Her, ophobning af acetatekstraktion ioner i en kobber sulfat plating løsning i en model eksperiment og en analyse baseret på kvantitative målinger er beskrevet. Dette eksperiment gengiver Akkumuleringsprocessen acetatekstraktion ioner i plating bad.
Viden om adfærd acetatekstraktion ioner (monovalent kobber ion: Cu(I)) i en kobber sulfat plating bad er vigtig for at forbedre plating proces. Vi med succes udviklet en metode til at kvantitativt og nemt måle Cu(I) i en plating løsning og brugte det for evaluering af løsningen. I dette papir, en kvantitativ absorptionsspektrum måling og en tidsopløst injektion måling af Cu(I) er koncentrationer af en farve reaktion beskrevet. Denne procedure er effektiv som en metode til at reproducere og belyse fænomenet forekommer i plating badet i laboratoriet. Først, den dannelse og ophobning proces med Cu(I) i løsning ved elektrolyse af en plating løsning er vist. Mængden af Cu(I) i løsningen er øget ved elektrolyse på højere aktuelle værdier end den sædvanlige plating proces. Til bestemmelse af Cu(I), BCS (bathocuproinedisulfonic syre, dinatriumsalt), et reagens, der selektivt reagerer med Cu(I), der bruges. Koncentrationen af Cu(I) kan beregnes ud fra absorbansen af Cu (I)-BCS kompleks. Næste, tidsmåling farve reaktion er beskrevet. Farve reaktion kurven for Cu(I) og BCS målt ved injektion metode kan nedbrydes til en øjeblikkelig og en forsinkelse element. Ved analyse af disse komponenter, holdingstruktur af Cu(I) kan afklares, og denne oplysning er vigtig, når forudsige kvaliteten af plating filmen skal produceres. Denne metode bruges til at lette evalueringen af plating badet i produktionslinjen.
Som printplader bliver tættere og omfangsrige, bliver forvaltning af plating løsninger under fremstillingsprocessen vigtigere at bevare produkternes kvalitet. I kobber sulfat galvanisering, den monovalente kobber ion (acetatekstraktion ion: Cu(I)) har været fast besluttet på at være en af de vigtigste årsager til den store ruhed og kedelig finish af kobber plating overflade. Adfærd og rolle Cu(I) i klædningen processen1,2,3,4,5, virkningen af hvert tilsætningsstof, og bedriften strukturere6,7, 8 er blevet undersøgt. Det er nødvendigt at analysere Cu(I) i plating løsning, men det var vanskeligt at kvantificere koncentrationen på grund af ustabilitet i Cu(I) i en vandig opløsning. Derfor, on-site analyse af Cu(I) i plating bad er et effektivt redskab til at kontrollere plating løsning.
Vi udført colorimetrisk analyse ved hjælp af en vandig chelaterende reagens, BCS (bathocuproinedisulfonic syre, dinatriumsalt), til at etablere hotellets kvantitativ analyse af Cu(I) i en kobber sulfat plating løsning. BCS kan bruges til at kvantificere koncentrationen af Cu(I) i vandige opløsninger9,10,11. Cuproine type farve reaktion reagens, som har været konventionelt anvendes til bestemmelse af Cu(I), er hydrofobe og ekstraktion med alkohol er nødvendige. Det var vist at BCS er hydrofile og direkte kan måle Cu(I) i en vandig opløsning. To molekyler af BCS koordinere til én Cu(I) til at danne 1:2 komplekser, der absorberer synligt lys bølgelængder mellem 400 og 550 nm (Se figur 1). Vi etablerede en metode til at bestemme koncentrationen af Cu(I) i opløsningen plating fra måling af absorbans af Cu (I)-BCS komplekse12,13. I den første del af denne protokol, er der beskrevet en metode til at accelerere Cu(I) dannelse i en kobber sulfat plating løsning i en eksperimentel modelsystemet og kvantitativ måling af koncentrationen af Cu(I) i en plating løsning. Dette er grundlæggende at klarlægge processen med dannelse og ophobning af Cu(I) i plating bad.
Derudover var det vist at Cu(I) og BCS farve reaktion kan opdeles i hurtige reaktion og relativt langsom reaktion komponenter. Dette øger usikkerheden i absorbans måling. For at overvinde dette problem har udviklet vi en metode til at måle reaktion kurver ved en injektion metode14,15. Den anden del viser målingen af Cu(I) baseret på metoden injektion. Ved at analysere de komponenter, der er fremstillet ved injektion metode, er det muligt at tilnærme forståelse af Cu(I) dannelse mekanisme og holde strukturen i løsning.
Konventionelt, er det blevet hævdet, at Cu(I) i en plating løsning oxideres straks til Cupri ioner (Cu(II)). Vi har bekræftet, at der er flere millimol (mmol/L) af Cu(I) i plating badet produktionslinje12. Efter denne metode, eksperiment, kan ophobning af Cu(I) svarer til plating badet gengives selv i bægerglasset i laboratoriet. Dette er en grundlæggende teknologi til at belyse Cu(I) produktion og akkumulering processen i en kobber sulfat galvanisering løsning, som var ukendt14. Endvidere, ved at kontrollere Cu(I) i opløsningen plating, det er også muligt at forudsige effekten af Cu(I) på kvaliteten af plating film15.
Figur 2 viser skematisk et system for elektrolyse eksperiment. Jig er en bestilt vare, der består af en acryl del skal fastgøres til bægre og metal dele til fastgørelse af plader og til tilslutning af strømforsyningen. Af denne mekanisme, området fordybelse i pladerne bliver konstant, og forholdet mellem den aktuelle værdi og strømtæthed holdes konstant. I vores betingelser, nedsænkning er 4 cm x 2 cm, og strømtæthed bliver 62,5 mA/cm2 med en strøm på 1 A. I proceduren ophobning af Cu(I) en kobber plade er knyttet til anoden og en platin plade er knyttet til katoden. Tiviteten ophobning af Cu(I), er det at foretrække at deoxidize plating løsning med nitrogen gas på forhånd.
Kvantitativ måling af Cu(I) består af en enkel procedure. Hæld neutralisering løsning og BCS løsning i cellen og bland plating løsning (figur 4). Det er nødvendigt at røre i mere end 20 min. indtil Cu(I) og BCS reagere tilstrækkeligt. Dette er at sikre nøjagtigheden af måling af tilstrækkeligt fremme reaktion. Hvis Cu(I) er indeholdt i opløsningen plating, prøveopløsningen vises orange og en absorptionsspektrum har et højdepunkt på 485 nm er opnået. Ændringer i løsning farve på grund af den komplekse dannelse var dramatisk og overraskede mange kobber plating teknikere.
Det bekræftes, at Cu(I) ophobes i løsningen, når en strøm er passeret gennem den kobber sulfat plating løsning (figur 5). Absorptionsspektrum viser formen af Cu (I)-BCS kompleks, som er egnet til beregning af Cu(I) koncentrationen fra absorbans ved 485 nm. Selvom den aktuelle værdi er vilkårlige, Cu(I) er næppe akkumuleret på en nuværende værdi på 0,2 A, og en højere aktuelle værdi er påkrævet. Selv om beløbet ophobning af Cu(I) tendens til at stige med elektrolyse tid, er det mættet af overdreven strøm (f.eks elektrolyse for mere end 10 min på 1,0 en). Beløbet ophobning af Cu(I) øges ved elektrolyse i 10 min, når den aktuelle værdi var 0,5 til 1,014. Når en overdreven strøm flød (for eksempel, på 1,0 en i 20 min.), faldt Cu(I) koncentrationen. Dette menes at være relateret til dannelsen af kobber partikler på grund af udviklingen i den uforholdsmæssige reaktion.
Reaktion af Cu(I) og BCS i opløsningen plating har flere gang komponenter, hvilket ofte vanskeliggør den nøjagtige bestemmelse af koncentrationen. For at løse dette problem, en injektion måling er ønskeligt (figur 6). I denne måling, absorption intensiteten af Cu (I)-BCS kompleks er erhvervet som et ændret beløb fra baseline før injektion af plating løsning, så det kan fastlægges mere præcist. Derudover da reaktion kurve kan analyseres blot numerisk, kan koncentrationen være kendt med høj nøjagtighed selv om reaktionen ikke er fuldført. Komponenter af reaktion kurven menes at afspejle strukturen fastholdelse af Cu(I) i plating løsning14.
Det er vigtigt at modellere holdingstruktur af Cu(I) i opløsningen plating mod påstanden om, at Cu(I) i plating bad øjeblikkeligt oxiderer Cu(II). Vi foreslår følgende model fra analyse af nuværende beløb, dannelse og ophobning af Cu(I) karakteristika. En del af den Cu(I) elueres fra den kobber plade er bevaret i løsning i form af en Cu, (I)-PIND kompleks. I tidlige stadier af den komplekse dannelse menes chloridioner at spille en rolle som en midlertidig stabilisator for Cu(I)6,8. Cu(I) samordnet at PIND er indarbejdet inde den tredimensionale struktur, og det i en hydrofobe miljø. Når dannelsen af Cu(I) fremmes, overskydende Cu(I) koordineres på overfladen af PIND og kan være i nærheden af væsken. Da Cu(I) på overfladen reagerer hurtigt med BCS, vil det afspejle A0 komponent af reaktion kurve. Da Cu(I) indeni STANGEN er beskyttet mod BCS angreb, har det en langsom AL komponent. Det er blevet påpeget, at komponenten A0 hovedsageligt påvirker kvaliteten af plating film15. Denne oplysning er vigtig for styring af plating løsning.
Ved at fremskynde denaturering af plating løsning og verificere de akkumulerede Cu(I) koncentration og bedrift struktur, er det muligt at klart kendetegner plating løsning. Dette er vigtigt ikke kun for at forstå klædningen processen men også til at forudsige kvaliteten af plating filmen skal produceres. Fra kontrol af SEM billede, var det vist, at Cu(I) koncentration, specielt komponenten A0, er stærkt involveret i generation af ruhed af plating film (figur 8). On-site måling af Cu(I) giver nye indikationer for forvaltningen af plating bade.
Denne forskning kan bidrage til forvaltningen af plating badet baseret på optisk måling. Vi sigter mod at udvikle et system, der kan vurdere tilstanden af plating badet på produktionslinje til tiden og på stedet.
The authors have nothing to disclose.
Vi takker Miss Hirakawa for hendes store bidrag til denne forskning.
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 |