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电镀基础知识培训
编辑:上海新阳半导体材料有限公司
编制日期:2009-01-20
修正日期:2008-12-25
版本:第二版
状态:机密
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目录
什么叫电镀
电镀电路和电极反应
以电镀锡为例用电镀电路解释电镀过程
电流效率
络合物的配位理论和添加剂的表面吸附理论应用
微电子电镀技术的特点
电镀过程三部曲和电镀工序功能
去除塑封体溢料工艺流程
电镀工艺流程
电镀线的技术管理
生产线平时维护要点
赫尔槽试验和赫尔片说明
对某些镀层弊病的描述及原因
电功设计公式
电镀重要参数的计算公式
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一、什么叫电镀
1,模拟说法:把一种金属通过某种手段和方法包封到另一种金属表面上去的过程称为电镀。
2,电镀的硬件说法:实现电镀过程必须有五个硬件,即:
(1) 直流电源;
(2) 镀槽;
(3) 含电镀金属的离子的药水;
(4) 阳极(要电镀的金属)和阴极(加工的工件);
(5) 导电棒、电缆、挂架等。把五种硬件组合成电镀电路。开通
电源后就能把电镀金属包封到工件上(阴极上)去,称为电镀。
3,电化学说法:以电化学氧化还原理论为基础把一种金属包封到另一种金属表面上去的过程称之为电镀。
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二、电镀电路和电极反应
把电镀的五种硬件有机的组合连通
起来就称为电镀电路。(见左图)
电镀电路
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电极反应:
※阳极反应: (主反应)

金属原子失去n个电子,氧化成正n价的金属离子。
(副反应)

水溶液中的羟基氧化成氧气。
※阴极反应: (主反应)

正n价金属离子得到n个电子后还原成金属,成为电镀层。
(副反应)

水溶液中的氢质子得到电子还原成氢气。

在电镀过程中,以上四个反应同时发生。即阳极金属不断失去电子而氧化成为金属离子溶解在药水中(阳极金属的溶解);同时阳极上有氧气析出。阴极(工件)表面金属离子不断得到电子而还原成金属,即成为电镀层;同时阴极上不断析出氢气。
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三、以电镀锡为例用电镀电路解释电镀过程
在直流电源的作用下,电流通向阳极,阳极锡板(锡球)不
断失去电子氧化成金属离子扩散到药水中(阳极的溶解过程),
失去的电子在电源电势的驱动下,向电流反方向运动,通过直流
电源富集到阴极上,锡离子在阴极上不断得到电子而还原成金属
镀层。

用电化学反应式表示如下:

阳极: (阳极的溶解过程)

阴极: (工件上析出镀层的过程)
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四、电流效率
以上已经说明在阴—阳极电化学反应中,阳极上除了金属溶解消耗电流外,析出氧气也要消耗电流。阴极上除了金属镀层析出消耗电流外,析出氢气也要消耗电流。
阳极电流效率: ×100%
阴极电流效率: ×100%

例如:若通过镀槽的电流为100A,其中有90A用来析出镀层,有10A用来析出了氢气。则阴极的电流效率
若通过镀槽的电流为100A, 其中有95A用来溶解金属,有5A用来析出了氧气。则阳极的电流效率
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五、络合物的配位理论和 添加剂的表面吸附理论应用
电镀药水中不是有了金属离子,一通电就能在工件上析出合格的金属镀层的。而是要使阴极在一定的极化条件下,才能析出合格的镀层。
那么什么是阴极的极化呢?金属离子在原始的药水中(没有络合剂和添加剂的药水)有一个析出电位,当阴极上加上这个析出电位值时,金属离子就接受电子还原析出金属镀层。但是析出的金属是没有规律的晶格,是疏松的镀层。
通过加入络合剂或添加剂能使金属子还原析出镀层的电位向负方向移动的现象称之为阴极的极化现象。例如:原来析出金属镀层的电位为-,加入了络合剂或添加剂以后使析出金属镀层的电位为-。这说明阴极极化了,其极化的值为
- (-)= -。阴极极化了,使析出金属镀层相对困难了,需要消耗比原来较高的电能。
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在相对比较高的电场能下进行电析,也就是在电析时克服了一些阻力。克服了电析的困难,析出金属(金属离子得到电子还原的过程)的过程不那么容易了。这种阻力,这种阴极极化,给离子还原后的排列成整齐的晶格创造了必要的条件。使镀层变得细腻致密,而不是疏松。我们可以调整络合剂或添加剂的量,是阴极的到合适的极化值,直至镀得合格的镀层。
那么络合剂和添加剂为什么会使阴极产生极化作用呢?
※络合剂的配位理论
金属离子在无络合剂的条件时在溶液中是很自由的,加入络合剂后,络合物能把中心金属离子以配位的方式束缚起来,使金属离子的放电行为变得不自由,增加了放电的困难,甚至改变了离子的电荷性质,由正离子转为负离子。
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例如:- ”与银离子“ Ag+ ”络合后,由正离子转为负离子,使它靠近阴极去放电(接受电子)变得比较困难。
又例:四个甲基磺酸与二价的锡离子络合后由正离子转为负离子,