Name: accumulation and analysis of cuprous ions in a copper sulfate plating solution
Uploaded: 2019-03-20T15:00:00
Duration: 7 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Accumulation and Analysis of Cuprous Ions in a Copper Sulfate Plating Solution at JoVE.com

Мы благодарим Miss. Хиракава за ее большой вклад в это исследование.

Примечание: Проверьте все связанные листы данных безопасности материалов (MSDS). Пожалуйста, носите защитное снаряжение, когда экспериментировал с покрытием меди сульфата.
1. Подготовка медный купорос, покрытие решение
Примечание: Медный купорос, покрытие водный раствор готовится путем комбинирования серной кислоты (0,5 моль/Л), сульфат меди (0.4 моль/Л), хлор (Cl, 1.41 ммоль/Л), полиэтиленгликоль (PEG; МВт 4000: 0,025 ммоль/Л), bis(3-sulfopropyl) дисульфида (SPS, 0,003 ммоль/Л) и B Janus Грин (ИГБ, 0,004 ммоль/Л) в чистой воде.
<ol><li>Место бар переполох в стакан емкостью 1 Л и залить в 600 мл чистой воды. Добавить серной кислоты (95,0%: 49.04 g) небольшими порциями помешивая. Оставьте его, пока раствор остынет.</li>
	<li>Добавление сульфата меди (99,5%: 99.876 g) в решение мало-помалу. Мешайте в течение 30 мин.</li>
	<li>Добавление 23.7 мл соляной кислоты (0,02 моль/Л), 0,1 г полиэтиленгликоль, 1 мл раствора SPS 1 мг/Л и 1 мл раствора ИГБ 2 мг/Л.</li>
	<li>Решение передавать объемные колбу (1 Л). Добавить чистой воды и приспособиться к 1 л передачи медного купороса, покрытие решение в контейнер из полиэтилена и хранить при комнатной температуре в темноте.</li>
</ol>2. формирование Cu(I) в решении плакировка
<ol><li>Залейте 150 мл сульфата меди, покрытие раствора в 200 мл стакан. Положите бар размешать в стакане и размешать в 500 об/мин. Заранее оставьте раствор покрытие при комнатной температуре (23 ° C ± 1 ° C) за 1 час.</li>
	<li>Вставьте трубу в стакан и пусть азота потока (около 85 мл/мин). Deoxygenate покрытие решение с газом азота для более чем 30 мин.</li>
	<li>Вырежьте 0,3 мм толщиной Медная пластина с металла ножницами до 9,5 см x 2 см размеры. Вырежьте Платиновый плиты с толщиной 0,1 мм таким же образом.</li>
	<li>Вымойте меди и платины крышку с этанолом и промыть чистой водой. Сухим азотом.</li>
	<li>Придаем медные и платиновые крышку крепления джиг, вставить его в стакан и исправить ее. Погруженный каждой плиты для обшивки решения площадью 4 х 2 см2 (см. Рисунок 2). Примечание: Кондуктор состоит из акриловые стакан, крепежная часть (рис. 3 (1)) и металлическим электродом деталей (рис. 3 (2)). Электрод часть состоит из частей исправить пластину, и часть подключается к сетевой шнур от источника питания.</li>
	<li>Подключиться электродом (анод) медные пластины в положительное конец блока питания (рис. 3 (3)) и электрода платиновые пластинки (катод) для отрицательного конца блока питания (рис. 3 (4)).</li>
	<li>Включите блок питания в постоянный текущий 1,0 A (плотность тока: 62,5 мА/см2). Cu(I) образуется в решении покрытие согласно время электролиза, и Cu(I) концентрации (накопленная сумма) развернуто около 10 мин. Примечание: Если плита вставлена в то время как мешалка вращается, обшивка решение может разброс и стакан может упасть. Пожалуйста, установите джиг перед включением питания во избежание опасности.</li>
	<li>Выключите питание через 10 мин и остановить мешалки. Оставьте его для около 10 мин, до тех пор, пока частицы оседают.</li>
</ol>3. количественное измерение Cu(I)
<ol><li>Подготовьте решение BCS (10-2 моль/Л), растворяя 0,36 g молекулы в 100 мл чистой воды. Перемешать раствор и распустить БКС в превышение суммы относительно моновалентной меди. Хранить решения BCS в контейнере свет доказательство и Храните контейнер в темноте. Примечание: В измерении, концентрация БКС в пример решения корректируется до 1000 раз или более Cu(I) концентрации.</li>
	<li>Добавьте 60 мл уксусной кислоты (1 моль/Л) и 25,2 мл раствора NaOH (1 моль/Л) до 120 мл чистой воды для приготовления нейтрализующего раствора (буферный раствор).</li>
	<li>Разместите панель переполох в ячейке измерения поглощения (Длина оптического пути: 1 см) и вливают 2,5 мл раствора нейтрализации и 219 мкл решения BCS.</li>
	<li>Смешайте в 22 мкл покрытие пример решения (шаг 2.9). Мешайте в течение 20 мин. Примечание: Для того, чтобы обеспечить, что функция БКС является нормальным, рН раствора образца измеряется не должны быть ниже 4. БКС выборочно образует комплекс с Cu(I). Cu (I)-БКС комплекс поглощает в видимой области (400-550 Нм), и нейтрализовать решение развивает оранжевый цвет (рис. 4).</li>
	<li>Измерение спектров поглощения в примере решения (3.4) с УФ Вид спектрофотометры (диапазон: 400-600 Нм) (Рисунок 5e). Примечание: Существует не ограниченного измерения аппарат и условия, и желательно, чтобы сделать их идентичными в одном эксперименте серии.</li>
	<li>Рассчитайте концентрацию Cu(I), используя закон Lambert-пиво: A = εlc где A — поглощения, L-Длина оптического пути, ε-коэффициент молярной абсорбции (БКС: 1,2 × 104 485 Нм), и c – Молярная концентрация растворимое (моль/Л). Примечание: Поскольку оптический путь длиной 1 см, Cu(I) концентрация в ячейке является просто поглощения, деленное на коэффициент молярной вымирания. Значение, полученное путем умножения коэффициента 125 (фолд разрежения нейтрализующим раствором) является Cu(I) концентрация раствора обшивки.</li>
</ol>4. инъекции измерение Cu(I) и BCS цвет реакция кривых
<ol><li>Использование УФ Вид спектрофотометры с функцией измерения времени более чем 20 мин для инъекций измерения. Спектрометр должен иметь образец камеры крышка с портом шприц (Рисунок 6 слева) и клеток держателя термостат с мешалкой.</li>
	<li>Используйте квадратные клетки 1 см x 1 см для измерения оптической плотности. Поместите s перемешать бар в ячейке поглощения.</li>
	<li>Залейте 2,5 мл раствора нейтрализованы, подготовлен в 3.2 и 219 мкл BCS решения, подготовленные в 3.1 в клетку. Максимальной скорости вращения мешалки.</li>
	<li>Установить время измерения до 1270 s в режиме измерения времени в 485 Нм и начать. 1 мин после начала, придать 22 мкл пример решения обшивка (2.9) с пипеткой из шприца порта крышку камеры. Реакция кривых Cu(I) и BCS будет приобрел (6 Рисунок справа).</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. P., Pletcher, D., Goodenough, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Chemistry+of+the+additives+in+an+acid+copper+electroplating+bath,+Part+II.+The+instability+of+4,5-dithiaoctance-1,8-disulphonic+acid+in+the+bath+on+open+circuit.">The Chemistry of the additives in an acid copper electroplating bath, Part II. The instability of 4,5-dithiaoctance-1,8-disulphonic acid in the bath on open circuit.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry. 338, 167-177 (1992).</li><li>Frandon, E. E., Walsh, F. C., Campbell, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+thiourea,+benzotriazole+and+4,5-dithiaoctane-1,8-disulphonic+acid+on+the+Kinetics+of+Copper+Deposition+from+Dilute+Acid+Sulphate+Solution.">Effect of thiourea, benzotriazole and 4,5-dithiaoctane-1,8-disulphonic acid on the Kinetics of Copper Deposition from Dilute Acid Sulphate Solution.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 25, 574-583 (1995).</li><li>Gabrielli, C., Mocoteguy, P., Perrot, H., Zdunek, A., Sanz, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Model+for+Copper+Deposition+in+the+Damascene+Process+Application+to+the+Aging+of+the+Deposition+Bath.">A Model for Copper Deposition in the Damascene Process Application to the Aging of the Deposition Bath.</a> Journal of The Electrochemical Society. 154 (1), D13-D20 (2007).</li><li>Yokoi, M., Konishi, S., Hayashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+Behavior+of+Polyoxyethyleneglycole+on+the+Copper+Surface+in+an+Acid+Copper+Sulfate+Bath.">Adsorption Behavior of Polyoxyethyleneglycole on the Copper Surface in an Acid Copper Sulfate Bath.</a> Denki Kagaku. 52, 218-223 (1984).</li><li>Pan, S. Z., Song, L. X., Chen, J., Du, F. Y., Yang, J., Xia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noncovalent+Interaction+of+Polyethylene+Glycol+with+Copper+Complex+of+Ethylenediaminetetraacetic+Acid+and+Its+Application+in+Constructing+Inorganic+Nanomaterials.">Noncovalent Interaction of Polyethylene Glycol with Copper Complex of Ethylenediaminetetraacetic Acid and Its Application in Constructing Inorganic Nanomaterials.</a> Dalton Transactions. 40, 10117-10124 (2011).</li><li>Feng, Z. V., Li, X., Gewirth, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+Due+to+the+Interaction+of+Polyethylene+Glycol,+and+Copper+in+Plating+Bath:+A+Surfce-Enhanced+Raman+Study.">Inhibition Due to the Interaction of Polyethylene Glycol, and Copper in Plating Bath: A Surfce-Enhanced Raman Study.</a> The Journal of Physical Chemistry. B. 107, 9415-9423 (2003).</li><li>Palmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Copper+Species+in+Atmospheric+Waters.">Determination of Copper Species in Atmospheric Waters.</a> The Plymouth Student Scientist. 7 (2), 151-184 (2014).</li><li>Faizullah, A., Townshend, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectrophotometric+Determination+of+Copper+by+Flow+Injection+Analysis+with+an+On-Line+Reduction+Column.">Spectrophotometric Determination of Copper by Flow Injection Analysis with an On-Line Reduction Column.</a> Analytica Chimica Acta. 172, 291-296 (1985).</li><li>Koga, T., Hirakawa, C., Takeshita, M., Terasaki, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quenching+Characteristics+of+Bathocuproinedisulfonic+Acid,+Disodium+Salt+in+Aqueous+Solution+and+Copper+sulfate+plating+solution.">Quenching Characteristics of Bathocuproinedisulfonic Acid, Disodium Salt in Aqueous Solution and Copper sulfate plating solution.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 57, (2018).</li><li>Noma, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Cu(I)+in+Copper+Sulfate+Electroplating+Solution.">Analysis of Cu(I) in Copper Sulfate Electroplating Solution.</a> Journal of The Surface Finishing Society of Japan. 63, 124-128 (2012).</li><li>Noma, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+Cu(I)+Complexes+in+Copper+Sulfate+Electroplating+Solution+by+Using+Reaction+Kinetics+with+a+Chelate+Regent.">Analysis of Cu(I) Complexes in Copper Sulfate Electroplating Solution by Using Reaction Kinetics with a Chelate Regent.</a> ECS Transactions. 58 (17), 77-88 (2014).</li><li>Koga, T., Nonaka, K., Sakata, Y., Terasaki, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Formation+and+Accumulation+of+Cu(I)+in+Copper+Sulfate+Electroplating+Solution.">Electrochemical Formation and Accumulation of Cu(I) in Copper Sulfate Electroplating Solution.</a> Journal of The Electrochemical Society. 165 (10), D423-D426 (2018).</li><li>Koga, T., Nonaka, K., Sakata, Y., Terasaki, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectroscopic+and+Electrochemical+Analysis+of+Cu(I)+in+Electroplating+Solution+and+Evaluation+of+Plated+Films.">Spectroscopic and Electrochemical Analysis of Cu(I) in Electroplating Solution and Evaluation of Plated Films.</a> Journal of The Electrochemical Society. 165 (10), 467-471 (2018).</li></ol>

У нас есть ничего не разглашать.

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.

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.

<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

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.

Концентрация Cu(I) в решении обшивка может быть определено из поглощения в 485 Нм Cu (I)-2BCS хелат. Рисунок 5 показывает спектров поглощения обшивка решений, которые были электризуются 0, 4, 6, 8 и 10 мин. Концентрация Cu(I), как правило, увеличение с 0 до 10 мин в зависимости от времени электролиза. Однако в результате измерения времени решены, задержка компонент появился помимо мгновенного компонента в реакции между БКС и Cu(I). Это уменьшает отношение сигнал шум (коэффициент S/N) значения поглощения и предотвращает точного определения концентрации Cu(I). Предпочтительнее использовать метод впрыска для определения концентрации Cu(I), поскольку изменения в оптической плотности, вызванные инъекции покрытие решение измеряется время разложения (рис. 6).
Информация о Cu(I), холдинговые структуры в решении покрытие получается путем численного анализа реакции кривой. В общем Cu(I) быстро окисляется до Cu(II) в водном растворе; но в решении покрытие считается стабилизированным, образуя комплекс с добавкой (особенно PEG)14. Реакция кривая отражает процесс комплексообразования Cu(I) и BCS. Реакция кривая состоит из компонент, который увеличивает сразу после инъекции решение покрытия и компонент, который постепенно увеличивается в течение нескольких десятков минут. Эти компоненты предполагают, что есть несколько холдинговых структур Cu(I) в растворе обшивки. Характеристики покрытия решения участвующих в Cu(I) может оцениваться путем анализа кривой реакции. Предполагая, что реакция Cu(I) с БКС — первый заказ реакция в отношении концентрации Cu(I), мы получили следующие кинетики реакции поглощения, в:
В = A0 + Аль [1 – exp (−t/TL)]
t-время от начала измерения, A0 соответствует к компоненту, который реагирует мгновенно (поглощение при t = 0) и Аль соответствует к компоненту, который реагирует медленно (на - A0). TL — постоянная времени Аль компонента. Чтобы имитировать цвет кривой реакции, мы применяется формула для первоначального анализа программного обеспечения (программное обеспечение может быть коммерчески доступных)13,15. Кривая, имитируя изменение поглощения цвета реакции гальванических решения показан на рисунке 7. От моделирования количественных параметров (A0, AL, TL), связанных с Cu(I) накопления. Результаты моделирования на этом рисунке были A0 = 0,053, Аль = 0.098, TL = 13,6 мин и r2 = 0,998. Рисунок 8 (график) участков моделирования значение A0 обшивка решение, которое было электризуются для разных времен. Хотя значение A0 не менялась значительно до 4 мин электролиза, увеличение соответствующего времени электролиза был замечен с 6 мин до 10 мин.
Обшивка была проведена на подложке медные 10 мин с решениями электролиза исследовать влияние Cu(I) на качество меднение как шероховатость и морфологии. Рисунок 8 показывает SEM (сканирующий электронный микроскоп) изображения поверхности структуры фильма, сданные электролиза решения. Структуру фильма в 0 мин и в 4 мин обшивки электролиза почти неразличимы. Есть мелкие частицы, адсорбированного плотно с размером несколько десятков нанометров и гладкой поверхности морфологии. После 6 мин обшивки электролиза есть некоторые припухлость на поверхности. После 10 минут обшивки электролиза есть большой коренастый шероховатости.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig1.jpg"> Рисунок 1: Структура и спектр поглощения в Cu (I)-комплекс БКС. Свежий сульфат меди, покрытие раствора и электролиза раствора. Так как Cu(I) накапливается в решении покрытия методом электролиза, спектра поглощения Cu (I)-комплекс БКС наблюдается в образце решения обшивка электролиза. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig2.jpg"> Рисунок 2: Схема оборудования для электрификации эксперимент (слева) и представитель условий электролиза эксперимент (справа). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig3.jpg"> Рисунок 3: картина сочетания частей чтобы быть под напряжением в эксперименте. Прикрепите джиг с пластиной электрода в стеклянный стакан и подключить его к источнику питания. (1) электрод (катод) пластина крепления часть акриловые стакан, частями (2) металлический электрод, (3) Медная пластина электрода (анод) и (4) платины. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig4.jpg"> Рисунок 4: Измерение поглощения Cu(I). Процедура измерения поглощения (слева) и фотографии образца решения (справа). Свежий сульфат меди, покрытие раствора (синий) и электролиза раствора (оранжевый). Так как Cu(I) накапливается в решении покрытия методом электролиза, это цветные оранжевый в образце решения обшивка электролиза. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig5.jpg"> Рисунок 5: Спектров поглощения Cu (I)-БКС в растворах электролиза. Электролиз время: (a) 0, (b) 4, (c) 6, (d) 8 и (e) 10 мин. После поглощения Cu (I)-БКС обычно увеличивается время электролиза становится длиннее, считается, что увеличивается количество Cu(I), накопленных в решении обшивки. Эта цифра представляет собой модификацию рисунок 2 Кога et al. 201815. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig6.jpg"> Рисунок 6: Измерение инъекций. Слева: Изображение камеры крышка. Существует порт шприц в верхней части ячейки; Вставьте дозатор и вставляют пример решения. Справа: Реакция кривая покрытие решение, которое было электризуются 1,0 A за 10 мин. Явно наблюдается резкое увеличение поглощения сразу же после инъекции и нежный увеличение. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig6large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig7.jpg"> Рисунок 7: Моделирование абсорбция покрытие решение (1,0 A, 10 мин). <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/59376/59376eq1.jpg"> </img>: измеренная точка, сплошная линия: установки кривой. Эта цифра представляет собой модификацию рисунок 4 Кога et al. 201815. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig7large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig8.jpg"> Рисунок 8: Осаждений по сравнению с время электролиза. (График) Нормализованное поглощения установку параметров заговор против время электролиза, A0. (Фотографии) SEM изображения поверхности пленки покрытия, которые были сданы на хранение в каждом электролиза раствора (раз выше фотографии являются электролиз раз). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig8large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Accumulation and Analysis of Cuprous Ions in a Copper Sulfate Plating Solution at JoVE.com

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

Накопление и анализ ионов меди в медный купорос, покрытие решение

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.

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. ...

Мы преуспели в количественной оценке моновалентной концентрации меди в решении покрытия с помощью этого простого метода. По количественной оценке, моновалентная медь является параметром, который каждый может использовать. Наши исследования будут способствовать будущему технологии покрытия.Если нейтрализующие и БКС решения будут подготовлены заранее. Просто смешайте покрытие раствора и измерьте его, так что даже на производственной площадке становится возможным измерение моновалентной меди. Мы следим за вариацией моновалентной меди в ванне с покрытием.Что привело к улучшению производственного процесса. Нашей целью является прогнозирование качества покрытия на основе оптической оценки раствора. Оптические методы чрезвычайно подходят для производственных площадок.Это будет ключевым устройством для создания технологии производства IoT. Для начала этой процедуры добавьте бар для перемешивания в стакан 200 миллилитров. Налейте 150 миллилитров раствора сульфатного сульфата в стакан.И оставьте покрытие раствор при комнатной температуре на один час. Начните поток азотного газа со скоростью потока 85 миллилитров в минуту. Вставьте трубку перед азотным газом в стакан.И дезоксидировать покрытие раствор, по крайней мере 30 минут. С помощью металлических ножниц добавьте медную пластину толщиной 3 миллиметра до 9,5 сантиметров на два сантиметра. Добавьте платиновую пластину толщиной 1 миллиметр в те же размеры.Вымойте медные и платиновые пластины этанолом. А потом промыть чистой водой. Используйте азотный газ для высыхания пластин.Прикрепите пластины к фиксации джиг. Вставьте джиг внутри стакана и исправить его на месте. Подключите электрод медной пластины к положительному концу питания.И соедините электрод платиновой пластины с отрицательным концом. Включите источник питания при постоянном токе одного ампера. Через 10 минут выключите питание и остановите мешалка.Пусть раствор отдохнуть в течение примерно 10 минут, чтобы частицы оседают. Установите две ячейки измерения поглощения и добавить бар перемешать к каждому. Затем влить 2,5 миллилитров раствора нейтрализации.И 219 микролитров решения БКС. Подготовь две ячейки для образца и ссылки. Смешайте в 22 микролитров покрытия образца раствора и перемешать в течение 20 минут.Нейтрализующий раствор разовьет оранжевый цвет. Смешайте решение, не отливка электролиза, со ссылкой. Цвет этого решения будет синим.Используйте спектрофотометр UV-Vis для измерения спектров поглощения образцового раствора в диапазоне длины волны от 400 до 600 нанометров. Для измерения инъекций используйте спектрофотометр UV-Vis с функцией измерения времени более 20 минут. Спектрофотометр должен иметь крышку камеры образца с портом шприца.И держатель клетки термостата с мешалки. Подготовь нейтрализующий раствор и раствор БКС в камере, содержащей мешалку. Установите ячейку в держатель и поверните скорость вращения мешалки до максимума.В режиме измерения времени установите время измерения до 1270 секунд на 485 нанометров и начните запись. Через минуту после начала использования пипетки для введения 22 микролитров образца покрытия раствора из шприца порт камеры крышки. Приобретайте кривые реакции для меди одного и BCS.Концентрация меди в покрытиях может быть определена от поглощения медной до клавиши БКС, заложенной на 485 нанометров. Спектр поглощения репрезентативных решений покрытия показан здесь. Медь одна концентрация имеет тенденцию к увеличению от нуля минут до 10 минут в зависимости от времени электролиза.Здесь показана кривая, имитирующая изменение и поглощение цветовой реакции раствора электропластивов. От моделирования параметры связанные с медью одно накопление количественно. Затем построено симуляционное значение компонента, который мгновенно реагирует, ноль в решении покрытия, которое было электролизировано.Хотя значение A0 не изменилось значительно до тех пор, пока после четырех минут электролиза, увеличение, соответствующее времени электролиза видно между 6 и 10 минут. Каждый раствор электролиза покроется на медные пластины, чтобы исследовать влияние меди на качество медного покрытия, такие как шероховатости и формы. Из изображений SEM, структуры поверхности покрытия от использования нулевой минуты и четыре минуты электролиза решения почти неотличимы.После шести минут электролиза покрытие некоторые опухоль на поверхности можно увидеть. Хотя через 10 минут есть большой коренастый шероховатости. По сравнению с общей цветовой реакцией требуется время, чтобы сформировать сложные или моновалентные меди и БКС или точное измерение еще по крайней мере 20 минут.Метод инъекции используется для более точного определения. Наряду со временем реакция цветной реакции. Также можно проанализировать утаивательный компонент моновалентной меди.Традиционно считалось, что моновалентная медь не существует в жидком растворе. Мы сделали моновалентную медь в растворе покрытия видимой.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

Активация молекул, ионов, и твердые частицы с акустической кавитации

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic ...

In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

На месте SIMS и ИК спектроскопии Ну определенных поверхность, подготовленную мягкой посадки Масса выбранных ионов

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of materials that are inaccessible using ...

Exfoliation of Egyptian Blue and Han Blue, Two Alkali Earth Copper Silicate-based Pigments

Пилинг египетского Голубой и Хань Синем, два пигмента щелочноземельных Медь на основе силикатов

In a visualized example of the ancient past connecting with modern times, we describe the preparation and exfoliation of CaCuSi4O10 and BaCuSi4O10, the ...

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Preparation and Characterization of SDF-1ÃƒÅ½Ã‚Â±-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Подготовка и характеристика SDF-1α-хитозан-Декстрансульфат наночастиц

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Динамический Электрохимический Измерение ионы хлора

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Синтез и Отслоение дискотического циркониевых Фосфаты для получения кристаллов коллоидное Liquid

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by Copper(I)-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by CopperI-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

Получение коранулен-функционализированного Hexahelicene по меди (I) -catalyzed алкине-азида циклоприсоединения непланарной полиароматических единиц

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar ...

Sulfate Separation by Selective Crystallization with a Bis-iminoguanidinium Ligand

Сульфат Разделение селективной кристаллизацией с Бис-iminoguanidinium-лигандом

A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, ...

A Convenient Method for Extraction and Analysis with High-Pressure Liquid Chromatography of Catecholamine Neurotransmitters and Their Metabolites

Удобный метод для извлечения и анализа с высокого давления жидкостной хроматографии и их метаболитов катехоламинов нейротрансмиттеров

The extraction and analysis of catecholamine neurotransmitters in biological fluids is of great importance in assessing nervous system function and ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Подготовка стабильной бициклических Aziridinium ионов и их кольцо открытие для синтеза Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...