乙醛酸化学镀制作铜互连线的研究

采用乙醛酸代替有害的化学药品甲醛作为还原剂的化学镀技术, 在TiN 阻挡层实现了化学镀铜.研究了不用贵重金属钯催化,而是采用NH4F酸性化学镀方法在TiN/Ti/SiO2/Si基板上沉积一层铜种子层,然后在此铜种子层上采用乙醛酸化学镀方法沉积铜膜的方法.用SEM观察镀层形貌,XRD表征镀层结晶状态,证实此方法能够制备出超大规模集成电路铜互连线.试验分析并探讨了pH值、铜离子浓度、乙醛酸浓度、EDTA浓度、联吡啶浓度、镀液温度对化学镀速度和镀铜层效果的影响,得到了制备超大规模集成电路铜互连线的最优化学镀溶液成分.     

化学镀铜聚酰亚胺基板的导电性与电磁屏蔽效能分析

目的通过化学镀铜技术,在聚酰亚胺基板表面沉积电导率高且致密均匀的薄铜层。方法采用以硫酸铜为铜源的甲醛溶液体系,在预处理后的聚酰亚胺薄膜表面沉积铜层。通过原子力显微镜和接触角测试仪对预处理前后的聚酰亚胺基板表面粗糙度进行分析,通过扫描电子显微镜对铜层表面微观形貌进行观察,通过四探针测试仪和法兰同轴测试仪分别测试所制备铜层的方阻及屏蔽效能。结果聚酰亚胺基板与水的接触角由预处理前的38°减小至预处理后的27°,化学镀铜层微观形貌致密、均匀。方阻随镀层厚度增加而减小,具有优异的导电性。屏蔽效能测试表明,在100 k Hz~12 GHz时,镀铜聚酰亚胺基板最高屏蔽效能达到55 d B。结论通过简单基板预处理与控制镀铜时间,可以在聚酰亚胺基板上沉积综合性能优良的薄铜层,且屏蔽效能可达商用标准。     

工艺参数对石墨表面化学镀铜的影响

采用化学镀法在石墨增强体表面镀覆铜层,以改善石墨/Cu的润湿性。研究了镀液成分、石墨装载量、施镀温度对镀层的影响。结果表明:含锌粉的镀液成分简单不易分解、反应温度较低、环保无污染,且镀铜层均匀致密;石墨装载量为7.96 dm2/L时,铜镀覆层最致密;施镀温度为30℃时镀层最佳。     

非金属化学镀铜新工艺

在新设计的非金属化学镀铜溶液中,通过考察各个因素对沉积速度和镀液稳定性的影响,确定了新的镀铜工艺。新工艺以次亚磷酸钠代替甲醛作还原剂,以复配的具有催化活性作用的Cu~(2 )和Ni~(2 )作催化剂,镀速快、无毒、铜膜层致密光亮、镀液更稳定,完全优于以甲醛为还原剂的化学镀铜技术。     

Al2O3陶瓷表面化学镀铜工艺及其低温连接

进行了Al2O3陶瓷表面的化学镀铜处理,制定了前处理流程.研究了硫酸铜浓度、甲醛浓度、施镀温度、施镀时间等对镀层沉积速率的影响,对镀层进行了金相分析,在此基础上得到化学镀铜的优化工艺.进行了镀铜后Al2O3陶瓷低温钎焊工艺试验,研究了不同化学镀工艺条件对接头组织及力学的影响.结果表明,在试验条件下,随着焊接温度升高,接头致密度变差;焊接时间增加,焊缝宽度也增加;硫酸铜,甲醛浓度增加,镀层厚度增加,相对影响了钎焊焊缝宽度和质量.     

铜含量对镁合金化学镀Ni-Cu-P镀层性能的研究

为研究镀液中不同铜离子含量对镁合金AZ91D化学镀Ni-Cu-P镀层性能的影响,采用硫酸镍为镍源,在镁合金化学镀Ni-P的镀液中加入不同含量的铜离子,可直接得到不同的Ni-Cu-P镀层,但都较均匀致密,结合力良好.经过耐醋酸腐蚀、磨粒磨损试验,结果表明:在硫酸铜含量为0.5g/L的镀液中获得的Ni-Cu-P镀层,较基体的耐蚀性提高了0.84倍,耐磨性提高了0.56倍.由此得出结论:镀液中硫酸铜含量为0.5g/L,所得到的镀层性能最佳.     

涤纶织物表面化学镀铜工艺研究

采用化学镀法在涤纶织物表面制备铜镀层,研究了粗化温度、镀液温度、主盐浓度和施镀时间等对沉积速率和镀层形貌的影响,获得了优化的镀液配方和最佳工艺条件,并测试了采用优化工艺所得镀层的成分。结果表明:采用优化的工艺条件,织物表面的铜镀层致密,光滑平整,厚度均匀,包裹了整根纤维,杂质含量极少。     

离子注入辅助Al2O3陶瓷表面化学镀镀层特性研究

用金属离子源在96Al2O3陶瓷表面注入不同能量和剂量的Ni离子,然后在镀液中进行化学镀铜.用扫描电镜、卢瑟福背散射能谱和X光电子能谱技术对注入层和镀层进行分析研究.结果表明:Ni离子注入可作为一种新的活化工艺,辅助Al2O3陶瓷化学镀铜;注入参数对后续化学镀覆有显著影响,注入获得表面Ni浓度高的镀覆效果较好,应选用低能量进行高剂量注入;试验条件下优选工艺参数为15keV,2.2×1017ions/cm2,该条件下开始化学镀铜的孕育期仅为45s,镀速达到52.43nm/min,镀层表面粗糙度为0.317μm,所得化学镀铜层均匀、致密,与基体结合紧密.     

非贵金属活化氧化铝陶瓷基板化学镀铜研究

提出一种新型的非贵金属活化法辅助二次化学镀的氧化铝陶瓷基板化学镀铜工艺,成功制备了表面完整、分布均匀的铜镀层,进一步通过冷场发射扫描电镜(FE-SEM)做了具体分析。可以发现,经预处理活化之后的氧化铝基板表面产生一定程度的表面缺陷,主要包括不同梯度的台阶,颗粒与颗粒之间的边缘化以及‘地道式’的孔洞。在第一次化学镀铜沉积一定量的铜颗粒之后表面仍存在大量的空隙,即未镀区域。但在二次化学镀工艺之后,表面完全覆盖镀层,其中镀层表面上小的圆球状(2~3μm)铜颗粒夹杂在大的胞状(4~5μm)颗粒之间,整体上为颗粒与颗粒的物理聚集然后通过堆垛而形成的。     

陶瓷基板化学镀铜预处理的研究

为提高封装基板铜导体层与陶瓷基板的结合强度，研究了在氧化铝和氮化铝的基板上进行化学镀铜，对表面进行粗化和改性，经过优化工艺条件后，氧化铝与镀层的结合强度可以达到27MPa，氮化铝与镀层的结合强度可以达到22MPa。     

化学镀 Ni-Mo-P 合金镀层的组织结构与防垢性能研究

目的采用材料测试方法和防垢实验,研究不同工艺条件下的化学镀Ni-Mo-P合金镀层的组织结构与防垢性能。方法在化学镀Ni-P镀层基底上,添加含有钼酸根离子杂多酸盐,在不同工艺条件下化学沉积Ni-Mo-P合金镀层,研究化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构,分析镀液中硼酸含量和钼酸铵含量对镀层沉积速率的影响,观测镀层在结垢实验后的表面形貌并分析结垢速率。通过SEM,XRD和EDS对化学镀Ni-Mo-P合金镀层的表面形貌和组织结构进行检测,研究在酸性镀液中硼酸含量对化学镀Ni-Mo-P工艺条件的影响。采用防垢实验测试化学镀Ni-Mo-P合金镀层的防垢性能。结果在化学镀Ni-Mo-P过程中,钼酸根离子杂多酸盐具有稳定作用。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的化学沉积镀液的最佳工艺条件为:Ni SO4·6H_2O 16.5 g/L,Na H_2PO_2·H_2O 20 g/L,钼酸钠0.5~0.8 g/L,硼酸2 g/L,乙酸钠7.5 g/L。化学镀Ni-Mo-P合金镀层的结垢速率明显低于化学镀Ni-P镀层,具有良好的防垢能力,形成了非晶态的镀层。结论采用化学镀Ni-P镀层基底上沉积得到非晶态的Ni-Mo-P合金镀层,硼酸具有调节镀液p H值和络合作用,非晶态的Ni-Mo-P合金镀层平均结垢速率最小值为0.58μm/h,具有良好的阻垢能力。     

表面活性剂在陶瓷化学镀铜工艺中的作用

通过研究在镀液中添加十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)和吐温-80三种表面活性剂对化学镀铜沉积速率和镀液稳定性的影响,确定出三种添加剂的最优添加浓度。通过扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪,对镀层表面形貌、组成成分以及晶体结构分别进行研究。并通过线性伏安扫描法,研究了添加不同表面活性剂镀液的电化学行为。结果表明:表面活性剂可以提高化学镀铜的沉积速率和镀液稳定性。CTAB、SDS和吐温-80的最优添加浓度分别为1mg/L、20mg/L和5mg/L。加入SDS后,由于沉积速率过大,使得镀层颗粒变大。加入CTAB和吐温-80可以细化镀层的颗粒且更加致密。添加不同的表面活性剂后,镀层的晶粒尺寸没有太大改变,含铜量均为100%且镀层的晶粒呈现面心立方晶体结构。表面活性剂主要通过影响甲醛的氧化反应影响化学镀铜过程。     

离子注入陶瓷化学镀Cu工艺的优化

离子注入可作为前处理工艺辅助Al2O3陶瓷表面化学镀铜,优化了离子注入后以甲醛为还原剂、酒石酸钾钠为络合剂的碱性化学镀铜的基本配方.探讨了主盐浓度、甲醛、pH值、温度等对沉铜速度和镀层表面粗糙度的影响.研究了注入不同金属对沉铜速度的影响,结果表明注入铜比注入镍的化学镀铜速度快.     

AZ91D镁合金的化学镀镍

使用硫酸镍作为化学镀镍磷镀液的主盐,直接在AZ91D镁合金基体上化学镀镍.使用扫描电镜和X射线衍射技术分析镀层的表面形貌和组织.化学镀镍磷镀层是致密的,无明显缺陷,其磷含量约为372 mass%.化学镀镍磷镀层的显微硬度值约为660 VHN,化学镀镍的沉积速度为23 μm/h.前处理过程中的酸洗步骤使镁合金基体产生粗糙的表面,从而使镀层和基体之间起到了互锁的作用,增加了镀层的结合力.     

Ti3SiC2陶瓷颗粒表面超声波化学镀铜

钛碳化硅（Ti3SiC2）陶瓷导电材料有许多优异的性能，其摩擦系数甚至比石墨更低，完全可以取代石墨用来制备性能更加优良的铜基电接触复合材料，但是由于其与铜基体之间的浸润性不是很好，研究了利用超声波化学镀覆技术在Ti3SiC2颗粒表面均匀镀上一层连续的铜镀层。通过扫描电子显微镜对铜镀层表面形貌的观察表明：通过严格的镀前预处理工艺的优化设计以增加活化点，对传统镀液配方的调整以降低镀速，能够成功的在Ti3SiC2颗粒表面均匀镀覆一层铜微粒，改善了Ti3SiC2和铜基体间的润湿性，从而增强二者之间的界面结合力。     

氧化铝陶瓷表面化学镀镍工艺及镀层性能研究

目的在氧化铝陶瓷表面化学镀金属镍镀层,研究施镀时间对Al_2O_3陶瓷表面化学镀镍层的表面形貌、组织结构、显微硬度、表面粗糙度和镀镍层结合力的影响。方法所用镀液组成及工艺参数为:NiSO_4·6H_2O_25g/L,NaH_2PO_2·H_2O 22g/L,Na_3C_6H_5O_7·2H_2O 64g/L,(NH_4)SO_4 62g/L,pH=5.0~6.0,水浴加热至90℃,施镀时间1~4h。采用NovaNanoSEM50型场发射扫描电子显微镜观察镀层的表面微观形貌,采用TH765型自动显微硬度仪测试镀层硬度,采用OLS4000型三维形貌测量仪测量镀层表面粗糙度,采用压入法和热震试验评价镀层的结合性能。结果施镀时间为1~4h时,1h镀层表面金属光泽性好,呈银白色,4h镀层表面更为细腻,但表面光泽性较差。随着施镀时间的增长,Al_2O_3陶瓷表面化学镀镍层表面越光滑,显微硬度越大。不同施镀时间下的化学镀层均没有出现起泡、片状剥落或者与氧化铝基体分离等现象。结论施镀时间为1~4h时,在温度和pH不变的情况下,随着施镀时间增加,化学镀镍层厚度变化不大,但是镀层颗粒更细小,显微硬度明显提高,表面粗糙度降低,镀层结合力良好。     

超声波辅助化学镀Ni-P工艺研究

目的提高化学镀的效率,改善镀层的性能。方法采用普通化学镀镀液配方,选择超声波功率为90~150 W,频率为20、40 k Hz,研究了不同超声波条件对化学镀Ni-P合金镀层的影响。通过沉积速率、孔隙率、显微硬度、XRD、SEM及EDS等表征方法分析超声波的功率、频率对镀层各项性能的影响。结果超声波辅助化学镀的镀层表面质量得到改善,孔隙率明显降低,沉积速率明显提高。沉积速率随功率和频率的增大而升高,其中超声波频率40 k Hz、功率150 W的条件下镀速最高,为15μm/h,与水浴条件下的8.2μm/h相比提高了83%。镀层的硬度随超声波功率、频率的增大而提高,最高达到585 HV,比水浴条件下的468HV提高了25%。此外,超声波会改变镀层的P含量,提高镀层的结晶性。结论超声波辅助可以提高化学镀的镀速,改善镀层的性能。在超声波频率为40 k Hz、功率为150 W的条件下,镀层综合质量达到最佳,其抗腐蚀性能提高,最具实用性。     

激光同步辐照对电化学沉积铜组织结构及结合力的影响

目的 解决单一电化学沉积制备铜镀层沉积速度慢、沉积颗粒易团聚、晶粒生长不均匀及其与基体结合力差等问题。方法 采用沉积前激光处理、沉积过程激光同步辐照的方法,在316L不锈钢上制备铜涂层,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、自动划痕仪分析了铜镀层表面形貌、截面厚度、涂层物相和结合力,探究了激光的增强作用和复合沉积技术下镀层的生长机制。结果 激光同步辐照促进了晶粒的高择优取向及沉积电位的正移。单一晶面的高择优取向利于提高镀层晶粒生长的均匀性,使镀层表面的凸起、孔洞明显减少,变得平整致密。同时,激光同步辐照使镀层表面粗糙度维持在一个较低的范围,使沉积质量不会随沉积时间的增加而降低,有利于电化学沉积的继续进行,实现镀层增厚。相同沉积时间(60 min)下,传统电化学沉积所得镀层的沉积厚度为62.62μm,表面粗糙度为4.741μm;而激光同步复合电化学沉积所得镀层的沉积厚度为138.39μm,表面粗糙度为0.995μm;且镀层表现出与基体更佳的结合力,与基体间的极限载荷可达98.2 N。结论 激光同步辐照提高了铜镀层的沉积效率、质量及其与基体间的结合力。     

Microstructure and electrical conductivity of electroless copper plating layer on magnesium alloy micro-arc oxidation coating

In order to impart electrical conductivity to the magnesium alloy micro-arc oxidation (MAO) coating, the electroless copper plating was performed. Effects of plating temperature and complexing agent concentration on the properties of the electroless copper plating layers were studied by measuring their microstructure, corrosion resistance and electrical conductivity. It was found that the optimized plating temperature was 60 °C, and the most suitable value of the complexing agent concentration was 30 g/L. Under this condition, a complete and dense plating layer could be obtained. The formation mechanism of the plating layer on magnesium alloy MAO coating was analyzed. A three-stage model of the plating process was proposed. The square resistance of the plated specimen was finally reduced to 0.03 Ω/□ after the third stage. Through electroless copper plating, the MAO coated sample obtained excellent electrical conductivity without significantly reducing its corrosion resistance.