电镀基础知识培训

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。
5
三、以电镀锡为例用电镀电路解释电镀过程
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。
9
例如：两个氰根“CN- ”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。
11
如上所言，通过络合物配位的方法和加入添加剂的方法，虽然方法 不同，理论也不同，但都能达到阴极极化的目的。既然用两种不同的理 论和方法都能增加阴极极化，很自然的，我们经常把二者结合起来同时 作用于某种镀液，使起到协同作用，增加阴极极化。所以常规的镀液有 如下几种材料组成：
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。
3
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
4
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）
6Hale Waihona Puke Baidu
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
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）
8
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。
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-1.2伏，加入了络合剂或添加剂以后使析出金属镀层的电位为-1.8 伏。这说明阴极极化了，其极化的值为 - （1.8-1.2）= -0.6伏。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。
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，增加 了放电的难度，即增加了阴极的极化。
络合物对中心金属离子的配位络合作用，降低了金属离子的有效浓度， 控制了金属离子的活度，增加了阴极的极化，为镀层晶格的细化创造了条件， 也就是说络合配位作用控制了金属离子的电化学行为，控制了反应速度和电 结晶过程。
10
※ 添加剂的表面吸附理论
加入镀液的添加剂、表面活性剂一般是有机物。有机物有两个特性： （1）具有电阻 （2）在工件表面有较大的吸附力。
金属离子要到工件表面（阴极）去放电（接受电子还原），受到吸附在 工件表面有机薄膜的阻挡（添加剂的阻挡）。原本可以还原析出的条件，因 为有了有机膜的阻挡而不能还原。如果要使其还原（接受阴极的电子），就 得增加阴极的电位，使阴极电位变得更负，也就是说有了添加剂的吸附作用， 增加了阴极极化。如果我们把吸附在工件表面的有机膜当作成千上万只电容 器（微观电容），金属离子要在阴极上放电（接受电子还原），就得冲破 （击穿）这些微观电容器，要击穿电容器，必须增加电场能，必须使阴极电 位变得更负，也就是说析出电位向负方向移动。上面说过，析出电位向负方 向移动的现象，就是阴极极化了。
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
1
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
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
7
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。
➢ 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
2
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。