MC-1200 脉冲镀铜工艺
特性和优点
MC-1200脉冲镀铜工艺产生非常优异的晶体结构，韧性好并具有优良分布能力。整个药水体系有两个添加剂组分来维持，MC-1200与周期性反向脉冲电镀整流器的组合可以显著缩短电镀时间，同时能保证镀铜层在高电流区和低电流区都有好的表现。
物理性能
沉积特征 |
|
电阻系数 | 1.68 micro-ohm-cm |
延展性 | Greater than 18% |
内应力 | 750 to 1500 psi |
密度 | 9 g/cc |
抗拉强度 | Greater than 36,000 psi |
可焊性 | Excellent |
微观结构 | Fine Grained Equiaxed |
*Testing per IPC-TM-650, Method 2.4.18.1 | |
产品所需要的组分
产品名称
MC-1200 Carrier 运载剂
MC-1200 Replenisher 补充剂
设备
槽体、管道、管件和阀门应具有耐酸性能。所有塑料零件应特富龙、PVC、PVDF、聚丙烯或高密度聚乙烯建设。软聚氯乙烯不推荐对持续接触镀液。
.阳极棒、阴极棒和母线棒应由铜制成。未浸入镀液的螺栓、夹具等，可由铜、青铜、316不锈钢或钛制成。将浸在镀液中的金属部件应由钛构成。
酸性硫酸铜溶液具有腐蚀性。重要的是要保护地板，管道和任何其他可能接触到电镀溶液的设备。乙烯基涂料、沥青或几层橡胶基涂料通常能提供足够的保护。
整流器输出(安培数)应校准整个工作范围的土5%或更少。此外，脉冲波形(特别是%过冲和上升时间)应由一名合格的技术员用示波器进行检查。
配槽过程
Solution | 所有比例都是按照体积比 |
无水硫酸铜 | 65 g/L** |
硫酸98% | 12.7% (230 g/L H2SO4) |
MC-1200 Carrier 载体 | 3% by volume |
MC-1200 Replenisher补充剂 | 0.20% by volume |
DI 水 | Balance |
氯离子 | 70 ppm |
加药步骤:
1. 用去离子水填满工作体积的一半。
2. 混合后加入所需量的硫酸铜溶解。
3. 强力搅拌，缓慢加入所需要的硫酸，在加硫酸的过程中温度不能超过 49 °C (120 °F).
4. 通过打气搅拌，温度降到29 °C (85 °F).
5. 加0.4g/L 一水硫酸锰。
6. 加入所需要的 MC-1200 Carrier and MC-1200 Replenisher.
7. 用DI水加到最终体积
8. 检查浴液中氯化物的含量，加入足够的盐酸，使氯化物含量提高到大约80ppm。
注意:
在20 ASF (2 ASD)下电解(假板)3小时。脉冲波形设置为40msec前向;2.3 msec反向和2比1反向电流比。在试样板上安装测试板，并切片观察截面结果，以确保在开始生产前获得最佳性能。为了获得最佳效果，一些电镀槽或板的设计可能需要特殊的波形或补充剂浓度。
操作条件
项目 | 控制范围 | 建议值 |
硫酸铜5水 | 55 to 75 g/L 7.3 to 10 oz/gal | 65 g/L 8.6 oz/gal |
硫酸 98% | 215 to 245 g/L 12 to 13.5% by volume | 230 g/L 12.75% by volume |
氯离子 | 50 to 90 ppm | 70 ppm |
MC-1200 Carrier 运载剂 | 1 to 5% by volume | 3% by volume |
MC-1200 Replenisher 补充剂 | 0.05% to 0.35% by volume | 0.20% by volume |
温度 | 21 to 27 °C 70 to 80 °F | 24 °C 75 °F |
正向阴极电流密度 | 8 to 25 ASF 0.86 to 2.7 ASD | 17 ASF 1.8 ASD |
脉冲周期 | 正向时间: 40 毫秒 ；反向时间: 2.3 毫秒；电流比例: 2 to 1 (脉冲周期的变化依据现场不同情况而改变.) | |
搅拌 | 空气搅拌，镀液喷射搅拌和阴极移动 | |
过滤循环 | 2-3槽体循环量/小时；1um PP滤芯 | |
阳极 | 磷铜球 (0.03 to 0.08% phosphorous). | |
阳极蓝 | 钛 | |
阳极钩 | 钛 | |
阳极袋 | PP | |
维护和补充
用本数据表中包含的分析方法分析了酸性镀铜液中的铜、硫酸和氯化物含量。MC-1200运载体和MC-1200补充剂的浓度由专用CPVS和或CVS程序(详细参数咨询中镀科技技术人员)
所有新的阳极袋和过滤器都应该进行酸碱浸泡，避免有机污染。
槽体内所有设备准备好后，加满水温度升到43-71度并保持eductor 水交换。如果有泡沫产生，说明书水里有有机物。用DI水清洗到没有泡沫为止，然后用3%的硫酸做最终的清洗。
阳极电流密度维护范围10-30ASF(O.93-2.8ASD) ,阳极电流密度的不合理会导致阳极极化和镀层的分布不均匀。
在酸性镀铜槽操作中，阳极与阴极之间的距离间距也很重要。建议阳极与阴极之间的距离为20 - 30cm(8 - 12英寸)，以确保沉积物的分布更加均匀。
需要注意的是，阳极和阴极的放置、搅拌、铜离子浓度、温度、电气连接和电路配置都会影响镀层厚度分布和可用电流密度范围。更多关于这些影响的细节可以在附件的故障排除指南中找到。
最佳温度是24°C (75°F)，控制范围在21到27°C(70到80°F)。温度过低可能会板边烧焦。
镀液中各组分功能
硫酸铜
.硫酸铜为沉积过程提供铜离子。它应保持在规定的55至75克/升的限度内。在30 ASF时，较高的含量没有优势，但在较高的电流密度时可能有助于提高整平水平。较低的浓度会降低最大工作电流密度，但可以改善金属镀层厚度分布。
硫酸
硫酸提供溶液的导电性。按体积计算应保持在12 - 13.5%之间。较高的浓度可能导致阳极极化。低浓度可降低镀层厚度均匀性分布。
氯离子
氯化物支持MC-1200补充剂的作用，并确保阳极的均匀溶解。低浓度会导致斑点状或结节状沉积。高浓度会导致阳极极化，具有典型的白色阳极膜。使用阳极袋和阳极屏的容器可能需要氯化物范围小于75ppm。氯离子的消耗会更高，在使用新的阳极。
MC-1200 Replenisher
MC-1200补充剂主要负责晶粒细化和优越的填孔能力（TP值），通常在0.2 ~ 0.5 mL/amp的状态下进行补料。低浓度会导致镀层粗糙的哑光沉积物。高浓度会导致填孔能力（TP）和整平性下降。
MC-1200 Carrier
MC-1200运载剂负责溶液的润湿作用和填孔能力（TP值），为了保证MC-1200补充剂的最佳工作状态，必须有一个最小的数量。在正常情况下，0.2 - 0.5 mL/amp hr的补给率就足够了
活性炭处理
酸性铜镀液需要碳处理。电镀槽可能会被挂具涂层、添加剂或带入、甚至水源中的有机物污染。在大多数情况下，MC-1200工作液的推荐用量是每升350到600安培(每加仑1300到2300安培)。当需要进行碳处理时，应遵循以下步骤之一。
.如果转换其它体系的脉冲光亮剂体系；槽体必须彻底清洗干净，阳极袋和过滤芯都必须用新的。
有升温装置
1. 温度提高到大约43°C (110°F)。
2. 加入250毫升cp级30%的过氧化氢每100升溶液(每100加仑1夸脱)。搅拌溶液对至少两个小时并保持43°C (110°F)。
3. 温度提高到大约60°C (140°F),继续搅拌至少两个多小时。
4. 冷却溶液温度低于38°C(100°F),并添加至少750克每100公升的粉末状活性炭（6磅100加仑)。继续搅拌两个小时。两小时后，关掉搅拌，让溶液沉淀。
没有升温装置
1. 加入并搅拌，250毫升技术等级30%的过氧化氢每100升溶液(每100加仑1夸脱)。空气剧烈搅动溶液10小时或以上。
2. 每100升溶液中加入至少750克粉末状活性炭(每100加仑6磅)。继续搅拌两个小时。两小时后，关掉搅拌，让溶液沉淀。
3. 过滤后的镀液中抽取小样品做HULL cell 测试。整个电流密度范围内都是哑光的。不应该看到亮度，除非是在非常低的电流密度和加0.5% MC-1200carrier；也不应该增加在面板上的亮度。如果获得了光亮区域，则继续步骤1和2。如果没有，将碳过滤掉后，待使用。
4. 通过填充硅藻土的过滤器将处理过的电镀溶液泵入普通的电镀槽(推荐3微米以下的过滤器)。要小心，碳不会从处理槽流入电镀槽。
5. . 当溶液经过适当的碳处理后，分析各组分浓度并补充到控制范围内，待使用
分析方法
PROCEDURE NUMBER:
1. 分析项目:铜离子
设备和参数设定:
l 250 mL 锥形瓶
l 2 mL 可调移液器
l 50 mL 量筒
l 10 mL 量筒
2. 试剂:
l 0.05 M EDTA - 重18.162克EDTA二钠。用去离子水溶解在1升容量瓶中。
l NAS Indicator 指示剂-在100毫升的去离子水中溶解0.5克的萘甲氧嗪（napthyl azoxine S）。
l pH 5 Buffer 缓冲液- 在245克三水乙酸钠中加入58毫升冰乙酸。用去离子水稀释至1升。
3. 步骤
l 用移液管取2毫升浴样放入一个250毫升的烧瓶中。
l 加入50毫升去离子水。
l 加入10ml pH 5缓冲液。
l 添加10滴NAS指示剂
l 用0.05 M EDTA滴定到一个红色端点。
l 记录使用的体积。
4. 计算:
l g/L Copper metal = mL EDTA x M EDTAx31.8
l g/L Copper Sulfate = mL EDTA x M EDTAx 125
l oz/gal Copper metal = mL EDTA x M EDTA x 4.24
l oz/gal Copper Sulfate = mL EDTA x M EDTA x 16.6
PROCEDURE NUMBER: AP.0348.02
1. 分析描述: 硫酸
2. 设备和设定
l 250 mL锥形瓶
l 5 mL 移液管
l 50 mL量筒
3. 试剂
l 1 N Sodium Hydroxide solution (NaOH) -将40克氢氧化钠溶于500毫升去离子水中，稀释至1升。
l Methyl Orange indicator 甲基橙指示剂-将0.1克甲基橙溶于DI水中，稀释至100毫升。.
4. 步骤
l 将5毫升电镀液移液管放入250毫升的锥形瓶中。
l 加入约100毫升的去离子水。
l 加2 ~ 3滴甲基橙指示剂。
l 用1N氢氧化钠溶液滴定，直到颜色从粉红色变为黄色
l 记录结果。
5. 计算
l g/L sulfuric acid = mL NaOH x N NaOH x 9.88
l % by volume sulfuric acid = mL NaOH x N NaOH x 0.56
l oz/gal sulfuric acid = mL NaOH x N NaOH x 1.32
PROCEDURE NUMBER: AP.3605.06
1. 分析项目: 氯离子
2. 设备和设定
l 毫伏计
l 银钢坯电极 (Fisher 13-620-122 or equivalent)
l 参比电极 (Fisher 13-641-900 or equivalent)
l 磁力搅拌器
l 50 mL 移液管
l 150 mL 烧杯
l 50 mL量筒
3. 试剂
A. 0.02 M Silver Nitrate -将3.38克固体硝酸银溶于DI水中，稀释至1升。
4. 步骤
l 移液管取100.0毫升溶液放入一个150毫升的烧杯中。
l 加入约50毫升的去离子水。
l 将烧杯置于磁搅拌器上，插入电极，打开毫伏表并注意电位差。
l 每增加0.5 mL的 0.02 M硝酸银，注意每次添加后的电位差。
l 在电位差变化最大的点以外继续2ml
l 滴定图是两个电位差变化最大的值之间的平均值
Volume of 0.02M Silver Nitrate 0.02M硝酸银添加体积 | Potential Difference After Addition 加入后电位差 差异(mV) | Change in Potential Differences 潜在差异的变化 |
5 | 182 |
|
Volume of 0.02M Silver Nitrate | Potential Difference After Addition (mV) | Change in Potential Differences |
5.5 | 224 | 42 |
6 | 274 | 50 |
6.5 | 286 | 12 |
7 | 296 | 10 |
最大的变化发生在5.5到6之间。
因此，滴定图= (5.5 + 6)/2 - 5.75
5. 计算
ppm chloride = mL silver nitrate x M silver nitrate x 355
PROCEDURE NUMBER
1. 项目描述: 测量 Carrier in a MC-1200 acid copper plating bath by CVS.
2. 设备设定
l 能够进行稀释滴定(DT)的适当CVS分析仪
l Instrument settings:设定
Technique | Dilution Titration (DT) | |
Scan Type | Cycling (CVS) | |
Rotation Rate | 2500 RPM | |
Scan Rate | 100 mV/sec | |
Outer Filling Solution* | (10% H2SO4) | (1M KNO3) |
Negative Limit | -0.225V | -0.175V |
End of Integration | 0.375V | 0.425V |
Positive Limit | 1.575V | 1.625V |
Contamination | 1.075V | 1.125V |
Chloride Potential | 1.425V | 1.475V |
Standard Concentration | 30 mL/L | |
Sample Volume** | 100 mL | |
Sample Dilution | None | |
Addition Volume** | 0.1 mL | |
Number of Scans | 3 | |
Start Point | 0.95 | |
End Point | 0.54 | |
Stop Point | 0.5 | |
使用不同体系的光亮剂溶液需要修改电化学参数
容量可能根据可用设备的不同而不同
3. 试剂
l VS空白溶液(1l)
Ø Add 75 g of copper sulfate pentahydrate to 1 L volumetric flask. 在1l容量瓶中加入75克五水硫酸铜
Ø Add about 600 mL of DI water. 加入约600毫升的去离子水。
Ø With heavy mixing, slowly add 100 mL of concentrated sulfuric acid. 重拌后，慢慢加入100毫升浓硫酸。
Ø Add 0.13 mL of concentrated hydrochloric acid. 加入0.13 mL浓盐酸。
Ø Cool to room temperature. 冷却至室温
Ø Add deionized water to a total volume of 1 L. 将去离子水加入总容量为1l。
l 3% Carrier Standard: 3%运载剂标准溶液
Ø Add 3 mL of MC-1200 Carrier to a 100 mL volumetric flask. 在100毫升容量瓶中加入3毫升MC-1200运载剂。
Ø Fill to line with CVS blank solution. 用CVS空白溶液填充到刻度
4. PROCEDURE
Note: All procedures consistent with proper operation of the CVS instrument (e.g. pump priming, electrode maintenance, etc.) must be followed. 注意:必须遵循与CVS仪器正确操作一致的所有程序(如泵注、电极维护等)。
Initial set up: Create a memory/method file labeled “MC-1200 Carrier, setting the parameters for the analysis as outlined above in Equipment & Settings. 初始设置:创建一个方法文件标记为“mc – 1200carrier 运载剂,在 分析设备设置好上述参数，。
l Call up the “MC-1200 Carrier” memory file. 调用“MC-1200运载剂”内存文件
l Using 100 mL of CVS blank solution under the electrode, run conditioning cycles as needed, then run the calibration using the 3% Carrier Standard for addition. ： 100ml的CVS空白溶液，根据设定好的参数，使用3%运载剂标准溶液做校准曲线。
l Run 3% Carrier Standard as sample by using 100 mL of fresh CVS blank solution under the electrode and 3% Carrier Standard for addition. The result should be between 2.8%-3.2%, otherwise repeat conditioning and calibration. 在电极下使用100毫升新鲜的CVS空白溶液，以3%carrier 标准作为样品，加入3%载体标准溶液。测试结果应在2.8%-3.2%之间，否则重复调理和校准。
l Run the sample by using 100 mL of fresh CVS blank solution under the electrode and additions of the undiluted sample bath per normal Dilution Titration operating procedures.使用100毫升新鲜的CVS空白溶液，并按正常稀释滴定操作程序加入未稀释的样品溶液。
5. 计算
% Carrier = CVS Reading (mL/L)/10
PROCEDURE NUMBER:
1. 分析项目描述: 测量 MC-1200 Replenisher in acid copper plating bath by CVS.
2. 设备设定
l Appropriate CVS analyzer capable of performing a Modified Linear Approximation Technique (MLAT). 合适的CVS分析仪能够执行改进的线性近似技术(MLAT)。
l Instrument settings:装置设定
Technique* | MLAT/LAT | |
Scan Type | Step (CVS) | |
Rotation Rate | 2000 RPM | |
Outer Filling Solution** | (10% H2SO4) | (1M KNO3) |
Cleaning | 1.6 V, 5 sec | 1.65 V, 5 sec |
Conditioning | 0.4 V, 30 sec | 0.45 V, 30 sec |
Open Circuit Time | 0 sec | 0 sec |
Plating | -0.3 V, 2 sec | -0.25 V |
Stripping | 0.2 V, 10 sec | 0.25 V, 10 sec |
Oxidation 1 Potential | 1.075 V | 1.125 V |
Oxidation 2 Potential | 1.425 V | 1.475 V |
Sample Volume*** | 100 mL | |
Additive Concentration | 1000 mL/L | |
Addition Increment*** | 0.4 mL/L | |
Sample Dilution | None | |
Number of Scans | 4 | |
Stability* | 4 | |
Conditioning* | 2 scans | |
Second Addition* | V | |
Mixing Delay | 5 sec | |
Some instruments may require the use of the Linear Approximation Technique (LAT). ** The use of different Outer Junction Fill Solutions require a modification of the electrochemical parameters. 有些仪器可能需要使用线性近似技术(LAT)。**使用不同的光亮剂体系溶液需要修改电化学参数。
*** Volumes may vary depending on the equipment available. ：容体积可能根据可用设备的不同而不同。
3. REAGENTS试剂
l CVS blank solution (1 liter) CVS空白溶液(1l)
Ø Add 75 g of copper sulfate pentahydrate to a graduated container.加入75克五水硫酸铜到1L的容量瓶里。
Ø Add about 600 mL of DI water. 加入约600毫升的去离子水
Ø With heavy mixing, slowly add 100mL of concentrated sulfuric acid. 强力搅拌，慢慢加入100毫升浓硫酸
Ø Add 0.13 mL of concentrated hydrochloric acid. 加入0.13 mL浓盐酸。
Ø Cool to room temperature. 冷却至室温。
Ø Add deionized water to a total volume of 1 L. 将去离子水加入总容量为1l。
l CVS Intercept solution. CVS intercept 溶液。
Ø Add 5 mL of MC-1200 Carrier to a 100 mL volumetric flask. 在100毫升容量瓶中加入5毫升MC-1200 carrier
Ø Fill to line with CVS blank solution. 用CVS空白溶液补充到刻度线
l MC-1200 Replenisher.
4. PROCEDURE 步骤
Note: All procedures consistent with proper operation of the CVS instrument (e.g. pump priming, electrode maintenance, etc.) must be followed. 注意:必须遵循与CVS仪器正确操作一致的所有程序(如泵注、电极维护等)。
Initial set up: Create a method/memory file labeled “MC-1200 Replenisher”，setting the parameters for the analysis as outlined above in Equipment & Settings. 初始设置:创建一个方法/内存文件标记为“mc – 1200replenisher”,设置参数上面概述的分析设备和设置。
1. Before each batch of samples: Using a 100 mL of CVS blank solution under the electrode, run 20 to 30 conditioning cycles. 每批样品前:在电极下使用100ml CVS空白溶液，进行20 - 30次调整循环。
2. For each sample:
l Using 100 mL of CVS blank solution under the electrode, run 10 conditioning cycles. 使用100毫升的CVS空白溶液下，运行10个周期，调整电极。
l Using 100 mL of CVS Intercept solution under the electrodes, click on “get new intercept” and run for new intercept.用100mlCVS空白溶液， 做新的Intercept 曲线
l Place 95 mL of sample bath and 5 mL of MC-1200 Carrier into 150 mL plastic beaker under the electrode, mix well. 取95ml的样品溶液和5ml的MC-1200carrier放入150 mL的塑料烧杯中，在电极下搅拌均匀。
l Run the sample per the normal MLAT procedures using undiluted MC-1200 Replenisher for the additions. 按照常规的MLAT程序使用未稀释的MC-1200补充剂进行添加。
l After each batch of samples: 每批样品后:
l Using 100 mL of CVS blank solution under the electrode, run 10 to 15 conditioning cycles. 使用100毫升的CVS空白溶液下，对电极运行10到15个周期调整。
l Using 100 mL of clean CVS blank solution under the electrode, run 10 to 15 conditioning cycles. 在电极下使用100毫升干净的CVS空白溶液，运行10到15个周期调整。
3. CALCULATIONS计算
l mL/L MC-1200 Replenisher = CPVS reading x 1.05
l % MC-1200 Replenisher = mL/L MC-1200 Replenisher
【特别声明】
此说明书内所有提议或建议，是以本公司信赖的实验及资料为基础。因不能控制其他从业者的实际操作，故本公司不能保证及负责任何不良后果。此说明书内的所有资料也不能用为侵犯版权的证据。所有数据和信息都以英文版为准
