CN207248816U - 用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，所述电位分析仪包括测试反应装置、自动添加装置和远程监控主机，其中，所述自动添加装置包括化学镀补充液储存桶(1)、定量加药器(4)、用于化学镀补充液储存桶(1)和定量加药器(4)之间流体连通的进液管(3)、补充液回流及排气管(6)以及用于定量加药器(4)和现场工作液辅槽(7)之间流体连通的定量加药管(5)，所述自动添加装置成一直线排列。本实用新型的电位分析仪可以24小时不间断在线监测镀液在不同老化时期的稳定性，能随时及时地作添加补充，使化学镀生产顺畅可控。

Description

用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种电位分析仪，具体地说，涉及一种用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪。

背景技术

众所周知，化学镀液远远不如电镀液稳定可控，电镀液可以用一年左右，而化学镀液易于老化分解的特点使其寿命很短，如化学镍正常寿命只有6MTOs(约连续使用2周)，化学铜也只能连续使用一个月。频繁的排旧换新加重了废水处理和排放的成本与压力。电镀液的人工取样测试是每天一次，而化学镀液的人工取样分析测试是每小时一次。即使这样，仍有管理的不及时和不到位(如只能分析pH、主盐、还原剂，其它如络合剂、稳定剂、副产物等，在短短一小时内根本分析不完)，导致异常频发，伴随的是大量工件的报废，更是给环境治理和成本控制雪上加霜。

镀液的稳定性是镀液pH、主盐、络合剂、稳定剂、还原剂、镀速、副产物浓度等综合作用的结果，在线24小时不间断的稳定性测试填补了化学镀精密管理的空白。

实用新型内容

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪。为了实现本实用新型的目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供了一种用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，所述电位分析仪包括测试反应装置、自动添加装置和远程监控主机，其中，所述自动添加装置包括化学镀补充液储存桶(1)、定量加药器(4)、用于化学镀补充液储存桶(1)和定量加药器(4)之间流体连通的进液管(3)、补充液回流及排气管(6)以及用于定量加药器(4)和现场工作液辅槽镀液(7)之间流体连通的定量加药管(5)，所述自动添加装置成一直线排列，

所述测试反应装置包括温度补偿感应棒(8)、参比电极(9)、工作电极(10)和pH补偿电极(11)，上述温度补偿感应棒和电极均通过固定结构(15)被设置在自动监测电控头(12)上，且自动监测电控头(12)通过导线被连接到远程监控主机(13)上。

在本实用新型的一优选实施方案中，所述自动添加装置的个数取决于镀液中待补充的化学镀补充液的种类。

在本实用新型的一优选实施方案中，进液管(3)上连有进液泵(17)。

在本实用新型的一更优选实施方案中，温度补偿感应棒(8)和参比电极(9)通过固定结构(15)相邻地被设置在自动监测电控头(12)上，工作电极(10)和pH补偿电极(11)通过固定结构(15)相邻地被设置在自动监测电控头(12)上。

在本实用新型的一更优选实施方案中，参比电极(9)和工作电极(10)相对地被设置在温度补偿感应棒(8)和pH补偿电极(11)内侧。

在本实用新型的一更优选实施方案中，所述测试反应装置还包括相对地设置在温度补偿感应棒(8)和pH补偿电极(11)外侧的脚(16)。

在本实用新型的一更优选实施方案中，脚(16)是由耐腐蚀性材料制成。

在本实用新型的一优选实施方案中，电位分析仪还包括清洗液储存瓶(18)，其中装有清洗液，清洗液储存瓶(18)通过导线被连接到远程监控主机(13)并且通过输液管(20)与现场工作液辅槽(7)流体连通。

本实用新型的电位分析仪用来24小时不间断在线监测工作大槽稳定性的变化状况，进一步提高监测与添加补充液维护的时效性，减少实验室取样分析作业和人工添加补充液的不及时带来的镀液老化损失，其主要特点及优点是：

(1)非破坏性测试，可直接安装于现场工作液，不用人为地取样进行测试，能随时及时地作添加补充，不用人工添加补充液，减轻作业者工作负荷，降低工人的危险化学接触时间，安全卫生；

(2)24小时不间断在线监测镀液在不同老化时期的稳定性，能随时及时地作添加补充，减少停线添加补充液保养的频率，保证生产的连续性和稳定性，使化学镀生产顺畅可控，延长镀液的品质和使用寿命，减少镀液的突发异常和废液排放量，节能减排，提升生产效率和品质；

(3)使化学镀稳定性在一个更小的范围内波动，确保镀件品质的一致性。对于一些特殊精密的电子元件，如半导体芯片上的微观线路或模塑互连天线上的精密线路,镀液太稳定则因漏镀而断路；镀液活性太高，则因溢镀粘连而短路。本实用新型可以为化学镀液的稳定性的连续精密监管提供有力支持。

(4)目前广泛使用的电位滴定仪多用于无指示剂的单一氧化还原反应，且只能用于实验室，而本实用新型将其升级到复杂的氧化还原反应(除主反应外，副反应就有多种)。如果在混合液中逐一研究每一个氧化还原反应的电位差变化，不仅很难实行，功用也不大。本实用新型驱繁就简，用化学镀液的综合电位差的适时变化来指示并量化现场大槽化学镀液稳定性的变化。

本实用新型原理：利用化学镀液发生氧化还原化学反应的特点，且利用参比电极和工作电极适时监控镀液在工作或待工过程中电位差的变化，将此电位差转换成稳定性变化，设定管控目标，低于目标则启动自动添加装置。

本实用新型利用电位分析仪在线监控化学镀液稳定性变化，如化学镀铜、银、镍等。

本实用新型的电位分析仪包括自动添加装置，可依目标管控值调整加药。

本实用新型的电位分析仪不用人工操作，安全可行，时效性高，无时无刻随时随地掌控化学镀液稳定性的变化，为化学镀量产维护、节能减排、高端电子元件(如芯片、模塑互连精密线路)的精密线路等，提供可靠的量测及监控。

本实用新型的电位分析仪可以应用于塑料、金属、半导体(硅)上的化学镀铜、镍等的工作液稳定性管理，从而减少镀液非正常报废，延长镀液使用寿命，减少高精密昂贵电子产品残次品(如半导体)，节省人工和工时，稳定品质，提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪的结构示意图；

图2为本实用新型中主机与液位计、进液泵和控制阀的配合示意图。

具体实施方式

用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪(如图1)，包括测试反应装置、自动添加装置和远程监控主机。

测试反应装置包括温度补偿感应棒(8)、参比电极(甘汞电极)(9)、工作电极(铂电极)(10)和pH补偿电极(11)，其中温度补偿感应棒(8)和参比电极(9)通过固定结构(软木件)(15)相邻地被设置在自动监测电控头(12)上，工作电极(10)和pH补偿电极(11)通过固定结构(15)相邻地被设置在自动监测电控头(12)上，且参比电极(9)和工作电极(10)相对地被设置在温度补偿感应棒(8)和pH补偿电极(11)内侧。自动监测电控头(12)通过导线被连接到远程监控主机(13)的相应位置。

测试反应装置还包括相对地设置在温度补偿感应棒(8)和pH补偿电极(11)外侧的脚(16)，用来将测试反应装置稳固地固定在现场工作液辅槽(7)中，现场工作液辅槽(7)中装有镀液，脚(16)是由耐腐蚀性材料制成。

自动添加装置(3组)包括化学镀补充液储存桶(1)、定量加药器(4)、用于在化学镀补充液储存桶(1)和定量加药器(4)之间流体连通的进液管(3)以及补充液回流及排气管(6)，其中定量加药器(4)通过导线被连接到主机(13)的相应位置并且进液管(3)上连有用来将化学镀补充液(2)从化学镀补充液储存桶(1)输入到定量加药器(4)中的进液泵(17)，补充液回流及排气管(6)是用来将定量加药器(4)中未添加完的补充液回流到化学镀补充液储存桶(1)中且在将化学镀补充液储存桶(1)中的化学镀补充液(2)输入到定量加药器(4)的过程中排气，其上连有第一控制阀(18)。

自动添加装置还包括用于在定量加药器(4)和现场工作液辅槽(7)之间流体连通的定量加药管(5)，且其上连有第二控制阀(19)。

第一控制阀(18)、第二控制阀(19)和进液泵(17)可通过其它控制部件进行控制。

远程监控主机(13)包括输入操作及输出显示触屏(14)，可设定或显示：待测液温度、pH、电位变化曲线及稳定性测试曲线；化学镀补充液的添加速度、添加量及频率；可针对不同的化学镀液编不同程序和添加补充计算公式，并可依需要编辑及调用；可设定并记录电极保养更换频率。

用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪还包括被放置在现场工作液辅槽(7)正上方的清洗液储存瓶(23)，清洗液储存瓶(23)中装有清洗液，用来待化学镀完毕后，将清洗液通过输液管(20)输入到现场工作液辅槽(7)中以清洗现场工作液辅槽(7)。清洗液储存瓶(23)通过到导线被连接到远程监控主机(13)并且通过输液管(20)与现场工作液辅槽(7)流体连通，输液管(20)上连有第三控制阀(21)。

用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪的操作步骤如下：

(1)校正pH补偿电极(11)和工作电极(10)，保养参比电极(9)和温度补偿感应棒(8)，电位测试装测就续；

(2)确认化学镀补充液储存桶(1)液位正常，自动添加装置就续；

(3)开启主机，编辑或选定监控程序，确定温度、pH稳定性补偿值、设定好各补充液的添加量和添加比例；

(4)启动自动监测及自动添加装置；

(5)待化学镀完毕后，将清洗液储存瓶(23)中的清洗液通过输液管(20)输入到现场工作液辅槽(7)中以清洗现场工作液辅槽(7)。

其中自动添加装置的操作步骤如下：当需要向现场工作液辅槽(7)中添加补充液时，启动进液泵(17)，将化学镀补充液储存桶(1)中的化学镀补充液(2)输入到定量加药器(4)中并通过补充液回流及排气管(6)排气，接着通过定量加药管(5)将定量加药器(4)中的化学镀补充液(2)添加到现场工作液辅槽(7)中。补充完毕后，通过补充液回流及排气管(6)将定量加药器(4)中未添加完的化学镀补充液(2)回流到化学镀补充液储存桶(1)中。

参见图1和图2，基于上述方案本申请还提供了一种优选方案，具体方案如下：

本申请还在每组定量加药器(4)里面设置一液位计(22)，其与主机(13)通信连接，其用于实时检测定量加药器(4)中的液位信息，并将检测到的液位信息信号发送给主机(13)，并且主机(13)分别与每组自动添加装置中的进液泵(17)、第一控制阀门(18)和第二控制阀门(19)通信连接。

上述方案具体配合如下：

当需要向定量加药器(4)中补充化学镀补充液(2)时，工作人员通过远程监控主机(13)控制进液泵(17)工作，进液泵(17)将化学镀补充液储存桶(1)中的化学镀补充液(2)抽取输入到定量加药器(4)中并通过控制第一控制阀门(18)排气，液位计(22)实时检测定量加药器(4)中的液位信息，并将检测到的液位信息信号发送给主机(13)。当主机(13)检测到的液位高于定量加药器(4)内液位的三分之二时，主机(13)则控制进液泵(17)停止工作。

当需要向现场工作液辅槽(7)中补充化学镀补充液(2)时，工作人员可通过主机(13)控制第二控制阀门(19)开启，直至补充完毕，则工作人员再通过主机(13)控制第二控制阀门(19)关闭。

使用一段时间后，当不需要向现场工作液辅槽(7)中补充化学镀补充液(2)时，工作人员通过主机(13)可实时了解定量加药器(4)中的液位信息。当定量加药器(4)内不存在残留的化学镀补充液(2)时，则不需要开启第一控制阀门(18)，而当定量加药器(4)内存在残留的化学镀补充液(2)时，工作人员通过主机(13)可控制第一控制阀门(18)开启，定量加药器(4)内的化学镀补充液(2)通过补充液回流及排气管(6)回流到化学镀补充液储存桶(1)中，这样便于回收，节约成本。

这样，通过上述优选方案的实施，本申请大大提高了工作效率和节约了成本。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，所述电位分析仪包括测试反应装置、自动添加装置和远程监控主机，

其中，所述自动添加装置包括化学镀补充液储存桶(1)、定量加药器(4)、用于化学镀补充液储存桶(1)和定量加药器(4)之间流体连通的进液管(3)、补充液回流及排气管(6)以及用于定量加药器(4)和现场工作液辅槽(7)之间流体连通的定量加药管(5)，所述自动添加装置成一直线排列，

所述测试反应装置包括温度补偿感应棒(8)、参比电极(9)、工作电极(10)和pH补偿电极(11)，上述温度补偿感应棒和电极均通过固定结构(15)被设置在自动监测电控头(12)上，且自动监测电控头(12)通过导线被连接到远程监控主机(13)上。

2.根据权利要求1所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，所述自动添加装置的个数取决于镀液中待补充的化学镀补充液的种类。

3.根据权利要求1所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，进液管(3)上连有进液泵(17)。

4.根据权利要求1所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，定量加药器(4)内设置有液位计(22)，用于实时检测定量加药器(4)中的液位信息。

5.根据权利要求1所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，温度补偿感应棒(8)和参比电极(9)通过固定结构(15)相邻地被设置在自动监测电控头(12)上，工作电极(10)和pH补偿电极(11)通过固定结构(15)相邻地被设置在自动监测电控头(12)上。

6.根据权利要求5所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，参比电极(9)和工作电极(10)相对地被设置在温度补偿感应棒(8)和pH补偿电极(11)内侧。

7.根据权利要求1或5-6任一项所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，所述测试反应装置还包括相对地设置在温度补偿感应棒(8)和pH补偿电极(11)外侧的脚(16)。

8.根据权利要求7所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，脚(16)是由耐腐蚀性材料制成。

9.根据权利要求1所述的用于在线监控化学镀液稳定性的电位分析仪，其特征在于，所述电位分析仪还包括清洗液储存瓶(18)，其中装有清洗液，清洗液储存瓶(18)通过导线被连接到远程监控主机(13)上并且通过输液管(20)与现场工作液辅槽(7)流体连通。