亞硫酸鹽／硫代硫酸鹽體系無氰鍍銅：結(jié)果與討論（一）

【簡(jiǎn)介】

1.鍍液穩(wěn)定性及鐵絲置換反應(yīng)速度

    鍍液穩(wěn)定性是無氰鍍銅工藝能否實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵之一。鍍液中的主鹽可以為氯化銅、氯化亞銅、硫酸銅或氧化亞銅。硼酸作為鍍液的pH緩沖劑。SO^2-₃／S₂O^2-₃不僅可以將鍍液中的二價(jià)銅還原為一價(jià)銅，而且可以與一價(jià)銅形成配合物。為了使鍍液中的一價(jià)銅穩(wěn)定存在，避免產(chǎn)生氯化亞銅沉淀，鍍液中也加入了與一價(jià)和二價(jià)銅離子均可形成配合物的胺化合物。

    正如鄒忠利、李寧等^[1]所述：相同的沉積電流效率下，二價(jià)銅鍍液中沉積等量銅所需的總電量為一價(jià)銅鍍液的兩倍；鍍銅液中能夠穩(wěn)定存在的是二價(jià)銅離子，而不是一價(jià)銅離子。亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽與一價(jià)銅離子的配合物不穩(wěn)定常數(shù)分別為3．1×10^-9和6．0× 10^-13，比氰化物的高得多，表明溶液中的一價(jià)銅離子穩(wěn)定性較低，易被空氣中的氧氣氧化，或者在陽(yáng)極上電解氧化。不含有硼酸和葡萄糖的鍍液(pH 8．5)穩(wěn)定時(shí)間為2．5 d，超過這一時(shí)限，溶液／空氣界面的溶液中，一價(jià)銅會(huì)被空氣中的氧氣氧化為二價(jià)銅，溶液逐漸呈藍(lán)綠色；含有硼酸的鍍液(pH 8．5)穩(wěn)定不變色的時(shí)間延長(zhǎng)為5 d。含有硼酸和葡萄糖的鍍液穩(wěn)定性及鐵絲置換反應(yīng)‘實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表l所示。顯然，鍍液的pH小于6．5時(shí)，溶液／空氣界面溶液變?yōu)樗{(lán)綠色所需的時(shí)間很長(zhǎng)，但鐵絲置換反應(yīng)速度快；pH高于6．5時(shí)，溶液／空氣界面處的溶液變?yōu)樗{(lán)綠色所需的時(shí)間縮短，但鐵絲置換反應(yīng)速度變慢。因此，適宣的鍍液pH為8左右。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，攪拌鍍液或者補(bǔ)充SO^2-₃／S₂O^2-₃，溶液可從藍(lán)綠色變回原先一價(jià)銅存在時(shí)的無色或淡黃色。

表1鍍液穩(wěn)定性及鐵絲置換反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Table l Results ofbath stability test and iron replacement reaction