电镀铜知识

通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜——Cu3P
又称磷銅陽极膜具有金屬導電性
P4+ CuSO4+ H2O— Cu3P+ H2SO4+ H3PO4

磷銅陽极膜的作用
— 對(Cu+--e→Cu2+)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
— 陽极膜致密，使微小晶粒從陽級脫落的現象大大減少
对电镀铜中的添加-载运剂的成份及作用
对电镀铜中的添加-整平剂的成份及作用
对电镀铜中的添加-整平剂的成份及作用
阳极钝化相关知识
金属阳极极化曲线
AB段：随着电位的正向偏移，电流密度逐渐 增大（金属溶解速度增大），此时为该阳极 的正常溶解过程，阳极表面处于活化状态。 BC段： 由活化态到钝化态的转变过程，称 作钝化过渡区，B点是金属建立钝化的临界电 位（或称致钝电位），它所对应的电流IB称 作临界电流（或称致钝电流）。 CD段：电流密度保持在很小数值上几乎不变。 这时阳极处于稳定的钝化状态，此电流区称 作钝化区。在此区域金属的溶解速度（腐蚀 速度）急剧下降，此区域对应的电流称作维 持钝化电流。 DE段： D点以后的电流范围叫过钝化区，此 时阳极的电流密度又重新随电位的正移而增 大，金属的溶解速度也增大，这种在一定电 位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做 过钝化。
酸性鍍銅液各成分及功能
成份
CuSO4.5H2O
功能
提供電鍍所需Cu2＋及提高導電能力 提高鍍液導電性能，提高通孔電鍍的均勻性。并可防止铜离子高浓度时所 造成铜盐结晶缺失
H2SO4
Cl-
1. 协助阳极保持其可溶的活性(当阳极反应进行过激，而发生过多氧气或 氧化态太强时，Cl-以其强烈的负电性与还原性协助阳极溶解减少其不良效 应的发生 2.可协助有机剂发挥其功能。对镀铜层的展性与抗拉强度有明显的影响力。
过 渡 钝 化 区 稳定钝化区
低磷铜阳极可以在较大电流密度下使 用，可采用的极化电位更广泛
阳极钝化相关知识
生产过程中铜阳极钝化原因
1.电流密度：不超过临界钝化电流密度。需关注阳极 面积与阴极面积比，一般为1.2~2。阳极面积不易过 大。 2.Cl-浓度：高于80ppm易与Cu+形成CuCl，吸附于铜 球形成不导电层。从而增加其他地方电流密度，以至 钝化发生。
极化的分类
根据极化产生的不同原因，通常把极化大致分为两类： 浓差极化和电化学极化。 （1）浓差极化 在电解过程中，电极附近某离子浓度由 于电极反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度 又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液的浓度 与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的 电极电势的改变称为浓差极化。 （2）电化学极化 电极反应总是分若干步进行，若其中 一步反应速率较慢，需要较高的活化能，为了使电极 反应顺利进行所额外施加的电压称为电化学超电势 （亦称为活化超电势），这种极化现象称为电化学极 化。
鍍層的延伸率不利。
— Cl— 添加劑 ：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。 ：（後面專題介紹）
电镀铜中的添加剂
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百度文库
对电镀铜中的添加-光泽剂的成份及作用
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对电镀铜中的添加-载运剂的成份及作用
电镀铜相关知识整理
2011-3 RD
电镀铜的原理
电源供应器
標准電極電位 。 Cu2+ /Cu = +0.34V 。 Cu2+ /Cu ＋ = +0.15V 。 Cu+ /Cu = +0.51V
+
阳极
主反应：
阴极(受镀物件)
主反应： Cu2+ + 2e-
Cu Cu 2Cu+
Cu2+ + 2e-
极化相关知识 极化（polarization）
当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，这时的 电极电势分别称为阳极平衡电势 E（阳，平）和阴极平衡电 势E（阴，平）。 在有电流通过时，随着电极上电流密度的增加，电极 实际分解电势值对平衡值的偏离也愈来愈大，这种对平衡电 势的偏离称为电极的极化。
极化相关知识
Cu Cu+ Cu
副反应：
离子交换
eCu2+ + Cu
Cu+ +
副反应： Cu2+ + e-
Cu+ + e-
电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl +添加剂)
-
一价铜所生成的铜会以电泳方式沉积于镀层，产生毛刺，使镀层粗糙。
磷銅陽极
主成分：Cu：99.9% min, P:0.04~0.065%
— 陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极的過快溶解
电镀铜阳极表面积估算方法

圆形钛篮铜阳极表面积估算方法
— dlf /2

=3.14
d=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
— 1.33lwf
l=钛篮长度 w=钛篮宽度

f=系数
f与铜球直径有关:
直径=12mm f=2.2
直径=15mm f=2.0 直径=25mm f=1.7 直径=28mm f=1.6 直径=38mm f=1.2
扩散层与电双层相关知识
扩散层：当电极通电时，参与电极过程的物种因扩散迟缓 在电极界面近旁的浓度将发生变化 ,即在电极界面近旁形 成扩散层。 电双层：电镀槽液中在最接近阴极表面处，因槽液中的带 电体受到阴极表面强力负电的感应，而出现一层带正电的 微观离子层，其与带负电之极板表面所形成的薄夹层，称 为“电双层”
极化相关知识
在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势E(不可逆)与平衡电极 电势之间的差值称为超电势。超电势由极化作用引起。 阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变 小。
超电势或电极电势与电流密度之 间的关系曲线称为极化曲线，极化 曲线的形状和变化规律反映了电化 学过程的动力学特征。 随着电流密度的增大，两电极上 的超电势也增大，阳极析出电势变 大，阴极析出电势变小，使外加的 电压增加
主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結晶細密性。
添加劑
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