镀镍金刚石线切割硅片

镀镍金刚石线切割硅片 电镀工艺基础理论 一、电镀概述 简单来说，电镀指借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应， 使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。我们以硫酸铜的电镀作例子: 硫酸铜镀液主要有硫酸铜 、硫酸和水，甚至也有其它添加剂。硫酸铜是铜离子(Cu2+)的来源，当溶解于水中会离解出铜离子，铜 离子会在阴极(工件)还原(得到电子)沈积成金属铜。这个沉积过程会受镀浴的状况如铜离子浓度、酸碱 度(pH)、温度、搅拌、电流、添加剂等影响。阴极主要反应 : Cu2+(aq) + 2e- Cu (s) 电镀过程中的铜离子浓度因消耗而下降，影响沉积过程。 面对这个问题，可以两个方法解决：1.在浴中添加硫酸铜；2.用铜作阳极。添加硫酸铜方法比较麻烦， 又要分析又要计算。用铜作阳极比较简单。阳极的作用主要是导体，将电路回路接通。但铜作阳极还有 另一功能，是氧化(失去电子)溶解成铜离子，补充铜离子的消耗。 阳极主要反应 : Cu (s) Cu2+(aq) + 2e- 由于整个镀液主要有水，也会发生水电解产生氢气(在阴极)和氧气(在阳极)的副反应 阴极副反应 : 2H3O+(aq) + 2e- H2(g) + 2H2O(l) 阳极副反应 : 6H2O(l) O2(g) + 4H3O+(aq) + 4e- 结果，工件的表面上覆盖了一层金属铜。这是一个典型的电镀机理，但实际的情况十分复杂。 电 镀为一种电解过程，提供镀层金属的金属片作用有如阳极，电解液通常为镀着金属的离子溶液，被镀物 作用则有如阴极。阳极与阴极间输入电压后，吸引电解液中的金属离子游至阴极，还原后即镀着其上。 同时阳极的金属再溶解，提供电解液更多的金属离子。某些情况下使用不溶性阳极，电镀时需添加新群 电解液补充镀着金属离子。2.2电镀基础知识 电镀大部份在液体(solution)下进行，又绝大部份是由水溶液(aqueous solution)中 电镀，约有30种的金属可由水溶液进行电镀，由水溶液电镀的金属有：铜Cu、镍Ni、铬Cr、锌Zn、镉Cd 、铅Pb、金Au、银Ag、铂Pt、钴Co、锰Mn、锑Sb、铋Bi、汞Hg 、镓Ga、铟In、铊、As、Se、Te、Pd、Mn 、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W 等；有些必须由非水溶液电镀如锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、铝、La 、Ti、Zr、Ge、Mo等；既可由水溶液又可由非水溶液电镀的有铜、银、锌、镉、锑、铋、锰、钴、镍等 金属。 电镀的基本知识包括：溶液性质 ；物质反应；电化学；化学反应方程式；界面物理化学 ；材 料性质等。 电镀与其它镀覆方法电沉积过程的比较 2.2.1 溶液(solution) 被溶解之物质称为溶质 (solute)，使溶质溶解之液体称之溶 剂(solute)。溶剂为水的溶液称之水溶液(aqueous solution)。 表示溶质溶解于溶液中的量为浓度(concentration)。 在一定量溶剂中，溶质能溶解之最大量值称为溶 解度(solubility)。 达到溶解度值的溶液称为饱和溶液(saturated solution)，反之为非饱和溶液 (unsaturated solution)。 溶液浓度，在工厂及作业现场，使用易了解及便利的重量百分率浓度 (weight percentage)。另外常用的莫耳浓度(molal concentration)。 2.2.2 物质反应(reaction of matter) 在电镀处理过程中，有物理变化及化学变化，例如研磨、干燥等为物理反应，电解过程有化学 反应，我们必须充份了解在处里过程中各种物理及化学反应及其相互间关系与影响。 2.2.3 电镀常用 之方程式(chemical formular)http:/zgdcnyhl.usa3v.vip/常用电镀所需的电压及电流密度 序号 处理种类 溶液性质 溶液温度/ 电流密度/Adm-2 槽上电压/V 备注 装饰性光亮镀铬 酸性 4055 1020 910 需要换极 2 镀硬铬 酸性 5565 4070 910 需要换极 3 镀乳白铬 酸性 7072 2530 910 需要换极 4 镀黑铬 酸性 2045 2030 910 需要换极 5 镀镍 酸性 2035 11.25 45 6 镀锌 酸性 室温 12.5 45 7 氰化镀锌 氰化物 室温 25 45 8 酸性镀铜 酸性 室温 12.5 45 9 氰化镀铜 氰化物 室温 12.5 45 10 酸性镀镉 酸性 室温 12 45 11 氰化镀镉 氰化物 室温 12 45 12 酸性镀锡 酸性 室温 0.52.5 45 13 碱性镀锡 碱性 7080 14 45 14 镀铅 酸性 室温 14 45 15 氰化镀银 氰化物 室温 0.30.8 23 16 氰化镀金 氰化物 室温 0.050.1 23 17 氰化镀黄铜 氰化物 室温 0.31.5 23 18 氰化镀青铜 氰化物 4055 12.5 35 19 镀铅锡合金 酸性 室温 12 68 20 铝硫酸阳极氧化 酸性 1525 0.82.5 1525 21 铝硫酸硬阳极氧化 酸性 -510 0.55 100 开始电压8V12V 22 铝铬酸阳极氧化 酸性 3040 0.52.5 50 23 黑色金属电解抛光 酸性 50100 20100 68 24 不锈钢电化学着色 酸性 室温 0.150.3 24 25 铜及铜合金电解抛光 酸性 室温 610 35 26 铜及铜合金电化学氧化 碱性 80100 0.55 26 27 镍电解抛光 酸性 3560 3050 1218 28 铝电解抛光 酸性 7090 2050 1220 29 电解去油 碱性 7090 310 910 需要换极 30 电解酸洗 酸性 室温70 210 910 需要换极 31 阳极去残渣 碱性 8090 15 910 32 电解退铬 碱性 7090/室温 310 910 33 电解退铜及黄铜 酸性 室温 38 56 34 电解退镍 酸性 室温 210 26 35 电解退锡、退铅 碱性 8090/室温 15 56 我电镀NiZn合金，要求电流密度是0.0775A/cm2,我的镀件有50cm2左右。但是我加到30V电流都只是 0.010A左右，是什么原因，怎样可以提高电流。用了Ag/Agcl做正极，常温，PH8左右。镀液成分（每L）：ZnCl2 0.05gNaHCO3 75g镍六水化合物 9.5g焦磷酸钠 34.6 g水合肼 1.21ml金刚石表面化学镀Ni工艺研究 摘要：由于金刚石表面能较高，在热压成型时很难与金属基体牢固的结合起来，因此刀具受到高的切削 载荷时，金刚石很容易脱落，致使出现刀具寿命明显降低的问题，采用对金刚石的表面进行金属化处理 。本文研究了在金刚石表面金属化的各种处理方法及优化了在金刚石表面进行化学镀Ni的工艺。 关键词 ：金刚石；化学镀；增重率 0前言 金刚石具有高的热导率、低的密度、高的硬度、高的抗压强度及热膨 胀系数与半导体材料好匹配等优点，但由于目前金刚石锯切工具和钻机工具多用粉末冶金的方法生产， 烧结温度一般可以高达900，然而金刚石在空气中加热到700左右的时候，就开始出现氧化失重，抗 压能力下降的问题；在1000以上时金刚石会发生石墨化，同时因为金刚石表面能很高，而且金刚石与 基体润湿性比较差，与基体粘合力较弱，金刚石一般与金属基体的连接仅仅靠机械镶嵌力，却不能形成 强的化学键粘合力，使金刚石在工作过程中容易脱落。为了达到增强金刚石和金属之间的润湿性的目的 ，本文采用以次亚磷酸钠做为还原剂在金刚石表面进行化学镀镍的方法来降低金刚石和基体的界面能， 改善他们之间的润湿性。同时分析了金刚石表面镀覆前后不同的增重率对金刚石性能的影响。研究了金 刚石表面化学镀镍，给出了化学镀前的预处理过程和化学镀的工艺流程，并确定了化学镀镍的合理配方 。用金刚石单颗粒抗压强度测定仪测试镀覆前后单颗金刚石的抗压强度，利用扫描电镜（SEM)分析镀覆 前后金刚石表面形貌、疏松致密程度等，利用X射线衍射仪（XRD)分析特征峰判断晶型非晶型、镀覆金属 与金刚石有无界面生成物等。1金刚石表面处理的发展及应用 目前,在金刚石表面镀层中使用的材料主要是金属材料,所以又称之为金 刚石的表面金属化处理。在这其中根据使用地方的差异又可分为两种不同的情况:(1)表面镀钛、镀钨、 镀铬等的金刚石适用于使用金属结合剂和陶瓷结合剂的砂轮；(2)镀镍和镀铜的金刚石适用于使用树脂结 合剂的砂轮; 1.1金刚石表面镀覆条件 在金刚石表面进行镀覆时，存在非常多的形成条件和影响因素， 主要有：成分条件、结构条件、工艺条件。 (1)成分条件 按金属与金刚石的相互作用可将金属分为三 类：石墨化元素：元素周期表中第B族元素如Fe、Ni、Co等是碳的溶剂，在高温超高压条件下，此类 元素能促进石墨转变成金刚石，是触媒元素。但其触媒作用是双向的，即在高温常压下，这些元素会促 进金刚石石墨化。烧结的过程中，在石墨化元素的作用下，金刚石在700时开始发生石墨化现象，1000 时发生严重的石墨化。包含有石墨化元素的结合剂在热压的过程中会出现严重侵蚀金刚石的问题，导 致金刚石强度迅速下降。根据钛镀层纯度实验结果表明：钛镀层中在含有有不到1的Fe、Co、Ni等石墨 化元素存在时，就会强烈降低镀层与金刚石之间的结合强度。碳化物形成元素：碳可与一些过渡族金 属(Ti、Mo、Nb、W、V、Cr等)形成碳化物，且3d空轨道愈多，愈易于结合。这些碳化物形成元素及合金 在合适的工艺条件下与金刚石中的碳发生反应形成碳化物，外延生长在金刚石表面，可实现这些过渡金 属与金刚石之间的化学键合。不作用的“惰性”元素主要有：Sn、Cu、Zn等低熔点元素及其合金是金刚石工具中比较常用的结合剂成分，但他们与金刚石之间不发生化学反应，而且 其浸润角大于900，与金刚石的粘结性非常差。金刚石只有机械地镶嵌在这类结合剂中，易脱落流失。 (2)结构条件 为了实现金刚石与金属的良好的冶金结合，在金刚石颗粒表面形成碳化物层，只有Ti、V 、Cr、Mo、Nb、W等强碳化物形成元素才能达到这样的目的，同时还必须避免Fe、Co、Ni等一些石墨化元 素与金刚石表面的直接接触，否则碳化物层就会生长在石墨层上，从而不能达到强力冶金结合的目的。 所以金刚石与