阳极上的析氧反应会直接氧化分解添加剂。铁氧化还原体系就是让铁离子替添加剂挡刀。
用钛网这类不溶性阳极有很多好处:形状稳定、极间距不变、可以让射流直接穿过阳极。但它带来一个代价——阳极上的反应从「铜溶解」变成了「析氧」。
析氧带来的三个问题
添加剂被氧化分解。加速剂、抑制剂、整平剂在强氧化环境里消耗明显加快,槽液老化快,分析补加的频率要跟着提高。
氧气泡。气泡如果被射流带到基板上、卡在孔口,那个孔就废了。对策是让基板竖直放置让气泡沿表面上浮、降低阳极电流密度让产气分散、必要时用隔膜把阳极区隔开。
铜离子要另外补。不溶性阳极不溶解铜,镀掉多少就要补多少,一般靠加氧化铜粉或单独的溶铜槽,同时硫酸会逐渐累积。
铁氧化还原体系怎么解决
国际上用不溶性阳极的脉冲电镀,有一类成熟做法是在药液里加入二价铁和三价铁。原理是:阳极上二价铁被氧化成三价铁,替代了析氧和添加剂氧化这两个有害反应;三价铁流到装有金属铜的溶铜单元里把铜溶解成铜离子,自己又变回二价铁,顺便完成了补铜。
代价是阴极上会有少量三价铁被还原的副反应,电流效率略有下降;设备上要多一个溶铜槽,铁离子和铜离子浓度都要控制在较窄的范围内。
选型时该问药水厂的几个问题
- 这套添加剂是否适用于不溶性阳极
- 是否含铁氧化还原体系
- 配套的脉冲波形范围:正反向时间、反向电流倍数、频率
- 添加剂的分析方法与补加规则