Page 44 - Vol.31

Tech
Notes
技術專文

表 1、系統 PM 停機時間表 圖4、電流密度與電鍍子槽的關係 圖6、加速劑示意圖

Cases contents 耗時(hrs/批) 週期(次/Month) Saving (hrs/Month) 停機時間比 停機時間比 陽極 Accelerator

A 硫酸銅儲槽至循環槽transfer 1 20.7 20.7 10.60% 2.87%

B 降低除橋接短路停機時間、頻率 7 144.7 74.19% 20.09%
陰極
導電處
C 取銅棒時清除陰極板時間使系統停機 3 10 30.0 15.38% 4.17%
高電流 低電流 高電流 Fast Deposition
每批酸的處理時間 36 hr Total: 195.0

廢液電解系統常因廢液中干擾物質 以達到需求，其實電鍍添加劑是被
圖1、短路禍源（銅花） 圖2、短路禍源（銅花） 圖5、電流密度與陰極在電鍍槽中位置的關係
造成電鍍層外表結構不規則狀，然 廣泛的應用在填孔電鍍，隨著電子
而要把廢液中干擾物質去除需相當 產品的進步對於填孔電鍍精準度需
繁雜的過程，除需定期水質量測且 遠 陽 陽 陽 端子在槽底上 陽 求也日漸上升，所以必須使用相對
需針對各物質進行不同的去除方 A區 極 極 極 極 應的添加劑來達成各種對於電鍍的
式，除系統建置龐大且定期維護也 端子在液面下 需求，以下介紹幾種添加劑的作
相當麻煩，所以需探討新的方法來 B區 近 用。
避免銅花的形成。
陰極 陽極 加速劑(Accelerator) 圖6
從文獻中找尋機會，如不能除去干
又稱光澤劑(Brightener)，對鍍銅有
擾物質那是否可避免不規則狀的產 圖7、平整劑示意圖
加速銅沉積作用的添加劑，常用者
生，電鍍產業中常需要將孔洞進行
圖3、電流密度與電鍍面積的關係 以有機硫化物為主，如Sulfopropyl
填補或是電鍍出所需的特定形狀與 + + + + + + + + + Surides類。它們會在陰極附近出
大小，那是怎麼避免不必要電鍍的
膜厚較厚 Leveler 現去極化(Depolari-zation)或催化
部分被電鍍呢?這些方法也可利用 + + Without +
在廢液電解系統中?本文來探討這 A區 Leveling (Anode) (Catalysis)作用。也就是說，其中
Agent
5dm 2 50A 10ASD + + 的含硫錯化合物會與銅離子形成一
些方法的實現。 PEG
6.7ASD ← 100A Cu 2+ 種錯化物，能降低反應初期活化能
+ +
B區 CuSO (Activation Energy)的門檻。
10dm 2 50A 5ASD 4 + + ++ + Cu 2+
- +
- -
問題分析與找尋 膜厚較薄 (Cathode) Cu 2+ + + - - - + + - Cu 2+ 平整劑(Leveling Agent)
-
-
-
Copper
方法 - - - - - - - - - - 當此劑被吸附在高壓電流區時，即
將抑制銅層的生長，其功能接近抑
制劑，但卻可避免長銅花的機會，
問題分析 技術教材參考指出，產生銅花有下 度就越小。如 圖3指出100安培電 對於孔壁的凹凸不良表面具有整平
2
列四點原因： 流，總面積為15dm ，則平均電流 作用，此類常用有機物如 圖7 。
液中求銅系統24小時不間斷運轉
密度為6.7ASD。但若把它分為二
過程中，系統會因為換酸/取銅/異
一、電流密度與陰陽極距離的關係 區來計算，A區的面積為5dm 、B (高電流區)，遠大於槽中間處端子 總和上面四點來探討液中求銅的系 抑制劑(Suppressor) 圖8
2
常排除而使系統停機，我們針對會 2
由於電鍍過程中產生凸點使外表結 區為10dm ，而二區所承受的電流 所承受的電流(低電流區)，如 圖4 。 統，第一、二點雖然系統設計陰極 能對鍍銅產生阻礙沉積效應，常用
讓系統停止運轉的原因進行分析。
構不一定規則狀，在共同的電流 各為50A，那麼A區的局部電流密 所示電鍍槽越長對電流密度分布越 為平面而非凹凸不平表面，但硫酸 者有各種聚醚類(Polyethers)。它
由 表1可得知每個月系統因上列三
下，端子離陽極距離較近的部位稱 度為10ASD，B區的局部電流密度 不均勻。 銅並非純液而是各廠收集的廢液， 們會在陰極附近產生極化(Polari-
個問題使系統共停機195小時/月，
為局部高電流區(B區)，離陽極距 為5ASD。由此例可見A區的電流密 皆由可能因為雜質而產生凸點，過 zation)作用，因而產生抑制鍍銅的
Case A&C為常態系統停機無法避
離較遠的部位稱為局部低電流區(A 度為B區的二倍，因此就會有膜厚 四、電流密度與陰極在電鍍槽中 濾所有雜質需設置新系統且未來維 沉積效應。也就是會抓住銅或形成
免，Case B因銅花而造成系統停止
區)。因此就會有膜厚分布不均的 分布不均的現象。 位置的關係 護保養不易，所以朝向更簡單的方 一種錯化物(Complexer)分子膜，
無法繼續進行電鍍占了74.19%，
現象。 圖2 由於電鍍子槽中之陽極是固定，且 法來抑制第一、二點情形前進。 此膜容易被吸附在高電流區，於
就整體運轉時間計算系統因為架橋
三、電流密度與電鍍槽的關係
短路而停止了20.09%時間。 陽極高度遠大於陰極高度，所以陰 擴散層中程為屏障(Barrier)增加其
二、電流密度與電鍍面積的關係
陰極在浸鍍時，由於端子導電處是 極在鍍槽中經常會有局部位置承受 電阻，使鍍銅速率受到抑制而減
找尋方法
相同的電流下，電鍍面積越小者， 在電鍍槽兩端外部，所以陰極電流 高電流群，如 圖5。因此單一個陰 緩。另一方面卻可達到細晶(Grain
短路禍源 圖1
其所承受的電流密度越大。而電鍍 是從槽兩端往槽中傳輸，造成在電 極上，就有單邊或是二邊承受較高 開始思考如何避免產生銅花，電鍍 Refining)的效果，並使電流轉往低
[3]
根據文獻 Allan CHIEN，連續電鍍 面積越大者，其所承受的電流密 鍍槽內兩端之端子所承受的電流 的電流密度。 業界所使用的電鍍添加劑是否有可 電流區，提供填平凹陷的效果。
44 300mm FABS FACILITY JOURNAL SEPTEMBER 2018 45