Aquí, la acumulación de iones cuprosas en un sulfato de cobre galjanoplastia solución en un experimento de modelo y un análisis basado en las medidas cuantitativas se describen. Este experimento reproduce el proceso de acumulación de los iones cuprosas en el baño de la galjanoplastia.
Conocimiento del comportamiento de los iones cuprosas (ion cobre monovalente: Cu(I)) en un baño de sulfato de cobre galjanoplastia es importante para mejorar el proceso de la galjanoplastia. Con éxito se desarrolló un método para medir cuantitativamente y fácilmente Cu(I) en una solución de la galjanoplastia y había utilizado para la evaluación de la solución. En este trabajo, una medida cuantitativa el espectro de absorción y una medida de tiempo resuelto inyección de Cu(I) se describen las concentraciones por una reacción de color. Este procedimiento es eficaz como un método para reproducir y dilucidar el fenómeno que ocurre en el baño chapado en el laboratorio. En primer lugar, se muestra el proceso de formación y acumulación de Cu(I) en solución por electrólisis de una solución de la galjanoplastia. Se incrementa la cantidad de Cu(I) en la solución de electrólisis en valores actuales más altos que el proceso de la galjanoplastia habitual. Para la determinación de Cu(I), BCS (sal disódica ácida, del bathocuproinedisulfonic), un reactivo que reacciona selectivamente con Cu(I), se utiliza. La concentración de Cu(I) se puede calcular de la absorbancia de la Cu (I)-complejo BCS. A continuación, se describe la medida del tiempo de la reacción de color. La curva de reacción de color de Cu(I) y BCS medido por el método de inyección se puede descomponer en un componente instantáneo y un retraso. Por el análisis de estos componentes, puede aclararse la estructura de tenencia de Cu(I), y esta información es importante cuando la predicción de la calidad de la película de revestimiento que se producirán. Este método se utiliza para facilitar la evaluación de la bañera de la galjanoplastia en la línea de producción.
Como placas de circuito impreso queda más denso y de varias capas, manejo de soluciones de la galjanoplastia durante el proceso de fabricación se vuelve más importante para mantener la calidad del producto. En la galvanoplastia, el ion cobre monovalente de sulfato de cobre (cuproso ion: Cu(I)) ha demostrado ser una de las principales causas de la gran rugosidad y un acabado mate de la superficie de galjanoplastia de cobre. El comportamiento y el papel de Cu(I) en la galjanoplastia proceso1,2,3,4,5, el efecto de cada aditivo y la explotación de la estructura6,7, 8 han sido investigados. Es necesario analizar Cu(I) en la solución de la galjanoplastia, pero es difícil cuantificar su concentración debido a la inestabilidad de Cu(I) en una solución acuosa. Por lo tanto, el análisis in situ de Cu(I) en el baño de la galjanoplastia es una herramienta eficaz para el control de la solución de la galjanoplastia.
Se realizó análisis colorimétrico utilizando un reactivo quelante acuoso, BCS (sal disódica ácida, del bathocuproinedisulfonic), para establecer análisis cuantitativo de Cu(I) en un solución de la galjanoplastia del sulfato de cobre. BCS puede utilizarse para cuantificar la concentración de Cu(I) en las soluciones acuosas9,10,11. El cuproine tipo reacción reactivo, que se ha utilizado convencionalmente para la determinación de Cu(I), es hidrófobo y extracción con alcohol es necesaria. Fue demostrado que BCS es hidrofílica y puede medir directamente Cu(I) en una solución acuosa. Dos moléculas de BCS coordinan a una Cu(I) para formar complejos 1:2 que absorben luz visible en longitudes de onda entre 400 y 550 nm (ver figura 1). Establecimos un método para determinar la concentración de Cu(I) en la solución de la galjanoplastia de la medición de la absorbancia de la Cu (I)-BCS complejo12,13. En la primera parte de este protocolo, se describe un método de acelerar la formación de Cu(I) en una solución de la galjanoplastia en un modelo experimental de sistema y la medición cuantitativa de la concentración de Cu(I) en una solución de la galjanoplastia del sulfato de cobre. Esto es fundamental para clarificar el proceso de formación y acumulación de Cu(I) en el baño de la galjanoplastia.
Además, fue demostrado que la reacción de color de Cu(I) y BCS puede dividirse en componentes de rápida reacción y reacción relativamente lenta. Esto aumenta la incertidumbre en la medición de la absorbancia. Para superar este problema, hemos desarrollado un método de medición de las curvas de reacción por un método de inyección14,15. La segunda parte muestra la medición de Cu(I) basado en el método de inyección. Mediante el análisis de los componentes obtenidos por el método de inyección, es posible aproximar la comprensión del mecanismo de formación de Cu(I) y estructura portante en la solución.
Convencionalmente, se ha afirmado que Cu(I) en una solución de la galjanoplastia instantáneamente es oxidado a iones cúpricos (Cu(II)). Hemos confirmado que hay varios milimoles (mmol/L) de Cu(I) en el baño de la galjanoplastia de la cadena de producción12. Según este método de experimento, la acumulación de Cu(I) similar al baño de la galjanoplastia puede reproducirse incluso en el vaso de laboratorio. Esta es una tecnología fundamental para dilucidar el proceso de producción y acumulación de Cu(I) en un solución, que era desconocido14de electrochapado del sulfato de cobre. Además, mediante el control de Cu(I) en la solución de la galjanoplastia, también es posible predecir el efecto de Cu(I) sobre la calidad de la galjanoplastia de la película15.
La figura 2 muestra esquemáticamente un sistema para experimento de electrólisis. La plantilla es un elemento ordenado, que consiste en una parte de acrílico para fijar en vasos y piezas metálicas para la fijación de las placas y para conectar con la fuente de alimentación. Por este mecanismo, la zona de inmersión de las placas se hace constante, y la relación entre el valor actual y la densidad de corriente se mantiene constante. En nuestras condiciones, es la inmersión, 4 cm x 2 cm, y la densidad de corriente será 62.5 mA/cm2 con una corriente de 1 A. En el procedimiento de acumulación de Cu(I), una placa de cobre se une al ánodo y una placa de platino está conectada al cátodo. Para aumentar la eficiencia de acumulación de Cu(I), es preferible a desoxidar previamente la solución de la galjanoplastia con gas nitrógeno.
La medición cuantitativa de Cu(I) consiste en un procedimiento sencillo. Vierta la solución de neutralización y solución BCS en la célula y mezclar la solución de la galjanoplastia (figura 4). Es necesario remover durante más de 20 minutos hasta que Cu(I) y BCS reaccionar suficientemente. Esto es para asegurar la exactitud de la medición por avanzar suficientemente la reacción. Si Cu(I) está contenido en la solución de la galjanoplastia, la solución de la muestra aparece naranja y un espectro de absorción con un pico a 485 nm se obtiene. Cambios en el color de la solución debido a la formación de complejos eran dramáticos y sorprendieron a muchos técnicos del cobrizado.
Se confirma que la Cu(I) se acumula en la solución cuando una corriente pasa a través del sulfato de cobre galjanoplastia solución (figura 5). El espectro de absorción muestra la forma de la Cu (I)-complejo BCS, que es conveniente para el cálculo de la concentración Cu(I) de la absorbancia a 485 nm. Aunque el valor actual es arbitrario, Cu(I) apenas se acumula en un valor de 0,2 A, y se requiere un mayor valor actual. Aunque la cantidad de acumulación de Cu(I) tiende a aumentar con el tiempo de electrólisis, es saturado por exceso de corriente (por ejemplo, la electrólisis durante más de 10 minutos a 1.0 una). La cantidad de acumulación de Cu(I) aumentado por electrólisis durante 10 minutos, cuando el valor actual es de 0.5 a 1.0 A14. Cuando una corriente excesiva de fluido (por ejemplo, a 1.0 una por 20 min), disminución de la concentración de Cu(I). Esto se piensa para ser relacionado con la formación de las partículas de cobre debido al progreso de la reacción desproporcionada.
La reacción de Cu(I) y BCS en la solución de la galjanoplastia tiene múltiples componentes, que a menudo hacen difícil la determinación exacta de la concentración. Para resolver este problema, es deseable una medida de la inyección (figura 6). En esta medida, la intensidad de absorción de la Cu (I)-complejo BCS se adquiere como una cantidad cambiante de la línea de base antes de la inyección de la solución de la galjanoplastia, por lo que se puede determinar con mayor precisión. Además, puesto que la curva de reacción puede ser analizada simplemente numéricamente, la concentración puede ser conocida con gran precisión aunque no se ha completado la reacción. Los componentes de la curva de reacción se piensan para reflejar la estructura de retención del Cu(I) de la galjanoplastia solución14.
Es importante modelar la estructura de tenencia de Cu(I) en la solución de la galjanoplastia contra la afirmación de que Cu(I) en el baño de la galjanoplastia oxida instantáneamente Cu(II). Proponemos el siguiente modelo de análisis de características de la cantidad actual, la formación y acumulación de Cu(I). Una parte de la Cu(I) eluida de la placa de cobre se mantiene en solución en forma de un Cu (I)-PEG complejo. En etapas tempranas de la formación de complejos, los iones del cloruro se piensan para desempeñar un papel como estabilizador temporal para Cu(I)6,8. Cu(I) coordinado a PEG se incorpora dentro de la estructura tridimensional, y es en un entorno hidrofóbico. Cuando se promueve la formación de Cu(I), Cu(I) exceso está coordinado a la superficie de la clavija y pueden estar cerca del líquido. Ya que Cu(I) en la superficie reacciona rápidamente con BCS, reflejará el componente A0 de la curva de reacción. Puesto que el Cu(I) dentro de la clavija está protegido del ataque BCS, tiene un componente AL lento. Se ha señalado que el componente de A0 influye principalmente en la calidad de la galjanoplastia de la película15. Esta información es importante para la gestión de la solución de la galjanoplastia.
Acelerando la desnaturalización de la solución de la galjanoplastia y verificación de la concentración acumulada de la Cu(I) y la estructura de explotación, es posible caracterizar claramente la solución de la galjanoplastia. Esto es importante no sólo para entender el proceso de la galjanoplastia sino también para predecir la calidad de la película de revestimiento que se producirán. De la verificación de la imagen de SEM, fue demostrado que la concentración de Cu(I), especialmente el componente de A0, es fuertemente involucrada en la generación de la rugosidad de la película de revestimiento (figura 8). Medición in situ de Cu(I) da nuevas indicaciones para el tratamiento de baños de la galjanoplastia.
Esta investigación puede contribuir a la gestión de la galjanoplastia baño basado en la medición óptica. Nuestro objetivo es desarrollar un sistema que puede evaluar el estado del baño chapado en la línea de producción en el tiempo e in situ.
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos a Hirakawa pierda por su gran aporte a esta investigación.
Acetic acid | Wako | 016-18835 | |
BCS | Dojindo | B002 | |
Copper plate | YAMAMOTO-MS | B-60-P05 | |
Copper sulfate | Wako | 033-04415 | |
Hydrochorinic acid | SIGMA-ALDRICH | 13-1750-5 | |
JGB | Wako | 106-00011 | |
Magnetic stirrer | Iuchi | HS-30D | |
NaOH | NACALAI TESQUTE | 31511-05 | |
PEG4000 | Wako | 162-09115 | |
Platinum plate | NILACO | PT-353326 | |
Power supply | TAKASAGO | LX018-28 | |
SPS | Wako | 327-87481 | |
Stir bar | AS ONE | 1-5409-01 | |
Sulfuric acid | Wako | 192-04696 | |
Syringe port | JASCO | CSP-749 | |
Thermostat cell holder with a stirrer | JASCO | STR-773 | |
UV/vis Spectrophotometer | JASCO | V-630 |