Name: accumulation and analysis of cuprous ions in a copper sulfate plating solution
Uploaded: 2019-03-20T15:00:00
Duration: 7 min
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Ringraziamo Hirakawa Miss per il suo grande contributo a questa ricerca.

Nota: Si prega di controllare tutte le relative schede di sicurezza (MSDS). Si prega di indossare dispositivi di protezione quando si sperimenta con la placcatura di solfato di rame.
1. preparazione della soluzione di placcatura del solfato di rame
Nota: Il solfato di rame in soluzione acquosa di placcatura è preparato da acido solforico che unisce (0,5 mol/L), solfato di rame (0,4 mol/L), cloro (Cl, 1.41 mmol/L), polietilenglicole (PEG; MW 4000: 0.025 mmol/L), bisolfuro di bis(3-sulfopropyl) (SPS, 0.003 mmol/L) e Janus Green B (JGB, 0.004 mmol/L) in acqua pura.
<ol><li>Mettere un ancoretta in un becher da 1 litro e versare 600 mL di acqua pura. Aggiungere acido solforico (95,0%: 49,04 g) in piccole porzioni continuando a mescolare. Lasciare raffreddare la soluzione.</li>
	<li>Aggiungere solfato di rame (99,5%: 99,876 g) alla soluzione poco a poco. Agitare per 30 min.</li>
	<li>Aggiungere 23,7 mL di acido cloridrico (0,02 mol/L), 0,1 g di glicole polietilenico, 1 mL di soluzione SPS di 1 mg/L e 1 mL di soluzione JGB di 2 mg/L.</li>
	<li>Trasferire la soluzione in un matraccio tarato (1 L). Aggiungere acqua pura e regolare a 1 L. trasferimento il solfato di rame placcatura soluzione a un contenitore di polietilene e conservarlo a temperatura ambiente al buio.</li>
</ol>2. formazione del Cu (i) della soluzione di placcatura
<ol><li>Versare 150 mL di solfato di rame placcatura soluzione in un becher da mL 200. Mettete l'ancoretta nel becher e mescolate a 500 giri/min. Lasciare la soluzione di placcatura in anticipo a temperatura ambiente (23 ° C ± 1 ° C) per 1 ora.</li>
	<li>Inserire un filmato in un becher e lasciare che il flusso di azoto (circa 85 mL/min). Deoxygenate la soluzione di placcatura con gas azoto per oltre 30 min.</li>
	<li>Tagliare la piastra di rame spessa 0,3 mm con le cesoie di metallo di dimensioni 9,5 x 2 cm. Tagliare la piastra di platino con uno spessore di 0,1 mm nello stesso modo.</li>
	<li>Lavare la piastra di rame e il platino con etanolo e sciacquare con acqua pura. Asciutto con gas azoto.</li>
	<li>Collegare la piastra rame e platino per la dima di fissaggio, inseriscilo all'interno del bicchiere e fissarlo. L'area immerso di ogni piatto per la soluzione di placcatura è di 4 x 2 cm2 (Vedi Figura 2). Nota: Il jig è costituito di un becher acrilico fissaggio parte (Figura 3 (1)) e parti di elettrodo metallico (Figura 3 (2)). La parte di elettrodo consiste delle parti per fissare la piastra, e la parte si collega al cavo dalla rete elettrica.</li>
	<li>Collegare l'elettrodo (anodo) della piastra di rame per il polo positivo dell'alimentatore (Figura 3 (3)) e l'elettrodo di platino piastra (catodo) alla fine negativa dell'alimentatore (Figura 3 (4)).</li>
	<li>Accendere l'alimentazione elettrica a una costante corrente di 1.0 A (densità di corrente: 62,5 mA/cm2). Cu (i) è formata nella soluzione di placcatura in base al tempo di elettrolisi e concentrazione di Cu (i) (importo accumulato) viene ingrandita in circa 10 min. Nota: Se la piastra viene inserita mentre l'agitatore ruota, la soluzione di placcatura si disperderanno e cada il bicchiere. Si prega di installare il jig prima di accendere il potere di evitare il pericolo.</li>
	<li>Spegnere l'alimentazione dopo 10 min e interrompere l'agitatore. Lasciare per circa 10 minuti fino a quando le particelle si depositano.</li>
</ol>3. misura quantitativa della cu (i)
<ol><li>Preparare la soluzione BCS (10-2 mol/L) sciogliendo 0,36 g della molecola in 100 mL di acqua pura. Agitare la soluzione e sciogliere il BCS in una quantità in eccesso rispetto al rame monovalente. Conservare la soluzione BCS in un contenitore a prova di luce e conservare il contenitore al buio. Nota: Nella misura, la concentrazione di BCS nella soluzione del campione è regolata a 1.000 volte o più la concentrazione di Cu (i).</li>
	<li>Aggiungere 60 mL di acido acetico (1 mol/L) e 25,2 mL di soluzione di NaOH (1 mol/L) 120 mL di acqua pura per preparare una soluzione neutralizzante (soluzione tampone).</li>
	<li>Mettere un ancoretta nella cella di misura di assorbimento (lunghezza del cammino ottico: 1 cm) e versare in 2,5 mL di soluzione di neutralizzazione e 219 μL di soluzione di BCS.</li>
	<li>Mescolare in 22 μL di campione di soluzione (passo 2.9) di placcatura. Mescolare per 20 min. Nota: Al fine di garantire che la funzione di BCS è normale, il pH della soluzione del campione da misurare non deve scendere di sotto 4. BCS selettivamente forma un complesso con cu (i). Il Cu (I)-BCS complesso assorbe nella regione visibile (400-550 nm), e la soluzione neutralizzante sviluppa un colore arancione (Figura 4).</li>
	<li>Misurare gli spettri di assorbimento della soluzione del campione (3.4) con uno spettrofotometro UV/vis (intervallo di lunghezza d'onda: 400-600 nm) (Figura 5e). Nota: Non esistono apparecchi di misurazione vincolata e condizioni, ed è auspicabile per renderle identiche in serie di un esperimento.</li>
	<li>Calcolare la concentrazione di Cu (i) usando la legge di Lambert-Beer: A = εlc dove A è l'assorbanza, L è la lunghezza del percorso ottico, ε è il coefficiente di assorbimento molare (BCS: 1,2 × 104 a 485 nm), e c è la concentrazione molare (mol/L) del soluto. Nota: Poiché la lunghezza del cammino ottico è di 1 cm, la concentrazione di Cu (i) nella cella è semplicemente l'assorbanza diviso per il coefficiente di estinzione molare. Il valore ottenuto moltiplicando il rapporto 125 (la diluizione di piega con la soluzione neutralizzante) è la concentrazione di Cu (i) della soluzione di placcatura.</li>
</ol>4. misura iniezione di Cu (i) e BCS colore curve di reazione
<ol><li>Utilizzare uno spettrofotometro UV/vis con funzione di misura di tempo di più di 20 min per misura di iniezione. Lo spettrometro dovrebbe avere un campione dell'alloggiamento coperchio con una porta di siringa (Figura 6 a sinistra) e un titolare di cella di termostato con un agitatore.</li>
	<li>Utilizzare una cella quadrata di 1 cm x 1 cm per la misura di assorbanza. Mettere ancoretta di s nella cella assorbimento.</li>
	<li>Versare 2,5 mL di soluzione neutralizzata preparata a 3,2 e 219 μL della soluzione di BCS preparata in 3.1 nella cella. Massimizzare la velocità di rotazione di agitatore.</li>
	<li>Impostare il tempo di misurazione di 1.270 s nella modalità di misura volta a 485 nm e inizio. Un minuto dopo l'avvio, iniettare 22 μL del campione di soluzione di placcatura (2,9) con una pipetta dal porto siringa del coperchio del vano. Le curve di reazione di Cu (i) e BCS sarà acquisito (diritto diFigura 6 ).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kondo, K., Akolkar, R. N., Barkey, D., Yokoi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chap+1.">Chap 1.</a> Copper Electrodeposition for Nanofabrication of Electronics Devices. , (2014).</li><li>Kondo, K., Nakamura, T., Okamoto, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+between+Cu+(I)-complexes+and+filling+of+via+cross+section+by+copper+electrodeposition.">Correlation between Cu (I)-complexes and filling of via cross section by copper electrodeposition.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 39, 1789-1795 (2009).</li><li>Healy, J. 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Non abbiamo nulla di divulgare.

Figura 2 illustra schematicamente un sistema per l'esperimento di elettrolisi. Il jig è un articolo ordinato, che consiste di una parte acrilica da fissare a bicchieri e parti metalliche per il fissaggio di piastre e per il collegamento con l'alimentazione. Da questo meccanismo, la zona di immersione delle piastre diventa costante e il rapporto tra il valore corrente e la densità di corrente è mantenuto costante. Nelle nostre condizioni, immersione è 4 cm x 2 cm, e la densità di corrente sarà 62,5 mA/cm2 con una corrente di 1 A. Nella procedura di accumulo di Cu (i), una lastra di rame è collegata all'anodo e una piastra di platino è collegata al catodo. Al fine di aumentare l'efficienza di accumulo di Cu (i), è preferibile di deoxidize la soluzione di placcatura con gas azoto in anticipo.
Misurazione quantitativa di Cu (i) è costituito da una semplice procedura. Versare la soluzione di neutralizzazione e soluzione BCS in cella e miscelare la soluzione di placcatura (Figura 4). È necessario mescolare per più di 20 minuti fino a Cu (i) e BCS reagire sufficientemente. Questo è per assicurare l'accuratezza della misurazione sufficientemente avanzando la reazione. Se cu (i) è contenuta la soluzione di placcatura, la soluzione di esempio appare arancione e uno spettro di assorbimento con un picco a 485 nm è ottenuta. Cambiamenti nel colore della soluzione a causa della formazione di complessa erano drammatici e sorpreso molti tecnici di ramatura.
È confermato che cu (i) si accumula nella soluzione quando una corrente è passata attraverso il solfato di rame placcatura soluzione (Figura 5). Lo spettro di assorbimento Mostra la forma del Cu (I)-complesso BCS, che è adatto per il calcolo della concentrazione di Cu (i) dall'assorbanza a 485 nm. Anche se il valore corrente è arbitrario, cu (i) difficilmente si accumula ad un valore attuale di 0,2 A, e un valore di corrente superiore è richiesto. Anche se la quantità di accumulo di Cu (i) tende ad aumentare con il tempo di elettrolisi, è saturo di corrente eccessiva (ad esempio, elettrolisi per più di 10 min a 1.0 A). La quantità di accumulo di Cu (i) aumentato di elettrolisi per 10 min quando il valore corrente è 0,5-1,0 A14. Quando una corrente eccessiva ha fluito (ad esempio, a 1.0 A per 20 min), la concentrazione di Cu (i) è diminuito. Questo è pensato per essere collegato con la formazione di particelle di rame dovuto il progresso della reazione sproporzionata.
La reazione di Cu (i) e BCS della soluzione di placcatura ha più componenti di tempo, che spesso rendono difficile la determinazione accurata della concentrazione. Per risolvere questo problema, è auspicabile una misurazione di iniezione (Figura 6). In questa misura, l'intensità di assorbimento di Cu (I)-complesso BCS è acquisito come un importo modificato dalla linea di base prima dell'iniezione della soluzione di placcatura, quindi è possibile determinare con maggiore precisione. Inoltre, poiché la curva di reazione può essere analizzata semplicemente numericamente, la concentrazione può essere conosciuta con elevata precisione anche se la reazione non è stata completata. I componenti della curva di reazione sono pensati per riflettere la struttura di ritegno di Cu (i) della soluzione di placcatura14.
È importante modellare la struttura di detenzione di Cu (i) della soluzione di placcatura contro l'asserzione che cu (i) nel bagno di placcatura si ossida istantaneamente cu (II). Vi proponiamo il seguente modello dall'analisi delle caratteristiche della quantità di corrente, la formazione e l'accumulo di Cu (i). Una parte dell'eluito dalla piastra di rame Cu (i) viene mantenuta in soluzione sotto forma di un Cu (I)-complesso di PEG. Nelle prime fasi della formazione del complessa, gli ioni cloruro sono pensati per svolgere un ruolo come stabilizzatore temporaneo per cu (i)6,8. Cu (i) coordinato al PEG è incorporato all'interno della struttura tridimensionale, ed è in un ambiente idrofobico. Quando viene promosso la formazione di Cu (i), cu (i) in eccesso è coordinato per la superficie del perno e può essere in prossimità del liquido. Poiché Cu (i) sulla superficie reagisce prontamente con BCS, rifletterà il componente A0 della curva di reazione. Poiché il Cu (i) all'interno del PEG è protetto dagli attacchi BCS, ha un lento AL componente. È stato sottolineato che il componente di A0 influenza principalmente la qualità della placcatura pellicola15. Questa informazione è importante per la gestione della soluzione di placcatura.
Accelerando la denaturazione della soluzione di placcatura e verificando la concentrazione di Cu (i) accumulata e la struttura di holding, è possibile caratterizzare chiaramente la soluzione di placcatura. Questo è importante non solo per comprendere il processo di placcatura ma anche per predire la qualità del film placcatura ad essere prodotta. Dalla verifica dell'immagine SEM, è stato indicato che la concentrazione di Cu (i), soprattutto la componente di A0, è fortemente coinvolta nella generazione della rugosità del film placcatura (Figura 8). Misurazione in loco di Cu (i) fornisce nuove indicazioni per la gestione dei bagni di placcatura.
Questa ricerca può contribuire alla gestione del bagno placcatura basato su misura ottica. Puntiamo a sviluppare un sistema che consentono di valutare lo stato del bagno placcatura sulla linea di produzione in tempo ed in situ.

Come circuiti stampati diventano più dense e multistrato, gestione di soluzioni di placcatura durante il processo produttivo diventa più importante per mantenere la qualità del prodotto. Nel solfato di rame placcatura elettrolitica, lo ione rame monovalente (ione rameoso: Cu(I)) è stata determinata per essere una delle cause principali della grande rugosità e finitura opaca della superficie ramatura. Il comportamento e il ruolo di Cu (i) in placcatura processo1,2,3,4,5, l'effetto di ogni additivo e la tenuta di struttura6,7, 8 sono stati studiati. È necessario analizzare cu (i) della soluzione di placcatura, ma era difficile quantificare la sua concentrazione a causa dell'instabilità di Cu (i) in una soluzione acquosa. Di conseguenza, l'analisi in loco di Cu (i) nel bagno di placcatura è uno strumento efficace per controllare la soluzione di placcatura.
Abbiamo effettuato analisi colorimetrica utilizzando un reagente chelante acquoso, BCS (bathocuproinedisulfonic acido, sale disodico), per stabilire in loco analisi quantitativa di Cu (i) in un solfato di rame in soluzione di placcatura. Il BCS può essere utilizzato per quantificare la concentrazione di Cu (i) in soluzioni acquose9,10,11. Il reagente di reazione del colore di tipo cuproine, che è stato convenzionalmente utilizzato per la determinazione di Cu (i), è idrorepellente e l'estrazione con alcool è necessario. È stato dimostrato che BCS è idrofila e può direttamente misurare cu (i) in una soluzione acquosa. Due molecole di BCS coordinano a uno cu (i) per formare complessi di 1:2 che assorbono la luce visibile a lunghezze d'onda tra 400 e 550 nm (Vedi Figura 1). Abbiamo stabilito un metodo per determinare la concentrazione di Cu (i) della soluzione di placcatura dalla misurazione dell'assorbanza del Cu (I)-BCS complesso12,13. Nella prima parte del presente protocollo, sono descritto un metodo per accelerare la formazione di Cu (i) in un solfato di rame placcatura soluzione in un sistema sperimentale di modello e la determinazione quantitativa della concentrazione di Cu (i) in una soluzione di placcatura. Questo è fondamentale per chiarire il processo di formazione e accumulo di Cu (i) nel bagno di placcatura.
Inoltre, è stato dimostrato che la reazione al colore di Cu (i) e BCS possa essere suddivisi in componenti di reazione relativamente lenta e rapida reazione. Questo aumenta l'incertezza della misura di assorbanza. Per ovviare a questo problema, abbiamo sviluppato un metodo di misurazione di curve di reazione di un metodo di iniezione14,15. La seconda parte Mostra la misurazione di Cu (i) sulla base del metodo di iniezione. Analizzando i componenti ottenuti con il metodo di iniezione, è possibile approssimare la comprensione del meccanismo di formazione di Cu (i) e struttura portante in soluzione.
Convenzionalmente, è stato sostenuto che cu (i) in una soluzione di placcatura è ossidato istantaneamente agli ioni rameici (Cu(II)). Abbiamo confermato che ci sono parecchi millimoli (mmol/L) di Cu (i) nel bagno di placcatura della linea di produzione12. Secondo questo metodo di esperimento, l'accumulo di Cu (i) simile al bagno di placcatura può essere riprodotto anche nel becher del laboratorio. Si tratta di una tecnologia fondamentale per chiarire il processo di produzione e accumulo di Cu (i) in un solfato di rame placcatura elettrolitica di soluzione, che era sconosciuto14. Inoltre, controllando cu (i) della soluzione di placcatura, è anche possibile prevedere l'effetto di Cu (i) la qualità della placcatura pellicola15.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Wako</td>
			<td>016-18835</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BCS</td>
			<td>Dojindo</td>
			<td>B002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper plate</td>
			<td>YAMAMOTO-MS</td>
			<td>B-60-P05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper sulfate</td>
			<td>Wako</td>
			<td>033-04415</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochorinic acid</td>
			<td>SIGMA-ALDRICH</td>
			<td>13-1750-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JGB</td>
			<td>Wako</td>
			<td>106-00011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirrer</td>
			<td>Iuchi</td>
			<td>HS-30D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>NACALAI TESQUTE</td>
			<td>31511-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEG4000</td>
			<td>Wako</td>
			<td>162-09115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum plate</td>
			<td>NILACO</td>
			<td>PT-353326</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>TAKASAGO</td>
			<td>LX018-28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPS</td>
			<td>Wako</td>
			<td>327-87481</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bar</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td>1-5409-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Wako</td>
			<td>192-04696</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe port</td>
			<td>JASCO</td>
			<td>CSP-749</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermostat cell holder with a stirrer</td>
			<td>JASCO</td>
			<td>STR-773</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV/vis Spectrophotometer</td>
			<td>JASCO</td>
			<td>V-630</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

accumulation and analysis of cuprous ions in a copper sulfate plating solution

Conoscenza del comportamento degli ioni rameosi (monovalenti ioni rame: Cu(I)) in un bagno di placcatura di solfato di rame è importante per migliorare il processo di placcatura. Con successo abbiamo sviluppato un metodo per misurare quantitativamente e facilmente in cu (i) in una soluzione di placcatura e usato per la valutazione della soluzione. In questa carta, una misura quantitativa dello spettro di assorbimento e una misura di iniezione risolta in tempo di Cu (i) le concentrazioni di una reazione al colore sono descritti. Questa procedura è efficace come un metodo per riprodurre e delucidare il fenomeno che si verifica nel bagno placcatura in laboratorio. In primo luogo, è mostrato il processo di formazione e accumulo di Cu (i) in soluzione mediante elettrolisi di una soluzione di placcatura. L'importo di Cu (i) nella soluzione viene aumentato mediante elettrolisi a più alti valori di correnti che il processo di placcatura usuale. Per la determinazione di Cu (i), BCS (bathocuproinedisulfonic acido, sale disodico), un reagente che reagisce selettivamente con cu (i), viene utilizzato. La concentrazione di Cu (i) può essere calcolata dall'assorbanza di Cu (I)-complesso BCS. Successivamente, la misurazione del tempo di reazione del colore è descritto. La curva di reazione di colore di Cu (i) e BCS misurata con il metodo di iniezione può essere scomposto in una componente istantanea e una componente di ritardo. Dall'analisi di questi componenti, la struttura di holding di Cu (i) può essere chiarita, e questa informazione è importante quando predire la qualità del film placcatura ad essere prodotta. Questo metodo viene utilizzato per facilitare la valutazione del bagno placcatura nella linea di produzione.

La concentrazione di Cu (i) della soluzione di placcatura può essere determinata dall'assorbanza a 485 nm di Cu (I)-chelato di 2BCS. La figura 5 Mostra gli spettri di assorbimento delle soluzioni di placcatura che erano elettrolizzate per 0, 4, 6, 8 e 10 min. La concentrazione di Cu (i) tende ad aumentare da 0 a 10 min a seconda del tempo di elettrolisi. Tuttavia, a seguito della misurazione risolta in tempo, un componente di ritardo è comparso oltre al componente istantaneo nella reazione tra BCS e Cu (i). Ciò riduce il rapporto segnale-rumore (S/N ratio) del valore di assorbanza e previene accurata determinazione della concentrazione di Cu (i). È preferibile utilizzare il metodo di iniezione per determinare la concentrazione di Cu (i), perché la variazione di assorbanza causata tramite l'iniezione di soluzione di placcatura è misurata dalla decomposizione di tempo (Figura 6).
Informazioni sulla struttura portante della soluzione di placcatura cu (i) vengono ottenute mediante analisi numerica della curva di reazione. In generale, cu (i) è rapidamente ossidato a Cu (II) in soluzione acquosa; ma nella soluzione di placcatura è considerato essere stabilizzata formando un complesso con un additivo (soprattutto PEG)14. La curva di reazione riflette il processo di chelazione di Cu (i) e BCS. La curva di reazione è composto da un componente che aumenta immediatamente dopo l'iniezione di soluzione di placcatura e un componente che aumenta lentamente nel corso di diverse decine di min. Questi componenti suggeriscono che ci sono più strutture di holding di Cu (i) della soluzione di placcatura. Caratteristiche della soluzione di placcatura coinvolta in cu (i) possono essere valutate analizzando la curva di reazione. Supponendo che la reazione di Cu (i) con BCS è una reazione di primo ordine per quanto riguarda la concentrazione di Cu (i), abbiamo ottenuto la cinetica di reazione seguente dell'assorbanza, a:
A = A0 + AL [1-exp (altezza/TL)]
t è il tempo dall'inizio della misurazione, A0 corrisponde a un componente che reagisce istantaneamente (assorbanza a t = 0) e AL corrisponde a un componente che reagisce lentamente (a - A0). TL è la costante di tempo del componente AL. Per simulare la curva di reazione del colore, abbiamo applicato la formula per il software di analisi originale (il software potrebbe essere commercialmente disponibile)13,15. Una curva che simula la variazione di assorbanza della reazione al colore della soluzione elettrolitica è illustrata nella Figura 7. Dalla simulazione, sono quantificati i parametri (A0, AL, TL) relazionati all'accumulo di Cu (i). I risultati di simulazione in questa figura sono stati A0 = 0,053, AL = 0.098, TL = 13,6 min e r2 = 0.998. Figura 8 (tracciati), il valore di A0 della soluzione di placcatura che era elettrolizzata per diverse volte. Anche se il valore di A0 non ha cambiato notevolmente fino a 4 min di elettrolisi, un aumento corrispondente al tempo di elettrolisi è stato visto da 6 min a 10 min.
Placcatura è stato effettuato su un substrato di rame per 10 min con le soluzioni di elettrolisi per studiare l'effetto di Cu (i) la qualità della placcatura rame come rugosità e morfologia. Figura 8 Mostra le immagini di SEM (microscopio elettronico a scansione) della struttura superficiale film depositati con soluzioni di elettrolisi. La struttura del film a 0 min e a 4 min di placcatura di elettrolisi sono quasi indistinguibili. Ci sono particelle fini adsorbite densamente con una dimensione di alcune decine di nanometri e una morfologia di superficie liscia. Dopo 6 min di placcatura di elettrolisi, c'è qualche gonfiore sulla superficie. Dopo 10 min di placcatura di elettrolisi, c'è un grande rugosità grosso.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig1.jpg"> Figura 1: Struttura e spettro di assorbimento di Cu (I)-complesso BCS. Solfato di rame fresco placcatura soluzione e soluzione di elettrolisi. Poiché Cu (i) viene accumulato nella soluzione di placcatura mediante elettrolisi, lo spettro di assorbimento di Cu (I)-complesso BCS è osservato nell'esempio di soluzione di placcatura di elettrolisi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig2.jpg"> Figura 2: Diagramma schematico delle attrezzature per esperimento di elettrificazione (a sinistra) e rappresentante condizioni dell'elettrolisi sperimentare (a destra). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig3.jpg"> Figura 3: foto di una combinazioni di parti per essere stimolato nell'esperimento. Fissare la dima con la piastra elettrodo becher di vetro e collegarlo all'alimentazione elettrica. (1) elemento di fissaggio acrilico Becher, parti (2) metallo elettrodo, elettrodo piatto (3) rame (anodo) e (4) platino piastra elettrodo (catodo). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig4.jpg"> Figura 4: Misurazione dell'assorbimento di Cu (i). Procedura di misurazione di assorbimento (a sinistra) e foto della soluzione campione (a destra). Solfato di rame fresco placcatura soluzione (blu) e soluzione di elettrolisi (arancione). Poiché Cu (i) si accumula nella soluzione di placcatura mediante elettrolisi, è colorata arancione nell'esempio di soluzione di placcatura di elettrolisi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig5.jpg"> Figura 5: Spettri di assorbimento di Cu (I)-BCS in soluzioni elettrolisi. Tempo di elettrolisi: (un) 0, (b), 4, (c), 6, (d), 8 e (e) 10 min. Poiché l'assorbanza di Cu (I)-BCS generalmente aumenta con il tempo di elettrolisi si allunga, si ritiene che la quantità di Cu (i) accumulato nella soluzione di placcatura è aumentata. Questa figura è una modifica della figura 2 di Koga et al 201815. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig6.jpg"> Figura 6: Misura iniezione. A sinistra: Foto di copertina di camera. C'è una porta di siringa nella parte superiore della cella; inserire una pipetta c'e iniettare la soluzione di esempio. Destra: Curva di reazione di placcatura soluzione che è stata elettrolizzata a 1.0 A per 10 min. Si osservano chiaramente un forte aumento di assorbanza immediatamente dopo l'iniezione e un delicato aumento. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig7.jpg"> Figura 7: Simulazione dell'assorbanza di placcatura soluzione (1.0 A, 10 min). <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/59376/59376eq1.jpg"> </img>: punto, linea continua misurato: curva di raccordo. Questa figura è una modifica della figura 4 di Koga et al 201815. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig8.jpg"> Figura 8: Deposizione rispetto al tempo di elettrolisi. (Grafico) Parametri di raccordo normalizzato assorbanza tracciati contro il tempo di elettrolisi, A0. (Immagini) Immagini al SEM della superficie della pellicola di placcatura che sono stati depositati in ogni soluzione di elettrolisi (tempi sopra le immagini sono tempi di elettrolisi). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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Accumulation and Analysis of Cuprous Ions in a Copper Sulfate Plating Solution

Accumulazione e l'analisi di ioni rameosi in un solfato di rame in soluzione di placcatura

Qui, l'accumulo di ioni rameosi in un solfato di rame placcatura soluzione in un modello sperimentale e un'analisi basata su misurazioni quantitative sono descritti. Questo esperimento riproduce il processo di accumulo di ioni rameosi nel bagno di placcatura.

Knowledge of the behavior of cuprous ions (monovalent copper ion: Cu(I)) in a copper sulfate plating bath is important for improving the plating process. ...

Siamo riusciti a quantificare la concentrazione di rame monovalente in soluzione di placcatura utilizzando questo semplice metodo. Per quantificazione, il rame monovalente è un parametro che chiunque può usare. La nostra ricerca contribuirà alla futura tecnologia di placcatura.Se le soluzioni neutralizzanti e BCS vengono preparate in anticipo. Basta mescolare la soluzione di placcatura e misurarla, quindi anche nel sito di produzione diventa possibile la misurazione del rame monovalente. Monitoriamo la variazione del rame monovalente nel bagno di placcatura.Il che ha portato a un miglioramento del processo di produzione. Il nostro obiettivo è la previsione della qualità del rivestimento basata sulla valutazione ottica della soluzione. I metodi ottici sono estremamente adatti per i siti di produzione.Sarà un dispositivo chiave per la creazione di tecnologia di produzione per l'IoT. Per iniziare questa procedura aggiungere una barra di agitazione a un becher da 200 millilitri. Versare 150 millilitri di soluzione di placcatura del solfato di rame nel becher.E lasciare la soluzione di placcatura a temperatura ambiente per un'ora. Iniziare il flusso di gas azoto a una portata di 85 millilitri al minuto. Inserire il tubo prima del gas azoto nel becher.E disossidare la soluzione di placcatura per almeno 30 minuti. Utilizzando forbici metalliche aggiungere una piastra di rame spessa 3 millimetri a 9,5 centimetri per due centimetri. Aggiungere una piastra di platino spessa 1 millimetro alle stesse dimensioni.Lavare sia le piastre di rame che di platino con etanolo. E poi risciacquare con acqua pura. Utilizzare gas azoto per asciugare le piastre.Attaccare le piastre alla giga di fissaggio. Inserire la giga all'interno del becher e fissarla in posizione. Collegare l'elettrodo della piastra di rame all'estremità positiva dell'alimentatore.E collegare l'elettrodo della piastra di platino all'estremità negativa. Accendere l'alimentatore a una corrente costante di un ampere. Dopo 10 minuti spegnere l'alimentazione e arrestare l'agitatore.Lasciare riposare la soluzione per circa 10 minuti per lasciare depositare le particelle. Impostare due celle di misurazione dell'assorbimento e aggiungere una barra di agitazione a ciascuna di essi. Quindi versare 2,5 millilitri di soluzione di neutralizzazione.E 219 microlitri di soluzione BCS. Preparare due celle per il campione e il riferimento. Mescolare in 22 microlitri di campione di soluzione di placcatura e mescolare per 20 minuti.La soluzione neutralizzante svilupperà un colore arancione. Mescolare la soluzione di placcatura non elettrolisi con il riferimento. Il colore di questa soluzione sarà blu.Utilizzare uno spettrofotometro UV-Vis per misurare gli spettri di assorbimento della soluzione campione nell'intervallo di lunghezza dell'onda da 400 a 600 nanometri. Utilizzare uno spettrofotometro UV-Vis con una funzione di misurazione del tempo di oltre 20 minuti per la misurazione dell'iniezione. Lo spettrofotometro deve avere un coperchio della camera campione con una porta siringa.E un supporto per celle termostato con un agitatore. Preparare una soluzione neutralizzante e una soluzione BCS in una cella contenente una barra di agitazione. Impostare la cella nel supporto e ruotare la velocità di rotazione dell'agitatore al massimo.Nella modalità di misurazione del tempo, impostare il tempo di misurazione su 1270 secondi a 485 nanometri e iniziare la registrazione. Un minuto dopo aver iniziato a utilizzare una pipetta per iniettare 22 microlitri del campione della soluzione di placcatura dalla porta della siringa del coperchio della camera. Acquisire curve di reazione per il rame uno e BCS.La concentrazione di rame nelle soluzioni di placcatura può essere determinata dall'assorbanza di quella in rame alla chiave BCS posata a 485 nanometri. Gli spettri di assorbimento delle soluzioni di placcatura rappresentative sono mostrati qui. La concentrazione di rame tende ad aumentare da zero minuti a 10 minuti a seconda del tempo di elettrolisi.Qui viene mostrata una curva che simula il cambiamento e l'assorbanza della reazione cromatica della soluzione di galvanica. Dalla simulazione vengono quantificati i parametri relativi all'accumulo di rame. Quindi viene tracciato il valore di simulazione del componente che reagisce istantaneamente, Viene tracciato uno zero nella soluzione di placcatura che è stata elettrolizzata.Mentre il valore di A0 non è cambiato in modo significativo fino a dopo quattro minuti di elettrolisi, si vede un aumento corrispondente al tempo di elettrolisi tra i sei e i 10 minuti. Ogni soluzione di elettrolisi è placcata su piastre di rame per studiare l'influenza di quella in rame sulla qualità della placcatura in rame come rugosità e forma. Dalle immagini SEM, le strutture della superficie del rivestimento dall'utilizzo delle soluzioni di elettrolisi zero minuti e quattro minuti sono quasi indistinguibili.Dopo sei minuti di elettrolisi si può vedere un po 'di gonfiore sulla superficie. Mentre dopo 10 minuti c'è una grande rugosità. Rispetto alla reazione generale del colore ci vuole tempo per formare un rame complesso o monovalente e BCS o una misurazione accurata ancora per almeno 20 minuti.Il metodo di iniezione viene utilizzato per una determinazione più accurata. Insieme alla risposta del tempo della reazione del colore. È anche possibile analizzare il componente di ritenzione del rame monovalente.Tradizionalmente si è pensato che il rame monovalente non esista stabilmente in soluzione liquida. Abbiamo reso visibile il rame monovalente nella soluzione di placcatura.

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