原则上,用于电镀铜的溶液均可用于电铸铜,但常用的是硫酸盐溶液。它具有成分简单、易操作控制、成本低的优点。氟硼酸盐溶液具有成分简单、对杂质不敏感、易操作控制、可使用高电流密度的优点,但成本高、溶液腐蚀性强而较少应用。其典型的工艺规范及所得铜层的性能见下表。
也可以采用焦磷酸盐电镀铜的溶液进行电铸铜。这种溶液比前两种溶液分散能力好,可得到结晶比较细微的铜层。
表电铸铜的工艺规范与铜层性能
工艺和性能
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溶液类型
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硫酸盐
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氟硼酸盐
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工艺规范
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溶液成分I(s/L)
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硫酸铜 200~250
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氟硼酸铜 250~450
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硫酸 50~70
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用氟硼酸调pH至0.15~1.5
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温度,℃
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20~50
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20~50
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电流密度/(A/dm2)
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1~10
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8~40
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阳极
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纯铜或含磷0.04%~0.06%的磷铜
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搅拌方式
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空气或机械搅拌
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铜层性能
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抗拉强度/(MPa)
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205~380
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140~345
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伸长率(%)
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15~25
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5~25
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显微硬度HV
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45~70
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40~80
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内应力,MPa
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0~l0
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0~10
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11.电铸镍的工艺规范及性能是什么?各有何特点?
电铸镍常用硫酸盐、氨基磺酸盐.氯化物电铸溶液。它们的电铸工艺规范、所得镍层的性能及其工艺特点见表36-4。
表36-4电铸镍的工艺规范、镍层性能及工艺特点
工艺和性能
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溶液类型
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硫酸盐
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氨基磺酸盐
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硫酸盐.氯化物
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工艺规范
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溶液成分/(g/L)
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硫酸镍225~300
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氨基磺酸镍300~450
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硫酸镍 150~200
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氯化镍 35~50
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氯化镍 5~25
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氯化镍150~200
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硼酸35~45
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硼酸30~45
|
硼酸30~45
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pH
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3.5~4,5
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3.5~4.5
|
3.5~4.5
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温度,℃
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40~65
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30~60
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40~60
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电流密度/(A/dm2)
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3~10
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l~30
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2~5
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搅拌方式
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空气或机械
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空气或机械
|
空气或机械
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镍层性能
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抗拉强度IMPa
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345~485
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415~620
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580
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伸长率(%)
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15~25
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10~25
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15
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张应力,MP8
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12~185
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0~55
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350
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显微硬度HV
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130~200
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170~230
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(续)
工艺和性能
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溶液类型
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硫酸盐
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氨基磺酸盐
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硫酸盐.氯化物
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工艺特点
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溶液易维护,成本较低。镍层强度较低,塑性好,内应力中等,易产生结瘤与麻坑
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成本较高,溶液温度高于70℃、pH<3时会水解。阳极钝化时,会使氨基磺酸根分解,使镍层含有硫。电铸速度快,镍层强度较高,内应力小,易产生结瘤与麻坑
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溶液电导率高,电流效率近100%,对杂质比较敏感。镍层强度较高,内应力大,不易产生结瘤与麻坑
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不论选用何种电铸溶液,为获得良好的镍层和防阳极钝化,必须慎重选用镍阳极。这一点在含氯化物少的氨基磺酸盐溶液中特别重要。一般都选用电解镍块或含硫去极化镍块(S镍)放入钛阳极筐中使用。
电解镍纯度很高,使用时带入杂质很少,价格便宜。缺点是溶解性能不良,当溶液中氯化物含量低时,表面容易钝化。对其进行高温退火可大大改善其阳极溶解性能。
S镍中含硫(质量分数)0.01%~0.04%,其主要优点是活性高,可在高电流密度下使用。缺点是在使用镍块中的硫会产生硫化物残渣,应防止其污染电铸溶液。