电子陶瓷化学镀铜工艺与性能的研究

摘要

本文研究了陶瓷表面化学镀铜前处理工艺及化学镀铜工艺,讨论了各工艺参数及稀土Ce介入镀液对沉铜速率的影响,同时研究了前处理工艺对陶瓷基片微观形貌的影响以及温度、施镀时间、添加剂及稀土Ce介入镀液对镀铜层表面微观形貌和组织结构的影响,并通过阴极极化和循环伏安分析了部分工艺参数与稀土Ce对沉积速率的影响机理,通过塔菲尔和交流阻抗分析了稀土Ce对表面镀铜层腐蚀性能的影响,最后分析了最佳工艺条件下电容样品的电性能。通过调整前处理工艺,选择适当的化学镀铜工艺参数,添加适量的稀土Ce,综合考察电性能、腐蚀性能、沉积速率、表面微观形貌和组织结构,获得了综合性能优异的陶瓷表面化学镀铜层。
　　 结果表明:陶瓷基体前处理后,表面生成具备还原能力的催化中心；铜离子浓度及甲醛浓度增大、温度升高、降低络合比,镀铜速率提高,但是处理不适当时,镀液稳定性会降低,甚至引起镀液分解；a,a’-联吡啶和K4Fe(CN)6对活化能及动力学参数都有影响,它们的加入提高了活化能,降低了沉铜速度,提高了镀液的稳定性；适量添加稀土能起到电化学的催化作用,使得阴极反应容易进行,有利于Cu的沉积,但是当添加量偏大时,又对反应起到抑制的作用,沉铜速率变慢。稀土Ce介入镀液细化了晶粒,填补了镀层空隙,使得镀层均匀致密,降低了镀层在腐蚀介质中的腐蚀电流密度,提高了耐蚀性能。陶瓷表面化学镀铜制备的陶瓷电容器,成本与介电损耗低于工艺成熟的银电极浆料制备的陶瓷电容器,但电容量远小于后者,若能够解决电容方面的技术,陶瓷表面化学镀铜将会有更广阔的应用前景。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 陶瓷材料

1.3 电子陶瓷

1.3.1 电子陶瓷简介

1.3.2 电阻器

1.3.3 电容器

1.3.4 贴片式电子元器件

1.4 化学镀铜前处理方法及机理

1.4.1 粗化方法及机理

1.4.2 敏化方法及机理

1.4.3 活化方法及机理

1.5 化学镀铜应用及其机理

1.5.1 化学镀铜的应用

1.5.2 化学镀铜的机理

1.6 化学镀铜镀液组成及控制因素

1.6.1 主盐

1.6.2 还原剂

1.6.3 络合剂

1.6.4 稳定剂

1.6.5 pH值

1.6.6 温度

1.7 陶瓷基体对化学镀铜的影响

1.8 本课题研究的目的与意义

第二章 实验材料及方法

2.1 电子陶瓷化学镀铜前处理工艺

2.1.1 除油

2.1.2 化学粗化

2.1.3 敏化

2.1.4 活化

2.1.5 还原

2.2 化学镀铜溶液的配制

2.3 实验仪器及方法

2.3.1 化学镀铜镀液基础配方

2.3.2 化学镀铜装置

2.3.3 实验材料

2.3.4 实验仪器与设备

2.3.5 质量测评

第三章 电子陶瓷表面化学镀铜工艺与电化学研究

3.1 陶瓷化学镀铜工艺

3.1.1 化学镀铜

3.1.2 正交试验

3.1.3 工艺参数对沉积速度的影响

3.2 陶瓷化学镀铜的电化学分析

3.2.1 陶瓷化学镀铜工艺参数的阴极极化曲线

3.2.2 陶瓷化学镀铜工艺参数的循环伏安曲线

3.3 总结

第四章 电子陶瓷表面镀铜层的微观形貌及化学组成

4.1 前处理工艺对陶瓷基片的形貌影响

4.2 镀铜层的表面微观形貌

4.2.1 温度及施镀时间的影响

4.2.2 添加剂的影响

4.2.3 稀土的影响

4.3 镀铜层化学组成

4.4 总结

第五章 电子陶瓷表面化学镀铜层的性能

5.1 化学镀铜陶瓷电容器的腐蚀性能分析

5.1.1 化学镀铜层的塔菲尔曲线分析

5.1.2 化学镀铜层的电化学阻抗分析

5.1.3 稀土对陶瓷化学镀铜层耐蚀性的影响机理

5.2 化学镀铜陶瓷电容器电性能的分析

5.2.1 介质损耗

5.2.2 介质击穿

5.2.3 电容量

5.3 总结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文