3.2.3.1. Оценка выравнивающей и микрорассеивающей способности по толщине слоя

Часто выравнивающее действие, или выравнивающую или микрорассеивающую способность оценивают отношением толщин слоя металла:

- для канавок: (1)

(2)

(3)

- для гребней: (4)

(5)

где h_1/2 – толщина слоя на середине боковой стороны канавки или гребня; h_y – толщина слоя на дне канавки; h_B – толщина слоя на вершине гребня; h_гл – толщина на гладких участках катода между канавками или гребнями; h_ср – средняя толщина слоя.

Другая группа формул для определения выравнивающей способности связана с измерением глубины канавок до и после осаждения металла:

(6)

(7)

(8)

где H₀ и H – глубина канавки до и после электролиза.

Для определения выравнивающей способности на катодах с нерегулярным микропрофилем поверхности применяют формулы, аналогичные формуле (8):

(9)

, (10)

где R_a,0 и R_a – среднеарифметическое отклонение профиля до и после осаждения; Н_ск,0 и Н_ск – среднеквадратичные отклонения до и после осаждения.

Даже при самых благоприятных условиях ведения расчётов результаты выравнивающей способности электролитов по формулам (1-10) зависят в гораздо бóльшей степени от начальных микрогеометрических параметров поверхности и средней толщины осаждённого слоя, чем от выравнивающих свойств электролита. Поэтому данные о выравнивающих и микрорассеивающих свойствах электролитов, полученные различными авторами, как правило, несопоставимы.

3.2.3.2. Выравнивающая способность электролита

Характеристикой электролита в заданных условиях электролиза может быть выравнивающая способность Р, определяемая по уравнению:

, (11)

где а – период, Н₀, Н – амплитуда пологого синусоидального микропрофиля до и после осаждения слоя металла средней толщиной h_ср.

Выравнивающая способность Р не зависит от микрогеометрических характеристик поверхности (а, Н₀, Н) и от толщины покрытия. Р – это безразмерная производная скорости электроосаждения по эффективной толщине прикатодного диффузионного слоя:

. (12)

Она непосредственно связывает микрораспределение скорости электроосаждения с первичным распределением тока, которое определяется только формой, а не масштабом профиля:

, (13)

где i₁ – первичная плотность тока.

Микрорассеивающую способность (МРС) можно также выразить через Р:

МРС = Р + 1. (14)

Уравнение (13) позволяет прогнозировать микрораспределение скорости осаждения на любом микропрофиле, используя экспериментально найденное значение Р и первичное распределение, определённое на макромодели микропрофиля.

ТОЭ Лекция 15