電鍍銅藥水的效果評價方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電鍍銅藥水的效果評價方法，提供測試裝置，所述測試裝置包括置于分析杯中的電極、與所述電極電連接的電化學(xué)工作站以及與所述電化學(xué)工作電連接的電腦，電極包括參比電極、輔助電極和工作電極，所述參比電極通過鹽橋與所述分析杯中的電鍍銅藥水連接；在不同電鍍電壓下將所述電鍍銅藥水中的銅離子鍍到所述工作電極上，然后利用LSV法剝離所述工作電極上的銅，并計算出鍍銅量，鍍銅量隨電鍍電壓的變化越小，該電鍍銅藥水的整平、填孔效果越好。通過本發(fā)明的效果評價方法可快速評價電鍍銅藥水的效果，而且工作量小、評價周期短，效率高。
【專利說明】
電鍍銅藥水的效果評價方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電鍍技術(shù)，具體涉及一種電鍍銅藥水的效果評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前電鍍藥水的開發(fā)和測試主要是用哈林槽中進行小片板的電鍍實驗，再通過作 切片觀察的方法，評價孔內(nèi)的電鍍效果。這種方法工作量大，測試周期長，切片制作水平，測 量精度等等都會影響結(jié)論的可靠性;并且實驗考察的各個因素與最終的結(jié)果(深鍍能力或 整平能力)之間沒有內(nèi)在的機制機理的聯(lián)系，少量的個別數(shù)據(jù)難以用來指導(dǎo)下一步的實驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種電鍍銅藥水的效果評價方法，該方法結(jié)果準確，而且 工作量小、測試周期短，效率高。
[0004] 為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] 提供一種電鍍銅藥水的效果評價方法，提供測試裝置，所述測試裝置包括置于分 析杯中的電極、與所述電極電連接的電化學(xué)工作站以及與所述電化學(xué)工作電連接的電腦， 所述電極包括參比電極、輔助電極和工作電極，所述參比電極通過鹽橋與所述分析杯中的 電鍍銅藥水連接；
[0006] 作為電鍍銅藥水的效果評價方法的一種方案，在不同電鍍電壓下將所述電鍍銅藥 水中的銅離子鍍到所述工作電極上，然后利用LSV法剝離所述工作電極上的銅，并計算出鍍 銅量，鍍銅量隨電鍍電壓的變化越小，該電鍍銅藥水的整平、填孔效果越好。
[0007] 本發(fā)明的電鍍銅藥水的效果評價方法的工作原理如下：
[0008] 利用電化學(xué)工作站和旋轉(zhuǎn)電極裝置電極裝置，模擬不同極化程度下（不同電鍍電 壓下)銅離子在工作電極上的還原過程，然后再用線性掃描伏安法(LSV)剝離工作電極上的 銅，并計算鍍銅量，繪制出不同極化程度(不同電鍍電壓）下，鍍銅量的變化曲線。鍍銅量隨 極化程度變化越小說明電鍍銅藥水整平能力越好，電鍍銅藥水整平、填孔效果越好；
[0009] 用工作電極的旋轉(zhuǎn)模擬電鍍過程中的噴流或鼓氣等增強藥水交換的操作，不旋轉(zhuǎn) 模擬孔內(nèi)電鍍。繪制出不同旋轉(zhuǎn)速度下，鍍銅量的變化曲線。鍍銅量隨旋轉(zhuǎn)速度變化越小說 明電鍍銅藥水對PCB板孔內(nèi)和表面的鍍銅速度差異越小，藥水整平、填孔效果越好。
[0010] 在評價電鍍銅藥水的整平、填孔效果時，以電鍍電壓為橫坐標、鍍銅量為縱坐標繪 制鍍銅量隨電鍍電壓變化的曲線，曲線變化程度越小，該電鍍銅藥水的整平、填孔效果越 好。
[0011] 作為電鍍銅藥水的效果評價方法的另一種方案，所述工作電極可旋轉(zhuǎn)，恒定電鍍 電壓時，在不同轉(zhuǎn)速下測試電鍍銅藥水中銅離子在所述工作電極上的還原過程，然后利用 LSV法剝離所述工作電極上的銅，并計算出鍍銅量，鍍銅量隨轉(zhuǎn)速的變化越小，該電鍍銅藥 水的整平、填孔效果越好。
[0012] 以轉(zhuǎn)速為橫坐標、鍍銅量為縱坐標繪制鍍銅量隨轉(zhuǎn)速變化的曲線，曲線變化程度 越小，說明該電鍍銅藥水的整平、填孔效果越好。
[0013] 作為電鍍銅藥水的效果評價方法的一種優(yōu)選方案，將上述兩種方案結(jié)合評價電鍍 銅藥水的整平、填孔效果，效果更優(yōu)。
[0014] 所述工作電極的轉(zhuǎn)速為0~3000rpm，例如 100rpm、500rpm、lOOOrpm、1500rpm、 2000rpm或2500rpm。
[0015] 所述電鍍電壓相對于所述參比電極為-350~-150V，例如-35〇11^、-30〇11^、-250mV、-200mV、-150mV、-1OOmV 〇
[0016] 所述工作電極為鉑電極或者玻碳電極，優(yōu)選為鉑電極，其上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)圓筒，通 過旋轉(zhuǎn)電極裝置控制工作電極的轉(zhuǎn)速。
[0017] 所述參比電極為銀-氯化銀電極或甘汞電極，優(yōu)選為銀-氯化銀電極。
[0018] 所述輔助電極選自鉑絲電極、銅箱電極、石墨電極、玻碳電極中的任意一種，優(yōu)選 為鉑絲電極。
[0019] 所述鹽橋內(nèi)裝有硝酸鉀或者硫酸溶液。
[0020] 本發(fā)明的有益效果:一種電鍍銅藥水的效果評價方法，提供測試裝置，所述測試裝 置包括置于分析杯中的電極、與所述電極電連接的電化學(xué)工作站以及與所述電化學(xué)工作電 連接的電腦，電極包括參比電極、輔助電極和工作電極，所述參比電極通過鹽橋與所述分析 杯中的電鍍銅藥水連接;在不同電鍍電壓下測試電鍍銅藥水中銅離子在所述工作電極上的 還原過程，然后利用LSV法剝離所述工作電極上的銅，并計算出鍍銅量，鍍銅量隨電鍍電壓 的變化越小，該電鍍銅藥水的整平、填孔效果越好。通過本發(fā)明的效果評價方法可快速評價 電鍍銅藥水的效果，而且工作量小，評價周期短，效率高。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實施例用于電鍍銅藥水的效果評價方法的分析裝置的示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層(13#條件)的剝離曲線圖。
[0023]圖3為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層(14#條件)的剝離曲線圖。
[0024]圖4為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層(16#條件)的剝離曲線圖。
[0025] 圖5為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層(17#條件)的剝離曲線圖。
[0026] 圖6為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層(18#條件)的剝離曲線圖。
[0027] 圖7為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層(19#條件)的剝離曲線圖。
[0028]圖8為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層（13#、14#、16#、17#條件）的厚度變 化圖。
[0029]圖9為本發(fā)明實施例中不同電鍍電壓時銅鍍層(18#、19#條件)的厚度變化圖。
[0030] 圖1中：
[0031] 1、分析杯;2、工作電極;3、參比電極;4、輔助電極;5、旋轉(zhuǎn)電極裝置;6、電化學(xué)工作 站;7、電腦。
【具體實施方式】
[0032] 下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0033] 如無具體說明，本發(fā)明的各種原料均可市售購得，或根據(jù)本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備 得到。
[0034] 實施例1
[0035]待測槽液:天承化工的化學(xué)銅藥水SkyPlate Cu627,其配制前的初始組分如表1所 不，命名為Cu627 VMS(virgin make up solution)。
[0036]表1
[0038]分析裝置:如圖1所示，分析裝置包括分析杯1和插入分析杯1中的工作電極2、參比 電極3以及輔助電極4,工作電極2的上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)電極裝置5,工作電極2、參比電極3以及 輔助電極4分別與電化學(xué)工作站6電連接，參比電極3通過鹽橋與分析杯1中的電鍍銅藥水連 接，電化學(xué)工作站6與電腦7連接。該分析裝置中，工作電極2(WE)為鉑電極(RDE，轉(zhuǎn)速設(shè)定為 2500rpm)，參比電極3(RE)為銀-氯化銀電極，并lmol/L硝酸鉀作為鹽橋，輔助電極4(CE)為 鉑絲電極。
[0039] 采用上述分析裝置、分別按照表2所示的試驗條件（13#、14#、16#、17#、18#、19#)驗 證本發(fā)明的效果評價方法。
[0040]表 2
[0042] 注:Y-恒電位電鍍時電極旋轉(zhuǎn)，N-不旋轉(zhuǎn);Fe3+以硫酸鐵的形式加入;627L為電鍍銅 整平劑;627B為電鍍銅光亮劑。
[0043] 13#條件下的電鍍銅藥水為 100mL Cu627 VMS，分別在-10〇11^，-15〇11^，-20〇11^，-250mV，-300mV，-350mV電壓下恒電位電鍍5s，工作電極轉(zhuǎn)速為1500rpm);電鍍結(jié)束后立即用 線性掃描伏安法(LSV)將工作電極上的銅層剝離，獲得如圖2所示的銅剝離峰相對于電壓之 間的曲線。
[0044] 14#條件下的電鍍銅藥水為 100mL Cu627 VMS，分別在-10〇11^，-15〇11^，-20〇11^，-250mV，-300mV，-350mV電壓下恒電位電鍍5s，工作電極轉(zhuǎn)速為0);電鍍結(jié)束后立即用線性掃 描伏安法(LSV)將工作電極上的銅層剝離，獲得如圖3所示的銅剝離峰相對于電壓之間的曲 線。
[0045] 16#條件下的電鍍銅藥水為100mL Cu627 VMS與2mL 627L、0.3mL 627B的混合液， 分別在-100mV，-150mV，-200mV，-250mV，-300mV，-350mV電壓下恒電位電鍍5s，工作電極轉(zhuǎn) 速為1500rpm);電鍍結(jié)束后立即用線性掃描伏安法(LSV)將工作電極上的銅層剝離，獲得如 圖4所示的銅剝離峰相對于電壓之間的曲線。
[0046] 17#條件下的電鍍銅藥水為100mL Cu627 VMS與2mL 627L、0.3mL 627B的混合液， 分別在-100mV，-150mV，-200mV，-250mV，-300mV，-350mV電壓下恒電位電鍍5s，工作電極轉(zhuǎn) 速為〇);電鍍結(jié)束后立即用線性掃描伏安法(LSV)將工作電極上的銅層剝離，獲得如圖5所 示的銅剝離峰相對于電壓之間的曲線。
[0047] 18#條件下的電鍍銅藥水為 100mL Cu627 VMS與2mL 627L、0.3mL 627B、0.558g硫 酸鐵的混合液分別在-100mV，-150mV，-200mV，-250mV，-300mV，-350mV電壓下恒電位電鍍 5s，工作電極轉(zhuǎn)速為1500rpm);電鍍結(jié)束后立即用線性掃描伏安法(LSV)將工作電極上的銅 層剝離，獲得如圖6所示的銅剝離峰相對于電壓之間的曲線。
[0048] 19#條件下的電鍍銅藥水為 100mL Cu627 VMS與2mL 627L、0.3mL 627B、0.558g硫 酸鐵的混合液，分別在-100mV，-150mV，-200mV，-250mV，-300mV，-350mV電壓下恒電位電鍍 5s，工作電極轉(zhuǎn)速為0);電鍍結(jié)束后立即用線性掃描伏安法(LSV)將工作電極上的銅層剝 離，獲得如圖7所示的銅剝離峰相對于電壓之間的曲線。
[0049] 根據(jù)2~7中可計算出每一試驗條件下的每一電壓下的銅剝離峰的面積，進而可知 不同條件下鍍銅的量。極化程度以電壓計為橫坐標，鍍銅量以電量計為縱坐標繪圖，考察不 同極化程度和藥水交換對鍍銅厚度的影響，其中13#、14#、16#、17#條件在不同極化程度下 銅鍍層的厚度變化參見圖8，18#、19#條件在不同極化程度下銅鍍層的厚度變化參見圖9。
[0050] 從圖8中可以看出，用Cu627 VMS(13#、14#)作為電鍍銅藥水時，藥水交換程度對銅 鍍層的厚度影響十分很大。從原理上講，在單純的VMS溶液中電鍍時PCB的通孔或盲孔內(nèi)部 的狀態(tài)類似于14#曲線上的i點；而孔的邊沿和PCB表面的狀態(tài)類似于13#曲線的s點，將i點 與s點相連即可得出assuming work linel，從assuming work linel的傾斜角度即可判斷 出Cu627 VMS的整平、填孔效果。圖8中的assuming work linel比較"陡峭"，說明在不加入 整平劑的情況下，孔內(nèi)的鍍層厚度相對就會非常的薄，TP值(深鍍能力)會很低。
[0051 ] 加入了整平劑627L( 16#和17#)后由于整平劑627L的抑制作用，assuming work line2相對于assuming work linel更為平緩，說明以Cu627 VMS與627L、627B的混合液作為 電鍍銅藥水，藥水交換程度對銅鍍層厚度的影響下降，因而TP值提高了；但是藥水交換程度 對TP值的影響還是負面的，雖然很小。
[0052] 從圖9中可以看出電鍍銅體系中加入了Fe3+離子后，18#、19#曲線相對于16#、17#曲 線產(chǎn)生了一些變化。
[0053]電極高速旋轉(zhuǎn)時（18#)，藥水交換程度高，在低極化處(_200mV--100mV)Fe3+離子 對銅的微蝕作用更顯著導(dǎo)致鍍量減小，高極化處(_350mV--200mV)Fe3+離子對對鍍量影響 不大。
[0054] 電極不旋轉(zhuǎn)時（19#)，藥水交換程度低，在低極化處(_200mV--100mV)Fe3+離子對 銅的微蝕作用減小，鍍量相對增大。高極化處(_350mV--200mV)受擴散控制影響，電鍍量又 減小。
[0055] 兩條曲線（18#和19#)交叉在Limit point，當工作條件控制在Limit point以下， 體系有更好的整平作用，電鍍時PCB的孔口狀態(tài)相當于18#曲線的s點，孔內(nèi)狀態(tài)相當于19# 曲線的i點，可以看出它比其中任一條曲線的效果都更好。而在16#與17#曲線中看不到這種 效果。兩條曲線（18#和19#)相對比較接近，說明以Cu627 VMS與627L、627B、硫酸鐵作為電鍍 銅藥水，其填孔效果比13#、14#、16#、17#更好。
[0056]綜上所述，通過上述實施例進一步驗證了本發(fā)明的電鍍銅藥水的效果評價方法的 準確性。
[0057]對于其他的電鍍銅藥水，同樣適用于本發(fā)明的效果評價方法，在此不再贅述。
[0058]本發(fā)明的電鍍銅藥水的效果評價方法結(jié)果準確，而且工作量小、測試周期短。
[0059]以上實施例僅用來說明本發(fā)明的詳細方法，本發(fā)明并不局限于上述詳細方法，即 不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對 本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇 等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，提供測試裝置，所述測試裝置包括置 于分析杯中的電極、與所述電極電連接的電化學(xué)工作站以及與所述電化學(xué)工作電連接的電 腦，所述電極包括參比電極、輔助電極和工作電極，所述參比電極通過鹽橋與所述分析杯中 的電鍍銅藥水連接； 在不同電鍍電壓下將所述電鍍銅藥水中的銅離子鍍到所述工作電極上，然后利用LSV 法剝離所述工作電極上的銅，并計算出鍍銅量，鍍銅量隨電鍍電壓的變化越小，該電鍍銅藥 水的整平、填孔效果越好。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，以電鍍電壓為橫坐 標、鍍銅量為縱坐標繪制鍍銅量隨電鍍電壓變化的曲線，曲線變化程度越小，該電鍍銅藥水 的整平、填孔效果越好。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，所述工作電極可旋 轉(zhuǎn)，恒定電鍍電壓時，在不同轉(zhuǎn)速下測試電鍍銅藥水中銅離子在所述工作電極上的還原過 程，然后利用LSV法剝離所述工作電極上的銅，并計算出鍍銅量，鍍銅量隨轉(zhuǎn)速的變化越小， 該電鍍銅藥水的整平、填孔效果越好。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，以轉(zhuǎn)速為橫坐標、 鍍銅量為縱坐標繪制鍍銅量隨轉(zhuǎn)速變化的曲線，曲線變化程度越小，說明該電鍍銅藥水的 整平、填孔效果越好。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，所述工作電極的轉(zhuǎn) 速為O~3000rpm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，所述電 鍍電壓相對于所述參比電極為-350~-150V。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，所述工 作電極為鉑電極或者玻碳電極，其上端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)圓筒。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，所述參 比電極為銀-氯化銀電極或甘汞電極。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，所述輔 助電極選自鉬絲電極、銅箱電極、石墨電極、玻碳電極中的任意一種。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的電鍍銅藥水的效果評價方法，其特征在于，所述鹽 橋內(nèi)裝有硝酸鉀或者硫酸溶液。
【文檔編號】G01N27/48GK105891312SQ201610214674
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】馮建松, 章曉冬, 劉江波, 童茂軍, 王亞軍
【申請人】廣州市天承化工有限公司