激光增强电镀
1978年,美国IBM公司首先把激光引入电镀技术中。研究发现,将微米级激光束照射电沉积过程的阴极表面,可以提高金属的沉积速度。之后,美国、德国及日本等国家的研究者又陆续将喷射强化电镀技术和激光脉冲技术结合起来,在电镀生产中应用并发表专利,逐渐形成了一种新的激光增强电镀技术。
激光增强电镀技术具有以下特点:1)沉积速度快。激光增强电镀将电解液与激光束同步射向阴极表面,使电沉积过程的传质速度大幅提高,缩小了阴极表面扩散层厚度,镀层沉积速度超过常规电镀。如激光电镀时,镀铜10μm/s、镀金1μm/s,激光喷射电镀时,镀铜50μm/s、镀金10μm/s。2)激光束能提高电沉积过程中晶核生成速度,使镀层结晶更细微致密,提高了镀层的力学性能。3)激光束的局部热效应可以进一步净化阴极表面,增强镀层与基体的结合力。4)由于激光束的强聚焦能力,可以实现用计算机控制激光束的运动轨迹,得到复杂图形的无屏蔽镀层。上述特点使传统电镀的加工水平和镀层性能得到了提高。
在45钢表面进行激光强化镀镍,与普通镀镍相比,镀层硬度提高200HV,耐磨性能提高1.5倍,镀层残余应力降低200MPa,镀层与基体结合强度很高。有研究显示,在常温及无搅拌情况下,采用C02激光,功率密度为200kW/m2,Jk为1A/dm2,t为1min,镍镀层沉积速度为4.25nm/s,表面Ra由0.37μm变为0.14μm,镀层平整,结晶细致,抗蚀能力得到了提高。此外,把激光强化应用在纳米微粒复合电刷镀技术中,能提高纳米微粒在镀层中的质量分数,降低镀层的应力,使镀层具有更好的理化特性和机械性能。
应用激光技术实现无屏蔽、无接触式的局部电镀,实现了对传统电镀工艺的突破。在微电子元件、电脑元件及大规模集成电路制造和维修中意义重大。目前,应用激光电镀技术已经能在各种基体材料上无掩膜屏蔽镀覆良好的铜、金、镍及铂等局部镀层,代替了传统加工时需要局部屏蔽或全部镀覆后再刻蚀掉非工作面的加工方法,为微电子制造开辟了一条经济、有效和便捷的加工途径。