DK174862B1 - Procedure for electrodeposition with acoustic agitation - Google Patents
Procedure for electrodeposition with acoustic agitation Download PDFInfo
- Publication number
- DK174862B1 DK174862B1 DK200201943A DKPA200201943A DK174862B1 DK 174862 B1 DK174862 B1 DK 174862B1 DK 200201943 A DK200201943 A DK 200201943A DK PA200201943 A DKPA200201943 A DK PA200201943A DK 174862 B1 DK174862 B1 DK 174862B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- electrodeposition
- cathode surface
- waves
- acoustic
- cathode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
DK 174862 B1DK 174862 B1
Teknisk omradeTechnical area
Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til elektrodeponering på en katodeoverflade i en elektrolyt, der er agiteret (omrørt) med akustiske bølger, og en elek-trodeponeret (pletteret) genstand, der kan opnås ved fremgangsmåden.The present invention relates to a method of electrodepositing on a cathode surface of an electrolyte agitated (agitated) with acoustic waves, and to an electrodeposited (plated) object obtainable by the method.
55
Teknisk baggrund • Elektrodeponering af metaller og legeringer er velkendt på fagområdet. Ved en sådan elektrodeponering reduceres metalioner til frit metal (oxidationstrin 0) på en katodeoverflade ved en elektrolytisk eller kemisk proces. Under elektrodeponeringen forbru- 10 ges metalioner ved katoden. Det er derfor nødvendigt at omrøre (agitere) elektrolytten for at sikre tilstrækkelig forsyning af metalioner til katoden. I afhængighed af agitationstypen vil der blive etableret en mere eller mindre stabil ligevægt for metalionkoncentrationen med faldende koncentrationen tæt ved katodeoverfladen. Denne ligevægt vil imidlertid ofte være vanskelig at kontrollere og begrænser derfor elektrodepone-15 ringsteknikkens anvendelighed.Technical background • Electrodeposition of metals and alloys is well known in the art. In such electrodeposition, metal ions are reduced to free metal (oxidation step 0) on a cathode surface by an electrolytic or chemical process. During the electrodeposition, metal ions are consumed at the cathode. Therefore, it is necessary to stir (agitate) the electrolyte to ensure adequate supply of metal ions to the cathode. Depending on the type of agitation, a more or less stable equilibrium will be established for the metal ion concentration with decreasing concentration close to the cathode surface. However, this equilibrium will often be difficult to control and therefore limit the applicability of the electrode deposition technique.
I tilfælde af legeringsdeponering fra en elektrolyt eller pletteringsopløsning, der indeholder to eller flere forskellige metalioner, er det korrekte forhold mellem hver type metalion en vigtig faktor for forholdet mellem metallerne i den deponerede legering.In the case of alloy deposition from an electrolyte or plating solution containing two or more different metal ions, the correct ratio of each type of metal ion is an important factor for the ratio of the metals in the deposited alloy.
20 Med ringe kontrolleret agitation er det ikke muligt at sikre det korrekte forhold i elektrolytten i nærheden af katoden og dermed den ønskede legeringssammensætning i det aflejrede lag.With poor controlled agitation, it is not possible to ensure the correct ratio of the electrolyte near the cathode and thus the desired alloy composition in the deposited layer.
For at undgå udtømning af metalioner nær katoden samt et ukorrekt forhold mellem to * * 25 forskellige metaller ved en legeringsdeponering er der et behov for en effektiv type agi tation, som også virker i det væskelag der er tæt naboliggende til katodeoverfladen.In order to avoid depletion of metal ions near the cathode as well as an incorrect ratio of two * 25 different metals at an alloy deposit, there is a need for an effective type of action, which also works in the liquid layer adjacent to the cathode surface.
US patent nr. 3. 933 601 (Ishibashi et al.) beskriver en fremgangsmåde til elektroplettering som indbefatter rotation af et substrat nedsænket i en elektrolytisk opløsning under 30 påføring af ultrasoniske bølger. De ultrasoniske bølger er stående bølger, som imidlertid på grund af substratets rotation og dannelsen af bobler brydes på uregelmæssig må- 2 DK 174862 B1 de, hvorved det mønster, der normalt fremkaldes med stående bølger, forhindres, således at der opnås en glat overflade uden striber. Det er ikke beskrevet, hvorledes der kan tilvejebringes effektiv agitation nær katodens overflade, som sikrer det korrekte forhold for elektrolytten i nærheden af den katodeoverflade der skal elektropletteres.U.S. Patent No. 3,933,601 (Ishibashi et al.) Discloses a method of electroplating which includes rotating a substrate immersed in an electrolytic solution during application of ultrasonic waves. The ultrasonic waves are standing waves which, however, due to the rotation of the substrate and the formation of bubbles, are irregularly broken, thereby preventing the pattern normally elicited by standing waves so as to obtain a smooth surface without stripes. It is not described how effective agitation can be provided near the cathode surface, which ensures the correct ratio of the electrolyte near the cathode surface to be electroplated.
5 US patent nr. 6 368 482 (Oeftering et al.) beskriver et system og en fremgangsmåde til selektive pletteringsprocesser under anvendelse af direkte stråler af højintense akustiske bølger for at skabe ikke-lineære virkninger, som ændrer og forbedrer pletteringsprocessen. De direkte stråler er fokuseret på overfladen af en genstand, som kan være 10 nedsænket i en pletteringsopløsning. Pletteringsprocessen siges at give en nøjagtig kontrol af pletteringslagenes tykkelse og i det mindste i nogle tilfælde kan behovet for maskering elimineres. Oeftering anvender fokuseret ultralyd som giver en indvirkning på katodeoverfladen i et meget lille område. Dette vil fremkalde forskellige ionkoncentrationer i midten og ved kanterne af det fokuserede område, hvorved 15 fremgangsmåden er uegnet til plettering af en overflade, der har en vis størrelse, især hvis der ønskes en ensartet elektrodeponering.U.S. Patent No. 6,368,482 (Oeftering et al.) Discloses a system and method for selective plating processes using direct beams of high-intensity acoustic waves to create nonlinear effects that alter and enhance the plating process. The direct rays are focused on the surface of an object which may be immersed in a plating solution. The plating process is said to give an accurate control of the thickness of the plating layers and at least in some cases the need for masking can be eliminated. Exercise uses focused ultrasound which impacts the cathode surface in a very small area. This will induce different ion concentrations in the center and at the edges of the focused region, whereby the method is unsuitable for plating a surface of a certain size, especially if uniform electrodeposition is desired.
Ifølge Oeftering bliver de akustiske bølger også dæmpet på grund af absorption, og denne absorption er en drivende mekanisme til dannelse af en akustisk strømning.According to Oeftering, the acoustic waves are also attenuated by absorption, and this absorption is a driving mechanism for forming an acoustic flow.
2020
Fagmanden definerer "akustisk strømning" som en tidsuafhængig fluidumbevægelse forårsaget af en dæmpet akustisk bølge.The skilled artisan defines "acoustic flow" as a time-independent fluid movement caused by a damped acoustic wave.
Kort beskrivelse af opfindelsen 25 Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til elektrodeponering på en ka-todeoverflade i en elektrolyt agiteret ved hjælp af akustiske bølger, hvor agiteringen ved hjælp af akustiske bølger tilvejebringes i elektrolytten nær katodeoverfladen ved hjælp af akustiske i det væsentlige stående bølger, og hvor bølgernes forplantningsretning er i det væsentlige parallel med katodeoverfladen.Brief Description of the Invention The present invention relates to a method for electrodeposition on a cathode surface of an electrolyte agitated by acoustic waves, the agitation by acoustic waves being provided in the electrolyte near the cathode surface by means of acoustic substantially standing waves. and wherein the propagation direction of the waves is substantially parallel to the cathode surface.
30 3 DK 174862 B130 3 DK 174862 B1
De akustiske i det væsentlige stående bølger har vist sig at etablere en effektivt kontrollerbar ionmassetransport til katoden, idet bølgerne strejfer eller "græsser" på den stive overflade, der skal pletteres. Denne agitationstype virker tæt ved katodeoverfladen og giver en grænsenær akustisk strømning inden for en afstand på ca. 10 pm fra overfla-5 den.The substantially acoustic standing waves have been found to establish an efficient controllable ion mass transport to the cathode, with the waves roaming or "grazing" on the rigid surface to be plated. This type of agitation acts close to the cathode surface and provides a boundary acoustic flow within a distance of approx. 10 µm from the surface.
Som anvendt i nærværende beskrivelse refererer betegnelsen "grænsenær akustisk strømning" til en tidsuafhængig fluidumbevægelse, som forårsages af en dæmpet akustisk bølge som følge af grænsedæmpning.As used herein, the term "boundary acoustic flow" refers to a time-independent fluid movement caused by a damped acoustic wave due to boundary attenuation.
1010
Betegnelsen "grænsedæmpning" som anvendt i nærværende beskrivelse, refererer til at partikelhastigheden for en akustisk bølge vil blive reduceret og nå 0 på en perfekt stiv grænse. Lyden dæmpes med grænseviskositetskræfteme. Dette fænomen er inden for akustik kendt som en "ikke-slip-tilstand" hvilket betyder, at partikelbevægelsen retarde-15 res af overfladen og fluidumpartikler kan ikke bevæge sig over den.The term "boundary attenuation" as used herein refers to the particle velocity of an acoustic wave being reduced and reaching 0 at a perfectly rigid boundary. The sound is attenuated by the intrinsic viscosity forces. This phenomenon is known in the acoustics as a "non-slip state" which means that the particle movement is retarded by the surface and fluid particles cannot move over it.
Effektiviteten ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er f.eks. blevet demonstreret ved et forøget og kontrolleret Fe/Ni-forhold ved deponering af en Ni/Fe-legering.The efficiency of the method according to the invention is e.g. has been demonstrated by an increased and controlled Fe / Ni ratio upon deposition of a Ni / Fe alloy.
20 En speciel fordel der opnås ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er, at den gør det muligt at kontrollere forholdet mellem ingredienserne i en forud fastlagt legering på grund af den effektive agitation.A particular advantage obtained by the process of the present invention is that it allows to control the ratio of the ingredients in a predetermined alloy due to the effective agitation.
I sammenligning med fremgangsmåden ifølge US 6 368 482 (Oeftering) giver frem-25 gangsmåden ifølge opfindelsen en mere nøjagtig elektrodeponering og et større område kan pletteres. Endvidere kommer lyddæmpningen ikke fra absorption, men fra grænsedæmpningen, og grænsedæmpningen er hovedmekanismen som er ansvarlig for strømningsdannelsen.Compared to the method of US 6,368,482 (Oeftering), the method of the invention provides a more accurate electrodeposition and a larger area can be plated. Furthermore, the attenuation does not come from absorption, but from the attenuation, and the attenuation is the main mechanism responsible for the flow formation.
30 Omfanget af opfindelsens anvendelighed vil fremgå af den efterfølgende detaljerede beskrivelse. Det skal imidlertid forstås, at den detaljerede beskrivelse og de specifikke DK 174862 B1 4 eksempler, idet de angiver foretrukne udførelsesformer for opfindelsen, blot gives til illustration, idet forskellige forandringer og modifikationer inden for opfindelsens rammer vil blive åbenbar for fagfolk på basis af den detaljerede beskrivelse.The scope of the applicability of the invention will become apparent from the following detailed description. It is to be understood, however, that the detailed description and specific examples, specifying preferred embodiments of the invention, are by way of illustration only, that various changes and modifications within the scope of the invention will become apparent to those skilled in the art based on the detailed description.
5 Detaljeret beskrivelse af opfindelsenDetailed Description of the Invention
Den foreliggende opfindelse er baseret på en ny måde til agitation ved hjælp af akustiske bølger, såkaldt "akustisk strømning", af en elektrolyt under en elektrolytisk eller kemisk pletteringsproces. Ved anvendelse af denne agitationsteknik kan massetransporten af ioner til katodeoverfladen og dermed både omfanget og adfæren i diffusionszo-10 nen tæt på katodeoverfladen kontrolleres på en mere effektiv og nøjagtig måde.The present invention is based on a new way of agitation by means of acoustic waves, so-called "acoustic flow", of an electrolyte during an electrolytic or chemical plating process. Using this agitation technique, the mass transport of ions to the cathode surface and thus both the extent and behavior of the diffusion zone close to the cathode surface can be controlled in a more efficient and accurate manner.
Den akustiske stående bølge som tilvejebringes nær katodeoverfladen danner en strømning af elektrolyt nær ved overfladen med et strømningsmønster udtrykt på basis af massetransport med gentagne par af ensartet fordelte enkelte hvirvelstrømme på begge 15 sider af partikelhastighedsknuder. Bredden af hver hvirvelstrøm er lig med en kvart bølgelængde. Dette strømningsmønster er yderligere vist på fig. 6 og 7.The acoustic standing wave provided near the cathode surface forms an electrolyte flow near the surface with a flow pattern expressed on the basis of mass transport with repeated pairs of uniformly distributed single eddy currents on both sides of particle velocity nodes. The width of each eddy current is equal to a quarter of a wavelength. This flow pattern is further shown in FIG. 6 and 7.
Hvis den katodeoverflade som skal pletteres ved elektrodeponering ikke bevæges i forhold til strømhvirvlerne, der tilvejebringes af den stående akustiske bølge, dvs. ved at 20 bevæge katoden og/eller transduceren eller transducere og/eller ved at ændre på den stående akustiske bølge for at bevæge stedet for partikelhastighedsknudeme, er det sandsynligt at metallet aflejres i et mønster svarende til mønsteret for den akustiske stående bølge. På denne måde er det muligt at skabe en overfladetopografi i det pletterede lag, som nøjagtigt udtrykker lokaltransportfænomenet ved katodeoverfladen under s 25 elektrodeponering.If the cathode surface to be plated by electrodeposition is not moved relative to the eddy provided by the standing acoustic wave, i.e. by moving the cathode and / or transducer or transducers and / or by changing the standing acoustic wave to move the site of the particle velocity nodes, the metal is likely to deposit in a pattern similar to the acoustic standing wave pattern. In this way, it is possible to create a surface topography in the plated layer that accurately expresses the local transport phenomenon at the cathode surface during s electrodeposition.
1 de fleste tilfælde er det imidlertid ønskeligt at opnå en jævn deponering af metallet.In most cases, however, it is desirable to obtain an even deposit of the metal.
Dette kan sikres, når de akustisk i det væsentlige stående bølger, og katodeoverfladen bevæges i forhold til hinanden. Alternativt kan de akustisk i det væsentlige stående 30 bølger kontinuerligt modificeres og/eller moduleres under pletteringsprocessen. Denne modulering kunne f.eks. være en fasemodulering.This can be ensured when the acoustically substantially standing waves and the cathode surface are moved relative to one another. Alternatively, the acoustically substantially standing waves can be continuously modified and / or modulated during the plating process. This modulation could e.g. be a phase modulation.
5 DK 174862 B15 DK 174862 B1
De stående akustiske bølger kan dannes ved hjælp af mindst én ultralydstransducer placeret i det væsentlige i et første plan i det væsentlige vinkelret på planet for den overflade, der skal pletteres, og en anden ultralydstransducer placeret i det væsentlige i et 5 andet plan, der er i det væsentlige parallelt med det første plan.The standing acoustic waves can be formed by at least one ultrasonic transducer located substantially in a first plane substantially perpendicular to the plane of the surface to be plated, and a second ultrasonic transducer located substantially in a second plane which is substantially parallel to the first plane.
Det er også muligt at danne de stående akustiske bølger ved hjælp af mindst én ultralydstransducer placeret i det væsentlige i et første plan i det væsentlige vinkelret på planet for den overflade, der skal pletteres, og en reflekterende væg placeret i det væ-10 sentlige i et andet plan i det væsentlige parallelt med det første plan.It is also possible to form the standing acoustic waves by means of at least one ultrasonic transducer located substantially in a first plane substantially perpendicular to the plane of the surface to be plated, and a reflective wall located substantially a second plane substantially parallel to the first plane.
Der kan også være mere end en reflekterende væg til stede.There may also be more than one reflective wall present.
Når der er mere end én reflekterende væg til stede, kan de akustiske i det væsentlige 15 stående bølger i overensstemmelse med en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen dannes ved hjælp af et resonanskammer.When more than one reflective wall is present, the acoustic substantially upright waves according to one embodiment of the method according to the invention can be formed by means of a resonant chamber.
De akustisk stående bølger som anvendes ved den foreliggende fremgangsmåde kan principielt etableres med en hvilken som helst frekvens. Af praktiske grunde kan de 20 akustiske bølger som et eksempel have en frekvens på 20 kHz - 5 MHz, fortrinsvis 150 kHz - 2 MHz, mere foretrukket 300 - 950 kHz.The acoustic standing waves used in the present method can, in principle, be established at any frequency. For practical reasons, the 20 acoustic waves may, for example, have a frequency of 20 kHz - 5 MHz, preferably 150 kHz - 2 MHz, more preferably 300 - 950 kHz.
Beskrivelse af tegningenDescription of the drawing
Fig. 1 viser opfindelsens princip i et almindeligt pletteringsbad forsynet med et ultra-25 lydsystem, fig. 2 viser Fe-indholdet i en Fe/Ni-Iegering elektrodeponeret med cyklisk bevægelse af katoden under anvendelse af akustiske i det væsentligt stående ultralydbølger ifølge opfindelsen sammenlignet med plettering uden ultralyd, 30 6 DK 174862 B1 fig. 3 viser tykkelsen af en elektrodeponering opnået med og uden ultralyd, begge med katodebevægelse, fig. 4 viser Fe-indholdet i en aflejret legering opnået med ultralyd og uden bevægelse af 5 katoden, fig. 5 viser en prøve aflejret med ultralyd (a) og en prøve aflejret uden ultralyd (b), når katoden ikke bevæges, 10 fig. 6 viser skematisk princippet med grænsenær akustisk strømning, og fig. 7 viser princippet med grænsenær akustisk strømning i en tredimensional fluidmekanisk model.FIG. 1 shows the principle of the invention in a conventional plating bath provided with an ultrasonic system; 2 shows the Fe content of a Fe / Ni alloy electrodeposited with cyclic movement of the cathode using acoustic substantially ultrasonic waves according to the invention compared to plating without ultrasound; FIG. Figure 3 shows the thickness of an electrode deposit obtained with and without ultrasound, both with cathode movement; 4 shows the Fe content of a deposited alloy obtained by ultrasound and without movement of the cathode; FIG. 5 shows a sample deposited with ultrasound (a) and a sample deposited without ultrasound (b) when the cathode is not moved; FIG. 6 schematically shows the principle of boundary acoustic flow, and fig. 7 shows the principle of boundary acoustic flow in a three-dimensional fluid mechanical model.
15 Fig. 1 viser skematisk princippet ved en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen. I et konventionelt elektrolytisk plettermgsbad 2 er en genstand 4 med en overflade 6, som skal pletteres, nedsænket som katoden. Der er også tilvejebragt en nedsænket anode 8. Katoden 4 og anoden 8 er forbundet med en elektrisk strømkilde gennem ledninger (ikke viste). Nedsænket i badet er endvidere en første ultralydstrans-20 ducer 10 og en anden ultralydstransducer 12, der vender mod hinanden med en afstand L. Transducerne 10 og 12 danner en akustisk stående bølge med en forplantningsret-ning parallelt med overfladen 6 af katodegenstanden 4. Katodegenstanden 4 kan være stationær, men i en foretrukket udførelsesform oscilleres den ved hjælp af en motor (ikke vist) ved en forholdsvis lav hastighed i den akustiske bølges forplantningsretning, 25 som vist med en dobbeltpil 14.FIG. 1 schematically illustrates the principle of an embodiment of the method according to the invention. In a conventional electrolytic plating bath 2, an article 4 with a surface 6 to be plated is submerged as the cathode. A submerged anode 8. Also provided is a cathode 4 and anode 8 connected to an electrical power source through wires (not shown). Further immersed in the bath is a first ultrasonic transducer 10 and a second ultrasonic transducer 12 facing each other at a distance L. The transducers 10 and 12 form an acoustic standing wave with a propagation direction parallel to the surface 6 of the cathode object 4. The cathode object 4 may be stationary, but in a preferred embodiment it is oscillated by a motor (not shown) at a relatively low speed in the propagation direction of the acoustic wave 25, as shown by a double arrow 14.
Ved en yderligere udførelsesform er den anden ultralydstransducer 12 erstattet med en reflekterende væg. En sådan reflekterende væg kan være placeret i samme stilling som den anden transducer 12 på fig. 1, men fortrinsvis kunne en sådan reflekterende væg 30 være placeret tættere på den første transducer 10 for at formindske det rumfang der optages af transducere.In a further embodiment, the second ultrasonic transducer 12 is replaced by a reflective wall. Such a reflective wall may be located in the same position as the second transducer 12 of FIG. 1, but preferably such a reflective wall 30 could be located closer to the first transducer 10 to reduce the volume occupied by transducers.
7 DK 174862 B17 DK 174862 B1
Ved en særlig udførelsesform med mere end én reflekterende væg, kan de reflekterende vægge være tilvejebragt ved hjælp af de indre vægge i et resonanskammer.In a particular embodiment having more than one reflective wall, the reflective walls may be provided by the inner walls of a resonant chamber.
5 Mønsteret for den grænsenære akustiske strømning som anvendes ved den foreliggende opfindelse er illustreret skematisk på fig. 6 og 7. På fig. 6 har strømningslinieme 20 en U-form med bunden af IFet nær overfladen 22 af den prøve, der skal pletteres. Under billedet af strømlinieme 20 på fig. 6 er en kurve, der viser partikelhastigheden for en stående bølge med bølgelængde X Som det fremgår, er partikelhastigheden maksimal 10 ved λ/2 og X og nul ved knuderne derimellem.5 The pattern of the boundary acoustic flow used in the present invention is illustrated schematically in FIG. 6 and 7. In FIG. 6, the flow lines 20 have a U-shape with the bottom of the IF near the surface 22 of the sample to be plated. Below the image of the streamlines 20 in FIG. 6 is a graph showing the particle velocity of a standing wave of wavelength X. As can be seen, the particle velocity is maximum 10 at λ / 2 and X and zero at the nodes therebetween.
Eksempel 1 I nærværende eksempel anvendtes et pletteringsbad til Ni-Fe-legeringsplettering med sammensætningen vist i tabel 1.Example 1 In the present example, a plating bath for Ni-Fe alloy plating was used with the composition shown in Table 1.
1515
Tabel 1Table 1
Elektrolytsammensætning til deponering af Ni-Fe-legeringElectrolyte composition for depositing Ni-Fe alloy
Badbestanddel Mængde Koncentration (g/1) <M)Bath component Amount Concentration (g / 1) <M)
NikkeTsulfat, NiS04-6H20 ΓΪ3 0^3Non-sulphate, NiSO4-6H20 ΓΪ3 0 ^ 3
FeS04-7H20 5 0,018 , Citronsyre, C6H807H20 75,6 0,36FeSO4-7H2O 0.018, Citric Acid, C6H807H2O 75.6 0.36
Natriumlaurylsulfat, NaCuføSC^ 0,4 0,002Sodium lauryl sulfate, NaCl 2 SO 4 0.4 0.002
Naftalentrisulfonsyre, CioHs^C^-I^O 3 0,007 20Naphthalene trisulphonic acid, C 10 H 30 Cl 2 O 3 0.007 20
Der anvendtes et badrumfang på 40 1 og pH-indstilles til 4,73 med natriumhydroxid, badtemperaturen var 40°C. Forsøgene gennemførtes under anvendelse afen pulspletteringsteknik med en periodevis pulsvending som beskrevet i EP 835 335. Pulsensretteren kontrolleres med en PC og gav en katodisk pulstid Tc på 75 ms og en anodisk puls- 8 DK 174862 B1 tid TA på 20 ms med en gennemsnitlig strømtæthed på 1 A/dm2 og et forhold mellem anodisk strømtæthed IA til katodisk strømtæthed Ic på IA/IC =1,5.A bath volume of 40 liters was used and the pH was adjusted to 4.73 with sodium hydroxide, the bath temperature being 40 ° C. The experiments were performed using a pulse plating technique with a periodic pulse reversal as described in EP 835 335. The pulse rectifier was controlled with a PC and gave a cathodic pulse time Tc of 75 ms and an anodic pulse time of 20 ms with an average current density of 1 A / dm2 and a ratio of anodic current density IA to cathodic current density Ic of IA / IC = 1.5.
Pletteringsbadet var arrangeret som vist på fig. 1 med to ultralydstransducere placeret 5 med en afstand på 40 cm vendt mod hinanden. Der anvendtes en arbejdsfrekvens på 500 kHz til dannelse af en akustisk stående bølge mellem de to transducere. En prøve med en overflade af messing blev anbragt mellem de to transducere og bevægedes med en frem- og tilbagegående bevægelse per sekund med en slaglængde på 5 cm. Prøven blev indstillet til at være parallel med de akustiske bølgers forplantningsretning og så- 10 ledes parallelt med den partikelhastighed der blev dannet med den akustisk stående bølge, dvs. vinkelret på transducernes overflader. Under anvendelse af en anode af Ni gennemførtes elektroplettering i en tidsperiode på 15 min. Der gennemførtes også kon-trolplettering under de samme betingelser, men uden ultralydsagitation.The plating bath was arranged as shown in FIG. 1 with two ultrasonic transducers located 5 with a distance of 40 cm facing each other. A 500 kHz operating frequency was used to generate an acoustic standing wave between the two transducers. A sample with a brass surface was placed between the two transducers and moved at a reciprocating motion per second with a stroke length of 5 cm. The sample was set to be parallel to the propagation direction of the acoustic waves and thus parallel to the particle velocity formed with the acoustic standing wave, ie. perpendicular to the surfaces of the transducers. Using an anode of Ni, electroplating was performed for a time period of 15 min. Control plating was also performed under the same conditions, but without ultrasonic agitation.
15 Indholdet af Fe i vægtprocent af aflejringen på prøverne er vist på fig. 2. Det ses at det opnåede Fe-indhold ændres, når der anvendes ultralyd i overensstemmelse med opfindelsen. Således er Fe-indholdet uden ultralyd ca. 14 vægt%, mens Fe-indholdet med ultralyd steg til ca. 19 vægt%.15 The content of Fe in weight percent of the deposition on the samples is shown in FIG. 2. It is seen that the Fe content obtained is changed when using ultrasound in accordance with the invention. Thus, the Fe content without ultrasound is approx. 14% by weight, while the Fe content with ultrasound increased to approx. 19% by weight.
20 Tykkelsen af den aflejrede legering blev målt, hvilket gav de resultater, der er vist på fig. 3. Ifølge fig. 3 sænker den forstærkede ultralydsagitation strømeffektiviteten. Over hele overfladen er aflejringstykkelsen uden ultralyd højere end aflejringen pletteret under lydbehandling. Således nedsættes i tilfælde af aflejring af Ni-Fe-legering for den førnævnte elektrolyt strømeffektiviteten, når der anvendes ultralydsagitation. Denne 25 iagtagelse er i overensstemmelse med rapporter fra litteraturen vedr. unormal co-aflejring af legeringer med metal fra jemgruppen. I tilfælde af ren metalplettering forøger ultralydsagitationen strømeffektiviteten ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.The thickness of the deposited alloy was measured to give the results shown in FIG. 3. According to FIG. 3, the enhanced ultrasonic agitation lowers the power efficiency. Over the entire surface, the deposition thickness without ultrasound is higher than the deposition plated during sound processing. Thus, in the case of deposition of Ni-Fe alloy for the aforementioned electrolyte, the current efficiency is reduced when ultrasonic agitation is used. This observation is consistent with reports from the literature on abnormal co-deposition of metal alloys from the iron group. In the case of pure metal plating, the ultrasonic agitation increases the current efficiency by using the method of the invention.
30 9 DK 174862 B130 9 DK 174862 B1
Eksempel 2Example 2
Under anvendelse af samme arrangement som i eksempel 1 ændredes intensiteten af ultralyden. Det viste sig at Fe-indholdet kunne forøges ved at forøge intensiteten af ultralyd. Dette viser at det er muligt at kontrollere Fe-indholdet ved at ændre ultralydens in-5 tensitet.Using the same arrangement as in Example 1, the intensity of the ultrasound was changed. It was found that the Fe content could be increased by increasing the intensity of ultrasound. This shows that it is possible to control the Fe content by changing the intensity of the ultrasound.
Eksempel 3Example 3
Eksempel 1 blev gentaget uden bevægelse af prøven (dvs. katoden). Aflejringens tykkelse og Fe-indhold er vist på fig. 4.Example 1 was repeated without movement of the sample (i.e., the cathode). The thickness and Fe content of the deposit are shown in FIG. 4th
1010
Det ses på fig. 4 at aflejringens sammensætning varierer i overensstemmelse med strømningsadfæren. Maksima er adskilt fra hinanden med afstande lig med en halv bølgelængde af ultralyden som forudset teoretisk. På steder, hvor Fe-indholdet er højst, er der indkommende strømning og på steder, hvor jemindholdet viser sine minima, sker 15 der udgående strømning. Det ses også at variationen i Fe-indhold er ledsaget af en variation i aflejringens tykkelse. På steder, hvor Fe-indholdet er højest, viser tykkelsen således sine minima, og hvor Fe-indholdet når sine minima, er tykkelsen stigende.Referring to FIG. 4 that the composition of the deposit varies according to the flow behavior. The maxima are separated from each other by distances equal to half the wavelength of the ultrasound as predicted theoretically. In places where the Fe content is highest, there is incoming flow and in places where the iron content shows its minima, outgoing flow occurs. It is also seen that the variation in Fe content is accompanied by a variation in the thickness of the deposit. Thus, in places where the Fe content is highest, the thickness shows its minima, and where the Fe content reaches its minima, the thickness is increasing.
Fig. 5 viser forskellen i udseendet for prøver uden ultralyd (fig. 5a) og med ultralyd 20 (fig. 5b) når katoden ikke bevæges. Således giver ultralydbehandlingen riller i belægningen. Disse riller er synlige med det blotte øje (se fig. 5b).FIG. 5 shows the difference in appearance of samples without ultrasound (Fig. 5a) and with ultrasound 20 (Fig. 5b) when the cathode is not moved. Thus, the ultrasound treatment provides grooves in the coating. These grooves are visible to the naked eye (see Fig. 5b).
Fremgangsmåden ifølge opfindelsen har et betydeligt potentiale ved fabrikation af magnetiske indretninger indbefattet mikrotransformere og apparater til magnetisk lag-25 ring af data, navnlig inden for mikroelektronikken.The method of the invention has considerable potential in the manufacture of magnetic devices including microtransformers and magnetic data storage apparatus, especially in the field of microelectronics.
Idet opfindelsen nu er blevet beskrevet, vil det være åbenbart, at denne ville kunne varieres på mange måder. Sådanne variationer skal ikke betragtes som en afvigelse fra opfindelsens rammer, og alle sådanne modifikationer, som vil være nærliggende for 30 fagfolk, skal også forstås som omfattet af de efterfølgende kravs rammer.Now that the invention has been described, it will be apparent that this would be varied in many ways. Such variations are not to be considered as a departure from the scope of the invention, and all such modifications which will be apparent to those skilled in the art are also to be understood as encompassed by the scope of the appended claims.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK200201943A DK174862B1 (en) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | Procedure for electrodeposition with acoustic agitation |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK200201943A DK174862B1 (en) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | Procedure for electrodeposition with acoustic agitation |
| DK200201943 | 2002-12-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK174862B1 true DK174862B1 (en) | 2003-12-29 |
Family
ID=29762577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK200201943A DK174862B1 (en) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | Procedure for electrodeposition with acoustic agitation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DK (1) | DK174862B1 (en) |
-
2002
- 2002-12-19 DK DK200201943A patent/DK174862B1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lelevic et al. | Electrodeposition of NiP alloy coatings: a review | |
| Tudela et al. | Ultrasound-assisted electrodeposition of nickel: effect of ultrasonic power on the characteristics of thin coatings | |
| US4652348A (en) | Method for the production of alloys possessing high elastic modulus and improved magnetic properties by electrodeposition | |
| TW526295B (en) | Electroplating method using the combination of vibration flow of the plating bath and the pulse form of plating current | |
| TWI280992B (en) | Electrochemical fabrication methods with enhanced post deposition processing | |
| Kobayashi et al. | Effects of ultrasound on both electrolytic and electroless nickel depositions | |
| Nevers et al. | Effect of ultrasound on silver electrodeposition: Crystalline structure modification | |
| US20040011432A1 (en) | Metal alloy electrodeposited microstructures | |
| KR100359485B1 (en) | THE APPARATUS and METHOD FOR MANUFACTURING Ni-Fe ALLOY THIN FOIL | |
| Tang | Pulse reversal plating of nickel and nickel alloys for microgalvanics | |
| Zhu et al. | Effect of reverse pulse on additives adsorption and copper filling for through silicon via | |
| Liu et al. | Effect of morphology and hydrogen evolution on porosity of electroplated cobalt hard gold | |
| Jones et al. | Copper electroplating of PCB interconnects using megasonic acoustic streaming | |
| US4170536A (en) | Electrolytic cathode and method for its production | |
| Naik et al. | Electrodeposition of zinc from chloride solution | |
| DK174862B1 (en) | Procedure for electrodeposition with acoustic agitation | |
| Sherwin et al. | A brief review on nickel and chromium coatings developed by electrochemical route | |
| JP2007254866A (en) | Plating pretreatment method for aluminum or aluminum alloy raw material | |
| Nakanishi et al. | Layer-by-layer electrodeposition of copper in the presence of o-phenanthroline, caused by a new type of hidden NDR oscillation with the effective electrode surface area as the key variable | |
| Drake | Electrodeposition in ultrasonic fields | |
| Uchiyama et al. | Uniform Ni–P film using an electroless plating method with an emulsion of supercritical carbon dioxide | |
| Stoychev et al. | The influence of pulse frequency on the hardness of bright copper electrodeposits | |
| TW202142744A (en) | Method to create functional coatings on magnesium | |
| Poćwiardowski et al. | Near boundary acoustic streaming in Ni-Fe alloy electrodeposition control | |
| BRPI0902594A2 (en) | Improvement in cyanide-free alkaline-touch copper bath for satisfactory zamac adhesion and gloss enhancement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PBP | Patent lapsed |
Ref document number: DK |