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化学

Ansammlung und die Analyse der geladene Ionen in eine Kupfersulfat Plating-Lösung

Published: March 20, 2019
doi:
10.3791/59376
, ,
1Advanced Manufacturing Research Institute, Department of Electronics and Manufacturing,National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

Summary

Hier werden Anhäufung von geladene Ionen in eine Kupfersulfat plating-Lösung in einem Modellversuch und eine Analyse auf der Grundlage quantitativer Messungen beschrieben. Dieses Experiment reproduziert den Akkumulationsprozess geladene Ionen in der Galvanobad.

Abstract

Kenntnisse über das Verhalten der geladene Ionen (monovalente Kupfer-Ionen: Cu(I)) in eine Kupfersulfat Galvanobad ist wichtig für die Verbesserung des Beschichtung-Prozess. Wir entwickelten eine Methode zur Messung quantitativ und leicht Cu(I) in einer Beschichtung-Lösung erfolgreich und für die Bewertung der Lösung verwendet. In diesem Papier, eine quantitative Absorptionsspektrum Messung und eine Injektion zeitaufgelöste Messung der Cu(I) sind Konzentrationen durch eine Farbreaktion beschrieben. Dieses Verfahren ist wirksamer als eine Methode zu reproduzieren und das Phänomen in der Galvanobad im Labor vorkommenden aufzuklären. Erstens ist die Bildung und Ansammlung Vorgang der Cu(I) in Lösung durch Elektrolyse einer Beschichtung Lösung dargestellt. Die Höhe der Cu(I) in der Lösung wird durch Elektrolyse bei höheren aktuellen Werten als der übliche Beschichtung Prozess erhöht. Dient zur Bestimmung der Cu(I), BCS (Bathocuproinedisulfonic Säure, Binatrium Salz), ein Reagenz, das selektiv mit Cu(I), reagiert. Die Konzentration der Cu(I) errechnet werden aus der Absorption von der Cu (I)-BCS Komplex. Als nächstes wird die Zeitmessung der Farbreaktion beschrieben. Die Farbe Reaktionskurve Cu(I) und BCS gemessen durch das Injektionsverfahren kann in eine sofortige und einer Verzögerung Komponente zerlegt werden. Durch Analyse dieser Komponenten die Holding-Struktur der Cu(I) geklärt werden kann, und diese Information ist wichtig, bei der Vorhersage der Qualität der Beschichtung Film produziert werden. Diese Methode wird verwendet, um die Bewertung der Galvanobad in der Fertigungslinie zu erleichtern.

Introduction

Leiterplatten Dichter und vielschichtig geworden, wird die Verwaltung von plating-Lösungen bei der Herstellung wichtiger, Produktqualität zu erhalten. In Kupfersulfat, Galvanik, die monovalente Kupfer-Ionen (geladene Ionen: Cu(I)) eine der Hauptursachen für die großen Rauheit und Mattes Finish der Oberfläche Verkupferung festgestellt wurde. Das Verhalten und die Rolle der Cu(I) in der Beschichtung Prozess1,2,3,4,5, die Wirkung von jeder Zusatzstoff und die Holding-Struktur6,7, 8 wurden untersucht. Es ist notwendig, Cu(I) in der Beschichtung-Lösung zu analysieren, aber es war schwierig, seine Konzentration aufgrund der Instabilität des Cu(I) in einer wässrigen Lösung zu quantifizieren. Daher ist die vor-Ort-Analyse der Cu(I) in der Galvanobad ein wirksames Instrument zur Steuerung der Beschichtung-Lösung.

Wir führten kolorimetrischen Analyse mit einer wässrigen chelatieren Reagenz, BCS (Bathocuproinedisulfonic Säure, Binatrium Salz), Quantitative Analyse der Cu(I) vor Ort in eine Kupfersulfat Beschichtung Lösung zu etablieren. Die BCS lässt sich die Cu(I)-Konzentration in der wässrigen Lösungen9,10,11zu quantifizieren. Die Cuproine Typ Farbe Reaktion Reagenz, die konventionell zur Bestimmung der Cu(I) verwendet wurde, ist hydrophob und Extraktion mit Alkohol ist notwendig. Es zeigte sich, dass BCS hydrophil ist und direkt Cu(I) in einer wässrigen Lösung messen kann. Zwei Moleküle von BCS zu koordinieren, eine Cu(I) zum 1:2 komplexe bilden, die sichtbares Licht mit Wellenlängen zwischen 400 und 550 nm (siehe Abbildung 1) zu absorbieren. Wir festgestellt, dass eine Methode zur Bestimmung der Konzentration von Cu(I) in der Beschichtung-Lösung aus der Messung der Absorption von der Cu (I)-BCS komplexe12,13. Im ersten Teil dieses Protokolls ein Verfahren zur Beschleunigung der Cu(I) Bildung in eine Kupfersulfat plating-Lösung in eine experimentelle Modellsystem und die quantitative Messung der Cu(I) Konzentration in einer Beschichtung Lösung beschrieben. Dies ist grundlegend für den Prozess der Bildung und Anhäufung von Cu(I) in der Galvanobad zu klären.

Darüber hinaus zeigte sich, dass die Farbreaktion Cu(I) und BCS schnelle Reaktion und relativ langsame Reaktionskomponenten unterteilt werden kann. Dies erhöht die Unsicherheit bei der Messung der Absorption. Um dieses Problem zu überwinden, haben wir eine Methode zur Messung der Reaktion Kurven durch eine Injektion Methode14,15entwickelt. Der zweite Teil zeigt die Messung der Cu(I) basierend auf der Methode der Injektion. Durch die Analyse der Komponenten durch das Injektionsverfahren erhalten, ist es möglich, das Verständnis für die Cu(I) Bildungsmechanismus und holding-Struktur in der Lösung anzunähern.

Konventionell, wurde behauptet, dass Cu(I) in einer Beschichtung-Lösung sofort Kupfer-Ionen (Cu(II)) oxidiert ist. Wir haben bestätigt, dass es mehrere Millimol (Mmol/L) von Cu(I) in Galvanobad der Linie12. Nach diesem Experiment-Methode kann die Ansammlung von Cu(I) ähnlich wie die Galvanobad sogar in den Becher des Labors reproduziert werden. Dies ist eine grundlegende Technologie zu erhellen die Cu(I) Produktion und Ansammlung Prozeß in eine Kupfersulfat Galvanik-Lösung, die unbekannte14Jahre alt war. Darüber hinaus kontrolliert Cu(I) in der Beschichtung-Lösung, ist es auch möglich, die Wirkung von Cu(I) auf die Qualität der Beschichtung Film15vorherzusagen.

Protocol

Hinweis: Bitte überprüfen Sie alle zugehörigen Sicherheitsdatenblätter (SDB). Bitte tragen Sie Schutzausrüstung beim Experimentieren mit Kupfersulfat-Beschichtung. 1. Vorbereitung der Kupfersulfat plating-Lösung Hinweis: Das Kupfersulfat Plattieren wässrigen Lösung wird durch Kombination von Schwefelsäure (0,5 Mol/L), Kupfersulfat (0,4 Mol/L), Chlor (Cl, 1,41 Mmol/L), Polyethylenglykol (PEG; vorbereitet MW 4000: 0,025 Mmol/L), bis(3-sulfopropyl) Disulfid (SPS, 0.003 Mmol/L) und Janus grün B (JGB, 0,004 Mmol/L) in reinem Wasser. Legen Sie eine Stir Bar in 1 L Becher und 600 mL reines Wasser aufgießen. Hinzufügen von Schwefelsäure (95,0 %: 49,04 g) in kleinen Portionen unter Rühren. Lassen Sie es, bis die Lösung hat abgekühlt. Hinzufügen von Kupfersulfat (99,5 %: 99,876 g) zur Lösung allmählich. 30 min rühren. 23,7 mL Salzsäure (0,02 Mol/L), 0,1 g Polyethylenglykol, 1 mL der SPS-Lösung 1 mg/L und 1 mL der Lösung 2 mg/L JGB hinzufügen. Übertragen Sie die Lösung auf eine volumetrische Flasche (1 L). Fügen Sie reines Wasser hinzu und passen Sie an, 1 L. Übertragung der Kupfersulfat plating-Lösung zu einem Polyethylen-Behälter und bei Raumtemperatur im Dunkeln lagern. 2. Zustandekommen des Cu(I) in der Beschichtung-Lösung Gießen Sie 150 mL das Kupfersulfat plating-Lösung in einem 200 mL Becherglas. Die Stir Bar in den Becher geben und rühren bei 500 u/min. Lassen Sie die Beschichtung Lösung im Voraus bei Zimmertemperatur (23 ° C ± 1 ° C) für 1 Stunde. Einen Schlauch in einen Becher füllen und Stickstoff-Marsch (ca. 85 mL/min). Ebenso die Beschichtung Lösung mit Stickstoffgas für über 30 min. Schneiden Sie die 0,3 mm Dicke Kupferplatte mit Metall Schere Dimensionen 9,5 cm x 2 cm. Schneiden Sie die Platin-Platte mit einer Dicke von 0,1 mm auf die gleiche Weise. Waschen Sie die Kupferplatte und die Platin-Platte mit Ethanol und spülen Sie mit klarem Wasser. Trocken mit Stickstoffgas. Befestigen Sie die Kupferplatte und Platin-Platte auf die Befestigung Spannvorrichtung, legen Sie sie in das Becherglas und befestigen. Jede Platte zur Beschichtung Lösung ist eingetaucht 4 x 2 cm2 (siehe Abbildung 2).Hinweis: Die Vorrichtung besteht aus einem Acryl Becher Befestigung Teil (Abbildung 3 (1) und Metall-Elektrode Teile (Abb. 3 (2)). Der Elektrode Teil besteht aus den Teilen, die Platte zu beheben, und der Teil verbindet, das Kabel vom Netzteil. Verbinden Sie die Elektrode (Anode) von der Kupferplatte bis zum positiven Ende des Netzteils (Abbildung 3 (3)) und die Elektrode der Platin-Platte (Kathode) auf dem negativen Ende des Netzteils (Abbildung 3 (4). Schalten Sie die Stromversorgung bei konstanter Strom von 1,0 A (Stromdichte: 62,5 mA/cm2). Cu(I) bildet sich in der Beschichtung Lösung entsprechend der Elektrolyse und Cu(I) Konzentration (Gesamtbetrag) ist in ca. 10 min maximiert.Hinweis: Wenn die Platte sitzt, während das Rührwerk dreht die Beschichtung Lösung kann streuen und der Becher umfallen kann. Bitte installieren Sie die Vorrichtung vor dem Einschalten, um Gefahren zu vermeiden. Schalten Sie das Gerät nach 10 min und stoppen Sie den Rührer zu. Lassen Sie es für ca. 10 min, bis die Partikel absetzen. 3. Quantitative Messung der Cu(I) Bereiten Sie die BCS-Lösung (10-2 Mol/L) durch 0,36 g des Moleküls in 100 mL Wasser auflösen. Rühren Sie die Lösung und lösen Sie die BCS in einem übersteigende Betrag im Verhältnis zu den monovalenten Kupfer auf. Die BCS-Lösung in einem lichtdichten Behälter aufbewahren und die Behälter im Dunkeln aufbewahren.Hinweis: Bei der Messung wird die BCS-Konzentration in der Probenlösung zu 1000-Mal oder mehr die Cu(I) Konzentration eingestellt. Fügen Sie 60 mL Essigsäure (1 Mol/L) und 25,2 mL NaOH-Lösung (1 Mol/L) bis 120 mL reines Wasser, eine neutralisierende Lösung (Pufferlösung) vorzubereiten. Setzen eine Stir Bar in die Messzelle Absorption (optische Weglänge: 1 cm) und gießen Sie in 2,5 mL Lösung Neutralisation und 219 μL der BCS-Lösung. Mischen Sie in 22 μL der Beschichtung Lösung Probe (Schritt 2,9). 20 min köcheln.Hinweis: Um sicherzustellen, dass die Funktion des BCS normal ist, sollte der pH-Wert der Probenlösung gemessen werden nicht 4 unterschreiten. BCS bildet selektiv einen Komplex mit Cu(I). Die Cu (I)-BCS Komplex absorbiert im sichtbaren Bereich (400 bis 550 nm), und die neutralisierende Lösung entwickelt eine orange Farbe (Abbildung 4). Die Absorptionsspektren der Probelösung (3.4) mit einem UV/Vis-Spektralphotometer messen (Wellenlängenbereich: 400 – 600 nm) (Abb. 5e).Hinweis: Es gibt keine eingeschränkte Messung Apparat und Bedingungen, und es ist wünschenswert, sie in einem Experiment-Serie identisch. Berechnen Sie die Konzentration der Cu(I) mit dem Lambert-Beerschen Gesetz:A = εlcwobei A Absorption ist, L ist die optische Weglänge, ε molarer Absorptionskoeffizient (BCS: 1,2 × 104 485 nm), und c ist die molare Konzentration des gelösten Stoffes (Mol/L).Hinweis: Da die optische Weglänge 1 cm ist, ist die Cu(I)-Konzentration in der Zelle einfach die Extinktion dividiert durch die molare Aussterben-Koeffizient. Der Wert, multipliziert das Verhältnis 125 (die Falte Verdünnung mit der neutralisierende Lösung) ist die Cu(I) Konzentration der Beschichtung-Lösung. 4. Injektion Messung von Cu(I) und BCS Farbe Reaktion Kurven Verwenden Sie ein UV/Vis-Spektralphotometer mit Zeitfunktion Messung von mehr als 20 min für Injektion Messung. Das Spektrometer soll eine Probe haben Gefäss mit einer Spritze Port (Abb. 6 links) und ein Thermostat-Küvettenhalter mit einem Rührer. Verwenden Sie eine quadratische Zelle von 1 cm x 1 cm für die Messung der Absorption. Setzen Sie s Wirbel Bar in der Aufnahme-Zelle. Gießen Sie 2,5 mL der neutralisierten Lösung vorbereitet in 3.2 und 219 μL der BCS-Lösung in die Zelle in 3.1 vorbereitet. Maximierung der Rührer Rotationsgeschwindigkeit. Legen Sie die Messzeit auf 1.270 s in der Zeit-Messmodus 485 nm / Anfang. 1 min nach dem Start, injizieren 22 μL der Beschichtung Lösung Probe (2.9) mit einer Pipette aus der Spritze Port von der Abdeckung. Reaktion Kurven Cu(I) und BCS werden erworben (Abbildung 6 ).

Representative Results

Die Konzentration der Cu(I) in der Beschichtung-Lösung ermittelt werden, von der Extinktion bei 485 nm Cu (I)-2BCS Chelatverbindungen. Abbildung 5 zeigt die Absorptionsspektren der Beschichtung-Lösungen, die für 0, 4, 6, 8 und 10 min elektrolysiertem waren. Die Cu(I) Konzentration neigt dazu, von 0 bis 10 Minuten je nach Elektrolyse zu erhöhen. Jedoch infolge der zeitaufgelösten Messung erschienen eine Verzögerung Komponente neben der momentanen Komponente bei der Reaktion zwischen BCS und Cu(I). Dies reduziert das Signal-Rausch-Verhältnis (S/N Ratio) von der Extinktion Wert und genaue Bestimmung der Cu(I) Konzentration verhindert. Es empfiehlt sich, die Injektion-Methode verwenden, um die Cu(I) zu bestimmen, da die Änderung der Absorption durch die Injektion von Beschichtung Lösung verursacht durch Zeit Zersetzung (Abbildung 6) gemessen wird. Informationen über die Cu(I) holding-Struktur in der Beschichtung-Lösung wird durch numerische Analyse der Reaktionskurve gewonnen. Im Allgemeinen ist Cu(I) schnell zu 600-fache in einer wässrigen Lösung oxidiert; Doch in der Beschichtung Lösung gilt es stabilisiert werden, indem Sie bilden einen Komplex mit einem Additiv (vor allem PEG)14. Die Reaktionskurve spiegelt die Chelat-Prozess von Cu(I) und BCS. Die Reaktionskurve besteht aus einer Komponente, die unmittelbar nach der Beschichtung Lösung Injektion erhöht und eine Komponente, die langsam über mehrere zehntausend min erhöht. Diese Komponenten vermuten, dass es mehrere Holdingstrukturen des Cu(I) in der Beschichtung-Lösung. Eigenschaften der Beschichtung Lösung beteiligt Cu(I) können durch die Analyse der Reaktionskurve ausgewertet werden. Vorausgesetzt, dass die Reaktion der Cu(I) mit BCS eine erste Reaktion der Ordnung in Bezug auf die Cu(I) Konzentration, erhielten wir den folgenden Reaktionskinetik der Extinktion bei: At = A0 + AL [1-exp (−t/TL)] t ist die Zeit vom Beginn der Messung, A0 entspricht eine Komponente, die blitzschnell reagiert (Extinktion bei t = 0) und AL entspricht eine Komponente, die langsam (At – A0) reagiert. TL ist die Zeitkonstante der AL-Komponente. Um die Farbkurve Reaktion zu simulieren, wir die Formel angewendet an der ursprünglichen Analysesoftware (Software möglicherweise im Handel erhältlich)13,15. Eine Kurve, die Simulation der Änderung der Extinktion der Farbreaktion der Galvanik-Lösung ist in Abbildung 7dargestellt. Aus der Simulation werden die Parameter (A0, AL, TL) im Zusammenhang mit Cu(I) Ansammlung quantifiziert. Die Simulationsergebnisse in dieser Abbildung wurden A0 = 0,053, AL = 0,098, TL = 13,6 min und R2 = 0.998. Abbildung 8 (Grafik) zeichnet den Simulationswert A0 in der Beschichtung-Lösung, die für unterschiedliche Tageszeiten elektrolysiertem war. Obwohl der Wert der A0 stark bis 4 min der Elektrolyse unverändert blieb, wurde eine Erhöhung entsprechend Elektrolyse Zeit von 6 min bis 10 min gesehen. Beschichtung wurde auf einem kupfernen Substrat für 10 min mit der Elektrolyse Lösungen zur Untersuchung der Wirkung von Cu(I) auf die Lebensqualität der Verkupferung wie Rauheit und Morphologie durchgeführt. Abbildung 8 zeigt die REM (Rasterelektronenmikroskop)-Bilder der Film Oberflächenstruktur mit Elektrolyse Lösungen hinterlegt. Die Struktur des Films bei 0 min und bei 4 min von Elektrolyse-Beschichtung sind fast nicht zu unterscheiden. Es gibt feine Partikel mit einer Größe von mehreren zehn Nanometern und eine glatte Oberfläche Morphologie dicht adsorbiert. Nach 6 min von Elektrolyse-Beschichtung gibt es einige Schwellungen an der Oberfläche. Nach 10 min von Elektrolyse-Beschichtung gibt es eine große klobige Rauhigkeit. Abbildung 1: Struktur und Absorptionsspektrum des Cu (I)-BCS Komplex. Frische Kupfersulfat Plattieren und Elektrolyse Lösung. Da Cu(I), in der Beschichtung-Lösung durch Elektrolyse, das Absorptionsspektrum des Cu (I gesammelt)-BCS-Komplex wird in der Elektrolyse Beschichtung Lösung Probe beobachtet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Abbildung 2: Schematische Darstellung der Ausrüstung für die Elektrifizierung Experiment (links) und Vertreter Bedingungen der Elektrolyse experimentieren (rechts). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Abbildung 3: Bild von Kombinationen von Teilen im Experiment energetisiert werden. Legen Sie die Vorrichtung mit der Elektrodenplatte auf das Glasgefäß und an die Stromversorgung anschließen. (1) Acryl Becher Fixierteil, (2) Metall-Elektrode Teile, (3) Kupferplatte Elektrode (Anode) und (4) Platin-Platte Elektrode (Kathode). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Abbildung 4: Messung der Absorption von Cu(I). Absorption-Messverfahren (links) und Fotos der Probelösung (rechts). Frische Kupfersulfat plating-Lösung (blau) und Elektrolyse (Orange). Da Cu(I) in der Beschichtung-Lösung durch Elektrolyse akkumuliert wird, ist es Farbe Orange in der Elektrolyse Beschichtung Lösung Probe. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Abbildung 5: Absorptionsspektren von Cu (I)-BCS in Elektrolyse Lösungen. Elektrolyse-Zeit: (ein) 0, (b) 4, (c) 6, (d) 8, und (e) 10 Minuten. Seit die Extinktion des Cu (I)-BCS in der Regel erhöht, da das Elektrolyse-mal länger wird, gilt, dass die Höhe der Cu(I) angesammelt in der Beschichtung-Lösung erhöht wird. Diese Zahl ist eine Modifikation der Abbildung 2 Koga Et Al. 201815. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Abbildung 6: Injektion Messung. Links: Bild der Deckel. Es gibt ein Spritze Port am oberen Rand der Zelle; Legen Sie eine Pipette es und injizieren Sie Beispiellösung zu. Rechts: Reaktionskurve des Galvanik-Lösung, die bei 1,0 A 10 min elektrolysiertem war. Eine starke Zunahme der Extinktion sofort nach der Injektion und einer sanften Erhöhung sind deutlich zu sehen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Abbildung 7: Simulation der Absorption der Lösung (1,0 A, 10 min) Beschichtung. : Punkt, durchgezogene Linie gemessen: passende Kurve. Diese Zahl ist eine Modifikation der Abbildung 4 Koga Et Al. 201815. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Abbildung 8: Ablagerung im Vergleich zur Elektrolyse Zeit. (Grafik) Normalisierte Extinktion Formstück-Parameter werden gegen die Elektrolyse Zeit, A0 geplottet. (Bilder) REM-Bilder von der Filmoberfläche Beschichtung, die in jeder Lösung Elektrolyse abgelagert wurden (oben Bilder sind Elektrolyse Zeiten). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Discussion

Abbildung 2 zeigt schematisch ein System zur Elektrolyse Experiment. Die Spannvorrichtung ist ein bestellter Artikel, bestehend aus einem Acryl Becher befestigt werden und Metallteile für die Befestigung der Platten und für die Verbindung mit dem Netzteil. Durch diesen Mechanismus Bereich Eintauchen der Platten wird konstant, und die Beziehung zwischen den aktuellen Wert und die Stromdichte wird konstant gehalten. In unseren Bedingungen Immersion ist 4 cm x 2 cm, und die Stromdichte werden 62,5 mA/cm2 mit einem Strom von 1 A. In der Ansammlung Verfahren der Cu(I) eine Kupferplatte mit der Anode verbunden ist und eine Platin-Platte an die Kathode angeschlossen ist. Zur Anhäufung von Cu(I) Effizienzsteigerung, ist es vorzuziehen, die Beschichtung Lösung mit Stickstoffgas vorher Deoxidierung.

Quantitative Messung der Cu(I) besteht aus einem einfachen Verfahren. Gießen Sie die Lösung der Neutralisation und BCS-Lösung in die Zelle und mischen Sie die Beschichtung Lösung (Abbildung 4). Es ist notwendig, für mehr als 20 min rühren, bis Cu(I) und BCS ausreichend reagieren. Dies ist um die Richtigkeit der Messung durch die Reaktion ausreichend vorantreiben. Cu(I) in der Beschichtung Lösung enthalten ist, erscheint die Beispiellösung Orange und ein Absorptionsspektrum mit einem Peak bei 485 nm erreicht. Veränderungen in der Farbe der Lösung durch die Komplexbildung waren dramatisch und überrascht viele Kupfer Techniker Beschichtung.

Es wird bestätigt, dass Cu(I) sammelt sich in der Lösung, wenn ein Strom durch das Kupfersulfat plating-Lösung (Abbildung 5) geführt wird. Das Absorptionsspektrum zeigt die Form der Cu (I)-BCS Komplex, der geeignet ist für die Berechnung der Cu(I) Konzentration von der Extinktion bei 485 nm. Obwohl der aktuelle Wert willkürlich ist, Cu(I) ist kaum mit einem aktuellen Wert von 0,2 A angesammelt und ein höheren Stromwert ist erforderlich. Obwohl die Ansammlung an Cu(I) mit Elektrolyse Zeit zu erhöhen tendenziell, ist es durch übermäßigen Strom (z.B. Elektrolyse für mehr als 10 min bei 1,0 A) gesättigt. Die Ansammlung Menge Cu(I) durch Elektrolyse für 10 min erhöht, wenn der aktuelle Wert 0,5 bis 1,0 A14war. Wenn eine hohe Stromaufnahme (z. B. bei 1,0 A für 20 min) floss, “hinkt” die Cu(I) Konzentration. Dies ist vermutlich auf die Bildung von Kupfer-Partikel durch die Fortschritte der unverhältnismäßige Reaktion bezogen werden.

Die Reaktion der Cu(I) und BCS in der Beschichtung Lösung hat mehrere Zeit-Komponenten, die oft die genaue Bestimmung der Konzentration erschweren. Um dieses Problem zu lösen, empfiehlt sich eine Injektion-Messung (Abbildung 6). Bei dieser Messung, die Intensität der Absorption der Cu (I)-BCS Komplex wird als geänderte Betrag von der Grundlinie vor der Injektion der Lösung Beschichtung erworben, so dass es genauer bestimmt werden kann. Darüber hinaus da die Reaktionskurve einfach numerisch analysiert werden kann, kann die Konzentration mit hoher Genauigkeit bekannt sein auch wenn die Reaktion nicht abgeschlossen ist. Die Komponenten der Reaktionskurve werden gedacht, um die Aufbewahrung von Cu(I) in der Beschichtung Lösung14Berichtsstruktur.

Es ist wichtig, die Holding-Struktur des Cu(I) in der Beschichtung Lösung gegen die Behauptung zu modellieren, dass Cu(I) in die Galvanobad augenblicklich 600-fache oxidiert. Wir schlagen folgende Modell aus der Analyse der Merkmale der aktuellen Höhe, Bildung und Ansammlung von Cu(I). Ein Teil der von der Kupferplatte eluiert Cu(I) bleibt in Lösung in Form einer Cu (I)-PEG-Anlage. In frühen Stadien der Komplexbildung werden Chloridionen gedacht, um eine Rolle als temporäre Stabilisator für Cu(I)6,8. Cu(I) abgestimmt auf PEG ist im Inneren der dreidimensionalen Struktur eingearbeitet, und es ist in eine hydrophobe Umgebung. Wenn die Bildung von Cu(I) heraufgestuft wird, überschüssige Cu(I) koordiniert werden, um die Oberfläche des Stiftes und möglicherweise in der Nähe der Flüssigkeit. Da Cu(I) auf der Oberfläche prompt mit BCS reagiert, reflektiert es die A0-Komponente von der Reaktionskurve. Da die Cu(I) innerhalb der PEG von BCS Angriff geschützt ist, hat es eine langsame AL-Komponente. Es wurde darauf hingewiesen, dass die A0-Komponente vor allem die Qualität der Beschichtung Film15 beeinflusst. Diese Information ist wichtig für die Verwaltung der Beschichtung Lösung.

Durch die Beschleunigung der Denaturierung der Beschichtung-Lösung und die angesammelten Cu(I) Konzentration und die Holding-Struktur zu überprüfen, ist es möglich, die Beschichtung Lösung eindeutig zu charakterisieren. Dies gilt nicht nur für das Verständnis des Beschichtung Prozess sondern auch für die Vorhersage der Qualität der Beschichtung Film produziert werden. Von der Überprüfung der REM-Aufnahme zeigte sich, dass die Cu(I) Konzentration, vor allem die A0-Komponente, die Generation der Rauheit der Beschichtung Film (Abbildung 8) stark beteiligt ist. Vor-Ort-Messung von Cu(I) gibt neue Indikationen für das Management von galvanischen Bädern.

Diese Forschung kann für die Verwaltung der Galvanobad basierend auf optischen Messung beitragen. Unser Ziel ist es, ein System zu entwickeln, die den Zustand der Galvanobad auf der Fertigungslinie on-Time und in-situ auswerten können.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir danken für ihren großen Beitrag zu dieser Forschung Frl. Hirakawa.

Materials

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
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References

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Koga, T., Sakata, Y., Terasaki, N. Accumulation and Analysis of Cuprous Ions in a Copper Sulfate Plating Solution. J. Vis. Exp. (145), e59376, doi:10.3791/59376 (2019).
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