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉積速度加快，但加速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結晶粗糙，亮度降低。—溫度降低，允許電流密度降低。高電流區容易燒焦。防止鍍液升溫過高方法：鍍液負荷不大于0.2A/L，選擇導電性能優良的挂具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。電流密度—提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應注意其鍍層厚度分布變差。攪拌—陰極移動：陰極移動是通過陰極杆的往複運動來實現工件的移動。移動方向與陽極成一

5、定角度。陰極移動振幅50－75mm，移動頻率10－15次/分—空氣攪拌無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3/min.m2打氣管距槽底3－8cm，氣孔直徑2mm孔間距80－130mm。孔中心線與垂直方向成45o角。過濾PP濾芯、5－10m過濾精度、流量3－5次循環/小時陽極磷銅陽極、含磷0.04-0.065%操作條件對酸性鍍銅效果的影響磷銅陽极的特色通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽极膜磷銅陽极膜的作用—陽极膜本身對(Cu+--e→Cu2+)

6、反應有催化、加速作用，從而減少Cu+的積累。—陽极膜形成后能抑制Cu+的繼續產生—陽极膜的電導率為1.5X104-1cm-1具有金屬導電性—磷銅較純銅陽极化小(1A/dm2P0.04-0.065%磷銅的陽极化比無氧銅低50mv-80mv)不會導致陽极钝化。—陽极膜會使微小晶粒從陽极脫落的現象大大減少—陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极的過快溶解圆形钛篮铜阳极表面积估算方法—dlf/2=3.14d=钛篮直径l=钛篮长度f=系数方形钛篮铜阳极表面积估算方法—1.33lwfl=钛篮长度w=钛篮宽度

7、f=系数f与铜球直径有关:直径=12mmf=2.2直径=15mmf=2.0直径=25mmf=1.7直径=28mmf=1.6直径=38mmf=1.2电镀铜阳极表面积估算方法磷铜阳极材料要求规格主成份Cu:99.9%minP:0.04-0.065%杂质Fe:0.003%maxS:0.003%maxPb:0.002%maxSb:0.002%maxNi:0.002%maxAs:0.001%max影響陽极溶解的因素陽极面積(即陽极電流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之間)陽极袋(聚丙烯)陽极

8、及陽极袋的清洗方法和頻率添加剂对电镀铜工艺的影响载体-吸附到所有受镀表面,增加表面阻抗,从而改变分布不良情况.抑制沉积速率整平剂-选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率＊各添加剂相互制约地起作用.光亮剂-选择性地吸附到受镀表面,降低表面阻抗,从而恶化分布不良情况.提高沉积速率氯离子-增强添加剂的吸附电镀层的光亮度载体(c)/光亮剂(b)的机理载体(c)快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提高沉积速率.载体(c)和光亮剂(b)的交互作用导致产