优耐铜球质量剖析

1、优耐铜球质量剖析本文从铜球中的杂质含量、黑膜的形成、对镀液的影响、阳极泥、镀层平整度、镀层的延展性、铜球的晶粒结构等方面剖析了优耐铜材（苏州）有限公司生产的磷铜球的质量优势。对优耐铜材（苏州）有限公司生产的液体硫酸铜和其他公司生产的晶体硫酸铜的质量比较也略作阐述。实验铜球中的杂质含量用硝酸溶解一定量的磷铜球后，用电感耦合等离子体发射光谱分析铜球中的杂质含量，铜球中的磷含量用光电直读光谱进行分析。黑膜形成在哈林槽中电镀30分钟后，取出观察磷铜球表面的黑膜形成情况。镀液成分及组成如下：硫酸(g/l 75 五水硫酸铜(g/l 185 氯离子(ppm 60 光亮剂( 0.15 填平剂( 0.2温度（o

2、 C ） 20 电流密度(ASD 1.5镀液分析在100多克铜被电解后，用原子吸收光谱分析镀液中的杂质含量，并和原始镀液进行比较。阳极泥的产率在100多克铜被电解后，取出磷铜球用洗气瓶冲洗表面的黑膜和阳极泥，以观察黑膜在铜球表面的附着情况。并收集哈林槽中和被从铜球表面冲洗下来的阳极泥，干燥后，称量，精确到0.0001克。延伸率和拉伸强度在一块不锈钢上镀上一层2.5-3.0厚的铜箔，把它剥离后，切成条状，进行延伸率和拉伸强度试验。镀层平整性为了研究铜球和硫酸铜对镀层平整性的影响，我们用优耐铜材（苏州）有限公司生产的液体硫酸铜和其他公司生产的晶体硫酸铜分别配置镀液，在电流密度为2.5ASD, 温度

3、为室温的情况下电镀2.5小时后，测量镀层上不同五点的厚度，然后计算其标准方差以评价镀层的平整性。晶粒结构铜球经铣床处理后，表面分别用5和0.05的氧化铝进行抛光，再用2M 的三氯化铁溶液进行微蚀，用200倍的显微镜进行观察，对大的晶粒结构，并用数码相机拍照。.结果和讨论杂质分析分析结果见表1。我们可以看到优耐铜材（苏州）有限公司生产的铜球纯度最好，这是由于该公司一贯使用国家一级电解铜作原料。从磷含量上看，台湾磷铜球和美国进口磷铜球的磷含量偏低。这对黑膜的形成会产生负面影响。表 1: 杂质含量和磷含量/ppm杂质/磷台湾磷铜球优耐磷铜球美国进口磷铜球国产品牌磷铜球As 4.0 1.1 5 4.1

4、 Cd ND ND ND ND Fe 7.8 1.2 2.0 5.8 Pb ND ND ND ND Ni 4.8 0.9 1.3 2.0 Sn NDND ND ND Zn 8.92.13.24.1P361 470 410460黑膜形成情况结果见图1。黑膜形成速度：我们可以看到，优耐磷铜球和国产磷铜球黑膜形成速度很快；台湾磷铜球和美国进口磷铜球的黑膜形成速度很慢，这是由于磷含量较低引起的；黑膜的均匀性：台湾磷铜球和美国进口磷铜球的黑膜很不均匀，台湾磷铜球只有在球中间有黑膜，而且不致密，美国进口磷铜球只在两端有黑膜形成，而中间没有，黑膜不致密；国产品牌磷铜球黑膜分布情况相对好一些，缺陷是其表面有多

5、处小点上无黑膜，而优耐的铜球表面形成的黑膜致密而均匀。在黑膜形成方面，优耐磷铜球要明显优于其他同类产品。详情可参照图1。 图 1: 黑膜形成情况台湾产磷铜球国产某知名品牌磷铜球 美国进口磷铜球优耐磷铜球 阳极泥的产率测试结果见图2、图3和表2。我们可以看到，和其他铜球相比，优耐铜球表面的黑膜具有良好的附着力，因而无论是在哈林槽中还是在盛有冲洗水的烧杯中，阳极泥都非常少。表2显示优耐铜球的阳极泥的产率是最低的。图 2: 铜球表面被水冲洗下来的阳极泥台湾品牌 国产品牌 美国进口 优耐 台湾品牌 国产品牌美国进口品牌 优耐图 3: 脱落在哈林槽中的阳极泥 表2: 阳极泥的产率台湾 优耐美国国产 原始

6、铜球重量/g 1283 130413681448电解后剩余铜球重量/g 11521183126113340.32 0.120.200.14铜球对镀液质量的影响测试结果见表3。我们可以得到两个结论：1）在100多克铜被电解后，使用优耐铜球的镀液依然保持非常好的纯净度，而相比之下，使用其他铜球的镀液都不同程度的受到铜球中杂质离子的污染；2）优耐铜球和优耐硫酸铜配合使用能够确保渡槽的纯净度，从而避免电镀过程中的除杂操作，延长镀液寿命。表 3. 铜球对镀液的影响/ppm 晶体硫酸铜配制的镀液优耐液体硫酸铜配制的镀液原始镀液台湾铜球 优耐铜球美国进口铜球国产铜球原始镀液台湾铜球优耐铜球 美国进口铜球国产

7、铜球0.59表面平整度为了研究铜球和硫酸铜对镀层的平整度的影响，我们用优耐生产的液体硫酸铜和其他公司生产的晶体硫酸铜分别配制镀液，进行电镀试验。试验结果见表4。我们用所得厚度值的标准方差来衡量镀层得平整性。根据试验数据，我们可以得出如下结论：1）由优耐铜球镀出的镀层平整性要明显好于其他铜球；2）和晶体硫酸铜配制的镀液相比，由优耐的液体硫酸铜所配制的镀液所镀出的镀层的平整性要更好；3）优耐铜球和优耐液体硫酸铜配合使用所得的镀层平整性最好。延伸率和拉伸强度试验结果如表5所示，优耐铜球配合使用优耐液体硫酸铜所产生的镀层的延伸率最好，这是由于优耐铜球和优耐液体硫酸铜的纯度非常高，从而使得镀液中其他杂质

8、离子的含量很低，因而所得到的铜镀层中其他金属杂质的含量也非常低，从而获得很好的延展性。这一测试结果和我们前面的测试结果（表3）是一致的。表 4. 铜箔厚度/InchNo.点 1点 2 点 3 点 4 点 5 标准差0.003850.00365 0.00295 0.00280 0.00350 晶体硫酸铜.+美国进口铜球 0.002600.003000.003400.002550.00360表 5. 拉伸强度和延伸率拉伸强度(1000*lbf/in2延伸率(% 158.443 13.182 2 56.411 16.517 美国进口铜球+平均值57.427 14.8495 155.540 15.53

9、4 2 59.012 10.783 国产铜球+优耐硫酸铜平均值57.276 13.159 154.675 13.930 2 52.637 10.091 台湾铜球+优耐硫酸铜平均值53.656 12.0105 154.265 12.873 2 59.088 14.520 3 57.520 18.789 优耐铜球+优耐硫酸铜平均值56.958 15.394 164.072 13.917 2 50.583 14.188 美国进口铜球+平均值57.3275 14.0525 153.995 14.444 2 52.463 14.669 优耐铜球+晶体硫酸铜平均值53.229 14.5565 146.284 8.9130 2 50.601 9.1920 国产铜球+晶体硫酸铜平均值48.4425 9.0525 153.015 8.1450 2 54.2867.6510台湾铜球+晶体硫酸铜平均值53.6505 7.898晶粒结构试验结果如图4所示。和台湾磷铜球、国产品牌磷铜球相比，优耐铜球的晶粒要细，这从所数码相机拍摄的照片中也可以