改进的电镀方法技术

描述了在基底上沉积金属或金属合金的方法，以及用所述方法制备的制品。所述金属或金属合金电解地沉积在基底上。电流在沉积过程中周期性地中断，用以提高均镀能力，并减少金属或金属合金沉积层上结节的形成。

【技术实现步骤摘要】
改进的电镀方法                            
本专利技术涉及经过改进的电镀方法。更具体地说，本专利技术涉及这样一种改进的电镀方法，它通过调整电镀周期来提高均镀能力，并减少结节的形成。                            
技术介绍
通常，在基底上电镀金属包括在电解液中的两个电极之间通电流，其中，一个电极是要电镀的基底。用于在基底上沉积金属的电解液通常包含一种或多种金属离子，以足以提供电解液导电性的量存在的可溶的盐，以及用以提高电镀均匀性和金属沉积物质量的添加剂。这些添加剂可包括光亮剂、流平剂、抑制剂、抗氧化剂和表面活性剂。在许多常规的电镀工艺中，将外电路的电极(阴极和阳极)浸泡在电解液中，并在电极之间施加DC(直流电)。这引起了电化学反应或还原反应，从而导致电解液中的金属离子以金属或金属合金的形式沉积在阴极上。阴极上的电流的密度剖面和原分布根据阳极和阴极之间的几何路径或距离变化，从而导致使得沉积厚度随着阴极相对于阳极的形状和位置而变化。当采用的平均电流密度较高时，这种效应最明显。因此，为了获得最均匀的金属分布，采用较低的平均电流密度。或者，通过用PPR(脉冲周期性反向电镀)电流代替DC电流，可以在更高电流密度下得到均匀的金属沉积。这项技术特别适用于在高高宽比的印刷电路板上电镀电解铜，所述印刷电路板较厚，但通孔直径较小。这种基底的表面几何形状会给电镀带来一些问题，会影响电流分布，并导致电路板与通孔的表面之间的电流密度的明显差异。电流密度差异会导致金属沉积不均匀，在电流密度较高的表面上产生的涂层较厚。通常，电路板边缘和单独的表面电路中的电流密度较高，与电路板的中心的表面或通孔的内表面相比，沉积层更厚(有时称作“狗骨化”)。这些区域中多出的厚度会在后续处理和组装操作中会带来问题。不均匀的表面形状会导致熔化屏蔽层增厚，以满足合适的覆盖率所需的最小厚度。通孔进口的电路不平整及厚度过大，会影响组装过程中部件的恰-->当定位，而减少所述多余厚度的方法又会延长处理时间，并增加生产上的损失。PPR电流可在电路板表面上和通孔中沉积厚度均匀的金属沉积层。PPR电流通过交流电在正向和反向循环之间的交替调节产生。这可通过使电流反过来从阴极模式变为阳极模式来完成，这种变化中断了其它稳恒直流电的极化效应。中断的程度随着原电流分布变化，它在电流密度高的区域比电流密度低的区域高，因而提供了在较高的外加平均电流密度下，在几何形状复杂的区域内对沉积速率的校正。此外，通过在平均电流密度较高的情况下保持均匀的厚度，提高了总地金属沉积速率，并缩短了处理时间，从而获得了较高的产量。虽然用PPR可在高电流密度下获得均匀的沉积厚度，但所得沉积层的表面外观与通孔壁相比，可在无光亮到半光亮的抛光效果之间变化，因而在高(表面)和低(通孔)电流密度之间产生了不均匀的沉积外观。另一方面，如果采用DC电流，通常在所有电流密度范围内产生了均匀明亮的沉积层，但为了保持金属沉积层厚度的均匀，采用低电流密度。因此，两种方法在高电流密度下均不能得到具有最佳厚度分布和均匀的金属沉积层外观。举例来说，可进行电镀的金属包括铜、铜合金、镍、锡、铅、金、银、铂、钯、钴、铬和锌。用于电镀金属的电解液在许多工业应用中得到使用。例如，它们可在汽车工业用作基层，用以随后施加装饰性涂层和防腐涂层。它们也可以用作电子工业中，如制备印刷电路板或线路板，以及用于半导体器件。对于印刷电路板中电路的制备，可以将像铜这样的金属电镀到印刷电路板表面的选定部分和在电路板基材表面之间穿过的通孔的壁上。对通孔壁进行金属化，用以在电路板的各表面上的电路层之间提供导电性。美国专利6,402,924公开了一种将金属沉积到含有孔或不均匀表面的基底上的方法。该方法改善了表面外观，包括亮度、颗粒结构和沉积层的通孔平整度，同时在高电流密度下保持了均镀能力。最佳均镀能力是在通孔中心的电镀电流密度与基底表面的电流密度相等的情况下获得的。要在基底表面和通孔中获得均匀的金属层，这样的电流密度是需要的，但很少能够得到。当基底表面的电流密度不同于通孔的时，会产生电路的缺陷。专利’924所公开的在基底上沉积金属的方法包括：采用峰值反向电流密度和峰值正向电流密度，在电镀池的两个电极之间施加脉冲周期性反向电流；改变周期循环中的峰值反向电流密度与峰值正向电流密度之比，以在基底上形成外观均匀、颗粒结构精细、且金属厚度均匀的金属沉积层。一种改变该比值的-->方法是保持峰值正向电流恒定，而改变峰值反向电流密度。在基底上沉积的金属取决于应用。例如，通常用铜作为起保护和导电作用的底涂层，而用金作为起装饰、保护和电接头等作用的顶涂层。也可用该方法电镀铜金合金。可用该方法沉积的其他金属包括锡、铅、钯、镍、银、锌、以及它们的合金。该方法通常用来将铜沉积到高宽比较高的印刷电路板上，其中，高宽比是电路板厚度与通孔直径的比值。虽然美国专利6,402,924中公开的方法解决了许多金属电镀中的上述问题，但印刷电路板工业一直在寻求更高的电路密度，因此需要进一步改善金属电镀。为了增加密度，印刷电路板工业已经采用多层电路，让通孔或连接物穿过多个层。多层电路的制造导致了电路板的总厚度增加，同时增加了通过电路板的连接物的长度。这意味着，电路密度的提高增加了高宽比和通孔长度，并使例如狗骨化的问题更加严重。对于高密度电路板，高宽比可超过10∶1。金属电镀中碰到的另一个问题是在金属沉积物上形成结节，或称树枝状结构。据信，结节是电镀后长到电镀表面以外的金属晶体。虽然对引起结节的原因仍然存在争议，但当基底上存在不完整的抑制层时，通常就会出现结节。抑制剂通常使沉积反应的动力学过电压发生较大变化。这会在基底表面上形成更加均匀的电流分布，使金属沉积全面均匀地进行。抑制剂可吸附到许多金属，例如铜上，而且在金属沉积反应中通常不消耗。抑制剂可与流平剂不同，流平剂尽管也能增加表面过电压，但它在金属沉积过程中消耗或改变。通常，抑制剂是含氧高分子聚合物，如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、上述聚合物单体的共聚物(无规和嵌段)，以及其他表面活性剂分子。结节的直径可从小于1微米到大至数毫米。从电学、机械和美观各种角度来看，出现结节是不利的。例如，结节容易断裂，并被冷却空气流带入电子装置中，不管是在电子器件外壳内部还是外部，均能引起短路。因此，在将电镀的基底装进电子器件之前，必须除去结节。除去结节的常规方法包括对各个电镀了金属的基底进行激光检查，然后由工作人员在电子显微镜帮助下手工除去结节。这种常规方法存在工作人员可能出错和效率低下的问题。因此，需要一种改善的在基底上沉积金属和金属合金的方法，该方法提高了均镀能力，并减少了结节的形成。                            
技术实现思路
-->本专利技术方法包括如下步骤：提供通过存在电连接的导电基底、电解液和阳极的电流；一次或多次中断电流，用以提高均镀能力，并减少沉积在导电基底上的金属上的结节。电动势(emf)或电压由合适的电源产生，以提供通过导电基底、电解液和阳极的电流，所述导电基底、电解液和阳极彼此存在电连接，以形成完整的电路。导电基底在电路中起阴极的作用。在电流流动的过程中，金属或金属合金就沉积在导电基底上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，它包括：提供通过存在电连接的导电基底、电解液和阳极的电流；一次或多次中断电流，用以提高均镀能力，并减少沉积在导电基底上的金属上的结节。

【技术特征摘要】
US 2004-4-26 60/565,4151.一种方法，它包括：提供通过存在电连接的导电基底、电解液和阳极的电流；一次或多次中断电流，用以提高均镀能力，并减少沉积在导电基底上的金属上的结节。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均镀能力至少为0.5∶1。3.一种方法，它包括：提供通过存在电连...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM科诺普，JG卡特，DE克莱利，
申请(专利权)人：罗姆及海斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]