CH629542A5 - Verfahren und vorrichtung zur galvanischen materialablagerung. - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur galvanischen materialablagerung. Download PDFInfo
- Publication number
- CH629542A5 CH629542A5 CH1062977A CH1062977A CH629542A5 CH 629542 A5 CH629542 A5 CH 629542A5 CH 1062977 A CH1062977 A CH 1062977A CH 1062977 A CH1062977 A CH 1062977A CH 629542 A5 CH629542 A5 CH 629542A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- pulse
- gap
- workpiece
- pulses
- deposition
- Prior art date
Links
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 22
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 4
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 101100165177 Caenorhabditis elegans bath-15 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910003556 H2 SO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1584—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/12—Process control or regulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S204/00—Chemistry: electrical and wave energy
- Y10S204/09—Wave forms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur galvanischen Materialablagerung.
so1 In der Galvanotechnik ist ein Impulsablagerungsverfahren bekannt, bei dem der Strom als Impulsreihe zwischen einem Substrat oder Werkstück und einer im Abstand daneben angeordneten Elektrode, die beide in einen Elektrolyten eingetaucht sind, fliesst. Derartige Impulsabscheidungsver-55' fahren sind beispielsweise in den japanischen Patenten Nos. 40-8801 und 48-5529 beschrieben. Wie dort erwähnt ist die Impulsabscheidung insofern vorteilhaft, als eine wirksame lonensteuerung im Ablagerungselektrolyten möglich ist, so dass der Ablagerungsvorgang mit erhöhter Geschwindigkeit so'und Genauigkeit durchführbar ist. Diese Effekte werden noch vergrössert, wenn der flüssige Elektrolyt mit erhöhter Fliessgeschwindigkeit durch die Abscheidungszone fliesst, was eine höhere Stromdichte erlaubt.
Die Impulsdauer, die bisher benützt wurde, ist relativ lang, «s weil Speisegeräte mit üblicher Ausgangsfrequenz benützt wurden und keine praktischen Überlegungen betreffend die kritische Dauer von Impuls zu Impulspause und die Frequenz angestellt wurden.
3
629542
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass verbesserte Abscheidungsresultate erzielbar sind, wenn die Parameter der Impulse innerhalb gewisser Grenzen ausgewählt werden. Die elektrische Ablagerung auf Flächen, sogar in tiefen Einbuchtungen, wird damit mit einer Gle mässigkeit erhalten, die bisher nur mit stromloser oder chemischer Platierung möglich war, die aber eine lange Zeit in Anspruch nahm.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeichnet durch einen gepulsten Strom zwischen dem Werkstück und einer daneben angeordneten Elektrode, die beide in einen Elektrolyten eintauchen, mit Impulsen von höchstens 100 Mikrosekunden Dauer.
Vorzugsweise liegt die Impulsdauer zwischen 1 und 50 Mikrosekunden, und die Impulspause sollte vorzugsweise länger als die doppelte Impulsdauer sein.
Die Fliessgeschwindigkeit des Elektrolyten im Bereich der Elektroabscheidung sollte vorzugsweise grösser als 5 m/sec sein.
Zudem ist es von Vorteil, wenn ein Impuls mit umgekehrter Polarität zwischen je zwei benachbarte Impulse mit normaler Polarität eingeschaltet wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist .durch die Merkmale im Anspruch 15 gekennzeichnet.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise noch Mittel auf, die auf einen Parameter, der den elektrischen Zustand des Abscheidungsspaltes zwischen der Elektrode und dem Werkstück kennzeichnet, ansprechen. Ein solches Mittel kann ein Widerstand sein, der in Serie mit dem Spalt und der Stromquelle liegt und mit dem die Höhe des Abscheidungsstromes, der durch den Spalt fliesst oder der parallel zum Abschei-dungsstrom geschaltet ist, um die Spannung über dem Spalt zu detektieren.
Die elektrischen Signale, die den Zustand des Spaltes kennzeichnen, können verwendet werden, um die Steuerimpulse für die Schaltereinheit in der Weise zu ändern, dass ein Parameter der Abscheidungsimpulse, d.h. die Impulsdauer, die Impulspause und/oder die Impulshöhe, entsprechend dem Spaltzustand verändert wird, so dass die Elektroabscheidung unter optimalen Bedingungen abläuft.
Der elektronische Schalter kann somit am Eingang zwei Eingangsanschlüsse aufweisen, von denen der eine einen Schaltersteuerimpuls aus dem Impulsgeber und der andere ein Steuersignal aus dem Spaltzustandsdetektor erhält, um veränderbare Impulse über den Spalt zu leiten. In anderer Ausführungsform kann der Impulsgeber eine Anzahl Zeitkonstantennetzwerke beinhalten, mit denen die Impulsdauer und/oder die Impulspause bestimmt werden und die einzeln entsprechend dem Spaltzustand anschaltbar sind.
Ausführungsformen der Erfindung werden anschliessend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine schematisch dargestellte Elektrogalvanisieranlage zur Erläuterung der Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung von experimentellen Resultaten bei einer Elektroabscheidung mit der Anlage nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich zu Fig. 1,
Fig. 4 eine graphische Darstellung von zusätzlichen experimentell ermittelten Resultaten bei der Impulselektroab-scheidung,
Fig. 5 bis Fig. 7 Schaltschemata von verschiedenen bevorzugten Schaltungsanordnungen zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 8 ein Schaltschema eines Impulsgebers, und
Fig. 9 Impulsdiagramme von veränderbaren Impulsen entsprechend einer besonderen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Werkstück oder Substrat 1 mit einer Einbuchtung 1 a mit der Tiefe D und einer Breite H, das zu beschichten ist. Eine Elektrode 2 ist neben dem Werkstück 1 angeordnet und besitzt eine Bohrung mit einer Öffnung 2a, durch die der flüssige Elektrolyt 3 in ein Gebiet beim Werkstück 1 mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) mit hoher Fliessgeschwindigkeit zugeführt wird. Der Spalt zwischen dem Werktück 1 und der Elektrode 2 wird mittels einer Steuereinheit konstant gehalten. Eine solche Steuereinheit ist beispielsweise im japanischen Patent 38-12823 beschrieben. Den Anschlüssen 4 wird eine Impulsreihe zugeführt, die über den Spalt und das Werkstück fliesst. Die Impulse haben eine Dauer von höchstens 100 Mikrosekunden, insbesondere eine Dauer zwischen 1 und 50 Mikrosekunden und bevorzugterweise zwischen 1 und 10 Mikrosekunden. Die Impulspause sollte wenigstens zweimal grösser sein als die Impulsdauer.
Unter diesen Umständen wird eine eiheitlich dicke Schicht 5 auf elektrolytischem Weg auf einem eingebuchteten Werkstück, bei dem das Verhältnis D/H rund 10/1 beträgt, gebildet.
Fig. 2 zeigt Resultate von Versuchen in Form einer Graphik, bei der das Verhältnis D/H, bei dem eine Deckschicht erhalten werden kann, auf der Ordinate und die entsprechende Impulslänge Ton in Mikrosekunden auf der Abszisse aufgetragen sind. Als Elektrolyt wurde Sulfonnickel verwendet, und der Spalt zwischen Werkstückoberfläche und der Elektrode wurde bei 40 mm beibehalten, und es wurde mit einer Stromdichte von 5 A/cm2 gearbeitet. In der Graphik stellen die Kurven a bis f die Resultate bei Impulsab-scheidung unter den folgenden Bedingungen dar:
a) Ton/Toff = Vi b) Ton/Toff = Vi C) Ton/Toff = Va d) Ton/Toff = Vi bei 3 m/sec Fliessgeschwindigkeit des Elektrolyten e) Ton/Tofi' = Va bei 5 m/sec Fliessgeschwindigkeit des Elektrolyten f) Ton/xoff = Va bei 7 m/sec Fliessgeschwindigkeit des Elektrolyten
Bei jeder Kurve ist feststellbar, dass bei sinkender Impulslänge oder Ton der Wert D/H steigt, und diese Tendenz wird beträchtlich, wenn die Impulse eine Dauer von 100 Mikrosekunden haben. Es ist auch feststellbar, dass der Wert D/H steigt, wenn das Verhältnis Impuls/Pause oder das Ein/AusVerhältnis grösser wird, und wenn dieses Verhältnis unterhalb Vi sinkt, so zeigt sich kein besonderer Vorteil bei der Verwendung von Impulsen.
Es wird zudem noch bemerkt, dass der Wert D/H ansteigt, wenn die Impulspause bei gegebener Impulsdauer länger wird. Die Kurven d, e und f zeigen, dass das Umwälzen des Elektrolyten zu besseren Resultaten führt. Diese Tendenz wird bemerkenswert, wenn die Fliessgeschwindigkeit auf 5 m/sec erhöht wird.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform der Erfindung wie Fig. 1. Mit einer derartigen Anordnung wurden ebenfalls Versuche durchgeführt. Das Werkstück hatte eine Tiefe von 20 mm und eine Breite von 30 mm. Die Elektrode 2 wurde 10 mm vom Werkstück 1 entfernt angeordnet. Der Elektrolyt enthielt 220 g/1 Cu SO4 und 70 g/1 H2 SO4 bei einer Temperatur von 25°C. Die Impulse hatten ein Ein/Aus-Verhältnis von 1/30 und eine Stromdichte von 12 A/dm2. Um die Einheitlichkeit der elektrolytischen Abscheidung über die gesamte Oberfläche festzustellen, wurde die Dicke der Abscheidung auf der oberen Fläche S und die Dicke der Abscheidung am Boden der Einbuchtung D' gemessen. Die
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
629542
4
Resultate sind in Fig. 4 in Form einer Graphik dargestellt, bei der das Verhältnis S/D' und der Abscheidungswirkungsgrad T) auf der Ordinate und die Impulsdauer in Mikrosekunden auf der Abszisse aufgetragen wurden. Die punktierten Kurven zeigen die Resultate im Fall, wo ein Impuls mit umgekehrter Polarität in jedes Intervall zwischen sich folgenden Impulsen normaler Polarität vorgesehen wurde.
Die Kurven zeigen, dass das Verhältnis S/D' etwa 1 ergibt, wenn die Impulsdauer oder die Ein-Zeit zwischen 0,1 und 10 Mikrosekunden liegt, und bei einer Impulsdauer oberhalb von 50 Mikrosekunden rasch ansteigt, was Schwierigkeiten bei der Abscheidung in einer Einbuchtung ergibt. Andererseits wird der Abscheidungswirkungsgrad bei vergrösserter Impulsbreite oder Einschaltzeit verbessert. Dementsprechend werden beste Resultate erzielt, wenn die Impulsbreite in einem Bereich zwischen 1 und 50 Mikrosekunden gewählt wird.
Fig. 5 bis 7 zeigen verschiedene Schaltungsschemata zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 5 weist Eingänge 10a und 10b auf, die mit einem üblichen Stromanschluss verbunden sind. Es ist ein Spannungsregler 11 vorgesehen, um einen Gleichstrom mit konstantem Spannungspegel zu erzeugen. Der Spannungsregler 11 kann eine bekannte Ausführungsform, wie beispielsweise im U. S. Patent Nr. 3 947 753 beschrieben, sein.
In Serie zu den Ausgängen 11 a und 1 lb des Spannungsreglers 11 sind ein Strombegrenzerwiderstand R, ein Schalter 12, der, wie gezeigt, ein Transistor, ein Thyristor oder ein sonstiges elektronisches Schalterelement sein kann, und ein Abscheidungsspalt G zwischen einer Elektrode 13 und einem Werkstück 14, die nebeneinander in ein Bad mit einem Elektrolyten 15 eingetaucht sind, angeordnet. Damit der Elektrolyt 15 erzwungenermassen im Gebiet des Spaltes G fliesst, sind eine Pumpe und Leitungen (nicht dargestellt) zum Anschluss an das Bad 15 vorgesehen.
Der Schalter 12 wird durch einen Impulsgeber ein- und ausgeschaltet. Die Steuerimpulse aus dem Impulsgeber haben eine voreingestellte Impulsdauer und eine ebensolche Impulspause im vorbeschriebenen Bereich, damit über die Elektrode 13 und das Werkstück 14 ein Abscheidestrom in Form von Impulsen mit Impulsdauer und Impulspause gemäss den Steuerimpulsen und mit einer durch den Widerstand R gegebenen Amplitude fliesst.
Gemäss einer andern Betrachtungsweise wird der elektrolytische Abscheidungsstrom in Funktion der Veränderungen der Abscheidebedingungen eingestellt. Daher können die Amplitude, die Impulsdauer und/oder die Impulspause der Abscheidungsimpulse in Funktion der Spaltspannung, des Stromes und/oder der Impedanz zwischen der Elektrode 13 und dem Werkstück 14 gemäss einer Änderung der elektrolytischen Abscheidung verändert werden.
Die Schaltungsanordnung in Fig. 5 ist für die Steuerung durch den Strom im Spalt ausgelegt und verfügt demnach über einen Widerstand 18 in Serie zum Schalter 12 und zum Abscheidespalt G zwischen der Elektrode 13 und dem Werkstück 14. Der Widerstand 18 ist mit den Eingängen eines Verstärkers 19 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 19 ist mit dem ersten Eingang 17a eines UND-Tores 17 verbunden, dessen zweiter Eingang 17b mit Impulsen aus dem Impulsgeber 16 beschickt ist. Der Verstärker 19 hat die Aufgabe, die Höhe des Spalt- oder elektrolytischen Abscheidestromes, der mit dem Widerstand 18 gemessen wird, mit einem vorgegebenen Wert zu vergleichen; zum Beispiel, wenn der Spaltstrom diesen Wert übersteigt, entsteht ein «0»-Signal, das dem ersten Eingang 17a zugeführt wird, um den Durchgang von Steuerimpulsen aus dem Impulsgeber 16 zum Schalter 12 zu sperren und damit die Frequenz oder das Ein-/Aus-Verhältnis der Impulse über den elektrolytischen Abscheidespalt G zu verkleinern. Das Resultat führt zur Gleichmässigkeit des elektrolytisch abgeschiedenen Überzuges auf dem Werkstück 14.
Die Schaltungsanordnung in Fig. 6 verwendet einen Zerhackerverstärker 20 mit einer Spannungsquelle 21 und einem Messwiderstand 18. Der Vergleich zwischen Referenzspannung 21 und der über den Widerstand 18 als Folge des elek-trolytischen Abscheidestromes zwischen der Elektrode 13 und dem Werkstück 14 erzeugten Spannung bewirkt, dass der Verstärker 20 den Schalter 12 mit veränderlichem Ein-/AusVerhältnis wie beim Beispiel nach Fig. 5 schaltet. Als Zerhackerverstärker kann eine bekannte Ausführungsform, wie beispielsweise ein geregelter Impulsbreitenmodulator Typ SG 1524, SG 2524, SG 3524 der Texas Instruments verwendet werden.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 7 ist ein Multivi-brator 22 bekannter Ausführungsform als Impulsgeber für die Steuerimpulse des Schalters 12 verwendet. Diese Steuerimpulse und damit die elektrolytischen Abscheidestromim-pulse werden dann in gleicher Weise gesteuert wie in den obigen Ausführungsformen, dabei ist ein Vergleichsnetzwerk 23 zum Vergleich der Referenzspannung, die mittels einer Zenerdiode 24 erhalten wird, und der mittels des Widerstandes 18 erzeugten, von der Stromstärke abhängigen Spannung vorgesehen.
Fig. 8 zeigt eine andere Schaltungsanordnung zur Ausübung der Erfindung. Hier bilden wieder die Elektrode 13 und das Werkstück 14 mit dem dazwischenliegenden Spalt G, der elektronische Schalter 12, hier durch die Transistoren 12a, 12b und 12c dargestellt, und die Gleichstromquelle 11 einen Seriekreis. Der Schalter 12 wird durch den Impulsgeber 16 gesteuert, der als Multivibrator aufgebaut sein kann und zeitbestimmende Mittel 16' in Form von drei Paaren aus Transistoren und Widerständen 16a, 16b und 16c aufweist, die zueinander parallel geschaltet und einzeln ansteuerbar sind. Der Wert der drei Widerstände ist abgestuft, so dass beim Einschalten des Netzwerkes 16a die Impulspause beim Impulsgeber einen kleinsten, und wenn das Netzwerk 16c eingeschaltet ist, einen grössten Wert hat und das Netzwerk 16b einen mittleren Wert festlegt.
Am Ausgang des Impulsgebers 16 sind drei Torschaltungen 17a, 17b 17c vorgesehen, um die Impulsreihe aus dem Impulsgeber den drei Schalttransistoren 12a, 12b und 12c zuzuleiten. Diese Torschaltungen haben einen zusätzlichen Eingangsanschluss a, b, c und werden leitend, wenn am entsprechenden Eingang ein Signal steht. Die Schalter 12a, 12b und 12c sind mit einem Seriewiderstand RI, R2 und R3 mit unterschiedlichen Werten zur Bestimmung von drei verschiedenen Stromstärken verbunden.
In dieser Ausführungsform ist ein Seriekreis mit einer Hilfsspannungsquelle 26 und einem Transistor 27 über den Spalt G geschaltet. Der Transistor 27 wird hier durch die phasenumgekehrten Signale aus dem Impulsgeber 16 nach einem Phasenumkehrtransistor 31 ein- und ausgeschaltet, so dass die Spannung aus der Hilfsquelle 26, die als Prüfspannung dient, sich während jeder Impulspause der elektrolytischen Abscheidungsimpulse über dem Spalt G aufbaut. Der Widerstand oder die Impedanz im Spalt wird damit während der Impulspause einzeln mittels eines weiteren Widerstandes 28 gemessen, der während der Impulse durch einen weiteren Transistor 29 überbrückt ist, der seinerseits durch die Impulse aus dem Impulsgeber 16 gesteuert wird. Der Messwiderstand 28 ist mit einer Schwellwertschaltung 30 verbunden, der aus drei Schwellwertkreisen 30a, 30b und 30c besteht. Diese Schwellwertkreise können Schmitt-Trigger mit verschiedenen Schwellwerten oder Schaltpegel V30a >
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
629542
V30b > V30c sein und sind mit je einem Ausgang a, b, c ver- fliesst dann ein Abscheidestrom mit höherer Stärke, die sehen. durch den Widerstand R1 bestimmt ist. Eine Anzahl Impulse,
Im Betrieb wird der Schalter 27 bei jedem Ausschalten des die bei hoher Impedanz verändert werden, sind bei A in Fig. 9
Abscheidestroms leitend geschaltet und leitet damit die Prüf- gezeigt.
Spannung aus der Quelle 26 zum Spalt G, während in dieser 5 Hat der Spalt eine niedrige Impedanz, erscheint ein Zeit der Schalter 29 sperrt. Über dem Widerstand 28 entsteht « 1 »-Signal am Ausgang c, um das Netzwerk 16c einzu-dadurch eine zur Spaltimpedanz proportionale Spannung, schalten, und dies bewirkt seinerseits eine Verlängerung der die in der Schwell wertschaltung 30 nach ihrer Höhe unterteilt Impulspause. Gleichzeitig bewirkt das « 1 »-Signal am Auswird. Wenn nun der Spalt unter normalen Bedingungen gang c das Leitendschalten des Tores 17c, um den Schalter arbeitet, erscheint ein « 1 »- Signal am Ausgang b, um den 10 12c zu triggern. Der Abscheidestrom fliesst dann mit einer Schalter 16b leitend zu schalten und damit die Impulspause kleineren Stärke gemäss dem Widerstand R3. Eine Impulsauf einen gegebenen geringeren Wert einzustellen. Gleich- reihe bei niedriger Impedanz ist bei C in Fig. 9 dargestellt. Bei zeitig schaltet das « 1 »-Signal am Ausgang b das Tor 17b lei- B in Fig. 9 ist dagegen eine Impulsserie unter normalen tend, und damit kann nur der Schalter 12b arbeiten. Der Bedingungen dargestellt.
gepulste elektrolytische Abscheidestrom kann dann mit einer 15 Es wurde Kupfer mit einer Anordnung nach Fig. 8 und 9
durch den Widerstand R2 festgelegten Stärke fliessen. abgeschieden, und damit konnten beste Resultate erzielt
Bei hoher Impedanz im Spalt G entsteht ein « 1 »-Signal am werden; beispielsweise bei einer Impulsbreite von 10 MikroAusgang a und schaltet das Netzwerk 16a ein und damit die Sekunden und einem Ein-/Aus-Verhältnis von 1 /1 bei nor-Impulspause auf den geringeren Wert, der mit diesem Netz- malen Bedingungen ergaben sich eine Erhöhung des Ein-/ werk bestimmt ist. Das « 1 »-Signal am Ausgang a gelangt 20 Aus-Verhältnisses auf 1/5 bei niedriger Impedanz und eine auch zum Tor 17a, um den Schalter 12a allein zu beliefern. Es Verringerung auf 1/0,3 bei hoher Impedanz.
3 Blatt Zeichnungen
Claims (21)
1. Verfahren zur galvanischen Materialablagerung auf einem Werkstück, gekennzeichnet durch einen gepulsten Strom zwischen dem Werkstück und einer daneben angeordneten Elektrode, die beide in einen Elektrolyten eintauchen, mit Impulsen von höchstens 100 Mikrosekunden Dauer.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsdauer zwischen 1 und 50 Mikrosekunden liegt.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulspause zwischen zwei benachbarten Impulsen wenigstens zweimal länger ist als die Dauer eines Impulses.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Impulsen mit normaler Polarität ein Impuls mit umgekehrter Polarität vorgesehen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Impulsparameter gemäss wenigstens einem elektrischen Parameter bezüglich des elektrischen Spaltzustandes zwischen Werkstück und Elektrode verändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsparameter die Impulsdauer, die Impulspause und die Impulsamplitude sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter bezüglich des elektrischen Spaltzustandes der Spaltstrom, die Spaltspannung und die Spaltimpedanz sind.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt im Gebiet der galvanischen Ablagerung mit einer Fliessgeschwindigkeit von wenigstens 5 m/s umgewälzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, zur galvanischen Materialablagerung auf der Oberfläche einer Vertiefung mit einer Tiefe D und einer Breite H des Werkstücks, wobei das Verhältnis D/H bis zu 10:1 beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück der Elektrode derart gegenüberliegend angeordnet wird, dass ein Teil der Elektrode über der Öffnung der Vertiefung, aber ausserhalb der Vertiefung liegt, dass der Elektrolyt durch die Vertiefung und in das Gebiet der Elektrode gespült wird und dass elektrischer Strom in Form von Impulsen geleitet wird, um Metall aus dem Elektrolyten in der Vertiefung des Werkstückes bis zu einer einheitlichen Dicke abzulagern.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsabstand zwischen benachbarten Impulsen grösser ist als die doppelte Impulsdauer.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impuls mit umgekehrter Polarität zwischen zwei folgenden Impulsen mit der zur galvanischen Ablagerung benützten Polarität eingeschoben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Parameter des elektrischen Stromes in Abhängigkeit von wenigstens einem elektrischen Parameter, der den elektrischen Zustand im Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück darstellt, verändert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter des elektrischen Stromes aus der Gruppe, bestehend aus Impulsdauer, Impulsabstand und Impulsamplitude, ausgewählt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ablagerung einer Schicht auf der Oberfläche des Werkstückes, die die Vertiefung umgibt mit einer Dicke S und einer Schicht am Boden der Vertiefung mit einer Dicke D', das Verhältnis S/D' wenigstens angenähert 1 ist und die Impulsdauer im Bereich zwischen 1 und 10 |j,sec gehalten wird.
15. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gleichstromquelle, einen elektronischen Schalter in Serie mit der Gleichstromquelle und dem Abscheidungsspalt zwischen einem Werk-5 stück und einer Elektrode und einen mit dem elektronischen Schalter verbundenen Impulsgeber, zum Ein- und Ausschalten desselben, um einen gepulsten elektrischen Strom mit Impulsen von höchstens 100 Mikrosekunden Dauer über den Spalt zu leiten.
io
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromquelle einen Spannungsregler beinhaltet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung eines Parameters des elektrischen ls Stromes in Abhängigkeit vom elektrischen Zustand des Abscheidungsspaltes mittels eines Signals zur Veränderung eines Parameters der Impulse in Übereinstimmung mit dem Signal.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn-20 zeichnet, dass die genannten Mittel einen Zerhackerkreis umfassen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel einen Messwiderstand zur Messung des Stromes durch den Abscheidungsspalt
25 umfassen, um einen Spannungsabfall zu bewirken, und dass eine Referenzspannungsquelle und weitere Mittel zur Veränderung der Impulsfrequenz des Impulsgebers entsprechend dem Spannungsabfall und der Referenzspannung vorhanden sind.
30
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel einen mit der Elektrode (13) verbundenen Widerstand (28) zur Erzeugung eines den elektrischen Zustand im Spalt (G) darstellenden Signals und eine Schwellwertschaltung (30) in Verbindung mit dem 35 Widerstand (28) umfassen, um den genannten Zustand im Abscheidungsspalt zu unterteilen, und dass der Impulsgeber eine Anzahl Netzwerke (30a, 30b, 30c) zur Einstellung der Impulsparameter aufweist, welche Netzwerke einzeln mit dem Ausgangssignal der Schwellwertschaltung anschaltbar 40 sind, um eine Veränderung der Impulse zu bewirken.
21. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Pumpe zum Umwälzen des Elektrolyten im Gebiet des Spaltes mit einer Fliessgeschwindigkeit von wenigstens 5 m/sc.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10472476A JPS5329346A (en) | 1976-09-01 | 1976-09-01 | Process of electrodeposition |
| JP15005176A JPS5373437A (en) | 1976-12-14 | 1976-12-14 | Power source device for electrolysis |
| JP6912977A JPS544253A (en) | 1977-06-10 | 1977-06-10 | Electrolytic apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH629542A5 true CH629542A5 (de) | 1982-04-30 |
Family
ID=27299961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH1062977A CH629542A5 (de) | 1976-09-01 | 1977-08-31 | Verfahren und vorrichtung zur galvanischen materialablagerung. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4496436A (de) |
| CH (1) | CH629542A5 (de) |
| DE (1) | DE2739427C2 (de) |
| FR (1) | FR2363644A1 (de) |
| GB (1) | GB1529187A (de) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1539309A (en) * | 1976-12-14 | 1979-01-31 | Inoue Japax Res | Electrochemical polishing |
| US4396467A (en) * | 1980-10-27 | 1983-08-02 | General Electric Company | Periodic reverse current pulsing to form uniformly sized feed through conductors |
| NL8105150A (nl) | 1981-11-13 | 1983-06-01 | Veco Beheer Bv | Werkwijze voor het vervaardigen van zeefmateriaal, verkregen zeefmateriaal, alsmede inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. |
| US4468293A (en) * | 1982-03-05 | 1984-08-28 | Olin Corporation | Electrochemical treatment of copper for improving its bond strength |
| US4515671A (en) * | 1983-01-24 | 1985-05-07 | Olin Corporation | Electrochemical treatment of copper for improving its bond strength |
| US4566953A (en) * | 1984-12-24 | 1986-01-28 | At&T Technologies, Inc. | Pulse plating of nickel-antimony films |
| IT1215985B (it) * | 1988-03-04 | 1990-02-22 | Elca Srl | Procedimento elettrochimico per la realizzazione di rivestimenti di cromo e metalli simili mediante corrente pulsante ad inversione periodica della polarita' |
| US5270229A (en) * | 1989-03-07 | 1993-12-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film semiconductor device and process for producing thereof |
| FI85793C (fi) * | 1990-05-18 | 1992-05-25 | Plasmapiiri Oy | Foerfarande och anordning foer framstaellning av kretskort. |
| JP2875680B2 (ja) * | 1992-03-17 | 1999-03-31 | 株式会社東芝 | 基材表面の微小孔又は微細凹みの充填又は被覆方法 |
| DE4225961C5 (de) * | 1992-08-06 | 2011-01-27 | Atotech Deutschland Gmbh | Vorrichtung zur Galvanisierung, insbesondere Verkupferung, flacher platten- oder bogenförmiger Gegenstände |
| DE19545231A1 (de) * | 1995-11-21 | 1997-05-22 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Metallschichten |
| DE19547948C1 (de) * | 1995-12-21 | 1996-11-21 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Strompulsen zur elektrolytischen Metallabscheidung |
| US6402931B1 (en) | 1998-05-18 | 2002-06-11 | Faraday Technology Marketing Group, Llc | Electrochemical machining using modulated reverse electric fields |
| US6582578B1 (en) | 1999-04-08 | 2003-06-24 | Applied Materials, Inc. | Method and associated apparatus for tilting a substrate upon entry for metal deposition |
| DE19925373B4 (de) * | 1999-06-02 | 2006-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Galvanisieren |
| US6379223B1 (en) | 1999-11-29 | 2002-04-30 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for electrochemical-mechanical planarization |
| US6299741B1 (en) | 1999-11-29 | 2001-10-09 | Applied Materials, Inc. | Advanced electrolytic polish (AEP) assisted metal wafer planarization method and apparatus |
| US6913680B1 (en) | 2000-05-02 | 2005-07-05 | Applied Materials, Inc. | Method of application of electrical biasing to enhance metal deposition |
| JP2004513221A (ja) | 2000-05-23 | 2004-04-30 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 銅シード層の異常を克服し表面形状サイズ及びアスペクト比を調整する方法と装置 |
| JP3423702B2 (ja) * | 2000-08-29 | 2003-07-07 | 創輝株式会社 | 金属めっき方法 |
| US6740221B2 (en) | 2001-03-15 | 2004-05-25 | Applied Materials Inc. | Method of forming copper interconnects |
| DE10202431C1 (de) * | 2002-01-22 | 2003-05-28 | Egon Huebel | Vorrichtung und Verfahren zum elektrochemischen Behandeln von Gut mit Pulsstrom |
| WO2003063067A1 (en) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | Chatterbox Systems, Inc. | Method and system for locating positions in printed texts and delivering multimedia information |
| US20030188974A1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-10-09 | Applied Materials, Inc. | Homogeneous copper-tin alloy plating for enhancement of electro-migration resistance in interconnects |
| US20030201185A1 (en) * | 2002-04-29 | 2003-10-30 | Applied Materials, Inc. | In-situ pre-clean for electroplating process |
| US6911136B2 (en) * | 2002-04-29 | 2005-06-28 | Applied Materials, Inc. | Method for regulating the electrical power applied to a substrate during an immersion process |
| US7189313B2 (en) * | 2002-05-09 | 2007-03-13 | Applied Materials, Inc. | Substrate support with fluid retention band |
| US20030209523A1 (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-13 | Applied Materials, Inc. | Planarization by chemical polishing for ULSI applications |
| US20040072445A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-04-15 | Applied Materials, Inc. | Effective method to improve surface finish in electrochemically assisted CMP |
| US20040118699A1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-06-24 | Applied Materials, Inc. | Homogeneous copper-palladium alloy plating for enhancement of electro-migration resistance in interconnects |
| DE10311575B4 (de) * | 2003-03-10 | 2007-03-22 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren zum elektrolytischen Metallisieren von Werkstücken mit Bohrungen mit einem hohen Aspektverhältnis |
| US20040206628A1 (en) * | 2003-04-18 | 2004-10-21 | Applied Materials, Inc. | Electrical bias during wafer exit from electrolyte bath |
| DE102004045451B4 (de) * | 2004-09-20 | 2007-05-03 | Atotech Deutschland Gmbh | Galvanisches Verfahren zum Füllen von Durchgangslöchern mit Metallen, insbesondere von Leiterplatten mit Kupfer |
| US20060175201A1 (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-10 | Hooman Hafezi | Immersion process for electroplating applications |
| DE502007005345D1 (de) | 2006-03-30 | 2010-11-25 | Atotech Deutschland Gmbh | Elektrolytisches verfahren zum füllen von löchern und vertiefungen mit metallen |
| ATE506468T1 (de) | 2008-04-28 | 2011-05-15 | Atotech Deutschland Gmbh | Wässriges saures bad und verfahren zum elektrolytischen abschneiden von kupfer |
| US20110017608A1 (en) * | 2009-07-27 | 2011-01-27 | Faraday Technology, Inc. | Electrochemical etching and polishing of conductive substrates |
| EP2518187A1 (de) | 2011-04-26 | 2012-10-31 | Atotech Deutschland GmbH | Wässriges Säurebad zur elektrolytischen Ablagerung von Kupfer |
| US10081880B2 (en) | 2013-05-06 | 2018-09-25 | Fpinnovations | Cellulose nanocrystal (CNC) films and conductive CNC-based polymer films produced using electrochemical techniques |
| KR102381803B1 (ko) | 2016-08-15 | 2022-04-01 | 아토테크 도이칠란트 게엠베하 운트 콤파니 카게 | 전해 구리 도금용 산성 수성 조성물 |
| EP3470552B1 (de) | 2017-10-13 | 2020-12-30 | ATOTECH Deutschland GmbH | Saure wässrige zusammensetzung zur elektrolytischen abscheidung einer kupferabscheidung |
| EP3901331A1 (de) | 2020-04-23 | 2021-10-27 | ATOTECH Deutschland GmbH | Saure wässrige zusammensetzung zur elektrolytischen abscheidung einer kupferabscheidung |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2726202A (en) * | 1955-06-06 | 1955-12-06 | Robotron Corp | Method for plating by condenser discharge |
| DE1421984A1 (de) * | 1962-10-01 | 1968-11-07 | Forsch Edelmetalle Und Metallc | Verfahren zur Herstellung von rissfreien Chromueberzuegen |
| US3716464A (en) * | 1969-12-30 | 1973-02-13 | Ibm | Method for electrodepositing of alloy film of a given composition from a given solution |
| DE2121150C3 (de) * | 1971-04-24 | 1980-08-21 | Schering Ag, 1000 Berlin Und 4619 Bergkamen | Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Goldlegierungen |
| JPS5745318B2 (de) * | 1974-09-18 | 1982-09-27 | ||
| US3959088A (en) * | 1975-03-19 | 1976-05-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method and apparatus for generating high amperage pulses from an A-C power source |
-
1977
- 1977-08-31 CH CH1062977A patent/CH629542A5/de not_active IP Right Cessation
- 1977-09-01 DE DE2739427A patent/DE2739427C2/de not_active Expired
- 1977-09-01 FR FR7726610A patent/FR2363644A1/fr active Granted
- 1977-09-01 GB GB36632/77A patent/GB1529187A/en not_active Expired
-
1978
- 1978-12-27 US US06/973,608 patent/US4496436A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2739427A1 (de) | 1978-03-02 |
| GB1529187A (en) | 1978-10-18 |
| FR2363644A1 (fr) | 1978-03-31 |
| FR2363644B1 (de) | 1982-05-28 |
| DE2739427C2 (de) | 1983-12-08 |
| US4496436A (en) | 1985-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CH629542A5 (de) | Verfahren und vorrichtung zur galvanischen materialablagerung. | |
| DE3307748C2 (de) | ||
| DE10141056C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch leitfähigen Schichten in Durchlaufanlagen | |
| CH688544A5 (de) | Funkenerosionsmaschine. | |
| DE69113434T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zum funkenerosionsbearbeiten. | |
| DE1640468A1 (de) | Elektrische Verbindung an den Kreuzungspunkten von an gegenueberliegenden Seiten von Schaltkarten verlaufenden Leiterstreifen | |
| DE3204838C2 (de) | ||
| EP0966557B1 (de) | Schaltungsanordnung und verfahren zur pulsstromversorgung von galvanisier- oder ätzanlagen | |
| DE112011105900T5 (de) | Stromversorgungsvorrichtung für Elektroentladungsmaschine | |
| DE1939729C2 (de) | Elektrische Schaltung zum Speisen eines Bades für die anodische Oxydation | |
| DE112008003599T5 (de) | Elektrische-Entladungsgerät | |
| DE4025698A1 (de) | Spannungsversorgungsschaltung fuer elektroerosive bearbeitung | |
| DE3005073A1 (de) | Strom- bzw. spannungsversorgungsvorrichtung fuer elektroerosives bearbeiten | |
| DE4302404C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Stromversorgung einer Funkenerodiermaschine | |
| DE2407017C3 (de) | Verfahren und Vorrrichtung zur Elektroerosionsbearbeitung | |
| DE4441055C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Funkenerosionsprozessen | |
| EP0054695B1 (de) | Verfahren zum Erzeugen von Dendriten durch Galvanisieren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE3109755C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur galvanischen Abscheidung | |
| EP0699781A1 (de) | Galvanisches Verfahren zum galvanischen oder chemischen Behandeln, insbesondere zum kontinuierlichen Aufbringen metallischer Schichten auf einen Körper | |
| EP0568728B1 (de) | Verfahren zum Galvanisieren von mit Lochungen versehenen Werkstücken, sowie Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens | |
| EP0401415B2 (de) | Generator zum funkenerosiven Schneiden von metallischen Werkstücken mittels einer aus flüssigem oder festem Material bestehenden Elektrode | |
| DE3626966C2 (de) | ||
| DE2507063B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von gefärbtem, anodisierten Aluminium in Bandform | |
| DE2038325A1 (de) | Elektrotauchverfahren | |
| WO1992015726A1 (de) | Verfahren zum galvanisieren oder dergleichen von mit lochungen versehenen werkstücken, sowie anordnungen zur durchführung dieses verfahrens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |