How long does it take to electroplate Indium?

인듐을 전기 도금하는 데 시간이 얼마나 걸립니까?

Monday, March 27, 2023

때때로 저는 "인듐 설파메이트 배스(Indium Sulfamate Bath)를 사용하여 제 플레이트에 인듐 을 전착하는 데 얼마나 걸립니까?"와 같은 질문을 받습니다. 음, 이 질문에 대한 대답은 고객이 매우 쉽게 이해하도록 하겠습니다. 이것을 쉽게 계산하는 방법을 보여 드리겠습니다. 이번 게시물에서는 누구나 이해하는 간단하고 쉬운 관계를 도출해 보겠습니다. 저를 믿으십시오. 쉽습니다. 고등학교에서 공부한 몇 가지 기본 관계들을 이용하십시오. In3+ 이온을 In 원자로 환원하는 데 필요한 전자 수로 시작합니다 – , 맞습니다!

그래서, 전하량은 얼마나 되죠? – 전자!

걸리는 시간은 모든 인듐 이온을 환원하기 위해 공급해야 하는 전하량과 공급할 수 있는 시간 속도에 직접적으로 달렸습니다. 즉, "전류"입니다!

이 유명한 전류-전하량 관계에 대해 들어본 적이 있다면, $i= frac{q}{t}$ 그렇죠, 다음이 바로 제가 말하는 관계입니다.

그렇다면, 기본으로 돌아가서,

$text{Time}= frac{text{Charge needed to reduce all the indium ions}}{text{Current}}$

$text{Time}=frac{text{Charge needed to reduce one indium ion}times text{Total number of indium ions to reduce }}{text{Current}}$

$text{Time}=frac{3e times text{(no. of moles to reduce}times text{Avogadro's number)}}{text{Current}}$ $text{, where e is the charge of an electron (e=1.6}times 10^{-19}text{C)}$

$text{Time}=frac{ text{3e Na}times frac{text{Mass}}{text{Mol. Wt}}}{text{Current}}$ $text{, where Na is the Avogadro's number (Na=6.022}times 10^{23}text{/mole)}$

$text{Time}=frac{frac{text{3e Na}}{text{Mw}}times text{ Volume}timestext{density} }{text{Current}}$ $text{, where Mw is the Molecular weight (Mw=114.82 g/mole)$

$text{Time}=frac{frac{text{3e Na } rho}{text{Mw}}times text{ Surface area}timestext{thickness}}{text{Current}}$ $text{, where } rho text{ is the density of Indium (} rho text{=7.31 g/cm}^{3})$

$text{Time}=frac{frac{text{3e Na } rho}{text{Mw}}times text{thickness} }{frac{text{Current}}{text{Surface Area}}}$ $text{, where thickness = 20}mu text{m = 0.0020 cm}$

$text{Time}=frac{text{3e Na } rho}{text{Mw j}}times text{thickness}$ $text{, where j is the assumed Current Density (j = 20 {mA/cm}}^{2} text{= 0.020 A/cm}^{2})$

음극(인듐이 전착되는 곳)이 효율적이지 않으면, 시간이 조금 더 걸립니다. σ가 효율성이라고 합시다. 그러면 $frac{1}{sigma}$ 배 더 오래 걸립니다. 예를 들어, 효율적이면 $frac{1}{0.5}=2$ 배 더 오래 걸립니다. 따라서 효율성을 통합하면 시간 방정식은 다음과 같습니다.

$text{시간}=frac{text{3e Na } rho}{sigmatext{ Mw j}}x text{두께}$

위의 방정식에 이 모든 값을 대입하면 다음과 같은 결과를 얻습니다:

$text{시간}=frac{text{3e Na } rho}{sigmatext{ Mw j}}x text{두께 = 2045초}약text{34분}$

좋아요, 답은 전착 예상 시간은 34분이며 어떤 요인이 이것을 변경할 수 있는지 알고 있습니다.

그리고 가장 널리 사용되는 두께 및 전류 밀도 단위에 대해 분 단위로 시간을 계산하는 쉬운 공식이 있습니다.

좋아요. 이 숫자를 "Shital의 인플레이트 상수"라고 부르면 어떨까요!

Indium Corporation의 Indium Sulfamate Bath는 음극 효율이 90%입니다. 더 높은 효율성이란 더 적은 시간을 의미합니다! 적용할 일반적인 전류 밀도는 약 $text{10-20 mA/cm}^2$ 이지만 수조 온도를 $text{20 - 25}^otext{C}$ 로 유지하면서 최대 $text{100 mA/cm}^2$ 까지 올릴 수 있습니다. 전류 밀도를 $text{20 {mA/cm}}^2$ 에서 $text{100 {mA/cm}}^2$ 로 높이면 전착 시간을 5배 줄일 수 있습니다. 즉, 동일한 이 이제 7분 안에 전착됩니다.

오늘날 인듐 도금의 광범위한 사용은 Indium Corporation의 설립자들이 처음으로 상업적 인듐 도금 조를 만들었던 1930년대로 돌아갑니다. 최근 반도체 기술과 플립 칩 본딩의 발전은 인듐을 활용하여 웨이퍼 층 사이에 상호 연결을 하는 것입니다. 인듐은 고밀도, 저피치 및 고종횡비 인듐 범프를 생성하기 위해 웨이퍼 기판에 전기 도금됩니다. 인듐의 부드러움, 연성 및 습윤성은 완벽하게 평평하지 않거나 정렬되지 않은 경우에도 두 표면 사이의 강력하고 안정적인 연결을 보장합니다. 또한 인듐은 0에 가까운 온도에서도 안정성을 나타내므로 우주와 같은 극한 환경에서 작동하는 반도체 적용 분야에 사용하기에 매우 적합합니다.

인듐 코팅으로 골동품 금속 제품을 복원 및 수리하는 것을 포함하여 소규모 전기 도금 프로젝트를 생각하고 있으시다면, 여기에 있는 것과 같이 사용하기 쉬운 안전한 전기 도금 키트로 시작할 수 있습니다.

인듐 전기도금, Indium Sulfamate Bath 및 인듐 범프 전기도금에 대한 자세한 내용은 다음 문서를 참조하십시오.