Name: L’accumulation et l’analyse des Ions cuivreux dans un placage de Solution de Sulfate de cuivre (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min
Description: Apprenez à quantifier les ions cuivreux monovalents dans les solutions de placage par spectrophotométrie UV-Vis. Cette méthode simple permet de surveiller la concentration en cuivre et d'améliorer la qualité des revêtements dans les procédés industriels.

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Nous remercions Marie Amélie Hirakawa pour sa grande contribution à cette recherche.

Remarque : Veuillez vérifier toutes les fiches signalétiques (FS). S’il vous plaît porter un équipement de protection lors de l’expérimentation avec l’électrodéposition de sulfate de cuivre.
1. préparation de la solution de placage de sulfate de cuivre
NOTE : Le placage de solution aqueuse de sulfate de cuivre est établi par la combinaison d’acide sulfurique (0,5 mol/L), sulfate de cuivre (0,4 mol/L), le chlore (Cl, 1,41 mmol/L), polyéthylène glycol (PEG ; MW 4000 : 0,025 mmol/L), le disulfure de bis(3-sulfopropyl) (SPS, 0,003 mmol/L) et Janus vert B (JGB, 0,004 mmol/L) dans l’eau pure.
<ol><li>Placer une barre de mélanger dans un bécher de 1 L et versez dans 600 mL d’eau pure. Ajouter de l’acide sulfurique (95,0 % : 49,04 g) en petites portions, tout en remuant. Laissez-le jusqu'à ce que la solution se refroidit.</li>
	<li>Ajouter le sulfate de cuivre (99,5 % : 99,876 g) à la solution petit à petit. Remuer pendant 30 min.</li>
	<li>Ajouter 23,7 mL d’acide chlorhydrique (0,02 mol/L), 0,1 g de polyéthylène glycol, 1 mL de solution SPS de 1 mg/L et 1 mL de solution JGB 2 mg/L.</li>
	<li>Transvaser la solution dans une fiole jaugée (1 L). Ajouter de l’eau pure et ajuster à 1 L. transfert du sulfate de cuivre électrodéposition solution dans un récipient en polyéthylène et conserver à température ambiante dans l’obscurité.</li>
</ol>2. formation de la cu (i) dans la solution de placage
<ol><li>Verser 150 mL de l’électrodéposition de solution dans un bécher de 200 mL de sulfate de cuivre. Mettre la barre mélanger dans le bol et remuer à 500 tr/min. Laisser la solution de placage à l’avance à la température ambiante (23 ° C ± 1 ° C) pendant 1 heure.</li>
	<li>Insérer un tube dans un bécher et laisser couler de l’azote (environ 85 mL/min). Désoxygéner la solution de placage à l’azote pendant plus de 30 minutes.</li>
	<li>Couper la plaque de cuivre de 0,3 mm épais avec des cisailles à métaux aux dimensions 9,5 cm x 2 cm. Couper la plaque platine d’une épaisseur de 0,1 mm de la même manière.</li>
	<li>Laver les plaques de cuivre et le platine avec de l’éthanol et rincer à l’eau pure. Sec à l’azote.</li>
	<li>Fixez la plaque de cuivre et plaque platine pour le gabarit de fixation, insérez-le dans le bécher et le fixer. La zone immergée de chaque plaque à la solution de placage est 4 x 2 cm2 (voir Figure 2). Remarque : Le gabarit se compose d’un gobelet acrylique fixation partie (Figure 3 (1)) et parties métalliques électrode (Figure 3 (2)). La partie de l’électrode se compose des pièces pour fixer la plaque, et la partie se connecte le cordon du bloc d’alimentation.</li>
	<li>Connecter les électrodes (anode) de la plaque de cuivre à la borne positive de l’alimentation (Figure 3 (3)) et l’électrode de la plaque platine (cathode) le pole négatif de l’alimentation (Figure 3 (4)).</li>
	<li>Allumez l’alimentation électrique à une température constante actuelle de 1,0 A (densité de courant : 62,5 mA/cm2). Cu est formé dans la solution de placage selon la durée de l’électrolyse, et concentration de CU (i) (montant cumulé) est maximisée en environ 10 min. Remarque : Si la plaque est insérée tandis que l’agitateur tourne, la solution de placage peut répandre et le gobelet peut tomber. S’il vous plaît installer le gabarit avant la mise sous tension pour éviter un danger.</li>
	<li>Mettez hors tension après 10 min et arrêter le mélangeur. Laissez-le pendant environ 10 min jusqu'à ce que les particules se déposent.</li>
</ol>3. quantification de la cu (i)
<ol><li>Préparer la solution BCS (10-2 mol/L) en dissolvant 0,36 g de la molécule dans 100 mL d’eau pure. Agiter la solution et dissoudre la BCS dans un montant excédentaire par rapport au cuivre monovalent. Stocker la solution BCS dans un récipient opaque et entreposer le récipient dans l’obscurité. Remarque : Dans la mesure, la concentration de BCS dans la solution de l’échantillon est réglée à 1 000 fois ou plus la concentration de CU (i).</li>
	<li>Ajouter 60 mL d’acide acétique (1 mol/L) et 25,2 mL de solution de NaOH (1 mol/L) à 120 mL d’eau pure pour préparer une solution neutralisante (solution tampon).</li>
	<li>Mettre une barre de remuer dans la cellule de mesure d’absorption (longueur du trajet optique : 1 cm) et y verser 2,5 mL de solution de neutralisation et 219 μL de solution BCS.</li>
	<li>Mélanger dans 22 μL d’échantillon (étape 2.9) de la solution de placage. Remuez pendant 20 min. NOTE : Afin d’assurer que la fonction de BCS est normale, le pH de la solution de l’échantillon à mesurer ne doit pas être inférieur à 4. BCS sélectivement forme un complexe avec cu (i). Le Cu (I)-BCS complexe absorbe dans la région visible (400 à 550 nm), et la solution neutralisante développe une couleur orange (Figure 4).</li>
	<li>Mesurer le spectre d’absorption de la solution échantillon (3.4) avec un spectrophotomètre UV/visible (longueurs d’onde : 400-600 nm) (Figure 5e). Remarque : Il n’y a aucun appareil de mesure de contrainte et les conditions, et il est souhaitable de les rendre identiques en série d’une expérience.</li>
	<li>Calculer la concentration de CU (i) en utilisant la loi de Lambert-Beer : A = εlc où : A représente absorbance, L est la longueur du trajet optique, ε est le coefficient d’absorption molaire (BCS : 1,2 × 104 à 485 nm), et c est la concentration molaire (mol/L) du soluté. Remarque : Étant donné que la longueur du trajet optique est de 1 cm, la concentration de CU (i) dans la cellule est simplement l’absorbance divisé par le coefficient d’extinction molaire. La valeur obtenue en multipliant le ratio 125 (la dilution pli avec la solution neutralisante) est la concentration de CU (i) de la solution de placage.</li>
</ol>4. mesure injection de CU (i) et BCS couleur des courbes de réaction
<ol><li>Utilisez un spectrophotomètre UV/vis avec fonction de mesure de temps de plus de 20 min pour la mesure de l’injection. Le spectromètre devrait avoir un échantillon de chambre couvercle doté d’un port de la seringue (Figure 6 à gauche) et un porte-cuve thermostat avec un agitateur.</li>
	<li>Utiliser une cellule carrée de 1 cm x 1 cm pour la mesure de l’absorbance. Mettre s stir la barre dans la cellule d’absorption.</li>
	<li>Verser 2,5 mL de la solution neutralisée préparée en 3.2 et 219 μL de la solution BCS préparée au point 3.1 dans la cellule. Maximiser la vitesse de rotation d’agitation.</li>
	<li>Régler l’heure de la mesure à 1 270 s dans le mode de mesure de temps à 485 nm et commence. Un min après le démarrage, injecter 22 μl de l’échantillon de solution de placage (2.9) avec une pipette dans le port de seringue du couvercle de la chambre. Courbes de réaction du cu (i) et le BCS sera acquis (droit de laFigure 6 ).</li>
</ol>

<ol><li>Kondo, K., Akolkar, R. N., Barkey, D., Yokoi, M. Chap 1. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKondo%2C+K+%22Copper+Electrodeposition+for+Nanofabrication+of+Electronics+Devices%22">Copper Electrodeposition for Nanofabrication of Electronics Devices</a>. , Springer. New York. (2014).</li>
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<li>Noma, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+Cu%28I%29+in+Copper+Sulfate+Electroplating+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+The+Surface+Finishing+Society+of+Japan%22%5BJournal%5D)">Analysis of Cu(I) in Copper Sulfate Electroplating Solution.</a> Journal of The Surface Finishing Society of Japan. 63, 124-128 (2012).</li>
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</ol>

Nous n’avons rien à divulguer.

La figure 2 illustre schématiquement un système d’expérience de l’électrolyse. Le jig est un article commandé, qui se compose d’une partie acrylique fixée à béchers et des pièces métalliques pour la fixation des plaques et pour la connexion avec l’alimentation. Par ce mécanisme, la zone d’immersion des plaques devient constante, et la relation entre la valeur actuelle et la densité de courant est constant. Dans nos conditions, l’immersion est 4 cm x 2 cm, et la densité de courant sera 62,5 mA/cm2 avec un courant de 1 A. Dans la procédure de l’accumulation de CU (i), une plaque de cuivre est attachée à l’anode et une plaque de platine est attachée à la cathode. Afin d’accroître l’efficacité de l’accumulation du cu (i), il est préférable de désoxyder la solution de placage à l’azote au préalable.
Mesure quantitative de CU (i) consiste en une procédure simple. Verser la solution de neutralisation et de la solution BCS dans la cellule et mélanger la solution de placage (Figure 4). Il est nécessaire de remuer pendant plus de 20 min, jusqu'à ce que le cu (i) et BCS réagir suffisamment. Il s’agit d’assurer l’exactitude de la mesure en avançant suffisamment la réaction. Si cu est contenue dans la solution de placage, la solution de l’échantillon apparaît orange et un spectre d’absorption ayant un pic à 485 nm est obtenu. Changements de couleur de la solution en raison de la formation du complexe ont été dramatiques et surpris de nombreux techniciens de cuivrage.
Il est confirmé que le cu (i) s’accumule dans la solution lorsqu’un courant traverse le sulfate de cuivre électrodéposition solution (Figure 5). Le spectre d’absorption montre la forme du Cu (I)-complexe BCS, qui convient pour le calcul de la concentration de CU (i) de l’absorbance à 485 nm. Bien que la valeur actuelle est arbitraire, cu (i) s’accumule guère à une valeur actuelle de 0,2 A et une valeur de courante plus élevée est requise. Bien que le montant cumulé de CU (i) tend à augmenter avec le temps de l’électrolyse, il est saturé par un courant excessif (par exemple, l’électrolyse pendant plus de 10 min à 1,0 A). Le montant cumulé de CU (i) a augmenté par électrolyse pendant 10 min, lorsque la valeur actuelle est de 0,5 à 1,0 A14. Lorsqu’un courant excessif coulé (par exemple, à 1,0 A pendant 20 min), la concentration de CU (i) diminue. Ceci est pensé pour être associés à la formation de particules de cuivre en raison de l’état d’avancement de la réaction disproportionnée.
La réaction du SCA et de CU (i) dans la solution de placage a composants multiples, qui rendent souvent difficile la détermination précise de la concentration. Afin de résoudre ce problème, une mesure de l’injection est souhaitable (Figure 6). Dans cette mesure, l’intensité de l’absorption du Cu (I)-complexe BCS est acquis comme un montant modifié par rapport à la référence avant l’injection de la solution de placage, donc elle peut être déterminée avec plus de précision. En outre, étant donné que la courbe de réaction peut être simplement numériquement analysée, la concentration peut être connue avec une grande précision même si la réaction n’est pas terminée. Les composants de la courbe de réaction sont censés refléter la structure de rétention de CU (i) dans la solution de placage14.
Il est important de modéliser la structure de l’exploitation du cu (i) dans la solution de placage contre l’affirmation que le cu (i) dans le bain d’électrodéposition oxyde instantanément cu (ii). Nous vous proposons le modèle suivant de l’analyse des caractéristiques de la montant actuel, la formation et l’accumulation de CU (i). Une partie de l’élue de la plaque de cuivre cu (i) est conservée dans une solution sous la forme d’un Cu (I)-complexe de la cheville. Dans les premiers stades de la formation du complexe, des ions de chlorure sont censées jouer un rôle de stabilisateur temporaire pour cu (i)6,8. Cu (i) coordonné à cheville est incorporé à l’intérieur de la structure tridimensionnelle, et c’est dans un environnement hydrophobe. Lorsque la formation de CU (i) est promue, excès cu (i) est coordonnée à la surface de la cheville et peut-être dans le voisinage du liquide. Étant donné que le cu (i) sur la surface réagit rapidement avec le BCS, il reflétera la composante A0 de la courbe de réaction. Étant donné que le cu (i) à l’intérieur de la cheville est protégée contre les agressions BCS, il a une composante lente de AL. Il a été souligné que la composante A0 influe principalement sur la qualité de l’électrodéposition du film15. Cette information est importante pour la gestion de la solution de placage.
En accélérant la dénaturation de la solution de placage et vérifier la concentration de CU (i) accumulée et la structure de l’exploitation, il est possible de caractériser clairement la solution de placage. C’est important non seulement pour comprendre le procédé de placage, mais aussi pour prédire la qualité du film placage à produire. De la vérification de l’image de la SEM, il a été démontré que la concentration de CU (i), en particulier la composante A0, est fortement impliquée dans la génération de la rugosité du revêtement film (Figure 8). Mesure sur place de CU (i) donne de nouvelles indications pour la gestion des bains.
Cette recherche peut contribuer à la gestion de la baignoire de placage basée sur la mesure optique. Notre objectif est d’élaborer un système capable d’évaluer l’état de la baignoire de placage sur la chaîne de production à temps et in situe.

Comme les cartes de circuits imprimés deviennent plus denses et multicouches, gestion de solutions de placage au cours du processus de fabrication devient plus importante de maintenir la qualité du produit. En sulfate de cuivre électrolytique, l’ion cuivre monovalente (ions cuivreux : Cu(I)) a été établi qu’une des principales causes de la grande rugosité et finition mate de la surface de cuivrage. 6,7, le comportement et le rôle de CU (i) en placage processus1,2,3,4,5, l’effet de chaque additif, ainsi que la tenue de la structure 8 ont été étudiés. Il est nécessaire d’analyser le cu (i) dans la solution de placage, mais il était difficile de quantifier sa concentration en raison de l’instabilité du cu (i) en solution aqueuse. Par conséquent, l’analyse sur place des cu (i) dans le bain d’électrodéposition est un outil efficace pour le contrôle de la solution de placage.
Nous avons effectué une analyse colorimétrique utilisant un réactif chélateur aqueux, BCS (bathocuproinedisulfonic, de disodium), d’établir sur place le dosage du cu (i) dans un solution de placage de sulfate de cuivre. La BCS peut servir à mesurer la concentration de CU (i) dans les solutions aqueuses9,10,11. Le réactif de réaction colorimétrique des type du cuproine, qui a été traditionnellement utilisé pour le dosage du cu (i), est hydrophobe et extraction à l’alcool est nécessaire. Il a été démontré que le BCS est hydrophile et peut mesurer directement de CU (i) en solution aqueuse. Deux molécules de BCS coordonnent à un cu (i) pour former des complexes 1:2 qui absorbent la lumière visible à longueurs d’onde entre 400 et 550 nm (voir Figure 1). Nous avons mis en place une méthode pour déterminer la concentration de CU (i) dans la solution de placage de la mesure de l’absorbance de la Cu (I)-BCS complexe12,13. Dans la première partie du présent protocole, une méthode d’accélération de la formation de CU (i) dans une solution de placage dans un système expérimental de modèle et de la mesure quantitative de la concentration de CU (i) dans une solution de placage de sulfate de cuivre sont décrites. C’est fondamental afin de clarifier le processus de formation et l’accumulation de CU (i) dans le bain.
En outre, il a été démontré que la réaction de la couleur du cu (i) et BCS peut être divisée en composants de réaction rapide et relativement lente réaction. Ceci augmente l’incertitude sur la mesure de l’absorbance. Pour contourner ce problème, nous avons développé une méthode de mesure des courbes de réaction par une injection méthode14,15. La deuxième partie montre la mesure de CU (i) selon la méthode de l’injection. En analysant les éléments obtenus par la méthode de l’injection, on peut s’approcher mieux comprendre le mécanisme de formation de CU (i) et maintenant la structure en solution.
Classiquement, il a été affirmé que cu (i) dans une solution de placage est immédiatement oxydé en ions cuivriques (Cu(II)). Nous avons confirmé qu’il y a plusieurs millimoles (mmol/L) de CU (i) dans le bain de la ligne de production de12. Selon cette méthode d’expérimentation, l’accumulation de CU (i) similaire à la baignoire de placage peut être reproduite même dans le bécher du laboratoire. Il s’agit d’une technologie fondamentale pour élucider le processus de production et d’accumulation de CU (i) dans un solution, qui était inconnue14de galvanoplastie de sulfate de cuivre. En outre, en contrôlant cu (i) dans la solution de placage, il est également possible de prédire l’effet du cu (i) sur la qualité de l’électrodéposition film15.

<table><tbody><tr><td>Acide acétique</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>Plaque de cuivre</td><td>YAMAMOTO-MS</td><td>B-60-P05</td><td></td></tr><tr><td>Sulfate de cuivre</td><td>Wako</td><td>033-04415</td><td></td></tr><tr><td>Acide hydrochorinique</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>Magnétique agitateur</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>Plaque de platine</td><td>NILACO</td><td>PT-353326</td><td></td></tr><tr><td>Bloc d’alimentation</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>Barre</td><td>d’agitation AS ONE</td><td>1-5409-01</td><td></td></tr><tr><td>Acide sulfurique</td><td>Wako</td><td>192-04696</td><td></td></tr><tr><td>Orifice de seringue</td><td>JASCO</td><td>CSP-749</td><td></td></tr><tr><td>Support de cellule de thermostat avec agitateur</td><td>JASCO</td><td>STR-773</td><td></td></tr><tr><td>Spectrophotomètre UV/vis</td><td>JASCO</td><td>V-630</td><td></td></tr></tbody></table>

l’accumulation et l’analyse des ions cuivreux dans un placage de solution de sulfate de cuivre

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

Connaissance du comportement des ions cuivreux (ion monovalent de cuivre : Cu(I)) dans un bain d’électrodéposition de sulfate de cuivre est importante pour améliorer le processus de placage. Avec succès, nous avons mis au point une méthode pour mesurer quantitativement et facilement les cu (i) dans une solution de placage et utilisé pour l’évaluation de la solution. Dans cet article, une mesure quantitative de spectre d’absorption et une mesure temporelle injection de CU (i) par une réaction colorée, les concentrations sont décrites. Cette procédure est efficace comme méthode pour se reproduire et à élucider le phénomène se produisant dans le bain en laboratoire. Tout d’abord, le processus de formation et l’accumulation de CU (i) en solution par électrolyse d’une solution de placage est montré. La quantité de CU (i) dans la solution est augmentée par électrolyse à des valeurs plus élevées de courants que le procédé de placage habituel. Pour le dosage du cu (i), BCS (bathocuproinedisulfonic, de disodium), un réactif qui réagit sélectivement avec cu (i), est utilisé. La concentration de CU (i) peut être calculée de l’absorption du Cu (I)-complexe BCS. Ensuite, la mesure du temps de la réaction de la couleur est décrite. La courbe de réaction de couleur de CU (i) et BCS mesurée par la méthode d’injection peut être décomposée en un composant instantané et un retard. Par l’analyse de ces éléments, la structure de holding de CU (i) peut être clarifiée, et cette information est importante pour prévoir la qualité du film placage à produire. Cette méthode est utilisée pour faciliter l’évaluation de la baignoire de placage dans la chaîne de production.

Les concentrations de CU (i) dans la solution de placage peuvent être déterminée de l’absorbance à 485 nm du Cu (I)-chélate de 2BCS. La figure 5 montre les spectres d’absorption des solutions placage qui ont été électrolysées pendant 0, 4, 6, 8 et 10 min. La concentration de CU (i) a tendance à passer de 0 à 10 min selon la durée de l’électrolyse. Cependant, à la suite de la mesure temporelle, un composant de retard est apparu en plus de la composante instantanée de la réaction entre le BCS et cu (i). Ceci réduit le ratio signal-bruit (rapport signal/bruit) de la valeur d’absorbance et empêche la détermination précise de la concentration de CU (i). Il est préférable d’utiliser la méthode d’injection de déterminer la concentration de CU (i), parce que la différence d’absorption causée par l’injection de la solution des plaques est mesurée par la décomposition de l’époque (Figure 6).
Informations sur la cu (i) tenir la structure dans la solution de placage sont obtenues par l’analyse numérique de la courbe de réaction. En général, le cu (i) est rapidement oxydé en cu (ii) en solution aqueuse ; mais dans la solution de placage, il est considéré s’être stabilisée en formant un complexe avec un additif (surtout PEG)14. La courbe de réaction reflète le processus de chélation de CU (i) et de la SFP. La courbe de réaction se compose d’un composant qui augmente immédiatement après l’injection de solution de placage et un composant qui augmente lentement au cours de plusieurs dizaines de minutes. Ces éléments donnent à penser qu’il y a plusieurs structures de détention de CU (i) dans la solution de placage. Caractéristiques de la solution de placage impliquée dans CU (i) peuvent être évalués en analysant la courbe de réaction. En supposant que la réaction du cu (i) avec BCS est une réaction de premier ordre en ce qui concerne la concentration de CU (i), nous avons obtenu la cinétique de la réaction suivante de l’absorbance, à :
A = A0 + AL [1-exp (−t/TL)]
t est le temps depuis le début de la mesure, A0 correspond à un composant qui réagit instantanément (absorbance à t = 0) et AL correspond à un composant qui réagit lentement (à - A0). TL est la constante de temps de la composante de l’AL. Pour simuler la courbe de réaction de couleur, nous avons utilisé la formule du logiciel d’analyse original (le logiciel peut être disponible dans le commerce)13,15. Une courbe simulant la variation de l’absorbance de la réaction de la couleur de la solution de revêtement électrolytique est illustrée à la Figure 7. De la simulation, les paramètres (A0, AL, TL) liés à l’accumulation de CU (i) sont quantifiées. Les résultats de la simulation dans cette figure sont A0 = 0,053, AL = 0,098, TL = 13,6 min et r2 = 0.998. Figure 8 (graphique) trace la valeur de simulation A0 dans la solution de placage qui est électrolysée à des moments différents. Bien que la valeur de A0 n’a pas changé considérablement jusqu'à 4 min d’électrolyse, une augmentation correspondant à la durée de l’électrolyse a été vu de 6 min à 10 min.
Placage a été réalisée sur un substrat de cuivre pendant 10 min avec les solutions d’électrolyse pour étudier l’effet de CU (i) sur la qualité de l’électrodéposition de cuivre comme la rugosité et la morphologie. La figure 8 montre les images de SEM (Microscope électronique à balayage) de la structure de surface de film déposé avec les solutions de l’électrolyse. La structure du film à 0 min et 4 min de placage à l’électrolyse sont presque impossibles à distinguer. Il y a des fines particules adsorbées dense avec une taille de plusieurs dizaines de nanomètres et une morphologie de surface lisse. Après 6 min de placage à l’électrolyse, il y a peu d’enflure sur la surface. Après 10 min de placage à l’électrolyse, il y a une grande rugosité chunky.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig1.jpg"> Figure 1 : Structure et spectre d’absorption du Cu (I)-complexe BCS. Sulfate de cuivre frais placage solution et électrolyse. Étant donné que le cu (i) s’accumule dans la solution de revêtement par électrolyse, le spectre d’absorption du Cu (I)-complexe BCS est observé dans l’exemple de solution de placage à l’électrolyse. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig1large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig2.jpg"> Figure 2 : Schéma de l’équipement pour l’expérience d’électrification (à gauche) et représentant des conditions de l’électrolyse experiment (à droite). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig2large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig3.jpg"> Figure 3 : photo d’une combinaisons de pièces de mise sous tension à l’expérimentation. Fixer le gabarit avec la plaque de l’électrode sur la carafe en verre et connectez-le à l’alimentation. (1) cadre de fixation acrylique bécher, pièces de l’électrode (2) métal, (3) cuivre plaque électrode (anode) et platine (4) la plaque électrode (cathode). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig3large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig4.jpg"> Figure 4 : Mesurage de l’absorption du cu (i). Procédure de mesure de l’absorption (à gauche) et des photos de la solution de l’échantillon (à droite). Sulfate de cuivre frais placage solution (bleue) et électrolyse (orange). Cu (i) s’accumule dans la solution de revêtement par électrolyse, il est couleur orange dans l’exemple de solution de placage à l’électrolyse. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig4large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig5.jpg"> Figure 5 : Des spectres d’Absorption du Cu (I)-BCS dans les solutions de l’électrolyse. Durée de l’électrolyse : (a) 0, (b) 4, (c) (d), 8, 6) et (e) 10 min. Depuis l’absorption du Cu (I)-BCS généralement augmente à mesure que le temps d’électrolyse s’allonge, il est considéré que le montant de CU (i) accumulés dans la solution de placage est augmenté. Ce chiffre est une modification de la Figure 2 de Koga et coll. 201815. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig5large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig6.jpg"> Figure 6 : Mesure injection. Gauche : Photo du couvercle de la chambre. Il y a un port de la seringue dans la partie supérieure de la cellule ; insérer une pipette il et injecter la solution d’échantillon. Droite : Courbe de réaction de la solution qui a été électrolysée à 1,0 A 10 min des plaques. On observe clairement une forte augmentation de l’absorbance immédiatement après l’injection et une légère augmentation. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig6large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig7.jpg"> Figure 7 : Simulation de l’absorbance de la solution (1.0 A, 10 min) des plaques. <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/59376/59376eq1.jpg"> : mesuré point, ligne pleine : raccord courbe. Ce chiffre est une modification de la Figure 4 de Koga et coll. 201815. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig7large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59376/59376fig8.jpg"> Figure 8 : Dépôt par rapport au temps de l’électrolyse. (Graphique) Paramètres d’ajustement normalisé d’absorbance sont tracées contre la montre de l’électrolyse, A0. (Photos) Les images de SEM de la surface de film de placage qui ont été déposés dans chaque solution d’électrolyse (électrolyse fois au-dessus de photos arrive). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59376/59376fig8large.jpg" target="_blank">S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.</a>

Ici, l’accumulation des ions cuivreux dans une solution en une expérience de modèle et d’une analyse fondée sur des mesures quantitatives d’électrodéposition de sulfate de cuivre sont décrits. Cette expérience reproduit le processus d’accumulation des ions cuivreux dans le bain.

L’accumulation et l’analyse des Ions cuivreux dans un placage de Solution de Sulfate de cuivre

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. ...

Nous avons réussi à quantifier la concentration de cuivre monovalent dans la solution de placage en utilisant cette méthode simple. Par quantification, le cuivre monovalent est un paramètre que n’importe qui peut utiliser. Nos recherches contribueront à la technologie de placage future.Si les solutions neutralisantes et BCS sont préparées à l’avance. Il suffit de mélanger la solution de placage et de la mesurer, de sorte que même sur le site de fabrication de la mesure du cuivre monovalent devient possible. Nous surveillons la variation du cuivre monovalent dans le bain de placage.Ce qui a entraîné une amélioration du processus de fabrication. Notre objectif est de prédire la qualité du revêtement basée sur l’évaluation optique de la solution. Les méthodes optiques sont extrêmement adaptées aux sites de production.Il sera un dispositif clé pour créer la technologie de fabrication à IoT. Pour commencer cette procédure ajouter une barre de remue-remuer à un bécher de 200 millilitres. Verser 150 millilitres de solution de placage de sulfate de cuivre dans le bécher.Et laissez la solution de placage à température ambiante pendant une heure. Commencez le flux de gaz azoté à un débit de 85 millilitres par minute. Insérez le tube avant le gaz azoté dans le bécher.Et déoxidiser la solution de placage pendant au moins 30 minutes. À l’aide de ciseaux métalliques, ajouter une plaque de cuivre de 3 millimètres d’épaisseur à 9,5 centimètres par deux centimètres. Ajoutez une plaque de platine de 1 millimètre d’épaisseur aux mêmes dimensions.Laver les plaques de cuivre et de platine avec de l’éthanol. Et puis rincer à l’eau pure. Utilisez du gaz azoté pour sécher les plaques.Attachez les plaques au gabarit de fixation. Insérez le gabarit à l’intérieur du bécher et fixez-le en place. Connectez l’électrode de la plaque de cuivre à l’extrémité positive de l’alimentation électrique.Et connecter l’électrode de la plaque de platine à l’extrémité négative. Allumez l’alimentation électrique à un courant constant d’un ampère. Après 10 minutes, éteignez le courant et arrêtez l’agitateur.Laisser reposer la solution pendant environ 10 minutes pour laisser les particules se déposer. Définissez deux cellules de mesure d’absorption et ajoutez une barre d’agitation à chacune. Puis versez 2,5 millilitres de solution de neutralisation.Et 219 microlitres de solution BCS. Préparer deux cellules pour l’échantillon et la référence. Mélanger dans 22 microlitres d’échantillon de solution de placage et remuer pendant 20 minutes.La solution neutralisante développera une couleur orange. Mélanger la solution de placage non électrolyse avec la référence. La couleur de cette solution sera bleue.Utilisez un spectrophotomètre UV-Vis pour mesurer les spectres d’absorption de la solution de l’échantillon dans la plage de longueur d’onde de 400 à 600 nanomètres. Utilisez un spectrophotomètre UV-Vis avec une fonction de mesure du temps de plus de 20 minutes pour la mesure de l’injection. Le spectrophotomètre doit avoir un couvercle de chambre d’échantillon avec un port de seringue.Et un support de cellule thermostat avec un agitateur. Préparez une solution neutralisante et une solution BCS dans une cellule contenant une barre d’agitateur. Placez la cellule dans le support et tournez la vitesse de rotation de l’agitateur au maximum.Dans le mode de mesure du temps, réglez le temps de mesure à 1270 secondes à 485 nanomètres et commencez à enregistrer. Une minute après avoir commencé à utiliser une pipette pour injecter 22 microlitres de l’échantillon de solution de placage à partir du port de seringue du couvercle de la chambre. Acquérir des courbes de réaction pour le cuivre un et BCS.La concentration de cuivre dans les solutions de placage peut être déterminée de l’absorption de la clé en cuivre à la clé BCS posée à 485 nanomètres. Les spectres d’absorption des solutions de placage représentatifs sont affichés ici. La concentration de cuivre a tendance à augmenter de zéro minutes à 10 minutes selon le temps d’électrolyse.Une courbe simulant le changement et l’absorption de la réaction de couleur de la solution d’électroplacage est montrée ici. À partir de la simulation, les paramètres liés au cuivre une accumulation sont quantifiés. Ensuite, la valeur de simulation du composant qui réagit instantanément, Un zéro dans la solution de placage qui a été électrolysé est tracé.Bien que la valeur de L’A0 n’ait pas changé de façon significative avant quatre minutes d’électrolyse, une augmentation correspondant au temps d’électrolyse est observée entre six et 10 minutes. Chaque solution d’électrolyse est plaquée sur des plaques de cuivre pour étudier l’influence du cuivre sur la qualité du placage de cuivre comme la rugosité et la forme. À partir des images SEM, les structures de surface de revêtement de l’utilisation des solutions d’électrolyse de zéro minute et quatre minutes sont presque indiscernables.Après six minutes d’électrolyse placage un certain gonflement sur la surface peut être vu. Alors qu’après 10 minutes il y a une grosse rugosité chunky. Par rapport à la réaction générale de couleur, il faut du temps pour former un cuivre complexe ou monovalent et BCS ou une mesure précise encore pendant au moins 20 minutes.La méthode d’injection est utilisée pour une détermination plus précise. Avec la réponse de temps de la réaction de couleur. Il est également possible d’analyser le composant de rétention du cuivre monovalent.Traditionnellement, on a pensé que le cuivre monovalent n’existe pas de façon durable dans la solution liquide. Nous avons rendu visible le cuivre monovalent dans la solution de placage.

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