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柠檬酸-酒石酸盐镀铜:镀液中各成分的作用及工艺条件的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-09-29  浏览次数:1592   关注:加关注
核心提示:柠檬酸-酒石酸盐镀铜:镀液中各成分的作用及工艺条件的影响

    (1)碱式碳酸铜

     碱式碳酸铜是提供铜离子的主盐,碱式碳酸铜[CuC03·Cu(OH)2·nH20]含量为52%~56%,镀液中铜的含量在30gL左右,如果直接用硫酸铜或硝酸铜作主盐,SO42-NO3-会影响镀层的结合力。碱式碳酸铜可用硫酸铜和碳酸钠按一定量混合制备,其反应式如下:

2CuS04+Na2C03+2H20—Cu2(0H)2C03+2NaHS04

    沉淀的Cu2(OH)2C03用水洗涤数次,以除去SO42-

主盐的含量会影响允许的电流密度范围,适当提高主盐含量,可以提高电流密度和沉积速度,但是含量过高,阴极极化降低,镀层结合力下降。

(2)柠檬酸

    柠檬酸在碱性溶液中形成一种混合配体络合物[Cu(OH)2(Cit)2]6-,其是比较稳定的,K不稳=17×10-19,比铜和焦磷酸盐络合物还要稳定些。该络合离子在阴极上放电有较大的阴极极化作用。

    阴极过程如下,式中,Cit3系柠檬酸根离子。主反应:

[Cu(0H)2(Cit)2]6-+2e—Cu+20H+2Cit3

副反应:

2H++2e—H2

    因为柠檬酸是含有三个羧基和一个羟基组成的有机酸,它的含量和镀液的pH值会直接影响络离子的稳定性,当铜的含量为30gL时,柠檬酸的最佳含量为250280gL,即Cit3Cu2+的比值保持在89为宜,当柠檬酸含量过低时,阴极极化也会降低,镀层结合力下降。含量过高时,镀液黏度增大,影响镀液导电能力。

    (3)酒石酸钾钠

    酒石酸钾钠是镀液中的辅助络合剂,它与铜形成络合物:

    铜酒石酸络合物比铜柠檬酸络合物更稳定,有利于提高阴极极化,提高镀层结合力和增加镀液的稳定性。实践证明:仅含有柠檬酸为主的络合剂的镀液,铜镀层比较粗糙,光亮区范围狭窄,结合力也较低。当加入酒石酸钾钠成分后,可大大增加光亮区域并提高了电流密度范围,酒石酸钾钠还有利于阳极

溶解,其含量控制在30gL左右为宜,含量过高时,会使铜镀层硬度增加。   

    (4)碳酸氢钠

    碳酸氢钠是镀液的缓冲剂.以根寓檐游。H信的籀奄性

    当镀液的pH值升高时,上述反应向右移动,补充了镀液中H+的浓度,从而起到调节镀液pH值的作用。

    (5)二氧化硒

    二氧化硒是无机光亮剂,微量的Se02就能使镀层光亮。在酒石酸钾钠存在情况下,光亮度更为显著。SeO2的最佳含量为001gL,含量高时,镀层出现脆性现象。

    (6)电流密度的影响

    合理的电流密度是由镀液成分决定的,当选择正确的组成时,最佳电流密度范围较宽,为0525Adm2。当电流密度超过25Adm2时,镀层接近烧焦区域。最常用的电流密度为1O20Adm2

    (7)pH值的影响

    pH值对镀层质量影响较大,因为pH值直接影响柠檬酸和酒石酸盐对铜的络合能力。随着pH值的升高,络离子的稳定性提高,阴极极化增加,镀层的结合力也提高,当pH>10时,镀层光亮区范围减小,易于烧焦,阳极区易产生Cu(OH)2沉积物,并易发生钝化,pH值的控制范围为8510,最佳pH值为90±02

    (8)温度的影响

随着镀液温度的升高,导电能力增加,浓差极化降低,光亮区范围扩大,允许电流密度范围提高,但是随着温度的升高,也会使铜的置换反应加速,镀层结合力降低。温度在2550℃范围内都可以得到正常镀层。最佳温度为3040℃

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