激光電鍍的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的電鍍工藝相比，激光鍍技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1) 高度選擇性可以微區(qū)局部鍍覆金屬，金屬線條寬度可以達(dá)到2um。

2) 廣泛適應(yīng)性。激光鍍不但可以在金屬(Al、Fe)上進(jìn)行，還可以在多種半導(dǎo)體(Si、GaAs)，絕緣體(陶瓷、微晶玻璃、聚酰亞胺、聚四氟乙烯)基材上直接鍍覆Au、Ag、Pd、Ni、Cu等。

3) 高速沉積性激光誘導(dǎo)沉積速度大大提高，比常規(guī)電鍍要高上千倍，如電鍍金時(shí)結(jié)合噴鍍可使Au沉積速度達(dá)30um∕s 。

4) 可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制利用計(jì)算機(jī)控激光束的掃描軌跡可以得到預(yù)期的各種線路圖形。

5) 鍍層與基體有一定相互擴(kuò)散，結(jié)合力較一般方法為好。

6) 可在常溫下工作，簡(jiǎn)化工藝，節(jié)約大量貴金屬。

激光電鍍應(yīng)用于實(shí)際主要基于以下兩種特征：①在激光照射區(qū)域的速度比在本體的電鍍速度高得多(約103倍);②激光的控制能力強(qiáng),可使材料的必要部分析出所需的金屬量。普通電鍍發(fā)生在整個(gè)電極基體上,電鍍速度慢,難以形成復(fù)雜和精細(xì)的圖案。采用激光電鍍可把激光束調(diào)節(jié)到微米大小,在微米尺寸上進(jìn)行無(wú)屏蔽描圖。對(duì)于電路設(shè)計(jì)、電路修復(fù)和在微電子連接器部件上的局部沉積,這類(lèi)型的高速描圖愈來(lái)愈有實(shí)際意義。

激光電鍍除了可提高電鍍速度外,還可改善沉積層的質(zhì)量。激光照射能提高成核的速度,使結(jié)晶顆粒細(xì)小致密。激光產(chǎn)生的熱效應(yīng)也起局部清潔基體表面的作用,因此在難鍍的基體上能得到結(jié)合緊密的鍍層。

在微電路板上連接線路,用激光增強(qiáng)電鍍來(lái)橋聯(lián)是很有效的。例如采用0.5 mol/LCuSO4 + 0.01mol/LH2SO4電鍍液,在低過(guò)電位的條件下完成銅線的橋聯(lián)工作。在低過(guò)電位區(qū)進(jìn)行激光電鍍的好處在于: ①可避免或盡量減少在本體上的電鍍; ②沉積物質(zhì)量?jī)?yōu)于在傳質(zhì)控制區(qū)內(nèi)得到的鍍層。激光鍍的橋具有低的電阻;橋的寬度可以控制(激光聚焦能使其寬度減小到2um)。

隨著電腦、微電子儀表工業(yè)的高速發(fā)展微電子元件及大規(guī)模集成電路板需求激增。鍍金以其高耐熱、高電導(dǎo)和易焊接等優(yōu)良性能在上述工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。在該領(lǐng)域中,傳統(tǒng)的鍍金生產(chǎn)工藝是采用屏蔽再鍍覆或全部鍍覆后再刻蝕的方法。這些工藝不僅費(fèi)工時(shí),而且浪費(fèi)大量昂貴的金。人們一直尋求一種更經(jīng)濟(jì)的鍍金技術(shù),激光增強(qiáng)電鍍金因而應(yīng)運(yùn)而生。在KAu(CN)2系鍍液中,以氬離子激光聚焦在鍍了鎳的銅鋅合金陰極上,恒電位沉積細(xì)金線。研究激光掃描速度、激光功率和陰極電位對(duì)沉積物性質(zhì)、沉積速度和圖案大小的影響。在700 mV(vs SCE)和激光功率為3W時(shí),形成晶粒直徑<1um的沉積物,電鍍速度為數(shù)1um/s。隨著激光功率和陰極電位的增加,電鍍速度增大。激光束直徑約為15um時(shí),電鍍點(diǎn)直徑為數(shù)20um,后者之所以大于前者是因?yàn)槿芤汉突w的熱傳導(dǎo)所引起的。電鍍點(diǎn)的直徑隨激光功率和陰極電位電增加而線性增大。采用激光掃描時(shí),加速電荷轉(zhuǎn)移,沉積速度可達(dá)到20～30um/s ,劃線速度可達(dá)數(shù)百50um/s。金線的寬度隨陰極電位呈指數(shù)增加,隨激光功率線性增加。所得金線結(jié)構(gòu)緊密,與基體結(jié)合好,電阻低(5×10- 6Ωcm)。

為了改善傳質(zhì),進(jìn)一步提高鍍速,同時(shí)采用激光和液體噴射進(jìn)行電鍍。例如在Be-Cu基體上,用激光增強(qiáng)噴射電鍍Au或Cu,鍍金速度高達(dá)10um/s ,鍍銅速度高達(dá)50um/s。此法還可提高鍍層平滑性、減少結(jié)節(jié)形成。

王素琴等用微機(jī)控制進(jìn)行了激光增強(qiáng)噴射鍍金試驗(yàn)。所用電解液是6～10g/ LKAu(CN)2 為主鹽、pH為4.9的檸檬酸鹽體系。結(jié)果表明電鍍速度比常規(guī)電鍍?cè)龃?00倍,且晶粒得到改善;在0.4～11.2A/cm2的電流密度范圍內(nèi)鍍層光亮 ,在0.4A/cm2時(shí)結(jié)晶細(xì)密。但對(duì)于常規(guī)電鍍,光亮電鍍的電流密度范圍是0.05～0.24 A/cm2,超過(guò)0.2A/cm2 ,鍍層燒焦。

最近Bratoeva等廣泛地研究了激光對(duì)金屬電沉積的影響。在激光照射下,在銅、黃銅、鋼鐵、科伐(共膨脹)合金、陶瓷和玻璃-纖維-樹(shù)脂基體上,控電位沉積Ni、Fe、Co、Ni-Fe、Co-Ni-Fe、Ni-Mo、Zn、Sn-Pb、Ag和Au等金屬或合金。用掃描電鏡觀察沉積層的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)在激光照射下沉積顆粒細(xì)致緊密。這種激光電沉積方法已不限于無(wú)屏蔽制作線路板;還有可能作為一種新技術(shù),應(yīng)用于陰極表面上難以進(jìn)入和暗淡部分的電沉積,以及節(jié)省短缺或稀貴的金屬。因此,激光應(yīng)用于電沉積過(guò)程所產(chǎn)生的效果,不僅抵償了激光設(shè)備的費(fèi)用,而且?guī)?lái)了許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的效益。

激光增強(qiáng)電鍍是激光化學(xué)沉積的一個(gè)重要研究方向,國(guó)外已有美、德等國(guó)開(kāi)展研究,國(guó)內(nèi)的研究還很少。我們?cè)诩す庠鰪?qiáng)電鍍方面的實(shí)驗(yàn)研究是探索性的,但已取得有希望的結(jié)果。我們已鍍出了直徑為幾十微米的銅點(diǎn)(或線),若將聚焦系統(tǒng)加以改進(jìn),完全可鍍出微米量級(jí)的點(diǎn)、線。我們將已鍍上銅點(diǎn)(線)的樣品長(zhǎng)時(shí)間(超過(guò)一個(gè)月)考驗(yàn)表明：鍍層牢固度良好。這兩點(diǎn)對(duì)于今后在微電子器件制作和修補(bǔ)上的應(yīng)用是很有價(jià)值的。當(dāng)前，激光電鍍?cè)趪?guó)內(nèi)外正處于不斷發(fā)展階段，開(kāi)始用于微電子電路或電子元件的制造與修復(fù)，推動(dòng)了微電子儀器儀表、航天、微電腦等工業(yè)的發(fā)展。

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