反向脉冲电镀

电镀工艺

反向脉冲电镀，这名称归功于周期性的反向电流。正向脉冲波/反向脉冲波的时间比例=20/1，但是，反向电流密度约是正向电流密度的3倍。脉冲波的频率通常大约在 50 赫兹左右。 T这两个脉冲波控制了在电解质中有机组成部分的运作。其中的一个有机组成部分在反向脉冲过程中，吸附在高电流密度领域，同时保护这些领域。当正向脉冲波开始时，几乎没有铜在这些被保护的领域，相反，在孔的中心部分没有受保护的领域，已经聚集了一些铜。在正向脉冲过程中，这个有机保护屏渐渐削弱，由此铜离子能在高电流密度领域聚集分布。

原理

在为盲孔和具有高孔径比例的微孔镀铜过程中，DC 电镀技术难以为这些产品提供高速电镀和平均的电镀分布。这主要是由于铜离子易在孔的沿边部分(也就是高电流密度领域)分布聚集，而不是在孔的中心部分(也就是低电流密度领域)聚集。这导致了铜在孔的沿边部分分布比在孔的中心部分多。这种现象被称为“狗骨状”（见附图）。为了避免这种现象，DC 电镀技术通常在电镀过程中运用低电流密度，由此整个电镀过程就会延长。同时，此方法有极限，假如电流密度过低，在孔中心部分的铜将会变成粗铜，这会导致“筒裂”。

反向脉冲电镀技术解决了镀铜问题，这技术在短的制程时间内，不但提供了高速电镀而且提高镀铜均匀性，贯穿能力的可靠性。反向脉冲电镀技术巧妙得在高电流密度领域内设置障碍来保护这领域，不让铜离子在此聚集，从而降低了在此领域内聚集的铜量，这样避免了“狗骨状” 现象。

优点

布散能力和纵横比

在一通孔内的布散能力被定义为孔中间的铜的厚度除以在孔附近的电子线路板表面上的铜的厚度。通常，要达到一百分比需要乘上100。假若涉及到盲孔，使用在微孔底部的铜的厚度。具有100%的布散能力，当然，更高值并不是个问题。低于100%的布散能力意味着不必要的大量铜在电子线路板的表面电镀。

A纵横比等于电子线路板的厚度/通孔的直经。假若涉及盲孔，使用深度，而不是电子线路板的厚度。

常规来说，当纵横比上升，布散能力下降，但对于低的纵横比，布散能力几乎不依赖纵横比。对于高的纵横比，传统的直流电电镀不再能达到100%布散能力。为了用直流电电镀高纵横比，那么电流密度需要降低，这对布散能力有有利的效果。但是，这会延长所需处理时间。除此之外，在低于1A/dm2的情况下，孔的中间开始有粗铜形成。

对于特定的纵横比，反向脉冲电镀所能达到的布散能力与在高电流密度的直流电电镀的布散能力相同。这意味着在一定的纵横比，直流电电镀在1A/dm2处达到它的局限，这时反向脉冲电镀还没有达到它的局限，并仍然允许正向电流密度被降低去电镀更高的纵横比。

蚀损斑和节结的形成

在高的电流密度，粗铜和蚀损斑能成为一问题。但是，与没有粗铜和蚀损斑的直流电电镀相比，反向脉冲电镀使在更高电流密度内电镀成为可能。这个密诀在于反向脉冲电镀改变在阴极表面的扩散层的铜离子的浓度梯度的方法。

在直流电电镀过程中，在阴极表面的扩散界面层将有铜离子的浓度梯度的出现。当电流密度增加，浓度梯度将变得更陡。更陡的梯度将增加节结形成的概率。这高电流密度同时降低了铜离子的表面浓度。在足够低的表面浓度，氢气开始形成，蚀损斑会出现。反向脉冲电镀同时影响表面浓度以及接近表面的浓度梯度。

阴极的表面浓度每次在增加，电流被倒转，因为一些铜将返回分解。于是，当正向电流再次被应用，因为接近表面高的铜浓度，高的到表面的大量运输成为可能。这个效果意味着在接近表面的薄层(比扩散层更薄)，铜的浓度与反向脉冲电流频率振荡。此层被称为脉冲扩散层。

关于蚀损斑，这振动效果有个有利条件：表面铜浓度仅在短时间内达到一低值，这防止了在接近表面的氢泡周围铜的建立，因为此时铜的建立足够在沉积中造成损斑。关于节结的形成，在接近表面处，这脉冲扩散层导致了平均水平上较不陡峭的浓度梯度。因此，间于表面的突出顶部和周围表面的铜离子浓度区别更小。

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