磁头晶片功能性镍-铁合金电镀工艺_电镀_有机锡应用

　　磁头晶片性能性镍-铁合金电镀工艺

　　王冀康

　　(新乡医学院第二附属病院，河南省生物肉体病学重点试验室，河南新乡453002)

　　择要:研制出一种可用于电脑硬盘磁头晶片性能性镍-铁合金的电镀工艺。引见了其工艺流程，对主盐、增加剂、镀液温度、pH、电流密度、搅拌、合金成份等要素进行了挑选，并对所患上镍-铁合金镀层的磁学功能进行了测试。后果标明，此镀层功能达到了磁头品质要求。该镍-铁合金电镀工艺已胜利使用于电脑硬盘磁头晶片维护层加工中。

　　要害词:镍-铁合金;电镀;性能性

　　中图分类号:TQ153.2文献标识码:B

　　文章编号:1001-3849(2012)03-0039-03

　　引言

　　电脑硬盘磁头的构造如图1所示。正在读头(Reader)上方以及下方各有一层维护层(Shield)，辨别称为顶部维护层(Top shield)以及底部维护层(Bot-tom Shield)，其作用是维护电脑硬盘磁头的读头免受外界磁场或电场的影响[1]。

　　两个维护层由Ni-Fe合金组成，普通采纳电镀的办法制成。维护层要求有肯定的磁性特色，即正在肯定磁场内进行退火(Annealing)后磁致伸缩(Mag-netostriction)达到饱以及状态，这样当磁头处正在外加磁场或电场时磁致伸缩再也不发作扭转而使磁头功能遭到影响。本试验钻研的Ni-Fe合金电镀工艺，所患上Ni-Fe合金镀层内应力低、磁性稳固，正在电脑硬盘磁头制作行业具备宽泛的使用代价。

　　1· Ni-Fe合金电镀

　　1.1电镀资料及试剂

　　1)阳极资料。阳极为Ni板，品质分数为99.99%。尺寸为400妹妹×250妹妹×10妹妹。应用前要用10%的HCl溶液浸泡一小时，并用去离子水冲刷洁净。

　　2)化学试剂。电镀中所用化学试剂均为电子级或剖析纯级。

　　3)晶片及设施。晶片:品质分数为99.9999%，d为150 妹妹的硅片，厚度为625 nm(Shin-EtsuChemical Co.，Japan);种子层堆积设施:MRC TargetSputtering Deposition System(型号903M，MaterialsResearch Corp.，USA);Ni-Fe合金电镀设施:TOMCOCopper Plating Equipment(TOMCO Mfg.Ltd.，Ja-pan);镀Ni-Fe合金溶液V为450 L，晶片的装载量为多12片/批，同时正在4个槽中进行电镀。磁致伸缩丈量设施:Automated Magnetostriction Tester(型号:LAMBDA08，LAFOUDA Solutions，USA);毛糙度丈量设施:原子力显微镜(型号:Dimension 3100，Digital Instruments，USA);内应力丈量设施:TencorP2 Profiler(KLA-Tencor Co.，USA)。

　　1.2 Ni-Fe合金镀层的电镀要求

　　Ni-Fe合金镀层的电镀要求见表1。

　　1.3电镀Ni-Fe合金的工艺流程

　　晶片上溅射钛(Ti)作为黏附层，再溅射一层Ni-Fe合金种子层→涂布光刻胶→暴光并显影所需图形→烘干，使光刻胶定型→电镀前对晶片进行酸洗活化→去离子水荡涤→Ni-Fe合金电镀→去离子荡涤→荡涤并用氮气吹干→褪除了光刻胶→离子刻蚀去除了所要图形之外的种子层。

　　2·后果及探讨

　　2.1 Ni-Fe合金电镀工艺

　　1)工艺配方。①金属盐的抉择。Ni-Fe合金电镀是镀液中Ni2+以及Fe2+独特堆积正在种子层上。本钻研选用氯化镍、硫酸镍正在镀液中提供Ni2+，硫酸亚铁提供Fe2+。镀液根底配方为:40g/L NiCl2·6H2O、36.5 g/L NiSO4·6H2 O、1.8 g/L FeSO4·7H2 O。②增加剂的抉择。本体系电镀Ni-Fe合金，镀层内应力较年夜，容易孕育发生裂纹，因而采纳增加剂A1来消弭镀层的内应力，ρ(A1)为1.5g/L。另外，还退出了pH缓冲剂A2，ρ(A2)为26.0 g/L及外表活性剂A3，ρ(A3)为0.1 g/L。

　　2)Ni-Fe合金电镀操作前提。①镀液温度。电镀液温度的高下，对镀层的内应力、堆积速率以及品质有着首要的影响，降低温度能够升高镀层的内应力，进步电流效率;但温渡过高时硫酸亚铁会发作水解。经过试验，θ管制正在(25.0±0.1)℃为好。②pH的抉择。电镀液的pH对电镀的堆积进程以及镀层品质有很年夜影响，pH高的电解液扩散才能好、电流效率高;但pH太高，镀层将呈现针孔、结晶毛糙、发脆及与基体连系没有牢等成绩。经过试验，镀液的pH管制正在2.66～2.70为好。③阴极电流密度。Ni-Fe合金电镀中阴极电流密度与温度、主盐的浓度、pH等均有亲密关系，为了能无效地管制镀层成份，经过试验，Jκ管制正在0.56 A/dm2为好。④搅拌。搅拌的形式通常有气体搅拌、溶液搅拌、机器搅拌、超声波搅拌等方式，搅拌的作用正在于促成离子向阴极区分散，以增补耗费的离子，同时还能够消弭工件上的氢气泡，以便镀层平均、润滑、无针孔。试验中采纳往返式搅拌柄进行搅拌。

　　3·功能测试

　　3.1根本功能

　　按上述工艺镀出的Ni-Fe合金镀层，其镀层外表毛糙度测试见图2，根本功能测试后果见表2。

　　从图2以及表2能够看出，采纳上述工艺进行电镀失去的Ni-Fe合金镀层品质齐全餍足晶片维护层根本功能要求。

　　3.2磁致伸缩的测定

　　磁致伸缩是考查磁性资料的一个首要参数，因使用畛域的没有同而要求没有同。就电脑硬盘磁头而言，要求所镀Ni-Fe合金层正在退火后(退火前提:磁场强度为19 895A/m，t为5h，θ为250℃)磁致伸缩越小越好，佳为0，即达到饱以及状态。镀层的厚度及合金成份会对其孕育发生影响。为此，本试验预备了没有同成份、没有同厚度的Ni-Fe合金镀层，辨别通过退火解决后，丈量其磁致伸缩。

　　1)镀层中没有同w(Fe)的丈量后果。辨别制备厚、薄两种Ni-Fe合金镀层，调查没有同w(Fe)对磁致伸缩的影响，其后果见图3以及表3。