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如何估算電鍍銦的時(shí)間?

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2023年 6月 29日

有客戶問(wèn)到這樣的問(wèn)題:“使用你們的氨基磺酸銦電鍍液得到20 μm的銦鍍層需要多長(zhǎng)時(shí)間?”為了方便大家理解和輕松計(jì)算,在下面的內(nèi)容中,有把計(jì)算推導(dǎo)的步驟列出來(lái)。計(jì)算過(guò)程很簡(jiǎn)單,只需用到初中學(xué)到的知識(shí)—— 把三價(jià)銦離子(In3+)還原為銦原子(In)共需要多少個(gè)電子?對(duì)!答案是3。

三價(jià)銦離子(In3+)所需要電(荷)量和時(shí)間關(guān)系應(yīng)該如何計(jì)算呢?

這就又要回到初中時(shí)學(xué)到的電流公式i = q/t。推導(dǎo)過(guò)程如下:

但如果陰極上銦沉積的效率達(dá)不到100%,就意味著需要更長(zhǎng)電鍍時(shí)間。如下面公式σ是電鍍效率,那么花費(fèi)時(shí)間將增加1/σ倍。例如,電鍍效率為50%,電鍍時(shí)間則是1/0.5=2倍時(shí)間。因此,結(jié)合效率,新的電鍍時(shí)間方程為:

再把已知數(shù)據(jù)代入上面公式中,計(jì)算可得:

結(jié)果顯示:電鍍20μm厚度所需要時(shí)間約為34分鐘。這里還有一個(gè)更簡(jiǎn)單的公式來(lái)估算鍍層厚度和電鍍時(shí)間(分鐘):

其中30.676被稱為“Shital銦電鍍常數(shù)”。

銦泰公司的氨基磺酸銦電鍍液具有90%電鍍效率。從上面的公式可知,更高的效率意味著更短的電鍍時(shí)間。電流密度從10-20mA/cm2提升到100mA/cm2,且電鍍溫度保持在20-25°C。這樣,電鍍時(shí)間將減少至原來(lái)的1/5,即約7分鐘就可以完成20μm電鍍。

從1930年代銦泰公司的創(chuàng)始人開(kāi)發(fā)出最早商用銦電鍍液,如今,這項(xiàng)技術(shù)還廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體倒裝芯片和晶圓鍵合。先將銦電鍍到晶圓上,可以“長(zhǎng)出”高密度、低間距和高縱橫比的銦凸塊。銦金屬質(zhì)地柔軟、可塑性強(qiáng)、延展性好和良好的潤(rùn)濕性可確保鍵合界面實(shí)現(xiàn)可靠的連接,即使銦凸塊表面不平坦或出現(xiàn)錯(cuò)位。此外,銦具有低溫穩(wěn)定性,因此被用于低溫泵和在接近絕對(duì)零度的溫度下使用的設(shè)備中,非常適合在極端環(huán)境(如航空航天)中應(yīng)用。

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