CN110846710B - 一种铜材料表面的电化学抛光方法 - Google Patents

一种铜材料表面的电化学抛光方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110846710B
CN110846710B CN201911187583.2A CN201911187583A CN110846710B CN 110846710 B CN110846710 B CN 110846710B CN 201911187583 A CN201911187583 A CN 201911187583A CN 110846710 B CN110846710 B CN 110846710B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
polishing
glycerol
thiourea
phosphoric acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911187583.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110846710A (zh
Inventor
刘洋
董笑瑜
梁田
吴亚琴
成红霞
唐中华
吕婧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Sanle Group Co ltd
Original Assignee
Nanjing Sanle Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Sanle Group Co ltd filed Critical Nanjing Sanle Group Co ltd
Priority to CN201911187583.2A priority Critical patent/CN110846710B/zh
Publication of CN110846710A publication Critical patent/CN110846710A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110846710B publication Critical patent/CN110846710B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/22—Polishing of heavy metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本发明涉及一种铜材料表面的电化学抛光方法，包括如下步骤：配制抛光溶液；将待抛光铜材料浸入抛光溶液中，开通电源进行抛光；其中，配制抛光溶液包括：根据要配制溶液的总体积计算各溶质的用量，溶质包括磷酸、丙三醇、硫脲和聚氧乙烯烷醇酰胺；根据计算结果，称取磷酸、丙三醇导入耐腐蚀容器中，加水至达到所述总体积，搅拌溶解得到第一中间溶液；根据计算结果，称取硫脲并加入到第一中间溶液中，搅拌溶解得到第二中间溶液；根据计算结果，量取聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到第二中间溶液中，搅拌均匀得到抛光溶液。本发明能使铜精密零件的表面粗糙度从Ra0.4μm提高至Ra0.2μm，以满足真空电子器件使用要求。

Description

一种铜材料表面的电化学抛光方法
技术领域
本发明涉及一种电化学抛光方法，尤其涉及一种铜材料表面的电化学抛光方法。
技术背景
铜材料由于其卓越的高电导率和低损耗性能，广泛应用于真空电子器件中，但对于一些高精度的零件，其中以慢波系统的关键零件——微小型高频腔体和L波段空间行波管的连接环为代表。一般而言，为了保证真空电子器件的传输损耗、增益、输出功率以及稳定性，零件表面粗糙度要求达到Ra0.2μm，因微小型高频腔体和L波段空间行波管的连接环的材质为无氧铜，质软，加工后表面粗糙度相对较差，仅能达到Ra0.4μm，且在棱角、边缘处会产生微小毛刺。若不进行处理，将影响真空电子器件的传输损耗、增益、输出功率以及稳定性。
发明内容
发明目的：为克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种铜材料表面的电化学抛光方法，用以降低铜精密零件的表面粗糙度，以满足真空电子器件使用要求。
技术方案：本发明的铜材料表面的电化学抛光方法包括如下步骤：(1)配制抛光溶液；(2)将待抛光铜材料浸入抛光溶液中，开通电源进行抛光；其中，步骤(1)具体包括：(11)根据要配制溶液的总体积计算各溶质的用量，溶质包括磷酸、丙三醇、硫脲和聚氧乙烯烷醇酰胺；(12)根据计算结果，称取磷酸、丙三醇导入耐腐蚀容器中，加水至所述总体积，搅拌溶解得到第一中间溶液；(13)根据计算结果，称取硫脲并加入到所述第一中间溶液中，搅拌溶解得到第二中间溶液；(14)根据计算结果，量取聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到所述第二中间溶液中，搅拌均匀得到所述抛光溶液。
进一步地，上述铜材料表面的电化学抛光方法还包括如下步骤：(3)关闭电源，取出铜材料，脱水并烘干。
进一步地，步骤(11)具体包括：每配制1L抛光溶液，各溶质的用量分别为：磷酸：50-60mL；丙三醇：80-100mL；硫脲：2-3g；聚氧乙烯烷醇酰胺：0.5-0.8mL。
进一步地，步骤(2)中，所开通的电源的电流密度为5-6A/dm2，频率为5000Hz，占空比为5％-15％，抛光时间为15-20s，抛光在室温下进行。
原理：选择上述组分及范围的原因是：
磷酸：磷酸是铜基体表面黏膜的主要成分，同时与丙三醇的协同作用，可以显著提高膜层的均匀性，如添加磷酸高于本发明范围，则膜层电阻过大，局部出现欠抛光，而当磷酸的量少于本发明范围，则膜层电阻过小，局部出现抛光过度，因此，上述范围为本发明的最佳范围。
丙三醇：丙三醇可以辅助磷酸在基体表面成膜，如添加丙三醇高于本发明范围，成膜过厚，且不均匀，如丙三醇低于本发明范围，则成膜不连续，因此，上述范围为本发明的最佳范围。
硫脲：硫脲作为缓蚀剂，可以明显降低基体的溶解速度，如添加硫脲高于本发明范围，则基体的溶解速度无法再降低，且会影响抛光效果，如添加硫脲低于本发明范围，则基体的溶解速度将会提高。
聚氧乙烯烷醇酰胺：聚氧乙烯烷醇酰胺作为表面活性剂，可以加速基体表面起泡的排出，如添加聚氧乙烯烷醇酰胺高于本发明范围，聚氧乙烯烷醇酰胺会在基体表面析出，如添加聚氧乙烯烷醇酰胺低于本发明范围，则会降低基体表面气泡的排出速度。
电流密度：电流密度的大小直接影响着抛光质量，如电流密度大于本发明范围，基体表面出现过腐蚀，如电流密度小于本发明范围，基体表面粗糙度达不到要求。
占空比：占空比可以改善电抛光溶液的浓差极化，如占空比大于本发明范围，会加剧浓差极化，导致基体表面产生缺陷，如占空比小于本发明范围，会降低电抛光效率。
抛光时间：抛光时间主要与基体表面粗糙度和基体腐蚀量有关，如抛光时间大于本发明范围，基体腐蚀量过大，如抛光时间小于本发明范围，表面粗糙度达不到要求。
有益效果：与现有技术相比，本发明利用磷酸、丙三醇的协同腐蚀作用，促使铜基体表面形成一层黏膜；采用硫脲的缓蚀作用，可以防止铜基体被腐蚀；采用聚氧乙烯烷醇酰胺的表面润湿作用，可以使产生的气泡迅速排出；采用脉冲电源，通过调整电流密度和占空比，来保证抛光效果。本发明与现有常规的电化学抛光技术相比，对基体的腐蚀量从5-10μm降低至1μm以下，表面粗糙度可以从Ra0.4μm提高至Ra0.2μm。
附图说明
图1为本发明各实施例所得抛光后的铜材料的表面粗糙度测试结果图。
具体实施方式
实施例1
步骤(1)：配制总体积为1L的抛光溶液，具体包括：
(a)称取50ml磷酸、80ml丙三醇导入耐腐蚀容器中，加入2/3L的水，搅拌溶解得到第一中间溶液；
(b)称取2g硫脲并加入到第一中间溶液中，搅拌溶解得到第二中间溶液；
(c)量取0.5ml聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到第二中间溶液中，加水至1L，搅拌均匀得到抛光溶液。
步骤(2)：将待抛光铜材料浸入抛光溶液中，开通电源在室温下进行抛光。所开通的电源的电流密度为5A/dm2，占空比为5％，抛光时间为15s。
步骤(3)：关闭电源，取出铜材料，冲洗干净，用乙醇脱水，烘干机烘干。
实施例2
与实施例1不同，步骤(1)中，各溶质的组分含量分别为：
磷酸：55ml
丙三醇：90ml
硫脲：2.5g
聚氧乙烯烷醇酰胺：0.6ml
步骤(2)中，所开通的电源的电流密度为5.5A/dm2，占空比为10％，抛光时间为17s。
实施例3
与实施例2不同，步骤(1)中，各溶质的组分分别为：
磷酸：60ml
丙三醇：100ml
硫脲：3g
聚氧乙烯烷醇酰胺：0.8ml
步骤(2)中，所开通的电源的电流密度为6A/dm2，占空比为15％，抛光时间为20s。
实施例4
与实施例3不同，步骤(1)中，各溶质的组分分别为：
磷酸：50ml
丙三醇：100ml
硫脲：3g
聚氧乙烯烷醇酰胺：0.5ml
步骤(2)中，所开通的电源的电流密度为5.5A/dm2，占空比为10％，抛光时间为17s。
实施例5
与实施例4不同，步骤(1)中，各溶质的组分分别为：
磷酸：55ml
丙三醇：100ml
硫脲：2g
聚氧乙烯烷醇酰胺：0.8ml
步骤(2)中，所开通的电源的电流密度为5A/dm2，占空比为15％，抛光时间为20s。
各实施例的粗糙度情况见图1。从图1可以看出，抛光后的铜材料表面粗糙度在0.16～0.18μm的范围内，均达到零件表面粗糙度小于Ra0.2μm的要求，因而能够满足真空电子器件使用要求。

Claims (2)

1.一种铜材料表面的电化学抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制抛光溶液；
(2)将待抛光铜材料浸入抛光溶液中，开通电源进行抛光；
其中，步骤(1)具体包括：
(11)根据要配制溶液的总体积计算各溶质的用量，溶质包括磷酸、丙三醇、硫脲和聚氧乙烯烷醇酰胺；
(12)根据计算结果，称取磷酸、丙三醇导入耐腐蚀容器中，加水至达到所述总体积，搅拌溶解得到第一中间溶液；
(13)根据计算结果，称取硫脲并加入到所述第一中间溶液中，搅拌溶解得到第二中间溶液；
(14)根据计算结果，量取聚氧乙烯烷醇酰胺并加入到所述第二中间溶液中，搅拌均匀得到所述抛光溶液；
步骤(11)具体包括：每配制总体积为1L抛光溶液，各溶质的用量分别为：
磷酸：50-60mL；
丙三醇：80-100mL；
硫脲：2-3g；
聚氧乙烯烷醇酰胺：0.5-0.8mL；
步骤(2)中，所开通的电源的电流密度为5-6A/dm2，频率为5000Hz，占空比为5％-15％；抛光时间为15-20s，抛光在室温下进行。
2.根据权利要求1所述的铜材料表面的电化学抛光方法，其特征在于，还包括如下步骤：
(3)关闭电源，取出铜材料，脱水并烘干。
CN201911187583.2A 2019-11-27 2019-11-27 一种铜材料表面的电化学抛光方法 Active CN110846710B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911187583.2A CN110846710B (zh) 2019-11-27 2019-11-27 一种铜材料表面的电化学抛光方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911187583.2A CN110846710B (zh) 2019-11-27 2019-11-27 一种铜材料表面的电化学抛光方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110846710A CN110846710A (zh) 2020-02-28
CN110846710B true CN110846710B (zh) 2021-04-23

Family

ID=69605749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911187583.2A Active CN110846710B (zh) 2019-11-27 2019-11-27 一种铜材料表面的电化学抛光方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110846710B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112238392B (zh) * 2020-09-29 2021-09-28 中国科学院高能物理研究所 一种铜腔基底的离心滚抛机械预抛光方法
CN112813488A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 杭州电子科技大学 一种双阴极间断式抛光铜的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663005A (en) * 1985-11-15 1987-05-05 Edson Gwynne I Electropolishing process
US7112271B2 (en) * 2002-11-29 2006-09-26 Lg Cable Ltd. Method and apparatus for making very low roughness copper foil
CN1952221A (zh) * 2005-10-18 2007-04-25 伊默克化学科技股份有限公司 电解抛光液和其平坦化金属层的方法
CN101591798A (zh) * 2008-06-01 2009-12-02 比亚迪股份有限公司 一种金属件及其表面处理方法
CN101591799A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 比亚迪股份有限公司 一种镁合金的电解抛光液及其表面抛光处理方法
CN102121127A (zh) * 2011-01-04 2011-07-13 安徽工业大学 一种集成电路铜互连结构中铜的电化学机械抛光液
CN105568358A (zh) * 2016-03-21 2016-05-11 苏州新材料研究所有限公司 用于哈氏合金基带的电化学抛光液、制备方法及抛光方法
CN106086884A (zh) * 2016-07-22 2016-11-09 中国科学院电工研究所 一种二氧化钒涂层的制备方法
CN106521450A (zh) * 2016-12-02 2017-03-22 北京大学 一种制备超平整石墨烯的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663005A (en) * 1985-11-15 1987-05-05 Edson Gwynne I Electropolishing process
US7112271B2 (en) * 2002-11-29 2006-09-26 Lg Cable Ltd. Method and apparatus for making very low roughness copper foil
CN1952221A (zh) * 2005-10-18 2007-04-25 伊默克化学科技股份有限公司 电解抛光液和其平坦化金属层的方法
CN101591799A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 比亚迪股份有限公司 一种镁合金的电解抛光液及其表面抛光处理方法
CN101591798A (zh) * 2008-06-01 2009-12-02 比亚迪股份有限公司 一种金属件及其表面处理方法
CN102121127A (zh) * 2011-01-04 2011-07-13 安徽工业大学 一种集成电路铜互连结构中铜的电化学机械抛光液
CN105568358A (zh) * 2016-03-21 2016-05-11 苏州新材料研究所有限公司 用于哈氏合金基带的电化学抛光液、制备方法及抛光方法
CN106086884A (zh) * 2016-07-22 2016-11-09 中国科学院电工研究所 一种二氧化钒涂层的制备方法
CN106521450A (zh) * 2016-12-02 2017-03-22 北京大学 一种制备超平整石墨烯的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110846710A (zh) 2020-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110846710B (zh) 一种铜材料表面的电化学抛光方法
RU2400862C2 (ru) Коррозионный кислотный раствор для получения поликремниевой текстуры и способ приготовления поликремниевой текстуры
CN108118388B (zh) 一种Ni-Ti合金电化学抛光液及抛光方法
EP2835450B1 (en) Micro-nano processing method for aluminum or aluminum alloy surface
CN110999553B (zh) 陶瓷电路基板的制造方法
WO2019166034A1 (zh) 一种铝电解电容器用阳极箔腐蚀工艺
CN111893540B (zh) 一种铝硅合金微弧氧化膜层的制备方法
US20190145714A1 (en) Method for preparing porous wick and product prepared by the same
CN104674322A (zh) 镁合金构件微弧氧化陶瓷膜、制备方法以及电解液
CN114108051A (zh) 一种耐腐蚀性混酸阳极氧化工艺
JP2018109224A (ja) 金属基材を電解研磨する方法
CN110726743A (zh) 一种室温下制备纯钛ebsd试样的方法
CN106449394B (zh) 采用电解抛光工艺制作GaN HEMT背面通孔的方法
CN108193280A (zh) 金刚线多晶硅片酸性制绒液的添加剂及其应用
CN105755528A (zh) 用于控制多孔硅腐蚀深度的方法
CN110484938A (zh) 一种真空器件用的耐高温的互作用电路零部件的加工方法
CN100570017C (zh) 枝杈孔铝阳极箔的扩面侵蚀方法
CN109183034A (zh) 一种纯钛的金相腐蚀液及其腐蚀方法
CN108796583A (zh) 一种纯铁表面耐腐蚀性超疏水钝化膜的制备方法
CN107858757A (zh) 金刚线切割多晶硅片专用酸制绒添加剂及其使用方法
CN102117841B (zh) 一种表面织构的太阳电池用半导体基片及其制备方法
CN114068298A (zh) 一种晶圆表面加工的方法
CN102074368A (zh) 一种电容器用电解液的制备方法、制品及其应用
CN118580861A (zh) 一种硅晶片糙面减薄蚀刻液及其制备方法与应用
CN109440164A (zh) 一种镁合金微弧氧化黑色陶瓷膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant