JPS5913585B2 - Automatic management method and device for main components of chemical copper plating solution - Google Patents
Automatic management method and device for main components of chemical copper plating solutionInfo
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- JPS5913585B2 JPS5913585B2 JP11928776A JP11928776A JPS5913585B2 JP S5913585 B2 JPS5913585 B2 JP S5913585B2 JP 11928776 A JP11928776 A JP 11928776A JP 11928776 A JP11928776 A JP 11928776A JP S5913585 B2 JPS5913585 B2 JP S5913585B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化学銅めつき液中の主成分濃度、めつき速度を
自動的に管理する方法およびその装置に10関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for automatically controlling the concentration of main components in a chemical copper plating solution and the plating speed.
従来、化学銅めつき液の主成分濃度管理は、試行錯誤的
なものであつた。Conventionally, controlling the concentration of the main components of chemical copper plating solutions has been a process of trial and error.
すなわち、めつきを施すべき被めつき体の全表面積を概
算しておき、めつき速度とめつき時間から主成分消費量
をメーカ15−が作成したファクターに基づいて算出し
、所定量を補給するものであり、より正確な濃度管理方
法としては、間欠的に化学分析することによつて濃度調
整を行なつていた。無機、有機材料等の絶縁材料を金属
被覆して複合材料化するさい、化学20銅めつきは、金
属銅の電気良導性を利用して絶縁材料に導電性を付与す
るための前処理的なものであつた。この場合には、銅め
つき皮膜の機械的性質を重要視する必要もなく、上記管
理方法のごとく精度としては低いが、顧客の管理容易な
方法で25+分であつた。しかし、最近プリント配線板
のごとく、化学銅めつきによつて絶縁材料上に金属銅の
導体を形成する利用法が多くなつてきた。このような場
合には、導体としての電気的特性はもとより、金属とし
ての機械的性質がある程度以上必30要である。しかし
、めつき皮膜の特性はめつき液の主成分濃度によつて著
しく影響を受けるために、上記のごとく、試行錯誤的管
理方法では再現性、信頼性良好なめつきを施すことがで
きないのが当然である。したがつて、上記方法の欠点を
なくす35ために連続的に自動分析して濃度管理するこ
とが考えられた。濃度管理が自動化される場合、濃度変
化が電流あるいは電圧(電位)の変化として入力されな
ければならない。That is, the total surface area of the body to be plated to be plated is roughly estimated, the consumption of the main component is calculated from the plating speed and the plating time based on the factor created by the manufacturer 15-, and a predetermined amount is replenished. However, a more accurate concentration control method has been to perform intermittent chemical analysis to adjust the concentration. When insulating materials such as inorganic and organic materials are coated with metal to make composite materials, chemical 20 copper plating is a pre-treatment method that uses the electrical conductivity of metallic copper to impart conductivity to the insulating material. It was something. In this case, there is no need to place importance on the mechanical properties of the copper plating film, and although the accuracy is low as with the above control method, the time was 25+ minutes using a method that was easy for the customer to control. However, recently there has been an increase in the use of copper metal to form conductors on insulating materials by chemical copper plating, such as in printed wiring boards. In such a case, it is necessary to have not only electrical properties as a conductor but also mechanical properties as a metal to a certain extent. However, since the properties of the plating film are significantly affected by the concentration of the main components of the plating solution, it is natural that plating with good reproducibility and reliability cannot be achieved using the trial-and-error management method described above. It is. Therefore, in order to eliminate the drawbacks of the above methods35, it was considered to perform continuous automatic analysis and control the concentration. When concentration management is automated, concentration changes must be input as changes in current or voltage (potential).
このために、機器分析装置が利用されるが、一般に高価
で複雑であり、目的とする成分以外の化合物およびイオ
ン等が共存すると防害を受けて精度が低下するものであ
る。例えば、化学銅めつき液の銅イオン濃度管理に用い
られる吸光々度法は装置が高価であるばかりか、めつき
液のPH変化、銅イオン以外の化合物、イオンの濃度、
めつき液中に存在する水素ガスの気泡等に強い影響を受
け、誤差の大きいものであつた。化学銅めつき液におい
て、濃度管理すべき主成分はめつき液のPH、銅イオン
、めつき速度あるいは還元剤濃度である。PH管理には
、一般にガラス電極と甘氷電極を通して、水素イオン濃
度を電位として検出し、高入力インピーダンスを持つP
Hメーター通して安定化される。検出された電位がポテ
ンシヨメータ一によつて設定された電位より小さいとき
、電磁弁あるいは補給ポンプが動作して、PH調整する
高アルカリ性水溶液が補給される。そして検出電位が設
定電位より大きくなつたとき、電磁弁あるいは補給ポン
プが閉じ、高アルカリ水溶液の補給が中止される。銅イ
オン濃度の管理は前記した吸光々度法が利用されている
。For this purpose, instrumental analyzers are used, but they are generally expensive and complicated, and the coexistence of compounds, ions, etc. other than the target components will cause damage and reduce accuracy. For example, the absorbance measurement method used to control the copper ion concentration of chemical copper plating solutions not only requires expensive equipment, but also allows for the concentration of compounds and ions other than copper ions to be detected due to changes in the pH of the plating solution.
The error was large due to the strong influence of hydrogen gas bubbles present in the plating solution. In a chemical copper plating solution, the main components whose concentrations must be controlled are the pH of the plating solution, copper ions, plating speed, or reducing agent concentration. For pH management, hydrogen ion concentration is generally detected as a potential through a glass electrode and a sweet ice electrode, and a P with high input impedance is used.
Stabilized through H meter. When the detected potential is lower than the potential set by the potentiometer, a solenoid valve or a replenishment pump is operated to replenish the highly alkaline aqueous solution for pH adjustment. When the detected potential becomes higher than the set potential, the solenoid valve or replenishment pump is closed, and replenishment of the highly alkaline aqueous solution is stopped. The above-mentioned absorbance measurement method is used to control the copper ion concentration.
めつき反応中の液をマイクロポンプによつてサンプリン
グし、室温まで冷却され、次いでめつき液中の水素ガス
の気泡を除去した上で、吸光々度装置あるいは比色計、
分光々度計の測定セルに導かれ、可視光線の吸収量が光
電子倍増管を通して電位変化として得られる。以下、銅
イオンの補給原理は上記PH管理と同じである。めつき
速度は還元剤濃度によつて著るしく支配される。そこで
めつき槽からめつき法をマイクロポンプによつてサンプ
リングし、小さい容積のめつき反応槽へ導入される。こ
の反応槽には、一定表面積を有する銅、白金、金、パラ
ジウム等の金属があり、これらの表面で、一定時間十分
にめつき反応される。その結果、めつき液の銅イオン濃
度が低下する。この低下量が一定となるように、上記吸
光々度法で銅イオンを検出すれば、めつき速度は還元剤
濃度の調整により、一定に維持される。あるいは、反応
によつて析出した金属銅の量と当量関係で水素ガスが発
生する。この水素ガス量を検出する方法もある。すなわ
ち、液中に気体が気泡として存在する場合、光の透過量
が異なる方法を利用したものである。この方法は上記吸
光光度法を用いる方法より安価と考えられるが、気泡の
量が光の透過量と当量関係にないこと、気泡の大きさ、
めつき液の各種化合物の濃度に影響されて、極めて精度
の悪いものである。以上のごとく、従来技術によつて、
化学銅めつき液の主成分を自動管理するには、多連マイ
クロポンプ一台、高価な吸光々度装置2台が必要であり
、かつ精度の悪いものであつた。さらに、化学銅めつき
液のその他の成分として錯化剤およびキレート剤の自動
濃度管理がされないものであつた。本発明は、従来の化
学銅めつき液の銅イオン、キレート剤濃度、めつき速度
を管理する前述の欠点を解決するためになされたもので
、極めて安価、簡単に装置構成ができ、かつ精度のよい
化学銅めつき液の主成分の自動管理方法を提供するもの
である。The liquid during the plating reaction is sampled with a micropump, cooled to room temperature, hydrogen gas bubbles in the plating liquid are removed, and then an absorbance meter or colorimeter is used.
It is guided to the measuring cell of the spectrophotometer, and the amount of visible light absorbed is obtained as a change in potential through a photomultiplier tube. Hereinafter, the principle of copper ion replenishment is the same as the above-mentioned pH control. Plating rate is significantly controlled by reducing agent concentration. Therefore, the plating method is sampled from the plating tank using a micropump and introduced into a small volume plating reaction tank. In this reaction tank, metals such as copper, platinum, gold, palladium, etc., each having a certain surface area, are plated and reacted sufficiently on these surfaces for a certain period of time. As a result, the copper ion concentration of the plating solution decreases. If copper ions are detected by the absorbance measurement method described above so that this amount of decrease is constant, the plating rate can be maintained constant by adjusting the reducing agent concentration. Alternatively, hydrogen gas is generated in an equivalent amount to the amount of metallic copper deposited by the reaction. There is also a method of detecting the amount of hydrogen gas. That is, when gas exists as bubbles in the liquid, a method is used in which the amount of light transmitted differs. This method is considered to be cheaper than the above-mentioned method using the spectrophotometric method, but it is important to note that the amount of bubbles is not in an equivalent relationship with the amount of light transmitted, and the size of the bubbles
The accuracy is extremely low because it is affected by the concentration of various compounds in the plating solution. As mentioned above, with the conventional technology,
In order to automatically control the main components of a chemical copper plating solution, one multiple micropump and two expensive absorbance measurement devices were required, and the precision was poor. Furthermore, the concentrations of complexing agents and chelating agents, which are other components of the chemical copper plating solution, were not automatically controlled. The present invention was made in order to solve the above-mentioned drawbacks of controlling copper ions, chelating agent concentration, and plating speed in conventional chemical copper plating solutions. The present invention provides a method for automatically controlling the main components of a chemical copper plating solution with good quality.
本発明は、銅イオン、銅イオンのキレート剤、還元剤お
よびPH調整剤としてアルカリ金属の水酸化物を主成分
とする化学銅めつき液において、その一定容量の化学銅
めつき液に、外・部から一定濃度、一定容量の銅イオン
、酸、3価のチタンイオン溶液を混合するときに生づる
平衡電位を検出することにより、化学銅めつき液中の銅
イオン、銅イオンのキレート剤濃度、PHおよびめつき
速度を自動的に管理するというものである。The present invention provides a chemical copper plating solution containing an alkali metal hydroxide as a main component as a copper ion, a chelating agent for copper ions, a reducing agent, and a PH adjusting agent.・A chelating agent for copper ions and copper ions in a chemical copper plating solution is detected by detecting the equilibrium potential that occurs when a solution of copper ions, acid, and trivalent titanium ions are mixed at a constant concentration and volume. The concentration, pH, and plating speed are automatically managed.
以下その具体的実験例に基づいて詳細に説明する。A detailed explanation will be given below based on a specific experimental example.
まず。first.
本発明による化学銅めつき液の主成分自動管理法につい
て説明する。化学銅めつき液主成分としては銅イオン、
銅イオンのキレート剤、還元剤およびPH調整剤として
アルカリ金属の水酸化物から成る。したがつて、上記4
成分の濃度管理が必要である。まず、この銅イオン濃度
の管理法について述べる。めつき液中、銅イオンはキレ
ート剤によつてキレート化合物を形成しており、キレー
ト化していない遊離の銅イオンは極めて微量なものであ
る。一方、金属と金属イオン間では金属特有の化学平衡
を持ち、この平衡は電気化学的に平衡電位として表わさ
れる。すなわち、金属銅と銅イオン間の平衡電位はキレ
ート化していない場合に比較してキレート化すると、ネ
ルンストの式に従つてより卑な電位として検出される。
この電位の変化を利用して濃度分析する方法が電圧滴定
である。化学銅めつきでは銅イオンの濃度に比較して1
.5〜5倍濃度のキレート剤が加えられている。したが
つて、このような化学銅めつき液の一定容量に外部から
キレート化しない銅イオンが少量存在するように調整さ
れた所定濃度の銅イオン溶液を混合槽中で一定量を加え
ると、検出される電位はキレート化していない銅イオン
と金属銅の平衡電位を示す。キレート剤はめつき反応に
よつて消費されるものではなく、被めつき体に付着して
、めつき槽から持ち出される以外に減少するものではな
い。従つて、めつき反応中はキレート剤濃度は一定とみ
なすことができる。そこで、めつき反応によつて銅イオ
ンが消費されると、前記混合槽中では銅イオンがすべて
キレート化し、この際検出される電位として、より卑な
電位を得る。すなわち、混合槽中では常に、銅イオンが
キレート化していない電位を示すように、銅イオンをめ
つき槽中へ補給すれば良いことになる。この方法は銅イ
オンとキレート剤間の平衡反応のみを検出するものであ
るから、PHl銅イオン以外の少量(銅イオンの1/5
0以下程度)の不純金属イオンの存在、銅イオン、キレ
ート剤以外の化学銅めつき組成の濃度変化、めつき反応
中に発生する水素ガスおよびその気泡の存在、温度に影
響を受けない。かつ、混合槽から排出された分析液は銅
イオンの補給槽へ循環されて再利用できるから、なんら
無駄を生じることがない。以上より、前記吸光々度法よ
り、著しく効果的かつ信頼性ある分析法と言える。上記
方法が採用可能とするためには、キレート剤の濃度を一
定に制御する必要がある。A method for automatically managing the main components of a chemical copper plating solution according to the present invention will be explained. The main components of chemical copper plating solution are copper ions,
It consists of an alkali metal hydroxide as a copper ion chelating agent, reducing agent and PH adjusting agent. Therefore, the above 4
It is necessary to control the concentration of ingredients. First, a method for controlling this copper ion concentration will be described. In the plating solution, copper ions form a chelate compound using a chelating agent, and the amount of free copper ions that are not chelated is extremely small. On the other hand, a metal and a metal ion have a chemical equilibrium peculiar to the metal, and this equilibrium is electrochemically expressed as an equilibrium potential. That is, when the equilibrium potential between metallic copper and copper ions is chelated, it is detected as a more base potential according to the Nernst equation, compared to the case where copper ions are not chelated.
Voltage titration is a method of concentration analysis that utilizes changes in potential. In chemical copper plating, compared to the concentration of copper ions,
.. A 5 to 5 times higher concentration of chelating agent is added. Therefore, if a certain amount of a copper ion solution with a predetermined concentration adjusted to contain a small amount of copper ions that do not chelate from the outside is added to a certain volume of such a chemical copper plating solution in a mixing tank, detection can be performed. The potential shown represents the equilibrium potential of unchelated copper ions and metallic copper. The chelating agent is not consumed by the plating reaction, but is only reduced by being attached to the body to be plated and taken out of the plating bath. Therefore, the chelating agent concentration can be considered constant during the plating reaction. Therefore, when the copper ions are consumed by the plating reaction, all of the copper ions are chelated in the mixing tank, and a more base potential is obtained as the potential detected at this time. That is, it is sufficient to replenish copper ions into the plating tank so that the copper ions always exhibit a non-chelated potential in the mixing tank. Since this method detects only the equilibrium reaction between copper ions and the chelating agent, a small amount (1/5 of the copper ions) other than PHL copper ions is detected.
It is not affected by the presence of impure metal ions (about 0 or less), changes in the concentration of chemical copper plating composition other than copper ions and chelating agents, the presence of hydrogen gas and its bubbles generated during the plating reaction, and temperature. Moreover, since the analytical solution discharged from the mixing tank can be circulated to the copper ion supply tank and reused, no waste occurs. From the above, it can be said that this analysis method is significantly more effective and reliable than the above-mentioned absorbance measurement method. In order to make the above method applicable, it is necessary to control the concentration of the chelating agent at a constant level.
一般にキレート剤と金属イオンが共存する場合、両者を
同時分析することが困難で、いずれか一方の絶対濃度を
求めた上で、置換、逆滴定等によつて、他方の濃度が求
められる。化学銅めつきの場合、銅イオンは安定なキレ
ート化合物を作ることによつてなされるから、キレート
剤の絶対濃度を求めることはできない。そこで、銅イオ
ンの絶対濃度を求める必要がある。キレート剤はPHが
1〜0.5以下の強酸性領域となると、解離不可となつ
て金属イオンとキレート化合物を形成しなくなる。そこ
で、遊離となつた金属イオン、すなわち銅イオンと酸化
還元反応が可能な金属イオン、例えばS2+)
N,Ti針,2一等によつて滴定される。Generally, when a chelating agent and a metal ion coexist, it is difficult to analyze both simultaneously, and after determining the absolute concentration of either one, the concentration of the other is determined by substitution, back titration, or the like. In the case of chemical copper plating, the absolute concentration of the chelating agent cannot be determined because the copper ions are removed by creating a stable chelate compound. Therefore, it is necessary to determine the absolute concentration of copper ions. When the pH of the chelating agent is in a strongly acidic region of 1 to 0.5 or less, it becomes unable to dissociate and does not form a chelate compound with the metal ion. Therefore, free metal ions, that is, metal ions that can undergo redox reactions with copper ions, such as S2+)
Titrated with N, Ti needle, 21 etc.
この反応は式(1)に示される。まず、化学銅めつき液
の一定容量に外部より、化学銅めつきの所定濃度のC2
+をC+ へ還元すUUるに、少し不足の強酸性T3.
+溶液が一定量加えられ、混合槽で混合される。This reaction is shown in equation (1). First, a predetermined concentration of C2 for chemical copper plating is added to a certain volume of chemical copper plating solution from the outside.
To reduce + to C+, there is a slight shortage of strong acid T3.
+ A fixed amount of solution is added and mixed in a mixing tank.
C2u+が所定濃度にあれば、白金、金、ロジウム、炭
素、パラジウム等の不溶性電極によつて検出される電位
はC2+/Uc+ 間の平衡電位である。For a given concentration of C2u+, the potential detected by an insoluble electrode such as platinum, gold, rhodium, carbon, palladium, etc. is the equilibrium potential between C2+/Uc+.
キレート剤が被めつuき体に付着することによりめつき
槽から持ち出され、キレート剤の濃度が減少すると、前
記銅イオン濃度の制御法によればキレート剤濃度の変化
に対応して銅イオン濃度が制御されるから、所定濃度よ
りキレート剤濃度の減少量に比例して銅イオン濃度が低
く制御されている。When the chelating agent adheres to the plated body and is taken out of the plating bath, and the concentration of the chelating agent decreases, according to the copper ion concentration control method, copper ions are removed in response to the change in the chelating agent concentration. Since the concentration is controlled, the copper ion concentration is controlled to be lower than the predetermined concentration in proportion to the amount of decrease in the chelating agent concentration.
したがつて、C2u+は所定濃度以下となつて、本装置
ではT4l7T3.+間のC27C+ より卑な電位と
して検出1UUされる。Therefore, C2u+ is below the predetermined concentration, and in this device, T4l7T3. + C27C+ is detected as a more base potential than 1UU.
すなわち、めつき槽へ被めつき体を仕込む前に、本装置
によつて常にC2u+/C+uの電位が検出できるまで
、C2+源を追加補給して、めつuき槽中の銅イオンを
所定濃度とする。That is, before charging the body to be plated into the plating tank, an additional C2+ source is supplied until the potential of C2u+/C+u can be constantly detected by this device, and the copper ions in the plating tank are heated to a specified level. Let it be the concentration.
次に前記した銅イオン濃度制御装置で常に金属/銅イオ
ン間の平衡電位となるまで、キレート剤が追加補給され
る。以上、両装置の動作によつて、銅イオンとキレート
剤の濃度が同時に制御される。また、めつき速度は、上
記装置を応用して制御できる。Next, the above-mentioned copper ion concentration control device constantly supplies additional chelating agent until the equilibrium potential between metal/copper ions is reached. As described above, the concentrations of copper ions and chelating agent are simultaneously controlled by the operations of both devices. Furthermore, the plating speed can be controlled by applying the above device.
ずなわち、めつき槽の一部を一定流速で例えば容積10
0m1程度から成る反応槽へ送られる。その反応槽には
めつき可能なAu,Pt,Pd,Cu等の一定表面積を
有する金属板が浸漬されている。めつき反応後の排出液
のC2+濃度減少量u山めつき液の流速からめつき速度
を制御できる。That is, a part of the plating tank is heated at a constant flow rate, for example, with a volume of 10
It is sent to a reaction tank consisting of about 0 ml. A metal plate having a constant surface area, such as Au, Pt, Pd, Cu, etc., which can be fitted, is immersed in the reaction tank. The plating speed can be controlled from the flow rate of the plating solution, which is the amount u of decrease in C2+ concentration of the discharged solution after the plating reaction.
C2+濃度の検出は、前記銅イオン濃度制御装置uと同
様の手順によつて行なわれる。Detection of the C2+ concentration is performed by the same procedure as in the copper ion concentration control device u.
めつき速度の調整には、外部から混合する銅イオン溶液
の濃度よつて行われ、常に金属銅/銅イオン間の平衡電
位を検出するよう、還元剤が補給され排出液は、同様に
銅イオン補給槽へ循環され再利用される。また、PH制
御は従来技術と同様に、ガラス電極と飽和甘水電極によ
つて待られる電位を検出することによつてなされる。以
上述べたことを添付図によつて具体的に説明する。The plating speed is adjusted by adjusting the concentration of the copper ion solution mixed externally, and the reducing agent is replenished so that the equilibrium potential between metal copper and copper ions is always detected. It is circulated to the supply tank and reused. Further, PH control is performed by detecting the potentials awaited by the glass electrode and the saturated sweet water electrode, as in the prior art. The above description will be specifically explained with reference to the attached drawings.
図は本発明による化学銅めつき液主成分自動管理装置の
構成図である。図中、1はめつき槽で、収容されためつ
き液は多連チユーブポンプ2により後記説明の各分析装
置へ送られる。3はめつき液を室温程度に冷却する熱交
換器、4は2本のガラス電極を有するPH測定槽、5は
PHメータ、6はPHメータ5の指示値によつて作動し
、内蔵されたリレースイツチにより電磁弁8を開き、補
給槽7よりアルカリ性水溶液をめつき槽1へ補給する制
御を行なう制御装置、9は吸入されためつき液と銅イオ
ン溶液槽10からチユーブポンプ11により吸入した銅
イオン溶液を混合する混合槽、12は制御装置13に接
続されたスパイラル状の金属銅線と飽和甘水電極を有し
、吸入された混合液の平衡電位を検出する電位測定槽で
、その平衡電位が設定電位より低い場合、制御装置13
に内蔵のリレースイツチにより電磁弁15を開き、補給
槽14より濃厚銅イオン溶液がめつき槽1へ補給される
ようにしてある。The figure is a configuration diagram of an automatic control device for the main components of a chemical copper plating solution according to the present invention. In the figure, 1 is a plating tank, and the plating liquid contained therein is sent by a multiple tube pump 2 to each analyzer described later. 3 is a heat exchanger that cools the plating solution to about room temperature, 4 is a PH measurement tank with two glass electrodes, 5 is a PH meter, and 6 is a built-in relay that is activated by the indicated value of PH meter 5. A control device controls the replenishment of alkaline aqueous solution from the replenishment tank 7 to the plating tank 1 by opening the solenoid valve 8 with a switch. 9 is a control device that controls the replenishment of the alkaline aqueous solution from the replenishment tank 7 to the plating tank 1; reference numeral 9 denotes the sucked plating solution and the copper ions sucked in from the copper ion solution tank 10 by the tube pump 11; A mixing tank 12 is used to mix solutions, and 12 is a potential measuring tank that has a spiral metal copper wire connected to a control device 13 and a saturated sweet water electrode, and detects the equilibrium potential of the inhaled mixed solution. is lower than the set potential, the control device 13
A solenoid valve 15 is opened by a built-in relay switch, and the plating tank 1 is supplied with a concentrated copper ion solution from a supply tank 14.
゛16はめつき反応槽で、めつき槽1内に設置され、銅
、白金、金、パラジウム等の金属板上でめつきをし、そ
のめつき反応によつて銅イオン濃度を減小させている。
17はめつき反応槽16で濃度減小しためつき液を室温
程度に冷却する熱交換器、18は濃度減小しためつき液
と銅イオン溶液槽19からチユーブポンプ20により吸
入した銅イオン溶液を混合する混合槽、21は制御装置
22に接続されたスパイラル状の金属銅線と飽和甘永電
極を有し、混合槽18を通した混合液の平衡電位を検出
する電位測定槽で、その平衡電位が設定電位より高い場
合制御装置22に内蔵のリレースイツチにより電磁弁2
4を開き、補給槽23より還元剤溶液がめつき槽1へ補
給されるようにしてある。16 is a plating reaction tank, which is installed in the plating tank 1, and plating is performed on metal plates such as copper, platinum, gold, palladium, etc., and the copper ion concentration is reduced by the plating reaction. There is.
17 is a heat exchanger for cooling the plating liquid whose concentration has been reduced in the plating reaction tank 16 to about room temperature; The mixing tank 21 is a potential measuring tank that has a spiral metal copper wire connected to the control device 22 and a saturated Kanaga electrode, and detects the equilibrium potential of the mixed liquid passing through the mixing tank 18. When the potential is higher than the set potential, a relay switch built in the control device 22 causes the solenoid valve 2 to
4 is opened, and the reducing agent solution is supplied from the supply tank 23 to the plating tank 1.
25はコツクで、このコツク25を閉じることによつて
、多連チユーブポンプ2で吸入されためつき液は混合槽
26に送られる。Reference numeral 25 denotes a pot, and by closing the pot 25, the flocculation liquid sucked by the multiple tube pump 2 is sent to the mixing tank 26.
この混合槽26は吸入されためつき液とチタン溶液槽2
7からチユーブポンプ28により吸入したチタン溶液を
混合するもので、混合槽26を通つた混合液は、制御装
置30に接続されたスパイラル状のPt,Au線等の不
溶性電極と飽和甘永電極を有した電位測定槽29に送ら
る。制御装置30に内蔵されたリレースイツチは前述の
濃厚銅イオン溶液を収容している補給槽14の電磁弁1
5の開閉制御も行なう。また31はキレート剤補給槽で
、収容されたキレート剤は前述制御装置13に内蔵のリ
レースイツチにより電磁弁32が制御される。33は電
位測定槽29から出る不純金属イオンを含んだ分析液の
廃液槽である。This mixing tank 26 contains the sucked matting liquid and the titanium solution tank 2.
The titanium solution sucked in from the tube pump 28 from the mixing tank 26 is mixed with an insoluble electrode such as a spiral Pt or Au wire connected to the control device 30 and a saturated Kanaga electrode. The voltage is sent to the potential measurement tank 29. A relay switch built in the control device 30 is connected to the solenoid valve 1 of the replenishment tank 14 containing the aforementioned concentrated copper ion solution.
It also performs opening/closing control of 5. Reference numeral 31 denotes a chelating agent supply tank, and the stored chelating agent is controlled by a solenoid valve 32 by a relay switch built into the control device 13 described above. 33 is a waste liquid tank for the analysis liquid containing impure metal ions discharged from the potential measuring tank 29.
次にこの装置の動作説明をする。Next, the operation of this device will be explained.
まず、めつき槽1から多連チユーブポンプ2により一定
流速でめつき液が各分析装置へ送られる。銅イオン濃度
の制御では熱交換器3で室温程度にめつき液が冷却され
る。次いがPH測定槽4でPHがガラス電極と飽和甘永
電極で電位として検出され、PHメーター5を通して安
定化され、制御装置6を通し、設定電位を基準として図
示しないリレースイツチが開閉される。設定電位より低
い場合、濃厚アルカリ性水溶液の補給槽7から、上記制
御装置6内のリレースイツチが閉じられ、電磁弁8が開
かれ、液がめつき槽1へ補給される。PH測定槽4を出
ためつき液は混合槽9へ入り、滴定用の銅イオン溶液槽
10からチユーブポンプより一定流速でめつき液と銅イ
オン溶液と混合される。次いで、スパイラル状の金属銅
線と飽和甘水電極で電位測定槽12で平衡電位が検出さ
れ、制御装置13を通して、設定電位を基準としてリレ
ースイツチが開閉する。設定電位より低い場合、濃厚銅
イオン溶液が補給槽14を通して、上記制御装置13内
のリレースイツチが閉じられ、電磁弁15が開いて、液
がめつき槽1へ補給される。電位測定槽12を出た分析
液は、銅イオンの補給槽14へ入れられ、再利用される
。めつき速度の制御は、反応槽16において、銅、白金
、金、パラジウム等の一定表面積を持つ、金属板上で十
分めつきする。First, plating liquid is sent from the plating tank 1 to each analyzer at a constant flow rate by the multiple tube pump 2. In controlling the copper ion concentration, the plating liquid is cooled to about room temperature in the heat exchanger 3. Next, in the PH measuring tank 4, the PH is detected as a potential using a glass electrode and a saturated Kanaga electrode, stabilized through a PH meter 5, and passed through a control device 6, where a relay switch (not shown) is opened and closed based on the set potential. . If the potential is lower than the set potential, the relay switch in the control device 6 is closed, the electromagnetic valve 8 is opened, and the plating tank 1 is supplied with liquid from the concentrated alkaline aqueous solution supply tank 7. The plating liquid coming out of the pH measurement tank 4 enters a mixing tank 9, where it is mixed with the plating liquid and copper ion solution from a copper ion solution tank 10 for titration by a tube pump at a constant flow rate. Next, an equilibrium potential is detected in the potential measuring tank 12 using a spiral metal copper wire and a saturated sweetened water electrode, and a relay switch is opened and closed through the control device 13 based on the set potential. If the potential is lower than the set potential, the concentrated copper ion solution passes through the replenishment tank 14, the relay switch in the control device 13 is closed, the solenoid valve 15 is opened, and the solution is replenished into the plating tank 1. The analytical solution that has left the potential measurement tank 12 is put into the copper ion supply tank 14 and reused. The plating rate is controlled by sufficiently plating a metal plate made of copper, platinum, gold, palladium, etc. with a constant surface area in the reaction tank 16.
反応槽16の中で、めつき反応によつて銅イオン濃度が
減少する。この液は多連チユーブポンプ2を通して、熱
交換器17へ入り室温程度に冷却される。次に混合槽1
8へ入り、めつき速度すなわち、反応槽16で減少した
銅イオン濃度を検出するために所定濃度に調整された滴
定用の銅イオン溶液槽19からチユーブポンプ20を通
して、一定流速で混合槽18へ送られて混合される。そ
の後、電位測定槽21でスパイラル状の金属銅線と飽和
甘水電極によつて平衡電位が検出され、制御装置22に
よつて、設定電位を基準として内蔵されたリレースイツ
チが開閉される。検出された電位が設定電位より高い場
合は、上記制御装置22内のリレースイツチが閉じられ
、還元剤補給槽23下の電磁弁24が開いて、還元剤溶
液がめつさ槽1へ供給される。In the reaction tank 16, the copper ion concentration is reduced by the plating reaction. This liquid passes through the multiple tube pump 2, enters the heat exchanger 17, and is cooled to about room temperature. Next, mixing tank 1
In order to detect the plating rate, that is, the copper ion concentration decreased in the reaction tank 16, the copper ion solution tank 19 for titration, which is adjusted to a predetermined concentration, passes through the tube pump 20 to the mixing tank 18 at a constant flow rate. sent and mixed. Thereafter, an equilibrium potential is detected in the potential measurement tank 21 by a spiral metal copper wire and a saturated sweet water electrode, and a built-in relay switch is opened and closed by the control device 22 based on the set potential. If the detected potential is higher than the set potential, the relay switch in the control device 22 is closed, the solenoid valve 24 below the reducing agent supply tank 23 is opened, and the reducing agent solution is supplied to the medium tank 1.
なお、電位測定槽21を出た分析液は、銅イオン補給槽
14へ送られて、再利用される。次にキレート剤の補給
制御について説明する。Note that the analysis liquid that has left the potential measurement tank 21 is sent to the copper ion replenishment tank 14 and reused. Next, chelating agent supply control will be explained.
まず、めつき槽1へ被めつき体を仕込む前に、キレート
剤濃度をチエツクあるいは補整する必要がある。この場
合、多連チユーブポンプ2から出ためつき液は、コツク
25を閉じることによつて混合槽26へ送られ、C2+
をc+ へ還元するチUUタン溶液槽27からチユーブ
ポンプ28を通して一定流速で強酸性チタン溶液が送ら
れ、混合槽26内で混合される。First, before charging the body to be plated into the plating tank 1, it is necessary to check or correct the concentration of the chelating agent. In this case, the standing liquid discharged from the multiple tube pump 2 is sent to the mixing tank 26 by closing the pot 25, and the C2+
A strongly acidic titanium solution is sent from the titanium solution tank 27 through the tube pump 28 at a constant flow rate and mixed in the mixing tank 26.
次いで電位測定槽29で、Pt,Au線等の不溶性電極
と飽和甘永電極を通して酸化還元電位が検出され、制御
装置30によつて、設定電位を基準とし、リレースイツ
チが開閉される。検出された電位が設定電位より低い場
合は、制御装置30内のリレースイツチが閉じられ、銅
イオン補給槽14下の電磁弁15が開いて銅イオン溶液
がめつき槽1へ補給され、めつき液中の銅イオン濃度が
所定濃度となるまで補給される。同時に、制御装置13
の検出電位が設定電位より低くなるまで、制御装置13
内のリレースイツチが閉じ、キレート剤補給槽31下の
電磁弁32が開いて、キレート剤がめつき槽1に補給さ
れる。電位測定槽29を出た分析液はチタンの不純金属
イオンを含むために廃液槽33へ排出される。上記した
各混合槽、電位測定槽はこの場合、容積257n1程度
のものでよく、全体は極めてコンパクトなものである。
したがつて、各部分はガラス細工によつて製作可能なも
のである。図1において、チユーブポンプ2,11,2
0,28は一台の6連チユーブポンプで動作させること
ができる。制御装置6,13,22,30は制御回路と
リレースイツチから成るもので、特殊なものではなく、
自動制御に採用される原理と同じものである。これらの
装置は本発明に付随するものではなく、あらゆる自動制
御に必要なものであり、ポテンシヨメータ一と集積回路
を用いて製作することができる。例えば、市販品を適用
する場合、「桑野電機製のデジタルコンパレーターEC
−411」を用いることもできるが、望ましくは本発明
による制御のみに適するよう自作すれば、より安価とな
る。次に具体的数値を上げて具体的に説明する。(1)
自動濃度管理される化学銅めつき液の組成と条件(2)
PH調製用アルカリ性溶液
(3)
銅イオン濃度調製用補給液と管理滴定液
制御条件
(4)
設定電位 −0.164V(S.S.C.E.)−0.
164Vより負で補給液を補給−0.164より正で補
給休止
めつき速度調製用補給液と管理滴定液
(5)
制御条件
設定電位 −0.164(Vs.S.C.EOO.l6
4より正で補給液を補給−0.164Vより負で補給休
止
キレート剤濃度調製用補給液と管理滴定液制御条件
設定電位 +0.080(Vs.S.E.C)+0.0
80より負で3)項の補給液を補給+0.080より正
で3)項の補給液を補給休止次いで3)項において、−
0.164Vより正で5)項で補給液を補給、−0.1
64Vより以上の組成、条件を有するめつき液を上記の
管理条件で自動濃度管理を試みたところ、表1のように
結果を得た。Next, in the potential measurement tank 29, the oxidation-reduction potential is detected through an insoluble electrode such as a Pt or Au wire and a saturated Kanaga electrode, and the control device 30 opens and closes a relay switch based on the set potential. If the detected potential is lower than the set potential, the relay switch in the control device 30 is closed, the solenoid valve 15 below the copper ion supply tank 14 is opened, and the copper ion solution is supplied to the plating tank 1. The copper ions are replenished until the concentration of copper ions inside reaches a predetermined concentration. At the same time, the control device 13
until the detected potential of the controller 13 becomes lower than the set potential.
The relay switch inside is closed, the electromagnetic valve 32 below the chelating agent supply tank 31 is opened, and the chelating agent is replenished into the plating tank 1. The analysis liquid leaving the potential measurement tank 29 is discharged to the waste liquid tank 33 because it contains impure metal ions such as titanium. In this case, each of the above-mentioned mixing tank and potential measuring tank may have a volume of about 257 n1, and the whole is extremely compact.
Therefore, each part can be manufactured by glass work. In FIG. 1, tube pumps 2, 11, 2
0,28 can be operated with one 6-tube pump. The control devices 6, 13, 22, and 30 consist of a control circuit and a relay switch, and are not special.
This is the same principle used in automatic control. These devices are not incidental to the invention, but are necessary for any automatic control, and can be fabricated using potentiometers and integrated circuits. For example, when applying a commercially available product, “Kuwano Electric Digital Comparator EC”
-411" can also be used, but it is preferable to make one suitable only for control according to the present invention, which will be cheaper. Next, we will give specific numerical values and explain in detail. (1)
Composition and conditions of chemical copper plating solution with automatic concentration control (2) Alkaline solution for pH adjustment (3) Replenishment solution for copper ion concentration adjustment and control titrant control conditions (4) Set potential -0.164V (S. S.C.E.)-0.
Replenish the replenishment liquid when it is more negative than 164V - Replenishment liquid for speed adjustment and control titration liquid (5) with replenishment stop when it is more positive than 164V Control condition setting potential -0.164 (Vs.S.C.EOO.l6
If more positive than 4, replenish the replenishment liquid -0.164 V or more negative, stop replenishment Replenishment liquid for chelating agent concentration adjustment and control titrant control condition setting potential +0.080 (Vs.S.E.C) +0.0
If it is more negative than 80, replenish the replenishment liquid in term 3) + If it is more positive than 0.080, stop replenishing the replenishment liquid in term 3) Then in term 3), -
If it is positive than 0.164V, replenish the replenishment liquid in step 5), -0.1
When an attempt was made to automatically control the concentration of a plating solution having a composition and conditions of 64 V or higher under the above control conditions, the results shown in Table 1 were obtained.
これらの自動濃度管理は、総時間100〜200時間行
なわれた結果であり、別途化学分析、吸光光度法によつ
て、それらの濃度管理をチツクしたところ、実際に管理
条件に一致し、±5%の精度をもつて濃度管理されてい
た。These automatic concentration controls were performed for a total of 100 to 200 hours, and when we checked the concentration controls separately by chemical analysis and spectrophotometry, they actually matched the control conditions and were within ±5 The concentration was controlled with an accuracy of 1.5%.
この管理には2台のチユーブポンプ(古江サイエンス製
マイクロポンプRP−)、4個の電磁弁(第一理化商会
製SV−05)、4個の制御装置(桑野電気製デジタル
コンパレータEC−411)、ガラス細工による崗定装
置を用いて行なわれたもので、安価で精度のよい自動管
理装置であることを証明できた。なお、上記自動管理方
法と装置は実施例の化学銅めつきに限定されるものでは
なく、金属イオン、金属イオンの錯化剤あるいはキレー
ト剤およびPH調整剤としてアルカリ金属の水酸化物、
還元剤から構成される金、銀、銅、ニツケル、その他の
化学めつきの自動管理にも適用される。以上、実施例で
述べたように本発明によれば、化学銅めつき液中の各主
成分の濃度およびめつき速度の管理制御装置を安価かつ
簡単に構成でき、しかも化学銅メツキのPHや水素ガス
の主成分以外の組成に影響されることなく高精度な管理
が自動的にできるという効果がある。This management requires two tube pumps (Micro Pump RP- manufactured by Furue Science), four solenoid valves (SV-05 manufactured by Daiichi Rika Shokai), and four control devices (digital comparator EC-411 manufactured by Kuwano Electric). This was done using a glass-worked grating device, which proved to be an inexpensive and highly accurate automatic control device. Note that the above automatic control method and apparatus are not limited to the chemical copper plating described in the examples, and may also be used as metal ions, complexing agents or chelating agents for metal ions, and alkali metal hydroxides as PH adjusting agents.
It also applies to the automatic management of gold, silver, copper, nickel, and other chemical plating consisting of reducing agents. As described above in the embodiments, according to the present invention, a control device for controlling the concentration of each main component in a chemical copper plating solution and the plating speed can be constructed easily and inexpensively, and the PH of chemical copper plating can also be controlled easily. This has the advantage that highly accurate management can be automatically performed without being affected by compositions other than the main components of hydrogen gas.
添付図は本発明の一実施例を示す化学銅めつき液主成分
自動管理装置の構成図である。
1・・・・・・めつき槽、2,11,20,28・・・
・・・チユーブポンプ、3,17・・・・・・熱交換器
、4・・・・・・PH測定槽、5・・・・・・PHメー
ター、6,13,22,30・・・・・・制御装置、7
・・・・・・アルカリ性水溶液補給槽、8,15,24
,32・・・・・・電磁弁、9,18,26・・・・・
・混合槽、10,19・・・・・・銅イオン溶液槽、1
2,21,29・・・・・・電位測定槽、14・・・・
・・銅イオン補給槽、16・・・・・・反応槽、23・
・・・・・還元剤補給槽、25・・・・・・コツク、2
7・・・・・・チタン溶液槽、31・・・・・・キレー
ト剤補給槽、33・・・・・・廃液槽。The attached figure is a configuration diagram of an automatic control device for the main components of a chemical copper plating solution, showing an embodiment of the present invention. 1...Plating tank, 2, 11, 20, 28...
...Tube pump, 3,17...Heat exchanger, 4...PH measurement tank, 5...PH meter, 6,13,22,30... ...control device, 7
...Alkaline aqueous solution supply tank, 8, 15, 24
, 32... Solenoid valve, 9, 18, 26...
・Mixing tank, 10, 19...Copper ion solution tank, 1
2, 21, 29...Potential measurement tank, 14...
...Copper ion supply tank, 16...Reaction tank, 23.
...Reducing agent supply tank, 25 ... Kotoku, 2
7... Titanium solution tank, 31... Chelating agent supply tank, 33... Waste liquid tank.
Claims (1)
H調整剤としてアルカリ金属の水酸化物を主成分とした
化学銅めつき液中の主成分濃度、めつき速度を検出し管
理する方法において、該一定容量の化学銅めつき液に一
定濃度、一定容量の銅イオン、酸、3価チタンイオン溶
液を混合するときに生ずる平衡電位を検出することによ
り化学銅めつき液中の銅イオン、銅イオンのキレート剤
濃度、PHおよびめつき速度を自動的に管理する方法。 2 めつき槽より吸入しためつき液のPHを測定し、該
測定値が予め設定された値と一致したときに前記めつき
槽へアルカリ性水溶液を補給する手段と、吸入された前
記めつき液と予め用意した銅イオン溶液を混合し、該混
合された混合液の平衡電位が設定値より低い場合に前記
めつき槽へ濃厚銅イオン溶液を補給する手段と、前記め
つき槽内にめつき反応槽を設け、金属板で濃度減小させ
ためつき液と予め用意した滴定用の銅イオン溶液を混合
し、該混合した混合液の平衡電位が設定値より高い場合
に前記めつき槽へ還元剤を補給する手段と、吸入しため
つき液と予め用意したチタン溶液を混合し、該混合した
混合液の酸化還元電位が設定値より低い場合に前記めつ
き槽へ濃厚イオン溶液を補給すると共に、銅イオンのキ
レート剤を補給する手段を備えて成る化学銅めつき液の
主成分自動管理装置。[Claims] 1. Copper ion, copper ion chelating agent, reducing agent, and P
In a method for detecting and managing the main component concentration and plating speed in a chemical copper plating solution containing an alkali metal hydroxide as a main component as an H adjuster, a constant concentration, By detecting the equilibrium potential that occurs when a fixed volume of copper ions, acid, and trivalent titanium ion solution are mixed, the copper ions in the chemical copper plating solution, the copper ion chelating agent concentration, PH, and plating speed can be automatically determined. how to manage it. 2. A means for measuring the pH of the plating solution sucked from the plating tank and replenishing the alkaline aqueous solution to the plating tank when the measured value matches a preset value; and a copper ion solution prepared in advance, and means for replenishing the concentrated copper ion solution to the plating tank when the equilibrium potential of the mixed solution is lower than a set value, and plating the plating tank in the plating tank. A reaction tank is provided, and a plating solution whose concentration is reduced with a metal plate is mixed with a copper ion solution for titration prepared in advance, and when the equilibrium potential of the mixed solution is higher than a set value, the reaction is returned to the plating tank. a means for replenishing the plating agent; and a means for replenishing the plating tank with a concentrated ionic solution for mixing the inhaled plating liquid with a titanium solution prepared in advance and replenishing the concentrated ionic solution to the plating tank when the redox potential of the mixed liquid is lower than a set value. , an automatic main component management device for a chemical copper plating solution comprising a means for replenishing a copper ion chelating agent.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11928776A JPS5913585B2 (en) | 1976-10-06 | 1976-10-06 | Automatic management method and device for main components of chemical copper plating solution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11928776A JPS5913585B2 (en) | 1976-10-06 | 1976-10-06 | Automatic management method and device for main components of chemical copper plating solution |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5344434A JPS5344434A (en) | 1978-04-21 |
| JPS5913585B2 true JPS5913585B2 (en) | 1984-03-30 |
Family
ID=14757653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11928776A Expired JPS5913585B2 (en) | 1976-10-06 | 1976-10-06 | Automatic management method and device for main components of chemical copper plating solution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913585B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58136761A (en) * | 1982-02-10 | 1983-08-13 | Chiyuushiyou Kigyo Shinko Jigyodan | Controlling method of electroless plating liquid |
-
1976
- 1976-10-06 JP JP11928776A patent/JPS5913585B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5344434A (en) | 1978-04-21 |
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