Здесь описаны накопление ионов меди в медный купорос, покрытие решение модель эксперимента и анализ на основе количественных измерений. Этот эксперимент воспроизводит процесс накопления ионов меди в покрытие ванны.
Знания о поведении ионов меди (моновалентной ионов меди: Cu(I)) в ванну обшивка сульфат меди имеет важное значение для совершенствования процесса покрытия. Мы успешно разработали метод легко и количественно измерить Cu(I) в растворе обшивка и использовал его для оценки решения. В этом документе, количественный спектр поглощения измерения и измерение времени решены инъекции Cu(I), описываются концентрации по цветной реакции. Эта процедура является эффективным как метод воспроизвести и разъяснению явления, происходящие в ванне покрытий в лабораторных условиях. Во-первых показан процесс формирования и накопления Cu(I) в растворе электролизом раствора обшивки. Количество Cu(I) в растворе увеличивается путем электролиза на более высокие текущие значения чем обычные покрытия процесса. Для определения Cu(I), БКС (bathocuproinedisulfonic кислота, динатриевой соли), реагент, который селективно реагирует с Cu(I), используется. Концентрация Cu(I) может рассчитываться от поглощения Cu (I)-комплекс BCS. Далее описан измерение времени реакции цвета. Цвет кривой реакции Cu(I) и BCS методом инъекции можно разложить на задержки и мгновенно компонента. Путем анализа этих компонентов можно уточнить холдинговой структуры Cu(I), и эта информация имеет важное значение при прогнозировании качество покрытия фильма производится. Этот метод используется для содействия оценке покрытие ванны в производственной линии.
Мере плотнее и многослойных печатных плат управления покрытие решения во время процесса производства становится более важным для поддержания качества продукции. В гальванических, моновалентная ионов меди сульфат меди (ионов меди: Cu(I)) определена одним из главных причин больших неровностей и тупой отделкой поверхности меднения. Поведение и роль Cu(I) покрытие процесса1,2,3,4,5, эффект каждого добавка и проведение структуры,6,7 8 были расследованы. Это необходимо проанализировать Cu(I) в решении обшивки, но это было трудно подсчитать его концентрации из-за нестабильности Cu(I) в водном растворе. Таким образом на местах анализ Cu(I) в ванне обшивка является эффективным инструментом для контроля обшивки решения.
Мы провели колориметрические анализ с использованием водной хелатирующий реагент, БКС (bathocuproinedisulfonic кислота, динатриевой соли), установить на месте количественный анализ Cu(I) в медный купорос, покрытие решения. БКС может использоваться для количественного определения концентрации Cu(I) в водных растворах9,10,11. Cuproine тип реакции цвет реагента, который традиционно использовался для определения Cu(I), гидрофобные и экстракции с алкоголем является необходимым. Было показано, что БКС гидрофильных и может непосредственно измерить Cu(I) в водном растворе. Две молекулы БКС координировать один Cu(I) сформировать 1:2 комплексов, которые поглощают видимого света на длинах волн от 400 до 550 Нм (см. Рисунок 1). Мы создали метод, чтобы определить концентрацию Cu(I) в решении обшивка из измерения оптической плотности Cu (I)-БКС комплекс12,13. В первой части настоящего протокола описаны метода ускорения формирования Cu(I) в медный купорос, покрытие решение в модели экспериментальной системы и количественного измерения Cu(I) концентрации в растворе обшивки. Это имеет основополагающее значение для уточнения процесса формирования и накопление Cu(I) в ванне обшивка.
Кроме того было показано, что цвет реакция Cu(I) и BCS можно разделить на компоненты быстрого реагирования и относительно медленной реакции. Это увеличивает неопределенности в измерении оптической плотности. Чтобы преодолеть эту проблему, мы разработали метод измерения реакции кривых инъекционного метода14,15. Вторая часть показывает измерение Cu(I), основанную на методе инъекций. Анализируя компоненты, полученные методом впрыска, возможна приблизительное понимание механизма формирования Cu(I) и холдинговые структуры в растворе.
Условно утверждалось, что Cu(I) в растворе обшивка мгновенно окисляется до ионов меди (Cu(II)). Мы подтвердили, что есть несколько ммоль Cu(I) в ванне обшивка производственной линии12(ммоль/Л). Согласно этому методу эксперимент накопление Cu(I), похож на покрытие ванны могут быть воспроизведены даже в стакане лаборатории. Это фундаментальная технология для уточнения процесса производства и накопления Cu(I) в медный купорос, Гальваника решение, которое было неизвестно14. Кроме того контролируя покрытием решения Cu(I), это также возможно предсказать влияние Cu(I) на качество покрытия фильм15.
Рисунок 2 схематично показана система для электролиза эксперимента. Джига является заказанного товара, который состоит из акриловых часть фиксируется на стаканах и металлические детали для крепления пластин и для соединения с источником питания. Этот механизм погружение области пластины становится постоянной, и отношения между текущим значением и текущая плотность остается неизменной. В наших условиях погружение 4 см x 2 см, и плотность тока будет 62,5 мА/см2 с током 1 а. В процедуре накопление Cu(I) медной пластине прилагается к аноду и Платиновый накладка крепится к катоду. В целях повышения эффективности накопления Cu(I), желательно для раскисления обшивка решение с газом азота, заблаговременно.
Количественное измерение Cu(I) состоит из простой процедуры. Налейте в ячейку нейтрализации решения и решения BCS и перемешать напылением раствора (рис. 4). Это необходимо перемешать для более чем 20 мин, пока Cu(I) и BCS реагируют достаточно. Это обеспечить точность измерения, достаточно продвигая реакции. Если Cu(I) содержится в решении обшивки, образец решения появляется оранжевый и спектр поглощения, имеющие пик на 485 получается Нм. Изменения в решение цвет из-за сложных формирования были драматические и удивил многих меднение техников.
Он подтвердил, что Cu(I) накапливается в решении, когда ток проходит через медный купорос, покрытие раствора (рис. 5). Спектр поглощения показывает форму Cu (I)-БКС комплекс, который подходит для расчета концентрации Cu(I) от поглощения в 485 Нм. Хотя текущее значение является произвольным, Cu(I) вряд ли накапливается на текущее значение 0,2 A, и выше текущего значения не требуется. Хотя накопление количество Cu(I) имеет тенденцию к увеличению с электролизом время, оно насыщено чрезмерного тока (например, электролиз для более чем 10 минут, 1,0 A). Накопление суммы Cu(I), увеличилось на электролиз за 10 мин, когда текущее значение 0,5-1,0 A14. Когда чрезмерного тока текла (например, на 1,0 A 20 мин), Cu(I) концентрация уменьшилась. Как полагают, связаны с образованием меди частиц благодаря прогрессу несоразмерной реакции.
Реакция Cu(I) и BCS решения покрытие имеет несколько компонентов времени, которые часто затрудняют точное определение концентрации. Для того, чтобы решить эту проблему, желательно измерения впрыска (рис. 6). В этом измерении, интенсивность поглощения Cu (I)-комплекс БКС приобретается как измененные суммы от базовой линии до инъекции напылением раствора, поэтому он может быть определен более точно. Кроме того поскольку реакция кривой может быть просто численно проанализирован, концентрация может быть известен с высокой точностью, даже если реакция не завершено. Подуманы, что компоненты реакции кривой отражают структуру хранения Cu(I) в покрытие решение14.
Это важно для моделирования структуры холдинга Cu(I) в решении покрытие против утверждения, что Cu(I) в ванне обшивка мгновенно окисляет Cu(II). Мы предлагаем следующие модели от анализа характеристик текущей суммы, образование и накопление Cu(I). Часть этого eluted из медной пластины Cu(I) сохраняется в растворе в виде Cu (I)-комплекс КОЛЫШЕК. В ранних стадиях формирования комплекса хлорид-ионов считается играть роль в качестве временного стабилизатор для Cu(I)6,8. Cu(I), координировал PEG включена внутри трехмерной структуры, и это в условиях гидрофобным. Когда способствовал формированию Cu(I), избыток Cu(I) координируется на поверхности КОЛЫШЕК и может быть в непосредственной близости от жидкости. Так как Cu(I) на поверхности оперативно реагирует с БКС, он будет отражать A0 компонент реакции кривой. Так как Cu(I) внутри КОЛЫШЕК защищен от нападения БКС, она имеет медленный компонент Аль. Уже отмечалось, что компонент A0 главным образом влияет на качество покрытия фильм15. Эта информация имеет важное значение для управления напылением раствора.
Путем ускорения денатурации раствора обшивки и проверки накопленную Cu(I) концентрации и холдинговой структуры, можно четко охарактеризовать решение покрытия. Это имеет важное значение не только для понимания процесса обшивка но и для прогнозирования качества пленки покрытия производится. От проверки изображения SEM было показано, что концентрация Cu(I), особенно компонента A0, решительно участвует в поколение шероховатости покрытия фильма (рис. 8). На месте измерения Cu(I) дает новые указания для управления гальванопокрытий.
Это исследование может способствовать управлению покрытие ванны на основе оптических измерений. Мы стремимся разработать систему, которая может оценить состояние покрытия ванны на производственной линии на время и in situ.
The authors have nothing to disclose.
Мы благодарим Miss. Хиракава за ее большой вклад в это исследование.
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 |