JPH01212774A - Method for maintaining and administrating power of alkaline etching liquid for copper or copper alloy - Google Patents

Method for maintaining and administrating power of alkaline etching liquid for copper or copper alloy

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JPH01212774A
JPH01212774A JP3650888A JP3650888A JPH01212774A JP H01212774 A JPH01212774 A JP H01212774A JP 3650888 A JP3650888 A JP 3650888A JP 3650888 A JP3650888 A JP 3650888A JP H01212774 A JPH01212774 A JP H01212774A
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copper
etching solution
frequency
solution
alkaline etching
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JP3650888A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Ogawa
彰一 小川
Noriaki Tsukada
典明 塚田
Kunio Okamoto
邦夫 岡本
Takashi Numakura
沼倉 孝
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Yamatoya and Co Ltd
Original Assignee
Yamatoya and Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means

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Abstract

PURPOSE:To maintain the total copper concn. in an etching liquid at a desired value by measuring the total copper concn. in the etching liquid by a concn. meter for which high frequencies are utilized and executing supply of a replenishing liquid and discharge of the etching liquid of the volume corresponding thereto. CONSTITUTION:The total copper concn. of the alkaline etching liquid for the copper or copper alloy in a sample vessel 3 is measured by a tuning circuit consisting of a high-frequency generator 1, a high-frequency coil 2 winding the outside circumference of the vessel 3 and a detecting meter 4 and by utilizing high frequencies. An additive circuit formed of a low-frequency AC current generator 5, an auxiliary coil 6 and a permanent magnet 7 is so provided that the synthetic magnetic field formed of a permanent magnet 7 and the auxiliary coil 6 intersects orthogonally with the magnetic field generated by the high-frequency coil 2 to increase the slight detection quantity (change quantity) generated in the tuning circuit. The change quantity of the measuring soln. detected by the detecting meter 4 is computed by an arithmetic circuit 8. The replenishing liquid is then supplied to the vessel 3 via an output circuit 9 and the etching liquid of the volume corresponding thereto is discharged.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は銅または銅合金をエツチングするために用いら
れる第二銅イオンを含むアルカリ・エッチング液の新規
な能力維持管理法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a novel performance maintenance and management method for an alkaline etching solution containing cupric ions used for etching copper or copper alloys. Regarding.

更に詳しくは、第二銅イオンを含むアルカリ・エッチン
グ液中に増大してくる全銅濃度を非接触的かつ非破壊的
に高周波を利用した濃度計により正確に測定し、この測
定値に基づいて全銅濃度を所望値に制御することにより
エツチング液能力を適切に維持管理する新規な方法に関
するものである。
More specifically, we accurately measured the increasing total copper concentration in an alkaline etching solution containing cupric ions in a non-contact and non-destructive manner using a densitometer that uses high frequency waves, and based on this measurement value. The present invention relates to a novel method for appropriately maintaining and managing etching solution capacity by controlling the total copper concentration to a desired value.

(従来の技術) 現在、プリント配線板製造上の諸工程のうちで主工程の
一つであるエツチング処理、即ち基板に積層された銅泊
のうち所望の回路部分を残して、他の不要部分をエツチ
ングするには、基板をエツチング処理装置に連続的に送
り込む、所謂連続式エツチング法が採用されている。
(Prior Art) At present, etching is one of the main processes in the manufacturing of printed wiring boards, in other words, the desired circuit parts of the copper foil laminated on the board are left and other unnecessary parts are removed. For etching, a so-called continuous etching method is employed in which the substrate is continuously fed into an etching processing apparatus.

前記した連続式エツチング法に用いられるエツチング液
(エッチャント)は酸性のものとアルカリ性のものに大
別される。アルカリ性・エツチング液は塩化銅、塩化鉄
、過硫酸アンモニウムなどの酸性・エツチング液と比較
して、サイドエッチ量が少ないこと、エツチング液残存
による電気的腐食が少ないこと、エツチングレジストと
してハンダ(銅と錫の合金)が使えるなどの理由により
、主として産業用配線板(コンピュータ、通信機、高級
民生機器用など)の製造に汎用されている。
Etching solutions (etchants) used in the above-described continuous etching method are broadly classified into acidic and alkaline ones. Compared to acidic etching solutions such as copper chloride, iron chloride, and ammonium persulfate, alkaline etching solutions have a smaller amount of side etching, less electrical corrosion caused by residual etching solution, and are suitable for use with solder (copper and tin) as etching resists. It is mainly used in the production of industrial wiring boards (for computers, communication equipment, high-end consumer equipment, etc.) because it can be used with aluminum alloys (alloys of

前記したアルカリ性エッチャントは、一般に銅イオンと
無機アンモニウム液と水酸化アンモニウムを主成分とす
る水溶液であって、具体的には銅イオンはテトラアンミ
ン第二銅(Cu(NH3)、+÷〕であり、無機アンモ
ニウム塩は塩化アンモニウム(Nl(4cg、重炭酸ア
ンモニウム(llNH,c03)、硫酸アンモニウム[
(NH,>、 SO4)などが多用されている。
The alkaline etchant described above is generally an aqueous solution containing copper ions, an inorganic ammonium solution, and ammonium hydroxide as main components, and specifically, the copper ions are cupric tetraammine (Cu(NH3), +÷), Inorganic ammonium salts include ammonium chloride (Nl (4 cg), ammonium bicarbonate (llNH, c03), ammonium sulfate [
(NH, >, SO4) etc. are often used.

前記アルカリ・エッチング液のエツチング機構及び再生
機構は次の通りである。
The etching mechanism and regeneration mechanism of the alkaline etching solution are as follows.

〈エツチング機構〉 Cu(NH,)4CQ□+Cu−+2Cu(NL)z(
Jt  ++++++++++ [I ]く再生機構〉 2Cu(NH3)2(Q+2111H,CQ+2111
H,OH+2[0] (酸化亦D→2Cu(llIH,
)、(4+2H,0・・・・・・・・・・・・(II) 但し。
<Etching mechanism> Cu(NH,)4CQ□+Cu-+2Cu(NL)z(
Jt ++++++++++++++ [I] Regeneration mechanism> 2Cu(NH3)2(Q+2111H, CQ+2111
H, OH+2[0] (oxidation 亦D→2Cu(llIH,
), (4+2H, 0......(II) However.

〔酸化剤〕は、酸素(02)  :NaClO2,Na
CQO2eNaCQO,、NH,C2O4,KCQO,
などの塩素酸系の酸化剤;Nal01. NaIO2,
KIO,などのヨウ素酸系の酸化剤;過炭酸系の酸化剤
;過マンガン酸系の酸化剤などである。
[Oxidizing agent] is oxygen (02): NaClO2, Na
CQO2eNaCQO,,NH,C2O4,KCQO,
Chloric acid-based oxidizing agents such as Nal01. NaIO2,
Examples include iodic acid-based oxidizing agents such as KIO; percarbonate-based oxidizing agents; permanganic acid-based oxidizing agents.

即ち、テトラアンミン第二銅イオンは金属銅(銅箔)の
表面に作用して、これを酸化可溶化(ジアンミン第一銅
イオンにイオン化)して溶出させる(反応式〔I〕)。
That is, the tetraammine cupric ion acts on the surface of metallic copper (copper foil) to oxidize and solubilize it (ionize it to diammine cuprous ion) and elute it (reaction formula [I]).

また、エッチャントは常にエツチング装置内においてポ
ンプにより加圧してノズルからスプレーされているため
、直ちに空気中の・酸素又は予めエッチャントに加えら
れている酸化剤の酸化作用により第一銅イオンは酸化、
復元し金属銅の可溶化溶出作用を繰返し継続する。
In addition, since the etchant is always pressurized by a pump and sprayed from a nozzle in the etching equipment, cuprous ions are immediately oxidized by oxygen in the air or by the oxidizing agent added to the etchant in advance.
It restores and continues the solubilization and elution action of metallic copper repeatedly.

従って、金属銅の可溶化と第二銅イオンの復元サイクル
を継続するためには、エッチャント中の無機アンモニウ
ム塩と水酸化アンモニウムが消費されることになる(反
応式〔■〕)。再言すれば、上記反応式[11,(n)
が連鎖してエツチング反応が行なわれるのであるが、上
式から明らかのように銅1モル量をエツチングするため
には、理論上、塩化アンモニウムの2モル量、水酸化ア
ンモニウムの2モル量がエッチャントの中から消失され
る。
Therefore, in order to continue the cycle of solubilizing metallic copper and restoring cupric ions, the inorganic ammonium salt and ammonium hydroxide in the etchant are consumed (reaction formula [■]). In other words, the above reaction formula [11, (n)
As is clear from the above equation, in order to etch 1 mole of copper, theoretically 2 moles of ammonium chloride and 2 moles of ammonium hydroxide are required as etchants. disappears from within.

加えて、エッチャントを加圧スプレーすることによりエ
ツチング反応とは無関係に水酸化アンモニウムが空気中
に蒸発消失する。従って、エツチング系の能力を正確か
つ一定に維持するためには、エッチャントの状態量、即
ち銅イオン、無機アンモニウム塩、水酸化アンモニラl
)等の各成分の濃度バランスを検知し、管理しなければ
ならない。
In addition, by spraying the etchant under pressure, ammonium hydroxide evaporates into the air independently of the etching reaction. Therefore, in order to maintain the performance of the etching system accurately and constant, it is necessary to adjust the state quantities of the etchant, namely copper ions, inorganic ammonium salts, and ammonium hydroxide.
), etc., and the concentration balance of each component must be detected and managed.

なお、エツチング能力とは銅のエツチング速度、即ち単
位時間に溶出除去される基板上の銅箔の厚みをいう。
Note that the etching ability refers to the etching rate of copper, that is, the thickness of the copper foil on the substrate that is eluted and removed per unit time.

これをエツチング液中の全銅濃度に注目すると、前記エ
ツチング機構(Cu”十の酸化力を利用して金属銅(C
u )をCu+として溶出させる)ならびに再生機構に
よりエツチング液中には次第に全銅濃度([Cu”+コ
+[Cu”l)が増大してくる。
Focusing on the total copper concentration in the etching solution, we can see that metallic copper (C
u) is eluted as Cu+) and the total copper concentration ([Cu"+co+[Cu"l)] gradually increases in the etching solution due to the regeneration mechanism.

一方、エツチング処理の工程管理(プロセスコントロー
ル)において、前記したようにエツチング液中に銅また
は銅合金の溶出が進行しエツチング液中の全銅濃度が増
大してくると、エツチング速度を低下させ生産性を悪化
させるため、全銅濃度を所望値にコントロールすること
が必須である。
On the other hand, in the process control of etching treatment, as mentioned above, when the elution of copper or copper alloy into the etching solution progresses and the total copper concentration in the etching solution increases, the etching rate is reduced and production is reduced. Therefore, it is essential to control the total copper concentration to a desired value.

第二銅を含むアルカリ・エッチング液の管理の手法とし
て、下記に示されるよう種々のものがあるが、十分に満
足のいく手法ではない;(i)  フロート式比重計を
使用した管理方法およびエツチング液濃度の間接的測定
法。
There are various methods for managing alkaline etching solutions containing cupric acid, as shown below, but none of them are fully satisfactory; (i) Management method using a float hydrometer and etching Indirect method of measuring liquid concentration.

このフロート式比重計を用いて工程管理する方法は、例
えば特公昭51−24988号公報に示されている。し
かしながら、工程管理のための必要データを入手するに
は複数本のフロート式比重計を用いなければならないと
か、感応速度に問題がある。
A method of controlling the process using this float-type hydrometer is shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 51-24988. However, there are problems with sensitivity speed, such as the need to use multiple float-type hydrometers to obtain the necessary data for process control.

また、フロート式比重計を用いてエツチング液の成分濃
度を測定する場合、間接的にならざるをえなかったり濃
度成分を正確にかつ直読的に測定することができない。
Furthermore, when measuring the component concentration of the etching solution using a float type hydrometer, the measurement must be done indirectly, and the concentration components cannot be measured accurately and directly.

(ii)  電気化学的管理方法および濃度測定法。(ii) Electrochemical control method and concentration measurement method.

・電導度測定計を用いる場合、エツチング液濃度が高い
ため、即ち溶液の比抵抗(ρ)が小さいため測定範囲が
狭く、従って変化量を精度良く測定することができない
。また電極腐食、電極汚染等がありこれらは誤差原因と
なり自動管理には不向である。
- When using a conductivity meter, the measurement range is narrow because the etching solution concentration is high, that is, the specific resistance (ρ) of the solution is small, and therefore the amount of change cannot be measured accurately. In addition, there are electrode corrosion, electrode contamination, etc., which cause errors and are not suitable for automatic management.

・酸化還元電位計(ORP計)を用いる場合、銅のアル
カリ・エッチング液は銅アンミン錯体を生じるので酸化
還元電位は標準の銅の酸化還元電位を示さず極端に小さ
い値を示す、従って、ORP計のみでの管理では不十分
である。
・When using an oxidation-reduction potential meter (ORP meter), the oxidation-reduction potential does not show the standard copper oxidation-reduction potential but shows an extremely small value because the copper alkaline etching solution produces a copper ammine complex. Management based on totals alone is insufficient.

・イオン選択性電極計を用いる場合、銅アミン錯体が非
常に安定であるためわずかしかその構成成分に解離せず
、従って正確な測定を期することができない。
- When using an ion-selective electrode meter, the copper amine complex is very stable and only a small amount dissociates into its constituent components, so accurate measurements cannot be expected.

(市)光学的測定による管理方法および濃度測定法。(City) Management methods and concentration measurement methods using optical measurements.

・光学的測定による場合、アルカリ・エッチング液は濃
紺色特有の色相であるため直接的測定を行なうことがで
きない。測定液を希釈したり、他の発色剤を適用しても
反射、透過、比色などいずれの方法においても測定が困
難である。
- When using optical measurements, direct measurements cannot be performed because the alkaline etching solution has a unique dark blue hue. Even if the measurement solution is diluted or other coloring agents are applied, measurement is difficult using any method such as reflection, transmission, or colorimetry.

特に最近においては、プリント配線板に対する要求性能
がますます厳しくなってきており、なかでもサイドエッ
チの量を所望値に管理することが重要視されている。周
知のようにサイドエッチ量は、エツチング処理の進行と
ともに増大するものであり、これにより回路幅が規格範
囲より細くなって不良品となるので、連続エツチング操
業におけるエツチング液の管理は厳密に行なわれなけれ
ばならない。
Particularly in recent years, performance requirements for printed wiring boards have become increasingly strict, and in particular, controlling the amount of side etch to a desired value has become important. As is well known, the amount of side etching increases as the etching process progresses, and as a result, the circuit width becomes narrower than the standard range, resulting in defective products. Therefore, the etching solution must be strictly controlled during continuous etching operations. There must be.

以上のことから、前記した従来技術の管理方法及び管理
手段には限界があり、その有効な解決策が待たれている
From the above, the management methods and means of the prior art described above have limitations, and an effective solution is awaited.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明者らは、前記した従来の各種測定計の欠点を解消
すべく鋭意検討した。その結果、高周波発振器を含む同
調回路と、低周波の交番電流発生器からの補助コイルで
巻回された永久磁石とを相互作用させることにより、非
接触式で非破壊式の、かつ測定精度、感応速度に優れる
高周波を利用した濃度計が得られること、かつこの濃度
計がアルカリ・エッチング液の能力の維持管理に極めて
有効であることを見い出し、本発明を完成するに至った
(Problems to be Solved by the Invention) The present inventors have made extensive studies to eliminate the drawbacks of the various conventional measuring meters described above. As a result, by interacting a tuned circuit containing a high-frequency oscillator with a permanent magnet wound with an auxiliary coil from a low-frequency alternating current generator, a non-contact, non-destructive and measurement accuracy is achieved. The present inventors have discovered that it is possible to obtain a densitometer that utilizes high frequency waves with excellent response speed, and that this densitometer is extremely effective in maintaining and managing the performance of alkaline etching solutions, leading to the completion of the present invention.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明を概説すれば1本発明は、 銅または銅合金をエツチングするための第二銅イオンを
含むアルカリ・エッチング液の能力を維持管理する方法
において、 エツチング液中の全銅濃度を高周波を利用した濃度計、
即ち、 ・低周波の交番電流発生器からの補助コイルに巻回され
た永久磁石からなる付加回路、・測定溶液用の試料容器
を巻回した高周波発振器からの高周波コイルを、前記永
久磁石の作る磁界と高周波コイルの作る磁界が直角にな
るように、前記永久磁石の磁界中に設置された高周波発
振器と高周波コイルを含む同調回路、 ・前記補助コイルに低周波の交番電流を印加した状態で
、測定溶液の内容に依存して高周波コイルに生じる変化
量を検出する、前記同調回路に設けられた検出計、 から構成される高周波を利用した濃度計により測定し、
この測定結果に基づいて補充液を供給するとともに補充
液を見合う量のエツチング液をエツチング系から排出し
、エツチング液中の全銅濃度を所望値に維持することを
特徴とする銅または銅合金用アルカリ・エッチング液の
能力維持管理法に関するものである。
(Means for Solving the Problems) To summarize the present invention, the present invention provides a method for maintaining the ability of an alkaline etching solution containing cupric ions for etching copper or copper alloys. A concentration meter that uses high frequency to measure the total copper concentration in a liquid.
an additional circuit consisting of a permanent magnet wound around an auxiliary coil from a low-frequency alternating current generator, and a high-frequency coil from a high-frequency oscillator wound around a sample container for the measuring solution, which is produced by said permanent magnet. A tuned circuit including a high-frequency oscillator and a high-frequency coil installed in the magnetic field of the permanent magnet so that the magnetic field and the magnetic field created by the high-frequency coil are at right angles; - With a low-frequency alternating current applied to the auxiliary coil, A detector installed in the tuned circuit detects the amount of change occurring in the high frequency coil depending on the content of the measurement solution;
For use with copper or copper alloys, the etching solution is supplied with a replenisher based on the measurement results, and an amount of etching solution corresponding to the replenisher is discharged from the etching system to maintain the total copper concentration in the etching solution at a desired value. This paper concerns methods for maintaining and managing the capacity of alkaline etching solutions.

以下、本発明の構成について詳しく説明する。Hereinafter, the configuration of the present invention will be explained in detail.

まず本発明の銅または銅合金用アルカリ・エッチング液
の能力維持管理法について概説する。
First, a method for maintaining and managing the performance of an alkaline etching solution for copper or copper alloys according to the present invention will be outlined.

本発明のアルカリ・エッチング液の能力維持管理は、次
のようにして行なわれる。
The performance maintenance and management of the alkaline etching solution of the present invention is carried out as follows.

1)、銅または銅合金を、通常のスプレー式エツチング
機内において、第二銅イオン、無機アンモニウム塩、水
酸化アンモニウムなどを主成分とするアルカリ・エッチ
ング液によりエツチングする。
1) Copper or a copper alloy is etched in a conventional spray etching machine with an alkaline etching solution containing cupric ions, inorganic ammonium salts, ammonium hydroxide, etc. as main ingredients.

2)、エツチング反応と共にエツチング液中の銅イオン
濃度が増加するとともに、他の成分が消耗し、エツチン
グ液成分のバランス、即ち状態量が変化する。その結果
、エツチング能力が変動する。
2) Along with the etching reaction, the copper ion concentration in the etching solution increases and other components are consumed, causing a change in the balance of the etching solution components, that is, the state quantity. As a result, the etching ability fluctuates.

3)、エツチング液の状態量の変化のうち1本発明にお
いては全銅濃度を高周波を利用した濃度計により正確に
検出し、該濃度計を連動するポンプを介してエツチング
液のための補充液を補給してエツチング液を標準状態(
目標管理値)に戻す。−方、該濃度計はエツチング液が
椋準状態に復元した時点を検出し、これに基づいて補充
液供給用のポンプを停止させる。
3) Among the changes in the state quantity of the etching solution, in the present invention, the total copper concentration is accurately detected by a densitometer using high frequency waves, and a replenisher for the etching solution is supplied via a pump that operates in conjunction with the densitometer. Replenish the etching solution to the standard state (
Return to target control value). On the other hand, the densitometer detects the point in time when the etching solution has returned to its normal state, and based on this, the pump for supplying the replenisher is stopped.

本発明は、以上の1)、2)、3)の工程を円滑に進行
させることにより、アルカリ・エッチング液のエツチン
グ能力を恒常的に維持管理しようとするものである。
The present invention aims to constantly maintain and manage the etching ability of an alkaline etching solution by smoothly proceeding with the steps 1), 2), and 3).

次に、本発明の銅または銅合金用アルカリ・エッチング
液の能力維持管理方法において重要な技術的構成となっ
ている高周波を利用した濃度計の構成及びその特徴点に
ついて説明する。
Next, the configuration and features of a densitometer using high frequency, which is an important technical configuration in the performance maintenance and management method of an alkaline etching solution for copper or copper alloy of the present invention, will be explained.

本発明で使用される高周波を利用した濃度計の構成は、
第1図の回路図で示されるものである。
The configuration of the densitometer using high frequency used in the present invention is as follows:
This is shown in the circuit diagram of FIG.

第1図に示されるように、本発明で使用されるは試料容
器■を巻回する)−検出計(イ)の回路系、(fi) 
 低周波の交番電流発生器■−補助コイル0−永久磁石
■(磁石は補助コイルで巻回される)の回路系、 の二つから構成される。以下、前記した(i)、(ii
)の回路系について詳述する。
As shown in Fig. 1, the circuit system used in the present invention is the circuit system of the sample container
It consists of two circuits: a low-frequency alternating current generator ■ - an auxiliary coil 0 - a permanent magnet ■ (the magnet is wound by an auxiliary coil). Below, the above (i) and (ii)
) circuit system will be explained in detail.

出計(イ)から構成される回路系を、第2図のように通
じて電流を流して、電圧降下Vを生じさせる。
A current is passed through the circuit system consisting of the output terminal (A) as shown in Fig. 2 to cause a voltage drop V.

一方、高周波コイルロー試料容器■間の測定端子(A、
B)に直列的に可変コンデンサーCを結び直列回路を形
成する。いま、可変コンデンサーCを操作して回路の同
調をとり、このときの端子電圧Vcを電圧計で測定する
。Vc/vの比の値をQ値とすれば、他の条件を一定に
して試料溶液(アルカリ・エッチング液)のみを変化さ
せた場合、試料溶液の成分変化に応じてQ値の変化量を
検出することができる。なお、第2図のLeはコイルの
自己インダクタンス、Reは抵抗、Ceはコンデンサで
ある。
On the other hand, the measurement terminals (A,
A variable capacitor C is connected in series to B) to form a series circuit. Now, tune the circuit by operating the variable capacitor C, and measure the terminal voltage Vc at this time with a voltmeter. If the value of the ratio of Vc/v is taken as the Q value, then if only the sample solution (alkaline etching solution) is changed while keeping other conditions constant, the amount of change in the Q value will be calculated according to the change in the components of the sample solution. can be detected. In FIG. 2, Le is the self-inductance of the coil, Re is the resistance, and Ce is the capacitor.

即ち、測定対象となる溶液試料を満たした試料容器■を
、高周波発振器■を含む同調回路系の一部(等価回路と
して直列回路でも並列回路であっても良い)に挿入して
おくと、測定溶液の状態変化(成分化合物の変化やイオ
ン濃度の変化など)に応じて、特性変化(溶液の電気伝
導度、透電恒数、共鳴エネルギーの吸収など)が生起し
たとき、電気的発振器側からみればVc/v=Q値の変
化として現われる。本発明に使用される濃度計は、この
Q値が変化するという現象にベースを置くものである。
In other words, by inserting the sample container (■) filled with the solution sample to be measured into a part of the tuned circuit system (which may be a series circuit or a parallel circuit as an equivalent circuit) that includes the high-frequency oscillator (■), the measurement can be performed. When a change in properties (electrical conductivity, permeability constant, absorption of resonance energy, etc. of the solution) occurs in response to a change in the state of the solution (change in component compounds, change in ion concentration, etc.), an electric signal is generated from the electrical oscillator side. If you look at it, it appears as a change in Vc/v=Q value. The densitometer used in the present invention is based on the phenomenon that the Q value changes.

次に、前記したQ値の測定において、同調回路系がどの
ような特性をもつものでなければならないか説明する。
Next, what characteristics the tuned circuit system must have in measuring the Q value described above will be explained.

(イ)今、高周波コイル■に巻回された試料容器■にア
ルカリ・エッチング液である試料溶液を入れて測定する
場合、測定系の電気回路は、第3図■に示される等価回
路が構成されている。第3図において、 C2・・・試料容器の静電容量 C2・・・試料溶液の静電容量 R・・・試料溶液の電気抵抗 L・・・高周波コイルのインダクタンスを示す。第3図
■は説明の便宜上、試料溶液の電気的特性を静電容量(
C2)と電気抵抗(R)として表わしているが、外部エ
ネルギーの吸収による共鳴による特性も概念として含む
ものである。従って、Q値の変動要因の説明としてはこ
れで十分と考えられる。このような測定系において、L
とC1は一定であるから、C2とRの変化に対応する電
気的な変化量を的確に捉えることができる。さらに本発
明においては、高周波を用いていることから、C2も殆
んど変化しないから、この測定系の電気的変化量は、R
に大きく依存することになる。そこで試料溶液として電
解質溶液を用い、その濃度測定を行なう場合を想定して
みる。この場合、重質濃度が小さいときRは大きく、従
って高周波電流はRに流れず、はとんど全部C2を通し
て流れるので、第3図■のようにRを無視して良い、第
3図■のようにRを無視すると、発振周波数f0は次式
で表わされる。
(b) When measuring by putting a sample solution, which is an alkaline etching liquid, into the sample container ■ wound around the high-frequency coil ■, the electrical circuit of the measurement system will consist of the equivalent circuit shown in Figure 3 ■. has been done. In FIG. 3, C2: Capacitance of the sample container C2: Capacitance of the sample solution R: Electrical resistance of the sample solution L: Inductance of the high frequency coil. For convenience of explanation, Figure 3 ■ shows the electrical characteristics of the sample solution by capacitance (
C2) and electrical resistance (R), the concept also includes characteristics due to resonance due to absorption of external energy. Therefore, this is considered to be sufficient as an explanation of the factor of variation in the Q value. In such a measurement system, L
Since and C1 are constant, the amount of electrical change corresponding to the change in C2 and R can be accurately captured. Furthermore, in the present invention, since a high frequency is used, C2 also hardly changes, so the amount of electrical change in this measurement system is R
will depend heavily on Therefore, let us assume that an electrolyte solution is used as a sample solution and its concentration is to be measured. In this case, when the heavy concentration is small, R is large, so the high-frequency current does not flow through R, but flows almost entirely through C2, so R can be ignored as shown in Figure 3. If R is ignored as in the following equation, the oscillation frequency f0 is expressed by the following equation.

(ロ) 次に、電解質濃度が高くなると、Rは極めて小
さくなるため、R=Oと仮定してC2は短絡すると考え
てよい。即ち、第3図■のようにRとC2を無視した回
路となり、その場合の発振周波数fは次式で表わされる
(b) Next, as the electrolyte concentration increases, R becomes extremely small, so assuming that R=O, C2 can be considered to be short-circuited. In other words, as shown in FIG. 3, a circuit is created in which R and C2 are ignored, and the oscillation frequency f in this case is expressed by the following equation.

2πJLCよ これは、fが測定溶液の濃度には依存せず、LとC1た
けで決まることを意味する。
2πJLC This means that f does not depend on the concentration of the measurement solution and is determined only by L and C1.

この場合、共振回路に流れる電流の最大値(最大の検出
値)を得ようとするには、Rと01の関係は次式を満足
するものでなければならない。
In this case, in order to obtain the maximum value (maximum detected value) of the current flowing through the resonant circuit, the relationship between R and 01 must satisfy the following equation.

2πfC0R=1 即ち、上式において実際上C1,Rが小さい値をとるこ
とから、fをできるだけ高くする方が良いことが判る。
2πfC0R=1 That is, since C1 and R actually take small values in the above equation, it is understood that it is better to make f as high as possible.

特に、測定溶液としてエツチング溶液などの濃度の高い
電解質溶液を測定しようとする場合、Rは極めて小さい
値をとるので高い周波数を使用する方が測定濃度範囲を
広くとれるために有利である。
Particularly, when measuring a highly concentrated electrolyte solution such as an etching solution, it is advantageous to use a high frequency because R takes an extremely small value, so that the measurement concentration range can be widened.

本発明者らの実験により、周波数が高くなければなるほ
ど電磁シールドをより完全にしないと測定値にバラツキ
が生じること、経済性に欠けること、取扱上に電波法な
どの規定をうけること、などを考慮して数10MHz、
より好ましくは10〜30MHzの周波数が良好である
Through experiments by the present inventors, we have found that the higher the frequency, the more complete the electromagnetic shielding will be, otherwise the measurement values will vary, it will be uneconomical, and the handling will be subject to regulations such as the Radio Law. Considering several tens of MHz,
A frequency of 10 to 30 MHz is more preferable.

しかしながら、前記した10〜30MHzの周波数帯で
は、同調回路系に生じるQ値の検出量が極めて微弱なも
のにとどまる。
However, in the above-mentioned frequency band of 10 to 30 MHz, the amount of Q value detected in the tuned circuit system remains extremely weak.

前記した点は、第1図に示した低周波の交番電流発生器
■−補助コイル0−永久磁石■で形成される回路(以下
、付加回路という。)により解決することができる。
The above-mentioned problems can be solved by a circuit (hereinafter referred to as an additional circuit) formed by the low-frequency alternating current generator 1, the auxiliary coil 0, and the permanent magnet 2 shown in FIG.

(ii)  低周波の交番電流発生器■を含む回路系に
ついて。
(ii) Regarding the circuit system including the low frequency alternating current generator■.

前記(i)の高周波発振器(1)を含む回路系、即ち同
調回路系に生じるQ値の微弱性を改善するため、本発明
においては測定系に永久磁石■による強磁界と補助コイ
ル0による弱い交番電流磁界との合成磁界を作用させる
In order to improve the weakness of the Q value that occurs in the circuit system including the high-frequency oscillator (1) in (i), that is, the tuned circuit system, the present invention uses a strong magnetic field by the permanent magnet ■ and a weak magnetic field by the auxiliary coil 0 in the measurement system. A composite magnetic field with an alternating current magnetic field is applied.

即ち、同調回路における高周波コイル■により外周を巻
回された試料容器■を、前記永久磁石■と補助コイル■
とにより作られる合成磁界に対して高周波コイル■の作
る磁界が直角になるように、前記合成磁界中に設置され
る。
That is, the sample container (circle), whose outer periphery is wound by the high-frequency coil (2) in the tuned circuit, is connected to the permanent magnet (2) and the auxiliary coil (3).
The high-frequency coil (2) is installed in the composite magnetic field so that the magnetic field produced by the high-frequency coil (2) is perpendicular to the composite magnetic field produced by the high-frequency coil (2).

これは、あたかもスピーカーまたはレシーバ−の原理を
応用したもので、永久磁石■の作る磁界と低周波の交番
電流が流れている補助コイル(Qの作る磁界の重畳によ
り前記(i)の同調回路系により発生した微弱な検出量
を増大ならしめる(振幅の増大)作用を利用(相互誘導
作用の利用)したものである。
This is as if it were an application of the principle of a speaker or receiver; the superposition of the magnetic field created by the permanent magnet (■) and the magnetic field created by the auxiliary coil (Q), through which a low-frequency alternating current flows, creates the tuned circuit of (i) above. This method utilizes the effect of increasing the weak detected amount (increasing the amplitude) generated by (using the mutual induction effect).

これを、測定系の化学種のレベルにたって考察すると次
のようになる。
If we consider this at the level of chemical species in the measurement system, we get the following.

測定系に置かれた一つの化学種の原子核の核磁気共鳴を
一定の周波数で測定してみると、化合物によって異った
磁場(磁界)に共1!B点が現われる。
When the nuclear magnetic resonance of the nucleus of one chemical species placed in the measurement system is measured at a constant frequency, it is found that the magnetic field (magnetic field) that differs depending on the compound is equal to 1! Point B appears.

そして原子またはイオンでは、その閉殻をなす電子は外
磁管(永久磁石)を打ち消すような磁場(反磁場)を与
えるが1反磁場は外磁場と同じ向きの磁場につけ加えら
れるようになる。これは外磁場によっても電子の電流分
布が分極して磁気モーメントが誘起されることによるも
のと解される。
In atoms or ions, the electrons in their closed shells provide a magnetic field (diamagnetic field) that cancels out the outer magnetic tube (permanent magnet), but one demagnetizing field comes to be added to the magnetic field in the same direction as the external magnetic field. This is understood to be because the external magnetic field also polarizes the electron current distribution and induces a magnetic moment.

本発明は、低周波の交番電流発生器(ハ)を含む付加回
路の設定により、測定溶液の変化に応じて高周波発振器
■を含む同調回路に生じる微弱な検出量(変化景)を大
きく増大させることができるという、新たな知見に基づ
いており、感応度、精度に極めて優れた濃度計とするこ
とができる。
The present invention greatly increases the weak detection amount (change scene) that occurs in the tuned circuit including the high-frequency oscillator in response to changes in the measurement solution by setting an additional circuit including a low-frequency alternating current generator (c). This is based on the new knowledge that it is possible to perform densitometers with extremely high sensitivity and accuracy.

前記低周波の交番電流発生器0を含む付加回路において
、低周波の交番電流発生器として例えばlO〜100K
Hz、出力電圧2〜5vのものが使用される。また、永
久磁石■として、例えば磁束(フラックス)が約1 、
000ウェーバ−1磁束密度が約4.000テラス程度
のものが使用される。
In the additional circuit including the low frequency alternating current generator 0, the low frequency alternating current generator is, for example, 10 to 100K.
Hz and an output voltage of 2 to 5 V are used. In addition, as a permanent magnet ■, for example, the magnetic flux (flux) is about 1,
000 Weber-1 magnetic flux density of approximately 4,000 terraces is used.

なお、第1図の濃度計の回路図において、検出計のあと
に接続される演算回路■は、検出量の直線性やログ性へ
の変換、各種成分の濃度と指示に対する電気的勾配・温
度勾配・PH勾配などの補償や補正、およびゼロ調節の
加減などを行なう電気回路であり、また出力回路0はア
ナログまたはデジタルの測定表示および制御出力を得る
電気回路であることを示す。また、第1図の検出計(イ
)は検波機能のもとに高周波信号から低周波の信号を即
ち同調回路系において、測定溶液の状態量変化に応じて
検出されるQ値が変化することの理由を、前述した測定
溶液の静電容量(C2)や電気抵抗(R)のほかにどの
ような要因に基づいているかについて説明する。これは
、本発明が利用している測定原理を説明することになる
ものである。
In the densitometer circuit diagram shown in Figure 1, the arithmetic circuit (■) connected after the detector converts the detected amount into linearity and logarithm, and converts the concentration of various components and electrical gradients and temperatures to indications. This is an electric circuit that compensates and corrects gradients, PH gradients, etc., and adjusts zero adjustment. Output circuit 0 indicates an electric circuit that obtains analog or digital measurement displays and control outputs. In addition, the detector (A) in Figure 1 uses the detection function to detect low-frequency signals from high-frequency signals, that is, in the tuned circuit system, and detects that the detected Q value changes according to changes in the state quantity of the measurement solution. The reason for this will be explained based on factors other than the capacitance (C2) and electrical resistance (R) of the measurement solution mentioned above. This will explain the measurement principle utilized by the present invention.

あらゆる物質は固有の磁気能率と角運動を有しており、
これに外部磁界が加わると磁気能率の方向は外部磁界の
方向に一致しようとする。これはこの方向が最も位置エ
ネルギーが小さいからである。あらゆる物質の核の磁気
能率のとりうる状態は、スピン斌子数(角運動量の大き
さ)で決まり、核磁石がとりうる方向はそれぞれ異なる
。例えば、プロトンでは1/2、窒素では1、塩素では
3/2というように決まった方向を示す。これら位置に
おける核と外部磁界との間の磁気的エネルギーは外部磁
界との傾斜が大きいほど大である。
Every material has its own magnetic efficiency and angular motion.
When an external magnetic field is added to this, the direction of magnetic efficiency tends to match the direction of the external magnetic field. This is because potential energy is the smallest in this direction. The possible states of the magnetic efficiency of the nucleus of any material are determined by the spin inertia number (the magnitude of angular momentum), and the possible directions of the nuclear magnet are different. For example, protons have fixed directions such as 1/2, nitrogen 1, and chlorine 3/2. The magnetic energy between the core and the external magnetic field at these positions increases as the gradient with respect to the external magnetic field increases.

そこで、前記したように配列している物質の原子核に、
さらに外部磁界に直角な高周波の磁界を加えると、核磁
石はこの高周波磁界によって強制的に振動させられる。
Therefore, in the atomic nuclei of a substance arranged as described above,
Furthermore, when a high-frequency magnetic field perpendicular to the external magnetic field is applied, the nuclear magnet is forced to vibrate by this high-frequency magnetic field.

そして、核磁石は許された任意の2つの位置の間の位置
エネルギーの差をΔE、ボルツマン定数をhとして、高
周波磁界がΔE=hfを満足するような周波数fをもっ
とき、核磁石はこの2つの状態間を転移する現象、即ち
共鳴現象を生ずる。その際、低エネルギー位置がら高エ
ネルギー位置へ転移する核の数が、高エネルギー位置か
ら低エネルギー位置へ転移するものより多くなる。従っ
て多数の核を考えた場合、平均のエネルギーは高くなり
、そのために必要なエネルギーは高周波磁界から供給さ
れることになる。
Then, the nuclear magnet increases the frequency f such that the high-frequency magnetic field satisfies ΔE=hf, where ΔE is the difference in potential energy between any two allowed positions, and h is Boltzmann's constant. A phenomenon of transition between two states, that is, a resonance phenomenon occurs. In this case, the number of nuclei that transfer from a low energy position to a high energy position becomes greater than the number of nuclei that transfer from a high energy position to a low energy position. Therefore, if a large number of nuclei are considered, the average energy will be high, and the energy required for this will be supplied from the high frequency magnetic field.

本発明の高周波発振器(ト)を含む同調回路系において
、共鳴現象のため周波数がズレることになる。
In a tuned circuit system including the high-frequency oscillator (g) of the present invention, the frequency will shift due to the resonance phenomenon.

即ち、高周波コイル間の電磁波のエネルギーが核スピン
系(別言すれば測定試料である溶液成分のエネルギー準
位の遷移)で消費されるため、その発振振幅が僅かに小
さくなり(一種の振幅変調波となる)、結果的に第2図
で説明したようにQ値(= Vc/v値)が低下するこ
とになる。本発明はこの変化量を検出計にて電圧値また
は電流値で検出して測定試料の状態斌の変化を求めよう
とするものである。
In other words, the energy of the electromagnetic waves between the high-frequency coils is consumed in the nuclear spin system (in other words, the energy level transition of the solution component that is the measurement sample), so the oscillation amplitude becomes slightly smaller (a type of amplitude modulation). As a result, as explained in FIG. 2, the Q value (=Vc/v value) decreases. The present invention attempts to determine the change in the state of the measurement sample by detecting this amount of change using a detector as a voltage value or a current value.

本発明は、前記したように核スピン系の共鳴現象(溶液
成分のエネルギー準位の遷移)を利用しているため、物
質の種類や成分変化を正確に反映しているのである。こ
れは、前記した状態間のエネルギー差のΔEは、外部磁
界の強さHに比例するから(ΔE=lif=aH)、f
=kl+の関係が得られること、そしてに値は原子核の
種類によって定まる定数で、核の磁気能率や角運動量な
どによって決まるものであることからみて当然のことで
ある。
As described above, the present invention utilizes the resonance phenomenon of the nuclear spin system (transition of energy levels of solution components), so it accurately reflects the type of substance and changes in its components. This is because the energy difference ΔE between the states mentioned above is proportional to the strength H of the external magnetic field (ΔE=lif=aH), so f
This is natural considering that the relationship =kl+ can be obtained, and that the value of is a constant determined by the type of nucleus, and is determined by the magnetic efficiency and angular momentum of the nucleus.

本発明に使用される前記した高周波を利用した濃度計に
より測定溶液を測定するには、測定溶液を試料容器■に
満たして行なえば良い。試料容器■は、ガラス製でもプ
ラスチック製でもよいが、誘電率の一定なものを選定し
て用い、第1図に示されるように同調回路の高周波コイ
ル■中に挿入すれば良い。
To measure a measurement solution using the above-mentioned concentration meter using high frequency waves used in the present invention, it is sufficient to fill the sample container (2) with the measurement solution. The sample container (2) may be made of glass or plastic, but one with a constant dielectric constant may be selected and used, and it may be inserted into the high frequency coil (2) of the tuned circuit as shown in FIG.

なお、第1図は測定溶液を非連続式に測定する態様が示
されているが、連続式に測定できることはいうまでもな
い。
Although FIG. 1 shows a mode in which the measurement solution is measured in a discontinuous manner, it goes without saying that the measurement can be carried out in a continuous manner.

連続的に測定するには、例えばあるエツチング処理系か
ら測定溶液を連続的に抜出し、試料容器■の下部入口か
ら試料容器■内に供給するとともに、上部出口からエツ
チング処理系に測定溶液を戻すようにすれば良い。試料
容器■への測定溶液の供給は、定量ポンプまたはヘッダ
ータンクにより、所望の供給速度、例えば1〜5Q/分
の割合で供給すれば良い。
To carry out continuous measurements, for example, the measurement solution is continuously extracted from a certain etching processing system, supplied into the sample container (■) from the lower inlet of the sample container (2), and then returned to the etching processing system through the upper outlet. You should do it. The measurement solution may be supplied to the sample container (2) at a desired supply rate, for example, from 1 to 5 Q/min, using a metering pump or a header tank.

本発明においては、前記した高周波を利用した濃度計を
用いてエツチング処理中のアルカリ・エッチング液を継
続的に非接触的かつ非破壊的に測定し、その測定結果に
基づいてアルカリ・エッチング液の能力を正確にコント
ロールすることができる。後述する実施例に示されてい
るように、測定値はアルカリ・エッチング液の全銅濃度
と極めて良く相関する。従って、例えば前記した高周波
を利用した濃度計の測定値が全銅濃度100g#lに対
応するところで、補充液供給用ポンプを始動させる電気
信号を発信させてエツチング機内に補充液を供給させ、
測定値が全銅濃度200g/Qに対応するところで、該
ポンプの電源を切る電気信号を発信させて補充液の供給
を停止させることにより、アルカリ・エッチング液中の
全銅濃度を所望値にコントロールすることができる。全
11VIa度のコントロール値はエツチング速度の観点
から100g#!〜20OgIQ、より好ましく 10
0g/Q〜180g/12、さらに好ましくは130g
/12〜170g/Qにセットすれば良い。
In the present invention, the alkaline etching solution is continuously and non-destructively measured during the etching process using the above-mentioned concentration meter using high frequency, and based on the measurement results, the alkaline etching solution is measured. ability can be precisely controlled. As shown in the Examples below, the measured values correlate very well with the total copper concentration of the alkaline etchant. Therefore, for example, when the measured value of the concentration meter using the high frequency described above corresponds to a total copper concentration of 100 g#l, an electric signal is sent to start the replenisher supply pump to supply the replenisher into the etching machine.
When the measured value corresponds to a total copper concentration of 200 g/Q, the total copper concentration in the alkaline etching solution is controlled to the desired value by transmitting an electric signal to turn off the pump and stopping the supply of replenisher. can do. The control value for all 11VIa degrees is 100g# from the viewpoint of etching speed! ~20OgIQ, more preferably 10
0g/Q to 180g/12, more preferably 130g
/12 to 170g/Q should be set.

なお、第4図に前記した連続式にアルカリ・エッチング
液の能力を維持管理するのに好適な装置例を示す。本発
明の実施には、第4図に示すように現在使用されている
連続式スプレーエツチング機(10)に、前記した高周
波を利用した濃度計(12)を付属装備させれば良い。
Incidentally, FIG. 4 shows an example of an apparatus suitable for continuously maintaining and managing the capacity of the alkaline etching solution described above. To carry out the present invention, the currently used continuous spray etching machine (10) may be equipped with the above-mentioned densitometer (12) that utilizes high frequency waves, as shown in FIG.

エツチング処理中のアルカリ・エッチング液(13)は
、ポンプ(Pl)の作動によりパイプ(14a)を介し
て吸い上げられ、スプレー・ノズル(15)がら被処理
板(16)に向けて噴射されるが、このとき、エツチン
グ液の一部が高周波を利用した濃度計(12)に送られ
、さらに、同装置において検知を終えたエツチング液は
、パイプ(14b)を介してエツチング液槽(17)に
戻される。
The alkaline etching solution (13) during the etching process is sucked up through the pipe (14a) by the operation of the pump (Pl) and is sprayed toward the plate to be processed (16) through the spray nozzle (15). At this time, a part of the etching liquid is sent to a concentration meter (12) that uses high frequency waves, and the etching liquid that has been detected by the same device is sent to an etching liquid tank (17) via a pipe (14b). be returned.

この濃度計(12)において、エツチング液の全Cu濃
度値が連続的に検知され、全Cu濃度値が基準値以上に
なれば、濃度計(12)からの電気信号により、ポンプ
(P2)が作動し、補充液槽(18)からパイプ(14
c)を介して、エツチング液槽(17)に補充液が補充
される。
This concentration meter (12) continuously detects the total Cu concentration value of the etching solution, and when the total Cu concentration value exceeds the reference value, the electric signal from the concentration meter (12) activates the pump (P2). The pipe (14) runs from the replenisher tank (18).
c) The etching liquid tank (17) is replenished with a replenisher.

しかして、この補充液の補充により、エツチング液の全
Cu濃度値が、基準値に下がったことを濃度計(12)
にて検知すると、ポンプ(P2)の作動は停止させられ
、補充液の補充はストップする。
As a result, the concentration meter (12) shows that the total Cu concentration of the etching solution has decreased to the reference value by replenishing the replenisher.
When detected, the operation of the pump (P2) is stopped and replenishment of the replenisher is stopped.

エツチング液(13)の液量を一定に維持させるために
、エツチング液槽(17)にはオーバーフロー口(19
)を設けてあり、上記補充液の補充により一定量を越え
たエツチング液(13)は、自動的にエツチング液槽(
17)から排出され、排液タンク(20)に貯えられる
In order to maintain a constant amount of etching liquid (13), an overflow port (19) is provided in the etching liquid tank (17).
), and when the etching liquid (13) exceeds a certain amount due to replenishment, it is automatically transferred to the etching liquid tank (13).
17) and stored in a drainage tank (20).

尚、エツチング液槽(17)には、エツチング液温の温
度管理機構(11)、すなわち温度センサー(lla)
、ヒーター(Ilb)、冷却管(11c)が配設され、
所望の液温か維持管理出来るようにされている。
The etching liquid tank (17) is equipped with a temperature control mechanism (11) for controlling the temperature of the etching liquid, that is, a temperature sensor (lla).
, a heater (Ilb), and a cooling pipe (11c) are provided,
It is possible to maintain and manage the desired liquid temperature.

本発明の濃度計は、いかなる成分の測定溶液とも接液す
ることなく非接触的に状態量の変化を測定(または検出
)することができること、およびサンプリングするよう
なことはせず、非破壊的にプロセスのライン中の状態量
の変化量を測定(検知)することができること、タイム
ラグや誤差が皆無であり、合理的な工程制御管理、高生
産性、品質管理等を可能にする。
The concentration meter of the present invention is capable of measuring (or detecting) changes in state quantities in a non-contact manner without contacting the measurement solution of any component, and in a non-destructive manner without sampling. It is possible to measure (detect) the amount of change in state quantities in a process line, and there is no time lag or error, enabling rational process control management, high productivity, quality control, etc.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下1本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが
1本発明の要旨を超えない限り本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
The present invention will be explained in more detail below based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples unless the gist of the present invention is exceeded.

(実施例1) まず1本発明の高周波を利用した濃度計の有効性につい
て実験した。その有効性の判断基準としては、フロート
式比重計との相関をみて評価することとした。
(Example 1) First, an experiment was conducted to examine the effectiveness of the densitometer using high frequency according to the present invention. As a criterion for evaluating its effectiveness, we decided to evaluate it by looking at the correlation with the float type hydrometer.

■ 高周波を利用した濃度計の構成について(第1図参
照) (i)  測定容器 ・パイレックスガラス製で、180(Q) X 50(
φ)×1(t)、容積約3501のものを使用した。
■ Regarding the configuration of a concentration meter that uses high frequency (see Figure 1) (i) Measuring container - Made of Pyrex glass, 180 (Q) x 50 (
φ)×1(t) and a volume of approximately 3,501 liters was used.

・測定容器の下部に測定溶液入口、上部に測定溶液出口
を設けて連続的に測定できるようにするとともに、温度
センサも設置した。
- A measurement solution inlet was provided at the bottom of the measurement container and a measurement solution outlet at the top to enable continuous measurement, and a temperature sensor was also installed.

(ii)  通液条件 定量ポンプにて3.9fi/分の割合で測定溶液を通液
した。
(ii) Liquid passing conditions The measurement solution was passed through at a rate of 3.9 fi/min using a metering pump.

(iti)  電気的条件 ・高周波コイル・・・1(φ)エナメル線を測定容器に
10回、疎巻きした。
(iti) Electrical conditions/High frequency coil: A 1 (φ) enamelled wire was loosely wound around the measurement container 10 times.

・高周波発振器・・・発振周波数27MHz・交番電流
発生器・・・20KHz、出力2v・検出計・・・電圧
計を用いて検出し、出力回路に0〜5vを出力させ、こ
れを0〜10目盛(メーター指示)に対応させた。
・High frequency oscillator...Oscillation frequency 27MHz ・Alternating current generator...20KHz, output 2V ・Detector...Detect using a voltmeter, output 0 to 5V to the output circuit, and output 0 to 10V. Made it correspond to the scale (meter indication).

■ 測定方法と結果について 前記した構成の濃度計を用いてプリント配線基板製造時
におけるアルカリ・エッチャントの全鋼(Cu)濃度を
測定した。アルカリ・エッチャントは、N)1.OH/
NH4CQ/Cu”十の建溶液を用いて銅を酸化溶出さ
せるもので、連続操業においてエツチング液中にCu”
 (cupric)とCu”(cuprous)の全C
u濃度が次第に高くなる。エツチング速度を適正なもの
に維持するためには該全Cu濃度([Cu”) + (
Cu”) )を補充液を供給しつつ所定の範囲、例えば
140〜160g/Qに正確に維持しなければならない
。なお、当業界においては、間接的な測定手段であるフ
ロート式比重計による測定が大勢を占めている。
(2) Measurement method and results The total steel (Cu) concentration of the alkali etchant during the manufacture of printed wiring boards was measured using the densitometer configured as described above. The alkaline etchant is N)1. OH/
This method oxidizes and elutes copper using a solution containing NH4CQ/Cu".
All C of (cupric) and Cu” (cuprous)
The u concentration gradually increases. In order to maintain an appropriate etching rate, the total Cu concentration ([Cu”) + (
Cu'') must be accurately maintained within a predetermined range, for example, 140 to 160 g/Q, while supplying a replenishing solution. occupies the majority.

PH=10で、20℃と50℃のもとで測定した結果を
第5図に示す。本発明の高周波を利用した濃度計による
測定結果はフロート式比重計によるものと極めて高い相
関を示し、有効であることが確認された。
Figure 5 shows the results of measurements taken at 20°C and 50°C at pH=10. The measurement results obtained by the densitometer using high frequency according to the present invention showed extremely high correlation with those obtained by the float type hydrometer, and were confirmed to be effective.

(実施例2) 実施例1と関連して、プリン1〜配線基板を連続製造す
る場合、アルカリ・エッチャント中の全Cu濃度の管理
に本発明の高周波を利用した濃度計が有効かどうか実験
した。
(Example 2) In connection with Example 1, an experiment was conducted to determine whether the concentration meter using high frequency according to the present invention is effective in controlling the total Cu concentration in the alkaline etchant when manufacturing pudding 1 to wiring boards continuously. .

実施例1で使用した濃度計に、エツチング液槽(液温5
0’ ±10℃)からアルカリ・エッチャント(N11
4011/N114CN/Cu”子糸など)を連続的に
導き、全Cu濃度の管理目標点として ・上限値160g/Q、測定装置の指示値7.75・下
限値150g/L測定装置の指示値4.5したとき、こ
れに基づく電気信号により補充液供給用ポンプを作動さ
せてエツチング液槽に補充液(Ni+4011系)を供
給し、 この供給量に見合った量をエツチング液槽から
排出させた。なお、通常のCu++を含むアルカリ・エ
ッチング操作において、生成するCu+は酸素や適切な
酸化剤によりCu+十に酸化されているため、補充液に
はCu”+を含まないものが使用される。また、指示値
が4.5に達したとき補充液供給用ポンプを停止して補
充液の供給を停止させた。
The densitometer used in Example 1 was equipped with an etching liquid bath (liquid temperature 5.
0' ±10°C) to alkaline etchant (N11
4011/N114CN/Cu" child thread, etc.), and as a management target point for the total Cu concentration: Upper limit 160 g/Q, measurement device reading 7.75, lower limit 150 g/L measuring device reading. 4.5, the electric signal based on this actuated the replenisher supply pump to supply replenisher (Ni+4011 system) to the etching liquid tank, and the amount commensurate with this supplied amount was discharged from the etching liquid tank. In addition, in a normal alkali etching operation containing Cu++, the generated Cu+ is oxidized to Cu++ by oxygen or an appropriate oxidizing agent, so a replenisher that does not contain Cu''+ is used. Furthermore, when the indicated value reached 4.5, the replenisher supply pump was stopped to stop supplying the replenisher.

結果を第6図に示す。第6図より本発明の高周波を利用
した濃度計は連続操業におけるアルカリ・エッチャント
中の全Cu濃度を管理するうえで極めて有効であること
が判る。
The results are shown in Figure 6. It can be seen from FIG. 6 that the concentration meter using high frequency according to the present invention is extremely effective in controlling the total Cu concentration in the alkaline etchant during continuous operation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の銅または銅合金用アルカリ・エッチング液の能
力維持管理に適用される新たな測定手段である高周波を
利用した濃度計は、?111定溶液と接液することなく
非接触的に測定できること、及びサンプリングするよう
なことはせずに非破壊的にプロセスのライン中の状態変
化量を測定できること、タイムラグや誤差が皆無という
優れた特徴を有するものである。従って、前記高周波を
利用した濃度計を用いることにより、銅または銅合金の
アルカリ・エッチング工程を合理的に制御管理すること
ができ、高生産性、高品質化を図ることができる。
What is the concentration meter using high frequency, which is a new measurement means applied to the performance maintenance and management of the alkaline etching solution for copper or copper alloys of the present invention? 111 It is possible to perform non-contact measurements without coming into contact with the constant solution, and it is possible to measure the amount of state change in the process line non-destructively without sampling, and it is excellent because there is no time lag or error. It has characteristics. Therefore, by using the densitometer using high frequency, the alkali etching process of copper or copper alloy can be rationally controlled, and high productivity and quality can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の高周波を利用した濃度計の回路図を
示す。第2図は、本発明の濃度ifを構成する同調回路
のQ値の説明図である。第3図■〜■は、本発明の濃度
計を構成する同調回路の一部の等価回路図である。第4
図は本発明方法を実施するに好適な装置例の概略図を示
す。第5図は、本発明の濃度計を用いてアルカリ・エッ
チャント中の全CufA度を測定したときの結果をグラ
フに示したもので、第6図は本発明の濃度計を連続操業
時におけるアルカリ・エッチャント中の全Cu1度の管
理に適用したときの結果をグラフに示したものである。 1・・・高周波発振器   2・・・高周波コイル3・
・・試料容器     4・・・検出計5・・低周波の
交番電流発生器 6・・・補助コイル    7・・・永久磁石特許出願
人  株式会社ヤマトヤ商会 代理人 弁理士 水 野 喜 夫 第  1  図 第  2  図 第  3  図 (PH=10.20’C,50’C)
FIG. 1 shows a circuit diagram of a densitometer using high frequency according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the Q value of the tuning circuit that constitutes the concentration if of the present invention. FIGS. 3-3 are equivalent circuit diagrams of a part of the tuning circuit constituting the densitometer of the present invention. Fourth
The figure shows a schematic diagram of an example of a device suitable for carrying out the method of the invention. Figure 5 is a graph showing the results of measuring the total CufA in an alkaline etchant using the densitometer of the present invention, and Figure 6 shows the results of measuring the total CufA degree in an alkaline etchant using the densitometer of the present invention. - The graph shows the results when applied to the management of total Cu1 degree in etchant. 1...High frequency oscillator 2...High frequency coil 3.
... Sample container 4 ... Detector 5 ... Low frequency alternating current generator 6 ... Auxiliary coil 7 ... Permanent magnet patent applicant Yoshio Mizuno, agent, patent attorney, Yamatoya Shokai Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 3 (PH=10.20'C, 50'C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、銅または銅合金をエッチングするための第二銅イオ
ンを含むアルカリ・エッチング液の能力を維持管理する
方法において、前記エッチング液中の全銅濃度を高周波
を利用した濃度計により測定し、前記測定結果に基づい
て補充液を供給するとともに補充液に見合う量のエッチ
ング液をエッチング系から排出し、エッチング液中の全
銅濃度を所望値に維持することを特徴とする銅または銅
合金用アルカリ・エッチング液の能力維持管理法。 2、高周波を利用した濃度計が、 ●低周波の交番電流発生器からの補助コイルに巻回され
た永久磁石からなる付加回路、 ●測定溶液用の試料容器を巻回した高周波発振器からの
高周波コイルを、前記永久磁石の作る磁界と高周波コイ
ルの作る磁界が直角になるように、前記永久磁石の磁界
中に設置された高周波発振器と高周波コイルを含む同調
回路、 ●前記補助コイルに低周波の交番電流を印加した状態で
、測定溶液の内容に依存して高周波コイルに生じる変化
量を検出する、前記同調回路に設けられた検出計、 から構成されるものである請求項1記載の銅または銅合
金用アルカリ・エッチング液の能力維持管理法。 3、エッチング液中の全銅濃度を、高周波を利用した濃
度計により連続的に測定するものである請求項1記載の
銅または銅合金用アルカリ・エッチング液の能力維持管
理法。 4、全銅濃度を、100g/l〜200g/lに維持す
る請求項1記載の銅または銅合金用アルカリ・エッチン
グ液の能力維持管理法。 5、高周波発振器が、10〜30MHzの高周波を発生
するものである請求項1記載の銅または銅合金用アルカ
リ・エッチング液の能力維持管理法。 6、低周波の交番電流発生器が、10〜100KHzの
交番電流を発生するものである請求項1記載の銅または
銅合金用アルカリ・エッチング液の能力維持管理法。 7、アルカリ・エッチング液が、第二銅イオンと無機ア
ンモニウム塩と水酸化アンモニウムを含むものである請
求項1記載の銅または銅合金用アルカリ・エッチング液
の能力維持管理法。 8、補充液が、無機アンモニウム塩と水酸化アンモニウ
ムを含むものである請求項1記載の銅または銅合金用ア
ルカリ・エッチング液の能力維持管理法。
[Claims] 1. A method for maintaining and managing the ability of an alkaline etching solution containing cupric ions for etching copper or a copper alloy, wherein the total copper concentration in the etching solution is determined by using radio frequency. The total copper concentration in the etching solution is maintained at a desired value by supplying a replenishing solution based on the measurement results and discharging an amount of etching solution corresponding to the replenishing solution from the etching system. How to maintain and manage the capacity of alkaline etching solutions for copper or copper alloys. 2. A densitometer that uses high-frequency waves: ●An additional circuit consisting of a permanent magnet wound around an auxiliary coil from a low-frequency alternating current generator; ●High-frequency waves from a high-frequency oscillator wound around a sample container for measuring solution. A tuning circuit including a high frequency oscillator and a high frequency coil installed in the magnetic field of the permanent magnet so that the magnetic field created by the permanent magnet and the magnetic field created by the high frequency coil are at right angles; A detector provided in the tuned circuit, which detects the amount of change that occurs in the high-frequency coil depending on the content of the measurement solution when an alternating current is applied. How to maintain and manage the capacity of alkaline etching liquid for copper alloys. 3. The method for maintaining and managing the capacity of an alkaline etching solution for copper or copper alloys according to claim 1, wherein the total copper concentration in the etching solution is continuously measured using a concentration meter using high frequency. 4. The method for maintaining and managing the capacity of an alkaline etching solution for copper or copper alloys according to claim 1, wherein the total copper concentration is maintained at 100 g/l to 200 g/l. 5. The method for maintaining and managing the capacity of an alkaline etching solution for copper or copper alloy according to claim 1, wherein the high frequency oscillator generates a high frequency of 10 to 30 MHz. 6. The method for maintaining and managing the capacity of an alkaline etching solution for copper or copper alloy according to claim 1, wherein the low frequency alternating current generator generates an alternating current of 10 to 100 KHz. 7. The method for maintaining and managing the capacity of an alkaline etching solution for copper or copper alloys according to claim 1, wherein the alkaline etching solution contains cupric ions, an inorganic ammonium salt, and ammonium hydroxide. 8. The method for maintaining and managing the capacity of an alkaline etching solution for copper or copper alloys according to claim 1, wherein the replenisher contains an inorganic ammonium salt and ammonium hydroxide.
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