RU2630994C1 - Способ электролитического осаждения медных покрытий - Google Patents
Способ электролитического осаждения медных покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630994C1 RU2630994C1 RU2016125781A RU2016125781A RU2630994C1 RU 2630994 C1 RU2630994 C1 RU 2630994C1 RU 2016125781 A RU2016125781 A RU 2016125781A RU 2016125781 A RU2016125781 A RU 2016125781A RU 2630994 C1 RU2630994 C1 RU 2630994C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current density
- cathode
- anode
- duration
- pulses
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 11
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в производстве печатных плат и других компонентов электронных устройств. Способ электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключается в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 г/л, концентрация серной кислоты 100-150 г/л, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 А/дм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 А/дм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах 2,0-3,0. Технический результат: повышение равномерности покрытия с минимальными отклонениями толщины от среднего значения, интенсификация процесса нанесения покрытия за счет повышения эффективной плотности тока. 4 пр.
Description
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности способу электролитического осаждения медных покрытий, и может быть использовано в производстве печатных плат и других компонентов электронных устройств.
Известны способы улучшения равномерности распределения электроосажденных слоев металлов и сплавов путем введения в состав используемых электролитов химических соединений, повышающих их рассеивающую способность, например, соединений, образующих комплексы с ионами осаждаемых металлов, или органических поверхностно-активных веществ, адсорбирующихся на катоде и увеличивающих катодную поляризацию [Лайнер В.И., Кудрявцев Н.Т. Основы гальваностегии, ч. 1. М.: Металлургиздат, 1953, 624 с.]. Однако эти способы не могут обеспечить получения одинаковой толщины осажденного слоя на разных участках поверхности профилированных изделий.
В литературе [Гамбург Ю.Д., Какие формы импульсного тока целесообразно применять на практике. Гальванотехника и обработка поверхности. 2003, т. 11, №4, с. 60-65] имеются сведения о положительном воздействии реверса тока на равномерность распределения получаемых покрытий. Однако отмечено, что применение реверса импульсного тока в процессе нанесения металлического покрытия в одних случаях может способствовать улучшению равномерности его распределения на покрываемой поверхности, в то время как в других случаях, оно оказывает отрицательное воздействие на равномерность распределения покрытия.
Наиболее близким по технической сущности является способ электролитического осаждения медного покрытия из сернокислого электролита, содержащего 80 г/л пентагидрата сульфата меди и 180 г/л серной кислоты, с применением импульсного реверсивного тока при одинаковой плотности тока в катодных и анодных импульсах 1-2 А дм2, длительности катодных импульсов 20-60 с, длительности анодных импульсов 5-30 с и эффективной плотности тока 0,35-0,7 А/дм2. [Кругликов С.С, Ярлыков М.М., Юрчук Т,Е. Влияние реверсивного тока на рассеивающую способность сернокислого электролита меднения. Электрохимия, 1991, т. 27, вып. 3, с. 298-302].
Основные недостатки этого способа: невысокая максимальная эффективная плотность тока*(Эффективную плотность тока рассчитывают по известной формуле
iэфф=[iк(tк/ta)-ia]/[tк/ta+1].
Здесь iк - плотность тока в катодном импульсе, А/дм2
ia - плотность тока в анодном импульсе, А/дм2
tк - длительность катодного импульса, с
ta - длительность анодного импульса, с)
- 0,7 А/дм2, а также наличие существенного положительного эффекта в результате применения реверса тока только в условиях диффузионных ограничений скорости разряда ионов меди, когда существенно возрастает катодная поляризуемость и одновременно неизбежно ухудшается качество медного покрытия вплоть до появления подгара на выступающих участках поверхности, что отмечается в цитируемом источнике.
Технической задачей данного изобретения является получение с помощью импульсного реверсивного тока медного гальванического покрытия на покрываемой поверхности изделий с минимальными отклонениями его толщины от среднего значения, а также интенсификация процесса нанесения покрытия, то есть повышение эффективной плотности тока.
Поставленная задача решается способом электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключающимся в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 г/л, концентрация серной кислоты 100-150 г/л, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 А/дм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 А/дм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах от 2,0-3,0.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
ПРИМЕР 1.
Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 80 г/л, серная кислота 180 г/л, температура комнатная. Выход по току (катодный и анодный) 100%.
Отношение межэлектродного расстояния в ячейке Херинга-Блюма для дальнего и ближнего катодов - 1,5.
Плотность тока в катодных импульсах - 2,5 А/дм2.
Плотность тока в анодных импульсах- 2,5 А/дм2.
Длительность катодных импульсов - 100 с.
Длительность анодных импульсов 83 с.
Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 1,2.
Эффективная плотность тока - 0,23 А/дм2.
При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах ±3%.
ПРИМЕР 2.
Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 250 г/л, серная кислота 100 г/л.
Плотность тока в катодных импульсах - 4 А/дм2.
Плотность тока в анодных импульсах - 10 А/дм2.
Длительность катодных импульсов 205 с.
Длительность анодных импульсов 30 с.
Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 2,7.
Эффективная плотность тока 2,2 А/дм2.
При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах +7%.
ПРИМЕР 3.
Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 150 г/л, серная кислота 100 г/л..
Плотность тока в катодных импульсах - 2,5 А/дм2.
Анодная плотность тока - 2,5 А/дм2.
Длительность катодных импульсов 300 с.
Длительность анодных импульсов 100 с.
Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 3.
Эффективная плотность тока 1,25 А/дм2.
При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах +8%
ПРИМЕР 4.
Состав электролита: пентагидрат сульфата меди 200 г/л, серная кислота 150 г/л. Все параметры, за исключением плотности тока и длительности катодных и анодных импульсов - те же, что в Примере 1.
Плотность тока в катодных импульсах 3 А/дм2.
Плотность тока в анодных импульсах 3 А/дм2.
Длительность катодных импульсов 200 с.
Длительность анодных импульсов 100 с.
Рассчитанное значение отношения произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока составляет 2.
Эффективная плотность тока 1 А/дм2.
При нанесении медного покрытия разброс по толщине медного слоя был в пределах +5%.
При проведении процесса нанесения медного покрытия согласно данному изобретению в стандартной прямоугольной ячейке Херинга-Блюма и отношении межэлектродного расстояния для дальнего и ближнего катодов, равном 1,5, отношение толщины медного покрытия на этих катодах составляет 1,05-1,15, то есть отклонение толщины от ее среднего значения не превышает 8%. Максимальная величина эффективной плотности тока* (Эффективную плотность тока рассчитывают по известной формуле:
iэфф=[iк(tк/ta)-ia]/[tк/ta+1].
Здесь iк - плотность тока в катодном импульсе, А/дм2
ia - плотность тока в анодном импульсе, А/дм2
tк - длительность катодного импульса, с
ta - длительность анодного импульса, с)
при этом составляет 2,2 А/дм2, то есть в три раза выше, чем в прототипе
В первом примере отношение произведения длительности катодных импульсов и катодной плотности тока к произведению длительности анодных импульсов и анодной плотности тока равно 1,2 т.е меньше указанного нижнего предела, поэтому эффективная плотность тока даже меньше чем у прототипа.
Остальные примеры соответствуют предлагаемому техническому результату.
Claims (1)
- Способ электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключающийся в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 г/л, концентрация серной кислоты 100-150 г/л, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 А/дм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 А/дм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах от 2,0-3,0.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125781A RU2630994C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Способ электролитического осаждения медных покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125781A RU2630994C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Способ электролитического осаждения медных покрытий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2630994C1 true RU2630994C1 (ru) | 2017-09-15 |
Family
ID=59893949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016125781A RU2630994C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Способ электролитического осаждения медных покрытий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630994C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130334053A1 (en) * | 2009-05-18 | 2013-12-19 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Copper filling-up method |
| RU2586370C1 (ru) * | 2014-12-02 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электроосаждения медных покрытий |
| RU2014148700A (ru) * | 2014-12-03 | 2016-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электроосаждения медных покрытий |
-
2016
- 2016-06-28 RU RU2016125781A patent/RU2630994C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130334053A1 (en) * | 2009-05-18 | 2013-12-19 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Copper filling-up method |
| RU2586370C1 (ru) * | 2014-12-02 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электроосаждения медных покрытий |
| RU2014148700A (ru) * | 2014-12-03 | 2016-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Способ электроосаждения медных покрытий |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КРУГЛИКОВ С.С. и др. Влияние реверсивного тока на рассеивающую способность сернокислого электролита меднения. Электрохимия, 1991, т. 27, вып. 3, с. 298-302. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0862665B1 (de) | Verfahren zur elektrolytischen abscheidung von metallschichten | |
| US4092226A (en) | Process for the treatment of metal surfaces by electro-deposition of metal coatings at high current densities | |
| US10100423B2 (en) | Electrodeposition of chromium from trivalent chromium using modulated electric fields | |
| CN107636206B (zh) | 镀铬零件的制造方法及镀铬装置 | |
| CN103210125B (zh) | 从铬电极电解溶解铬 | |
| TW201816199A (zh) | 可溶性銅陽極、電解鍍銅裝置、電解鍍銅方法及酸性電解鍍銅液的保存方法 | |
| JP2015021154A (ja) | 電解金属箔の連続製造方法及び電解金属箔連続製造装置 | |
| RU2630994C1 (ru) | Способ электролитического осаждения медных покрытий | |
| TW201910565A (zh) | 電解鍍銅用陽極及使用其之電解鍍銅裝置 | |
| CN112501663A (zh) | 一种复配磷酸盐体系无氰镀金电镀液及其电镀工艺 | |
| TW201634758A (zh) | 鍍Ｓｎ鋼板及化成處理鋼板以及該等之製造方法 | |
| Green et al. | Pulse electrodeposition of copper in the presence of a corrosion reaction | |
| CN103108995B (zh) | 镍pH值调整方法及设备 | |
| Török et al. | Direct cathodic deposition of copper on steel wires from pyrophosphate baths | |
| RU2586370C1 (ru) | Способ электроосаждения медных покрытий | |
| EP3191616B1 (en) | Metal connector or adaptor for hydraulic or oil dynamic application at high pressure and relative galvanic treatment for corrosion protection | |
| SU717157A1 (ru) | Способ электрохимического нанесени металлических покрытий | |
| JP6421232B1 (ja) | 電気銅亜鉛合金めっき膜の形成方法 | |
| Lee et al. | Evaluating and monitoring nucleation and growth in copper foil | |
| Zhu et al. | Copper coating electrodeposited directly onto AZ31 magnesium alloy | |
| US2439935A (en) | Indium electroplating | |
| SU1544846A1 (ru) | Способ электролитического осаждени никелевых покрытий с включением оксидов титана | |
| RU2617470C1 (ru) | Способ электроосаждения покрытий никель-фосфор | |
| Arslan et al. | Comparison of structural properties of copper deposits from sulfate and pyrophosphate electrolytes | |
| RU2720269C1 (ru) | Способ получения коррозионностойкого электрохимического покрытия цинк-никель-кобальт |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190629 |