高深径比通孔脉冲电镀添加剂及电镀参数的优化

本文采用毒性小,价格低廉的2, 2′-二硫代二吡啶（2, 2′-Dithiodipyridine,DTDP）作为通孔电镀铜添加剂,对添加剂体系的浓度及脉冲电镀参数进行了优化。首先,对DTDP能否在高深径比通孔脉冲电镀过程中起到整平作用进行探究,并对包含其在内的四种添加剂的浓度进行正交优化,得到了当电镀效果较好时的最优添加剂浓度,但是该条件电镀后的通孔呈“狗骨状”。其次再利用正交优化后的电镀液,采用单因素分析法对脉冲电镀参数进行优化,得出此时较优的脉冲电镀参数,并消除上述通孔“狗骨”现象。在电镀试验后,通过采用扫描电子显微镜（SEM）和浸锡热应力实验对电镀后的实验板进行性能测试。     

TGV通孔双面电镀铜填充模式调控及工艺可靠性试验研究

通过双面电镀铜实现TGV (Through Glass Via)通孔部分实心填充,兼具TGV通孔密度高、TGV厚度尺寸范围大、热力学可靠性高、圆片级/板级工艺流程简单等优点,是“芯粒”2.5D/3D集成、光电共封装(Co-Packaged-Optics, CPO)等先进封装用TGV转接板潜在优选金属化路线.本文将介绍基于国产电镀药水体系和课题组设计电镀槽体通过电镀参数设计实现TGV通孔双面电镀铜填充模式的调控,实现了X型以及“桥型”直通型TGV孔金属化;据JEDEC标准试验研究了TGV通孔glass–Ti–Cu金属化体系在高温加速老化测试(Highly Accelerated Stress Test, HAST)、温度循环测试(Temperature Cycle Test, TCT)、高温存储(High Temperature Storage, HTS)等可靠性表现,验证了TGV部分实心填充金属化工艺优点,试验发现了TGV铜互连氦气漏率、直流电阻对HAST试验最为敏感, Ti–Cu界面微缺陷、贯穿性裂纹产生是HAST试验中TGV铜互连主要失效模式,揭示了TGV铜互连Cu–Ti–glas...     

铜负载聚酰亚胺光-芬顿降解甲基橙研究

采用尿素-氯化胆碱DES辅助制备了铜负载的聚酰亚胺催化剂,并将其应用于光-芬顿降解甲基橙染料。其中,尿素-氯化胆碱DES可作为溶剂和去质子化试剂,使得铜能更好地负载到聚酰亚胺上。同时,通过SEM、XRD、红外光谱、EDS、TEM、XPS等手段对催化材料进行了表征,验证了铜的负载。进一步探究了催化剂用量、H₂O₂用量、pH、光照强度、初始浓度等条件对最终降解效率的影响,通过正交试验对实验条件进一步优化,得出甲基橙初始浓度为10 mg·L^-1、pH=3、光照强度500 W、H₂O₂加量0.15 mL、催化剂用量为0.15 g时,可达到甲基橙的几乎完全降解。     

数值模拟方法在周期换向脉冲电镀通孔中的应用

5G通信技术的升级使得通信背板层数增加,板上通孔的厚径比也相应增加,使用传统直流电沉积进行互连难度提高。而周期换向脉冲电镀方法对高厚径比通孔均匀电镀有明显的改善。通过使用数值模拟方法对周期换向脉冲在通孔电镀中的参数进行了研究,并使用正交实验方法对周期换向脉冲电镀的各参数对通孔均镀能力的影响主次顺序和影响规律进行了分析。筛选出了优水平组合为：正向峰值电流密度1 A·dm^-2,正反向峰值电流密度比1:4,反向峰宽1 ms,正反向峰宽比30:1,正向占空比1,反向占空比1,正向峰个数2,反向峰个数3。研究结果表明,与直流电镀相比,数值模拟方法优化后的周期换向脉冲电镀参数能够有效提高通孔的均镀能力,并且能够应用于实际电沉积通孔中。该实验结果可为数值模拟方法对周期换向脉冲电镀的优化提供理论支持和新思路。     

Cu2+/TiO2对甲基橙的光催化降解机理

以自制的掺铜离子的混晶型二氧化钛为光催化剂,考察了甲基橙光催化降解过程中pH值和光源的影响,提出了两种不同的光催化降解机理:在高压汞灯照射下,TiO2的价带电子被激发到导带,光生电子和空穴主要通过Cu2+ 的短路循环而复合,光催化剂的活性降低;在太阳光照射下,甲基橙发生自身光敏化氧化反应,受激电子从单线态或三线态的甲基橙分子跃迁到TiO2的导带,Cu2+起到电荷传递中继站的作用,加速了注入电子向H2O2的转移,从而促进了甲基橙的光催化降解。     

生物凝胶电镀法制备铜纳米多孔膜

采用生物凝胶电镀法制备铜纳米多孔膜。 电镀电压为5 V,阳极为铜片,实验探究了电镀液成分、电镀时间、阴极衬底及沉积电压对电镀层表面形貌的影响。 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对样品形貌和晶型进行表征,得出制备铜膜的最佳条件。 结果表明,电镀的铜膜颗粒尺寸在100 nm左右,晶粒平均尺寸为25 nm,存在较强的(111)织构,而且XRD结果表明,附着的壳聚糖凝胶对铜膜有保护作用,防止其被氧化。 同时采用电化学工作站对其过程中的电镀电流进行实时测量,电流变化曲线表明电镀进行到一定时间后,电流趋于一个很小的稳定值,壳聚糖凝胶阻止了镀液中铜离子的进一步沉积。     

玻碳电极上铜电沉积初期行为研究

运用循环伏安和计时安培法研究酸性镀铜溶液中硫酸和 2_巯基苯骈咪唑对铜电沉积初期行为的影响 .实验表明铜的电沉积经历了晶核形成过程 ,其电结晶按瞬时成核三维生长方式进行 ,硫酸对铜的电沉积具有加速作用 ,而 2_巯基苯骈咪唑对铜的电沉积起阻化作用 ,两者均不改变铜的电结晶机理     

高密度互连印制电路板孔金属化研究和进展

孔金属化互连是印制电路板(PCB)高密度集成的核心制程之一,化学镀铜和电子电镀铜是实现孔金属化的关键技术.本文介绍HDI-PCB的概念和制作流程;综述化学镀铜和电子电镀铜孔金属化互连的研究和进展,包括溶液组成和操作条件的影响,添加剂及其相互作用机理,以及盲孔填充和通孔孔壁加厚机制;展望高密度互连印制电路板电子电镀基础研...     

铜纳米粒子的制备及其对环境污染物的催化降解

本文以CuCl_2·2H_2O为铜源,在室温下合成了新的铜纳米粒子,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)以及透射电子显微镜(TEM)对合成的产物进行分析和表征。研究发现在合成的过程中氨水和苯酚的加入对铜纳米粒子的形成具有一定的保护作用,使合成的铜纳米粒子不易被氧化;同时探究了铜纳米粒子作为催化剂降解环境中的有机污染物,如对硝基苯酚(4-NP)、罗丹明B(Rh B)、亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO),和不同反应温度下催化剂对降解环境污染物的影响。运用朗伯比尔定律和准一级动力学公式计算不同温度下的降解速率及反应速率常数,结果显示合成的铜纳米粒子具有很好的催化性能。     

微波助离子液体中Y掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在微波助离子液体介质中制备稀土元素Y掺杂改性TiO_2光催化剂,以提高催化剂的光催化降解活性,用XRD、SEM和BET等测试手段对催化剂结构进行表征;以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,分别在紫外光照(UV)和微波辐射-紫外光照(MW-UV)条件下考察TiO_2-Y催化剂的光催化活性;以对苯二甲酸作为荧光探针利用荧光技术检测TiO_2-Y催化剂表面所产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,探索了光催化降解反应机理.实验结果表明,通过优化反应条件后制得的TiO_2-Y催化剂具有较高光催化活性和热稳定性,在UV和UV-MW条件下降解甲基橙和苯酚溶液1.5h后,甲基橙降解率分别为98.3%和99.5%,苯酚降解率分别为97.5%和98.2%.荧光光谱分析表明,TiO_2-Y在MW-UV条件下产生的羟基自由基比UV条件下要多,因而微波辐照具有强化TiO_2-Y降解模拟污染物的作用;反应动力学数据分析表明,TiO_2-Y光催化降解甲基橙溶液反应呈现一级反应动力学规律,其表观速率常数K最大值为0.051 9min-1.     

不同分子量PEG的铜电镀液对电化学沉积铜行为的研究

研究了在酸性镀铜溶液中添加不同分子量的PEG对直径为50微米、深径比为1的镀层盲孔填充效果的影响.结果表明,随着PEG分子量的增加,电镀铜溶液的微孔填充力明显提高.电流密度为2 A/dm2,添加剂PEG分子量(u)超过6000时,镀液可以完全填充盲孔,镀层不出现任何空洞和缝隙.这是由于添加剂PEG能明显加强电镀铜镀液阴极极化,抑制了电镀铜的沉积.同时,PEG于镀液中的扩散系数还随其分子量的增加而降低,从而增加了SPS在微孔底部的吸附力,加速了电镀铜在微孔底部的沉积.进一步,增大PEG分子量,沉积铜膜的表面粗糙度、铜膜结晶度和电阻率均有所降低.     

电子电镀铜新体系中添加剂对铜电沉积及镀层结构的影响机制

以低主盐浓度、 弱碱性、 复合配位的柠檬酸盐电子电镀铜新体系为研究对象, 阐明了新型添加剂XNS(聚胺类化合物和含氮化合物的混合物)在新电沉积铜体系中的作用. 恒电流沉积实验结果表明, 添加剂XNS能够提高铜沉积的电流效率, 特别是在2.0 A/dm²电流密度下, 添加剂XNS使铜沉积电流效率达到95.4%, 提高了17.5%. 电化学实验的结果表明, 添加剂XNS改变了铜沉积的电极过程, 由原来的两步单电子还原过程 [Cu(Ⅱ)+e→Cu(Ⅰ)+e→Cu]转变为一步两电子还原过程[Cu(Ⅱ)+2e→Cu]. 虽然添加剂XNS呈现促进铜电沉积的特征, 即还原电流增大, 但铜镀层颗粒却更细小、 更致密均匀. 在2.0 A/dm²电流密度下, 铜镀层晶体结构由无添加剂时的(111)晶面重构为高择优取向的(200)晶面.     

高均匀性的铜柱凸块电镀

随着电子产品的小型化、多功能化和高性能化的发展,促使着2D集成封装向2.5D或3D集成封装发展。铜柱凸块电镀是晶圆级三维封装的关键基础技术之一。本文研究了铜柱凸块的电镀均匀性与添加剂浓度、 镀液对流、 电流密度和电镀设备之间的影响规律。研究结果表明, 添加剂浓度、 镀液对流以及电流密度对单个铜柱凸块的平整度影响较大,而对铜柱凸块高度的均一性影响较小。相反,电镀设备对铜柱凸块的高度均一性的影响较大, 而对铜柱凸块的平整度影响较小。在三种有机添加剂中, 整平剂对铜柱凸块的平整度影响最大, 随着镀液中整平剂浓度的增加,铜柱凸块顶部形状由凸起、变为平整、 再转变为凹陷。电镀液的单向对流会导致所沉积铜柱凸块形貌发生倾斜。 高的电流密度会导致凸顶的铜柱凸块形貌。精密设计的电镀设备可以提高晶圆上电流密度分布的均匀性, 继而大幅提高电镀铜柱凸块的共面性。本文的研究结果可为铜柱凸块的电镀优化提供指导。     

印制电路中电镀铜技术研究及应用

电镀铜技术是制造印制电路板、封装载板等电子互连器件的核心技术.本文介绍了印制电路中电镀铜技术及其发展概况,主要总结了电子科技大学印制电路与印制电子团队在印制电路电镀铜技术基础研究和产业化应用等方面的工作.首先,以三次电流分布理论为基础,采用多物理场耦合方法构建阴极表面轮廓线随时间变化的镀层生长过程模型.该模型描述了铜沉...     

封孔镀铜过程中JGB作用机理研究

采用极化曲线和电化学交流阻抗法测试,研究了封孔镀铜过程中整平剂JGB的作用机理,同时利用质谱和液体核磁共振谱确定了通电过程中JGB分解产物A的结构。结果表明,JGB是一种非常不稳定的物质,在较低的阴极极化电位下JGB通过断开-N=N-双键同时加氢来实现它向产物A的转化,转化过程中JGB从电极表面脱附。相对JGB而言,产物A比较稳定,它在阴极表面的吸附强度随电位负移而增强。封孔镀过程中,因印制线路板(PCB)表面的工作电位一般都较JGB的脱附电位更负,而在此电位下,产物A可稳定吸附于电极表面,所以JGB的分     

氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响

使用电解液成膜添加剂是一种简单高效的提高电池循环稳定性的方法。氟代碳酸乙烯酯(FEC)的最低未被占据分子轨道(LUMO)能量较低,易被还原,通常被认为是很好的负极成膜添加剂,但因其最高占据分子轨道(HOMO)能量也较低,抗氧化性较好,故其被认为不在正极上发生作用。本工作结合电化学,形貌分析,化学成分表征,原位结构分析等方法研究了FEC添加剂在钠离子电池中的作用。我们发现适量的FEC添加剂不仅可以显著抑制电解液溶剂碳酸丙烯酯(PC)的分解,而且会在正极上形成一层富NaF的保护层,提高循环过程中正极晶格结构稳定性,从而提高电池的循环稳定性。密度泛函理论(DFT)计算表明,FEC之所以能在正极上形成保护层,可能与其容易在正极界面与钠盐阴离子ClO_4~-结合反应有关。     

3, 4-乙烯二氧噻吩单体用作锂离子电池安全性改善添加剂的研究

安全性是制约锂离子电池向电动汽车领域应用拓展的主要障碍. 本工作提出了一种能够有效改善锂离子电池安全性的电解液添加剂-3,4-乙烯二氧噻吩单体（EDOT）,研究了其在有机电解液中的电氧化聚合行为,以及对LiCoO₂电极高温热行为和电池安全性、电化学性能的影响. 循环伏安（CV）和透射电镜（TEM）表征结果表明,单体添加剂能够在电池充电过程发生电氧化聚合,在正极表面形成一层聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）导电聚合物膜;差示扫描量热（DSC）分析结果显示,PEDOT隔离了电解液与正极表面的直接接触,减少了过热条件下电解液在正极表面的分解放热. 安全性测试结果表明,在电解液中仅添加0.1%的EDOT单体,即可将电池在150 ^oC高温热冲击下发生热失控的时间推迟13.8分钟. 电化学性能测试结果表明,聚合产物良好的电子导电性能有效改善正极的电子传导能力,在一定程度上提高电池的倍率性能和循环稳定性,而容量、低温性能等基本不受影响,展示出良好的应用前景.     

N’,N’-二乙基硫脲添加剂对铜微沉积工艺电化学行为的影响

为了研究N’,N’-二乙基硫脲添加剂在微沉积工艺中对铜金属孔洞填充能力的影响, 采用线性伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、SEM测量法分析比较了无添加剂、含硫脲和含N’,N’-二乙基硫脲添加剂时微沉积铜工艺中的电化学行为, 并借助塔菲尔方程, 分析比较此三种情况下电镀反应过程中的电极动力学参数. 结果显示: 当铜微沉积工艺中加入N’,N’ -二乙基硫脲添加剂时, 产生活性极化, 该活性极化效应降低铜离子的放电速度, 抑制孔洞边缘部分沉积较快区域的过快生长; 同时活性极化提高, 将导致成核点的增加, 沉积膜的晶粒较小, 镀膜也较平滑细致, 实验测得铜离子的平滑能力比没有添加剂时提高约50%. 最后通过微沉积工艺成功地将金属铜填充入宽为10 μm, 深宽比为4∶1的微型凹槽中, 且镀层内没有空洞、空隙以及细缝等缺陷.     

高电压镍锰酸锂正极/电解液界面本征性质的研究

高电压正极材料的应用是提高锂离子电池能量密度的有效手段,然而高电压下正极/电解液界面稳定性成为决定锂离子电池在高电压工作条件下循环性能和安全性能的关键因素,因此高电压下正极/电解液界面具有重要的研究价值. 但是,目前报道的正极/电解液界面的研究中通常使用传统的极片制备方法,这需要引入导电剂和粘结剂,会对后期正极活性物质表面钝化膜的形貌和组分表征带来干扰,甚至造成固体电解质界面(SEI)膜存在的假象,难以获得正极材料与电解液之间界面的本征信息. 这里,我们采用溶胶凝胶旋涂法制备了不含导电剂和粘结剂的镍锰酸锂(LNMO)正极,以其为研究对象,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)技术,结合电化学阻抗谱(EIS)研究了LNMO正极/电解液界面在充放电过程中的结构演变过程以及本征性质. 研究结果显示在充放电过程中,电解液中溶剂和电解质都会参与反应,其中LiPF₆的降解主要发生在高电压下,其降解产物在放电过程中又会被反应消耗掉. 它们的降解产物沉积到LNMO正极形成表面膜,该表面膜的主要成分随着电压的不同组分有所不同.     

Mechanistic study on the effect of PEG molecules in a trivalent chromium electrodeposition process

The mechanism of chromium metal deposition from a trivalent chromium bath containing formic acid and polyethylene glycol 1000 (PEG) was studied on an electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM), electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) and a technique for measuring pH on the cathode surface. Reactions of PEG molecules with trivalent chromium ions and their influence on the plating process of trivalent chromium were investigated. EQCM studies at low trivalent chromium ion concentrations show that chromium electrodeposition occurs via the formation of an adsorption layer on the electrode surface, which is called a cathodic film. Cathodic films hinder the penetration of ions from bulk solution to the cathode surface. In the inner portion of the cathodic film and at the cathode surface, intermediate complexes were formed during the deposition process. ESI-MS revealed that the PEG molecules were stable in a trivalent chromium bath containing potassium formate. During electroplating, the PEG molecules decreased the reductive current of hydrogen compared with solutions without PEG; an effect that was also observed due to the pH on the electrode surface. PEG plays a decisive role in the formation of intermediate compounds during electrodeposition.