电镀工艺测试方法

1、工艺人员要定期用霍尔槽对镀液状况进行了解。那么什么是霍尔槽试验?它有 什么作用？下面将扼要介绍。作为电镀生产的管理者，也有必要能够解读霍尔槽试 片。因为霍尔槽试片就像是医院为病人拍摄的X光片，通过解读霍尔槽试片，可 以获得镀液的许多信息。(1)霍尔槽(Hullcell)在电镀工艺开发和现场管理的实验中，霍尔槽是一种非常重要而又实用的试 验方法。所谓霍尔槽，也叫梯形槽，霍尔槽的结构如图所示。霍尔槽试验示意图；由图4-1可以看出，霍尔槽的阴极两端与阳极的距离不等，阴极上远离阳极 的一端电流密度最小，称为远端，而阴极离阳极最近的一端电流密度最高，称为 近端。在汶两点之间.随着阴糨与阳极距离的接近，电

2、流密度也由小渐大，直至 最大，这是霍尔槽试片的一个最为显著的特点。由于同一个试片上不同距离的电 流密度的不同，所获镀层的厚度、性能会有所不同。霍尔槽阴极试片上镀层厚度 与电流的关系如下式：式中dl、d2一阴极上不同点(1、2点)的厚度；IR1、IR2一阴极上不同点的电流密度；ni、n2一阴极上不同点的电流效率。通过大量的试验，得出霍尔槽(阴极) 试片上某点的电流密度(Ik)与离近端的距离的对数成反比：Ik=I(C1 一 C2lgL)式中I一通过霍尔槽的电流强度；C1、c2常数，与电解质性质有关，在容量为lOOOmL的试验液中，Cl=3.26, C2=3. 05，在 250mL 试验液中，cl=

3、5.1，G=5.24；L一阴极上某点距阳极近端的距离。经测试和计算表明，霍尔槽试片上的电流密度的这种差别，从最小到最大， 相差50倍。比如用1A的电流在250mL的霍尔槽中做试镀时，这时，近端的电流 密度为0.10A / din2，而远端的电流密度则达到5.1A / din2。由此可知，采用霍尔槽做试验，从一个试片上一次就可以获得有50倍不同电 流密度范围的镀层的状态，对提高分析镀液和镀层性能的效率和试验效率是非常 有利的。霍尔槽试验的另一个特点是从一次镀得的试片上还可以获得相当于制件不同 区域镀层的状态。可以从一片试片上看到，从烧焦到漏镀等各种镀层状况。实际 上，这时的近端相当于制件中的过角

4、或靠近阳极等的高电流区部分，当电流过大 时，往往容易烧焦；而远端则相当于制件的凹槽、孔隙、远离阳极的低电流区， 这些部位容易镀不上或者镀层很薄或发暗。最有趣的是，当镀液中存在杂质等时，阴极试片上会有一些特征的反应，并 且对于某一种镀液，同样的原因总是导致一样的结果，也就是说，霍尔槽试验有 较好的重现性，从而可以通过制作一系列标准的已知良好和故障试片，作为参考， 以方便对故障镀液的故障进行快速的排查。一个优良的电沉积液可以从霍尔槽试验中获得从高端到低端全片光亮的镀 层。当出现某些工艺参数变量时，这种全光亮的试片的不同区域就会有所变化， 比如，出现条痕、麻点、发黑、高区烧焦、低区漏镀等。由于霍尔槽

5、试验已经被 作为标准的试验方法，因此，采用标准的试验方法制作的霍尔槽试片就有了可比 性。这种采用标准方法进行的试验，也成为一些同行可以理解和认同的对霍尔槽 试验的描述。在介绍一个电沉积工艺时，往往也要把其霍尔槽试验的情况作为重 要指标。通过对霍尔槽试验的简明扼要的介绍，可以知道进行电沉积液的开发和试验 时，采用这种试验镀槽的好处，我们可以通过配制一些（比如10002000mL）含有 待研究主盐和配体的试液为基液，每次只用很少的液量（常用的是250mL）就可以 获得较多的信息。读者如果有兴趣，可以通过自己的实践来熟悉这种实验方法， 并且很有可能会有所创新或发现。但是需要注意的是，由于霍尔槽的容量

6、很小， 每做一次试验，电解液的浓度就会发生一些变化，使镀液指标偏移，因此，正规 的霍尔槽试验，每槽试验液只能做2片试验，就要更换或调整。当然，在实际试 验工作中，为了了解包括槽液变化在内的信息，或追踪某种成分的影响，会多做 几片或一直做到出现某种结果为止，这也正是利用霍尔槽试验的优点。（2）改良的霍尔槽实验尽管霍尔槽是现场工艺管理的有效实验方法，但是随着电镀技术的进步，还 是存在不能完全反映电沉积过程的情况。由此产生了一些对霍尔槽进行改进的方 案，这些方案并不是取代或淘汰经典的霍尔槽，而是针对一些特殊的实验需要，以获取更多的信息而制订的。经过改良的霍尔槽有如下几种:带升温器和搅拌气孔的霍尔槽。

7、这种霍尔槽基本维持了原槽的所有特性， 只是更加方便了。主要是为的适应光亮电镀和电镀工艺参数变量增加的场合，可 以对有无搅拌和有无升温器的不同情况进行试验。可以在大槽中使用的带对流孔的霍尔槽。这种霍尔槽是在槽体没有电极的 两个面上各开有6个直径lOmm圆孔，这样可以将其放入另外较大的镀槽内进行霍 尔槽试验，由于镀液总量比较大，可以不受标准规定的一个霍尔槽内的镀液只能 做两片有效试片的规定约束，以方便在现场调整镀液。加长的霍尔槽。由于光亮剂技术的进步，有些光亮剂的光亮区的电流密度 范围超出了经典霍尔槽试片的电流密度范围，这时要确定影响这类光亮剂的因素， 用原来的霍尔槽做试验就达不到目的。这样，就有人将霍尔槽的试片长度延长一 倍，使原来为103mm（实际现在通用lOOmm的长度）长的试片，变为200mm长试片， 这样霍尔槽的阴极边的长度也就要相应地延长，使霍尔槽变成一个底边更长的梯 形，这样可以获得更宽电流密度范围的镀层信息。采用阳极篮的霍尔槽3。由于要经常做霍尔槽试验，发现霍尔槽阳极的使 用存在许多不规范的情况，比如，有人用厚度达15mm的极板做霍尔槽阳极，使霍 尔槽原设计的尺寸效应有了改变。还有的用已经溶解使得表面积变小的阳极做霍 尔槽试验，也使得这些试验的结果与其他人做的结果没有了可比性。因此笔者设 计了一种采用了阳极篮的霍尔槽，这种霍尔槽将阳极区加长一