TWI715368B - 電鍍添加劑濃度監控裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電鍍添加劑濃度監控裝置,其包含供給部、檢測部、循環部以及控制部,其中,供給部具有基本溶液儲藏槽以及添加劑儲藏槽;檢測部具有電沉積處理單元、偵測分析單元,其中,電沉積處理單元包括電鍍槽以及一組設置於該電鍍槽中的電極;循環部具有電鍍液暫存槽以及試液暫存槽;控制部具有處理裝置,其透過接收或發送電信號的方式與供給部、檢測部以及循環部連接。本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置具有高效率、低成本、高精確度以及高安全性,並同時可達到減少廢液排放、資源再利用的優點。

Description

電鍍添加劑濃度監控裝置
本創作係關於一種濃度監控裝置,尤指一種電鍍添加劑濃度監控裝置。
電鍍工藝應用廣泛,不僅常見於生活用品、機械元件的製程,在印刷電路板或積體電路等工業中亦是必備的加工程序。隨著工業技術的發展、進步,市場對於電鍍成品的品質要求,如外觀的精細度、平整度或光亮程度等亦不斷提升。為了使電鍍成品具有良好的品質,在電鍍的過程中通常會加入電鍍添加劑,以獲得光亮度、平整度及精細度俱佳的電鍍金屬層。
除了不同種類的電鍍添加劑會影響電鍍金屬層的品質外,在電鍍過程中電鍍添加劑的濃度也是重要的因素之一。然而,目前針對電鍍添加劑濃度的測量與監控仍仰賴檢測人員在電鍍加工的過程中,以人工的方式從電鍍槽中舀取電鍍液並送至檢測儀器進行濃度測量,隨後再根據測量所得的濃度調整電鍍槽中所含電鍍添加劑的含量至所設定的標準。如此一來,不僅無法有效率且精確地即時監控電鍍添加劑的含量而增加時間成本,每一次進行濃度測量後剩餘的電鍍液亦被當作廢液處裡、排放,造成資源浪費;此外,電鍍液的組成成份中時常含有對人體健康有危害的物質,以人工的方式進行採樣和檢測將增加危害檢測人員健康安全的風險。
由此可知,對於電鍍添加劑濃度的監控還有待進一步的改進,以助於電鍍加工製程進一步的發展。
有鑑於上述現有技術存在的問題,本創作之目的在於提供一種電鍍添加劑濃度監控裝置,於測量電鍍添加劑濃度時具有節省時間、高效率、高精確度等優勢,同時還能達成減少廢液排放以及避免危害檢測人員健康安全等優點。
為達成前述目的,本創作提供一種電鍍添加劑濃度監控裝置,其包含:一供給部,其包含一基本溶液儲藏槽、一添加劑儲藏槽、一基本溶液導出管以及一添加劑導出管;一檢測部,其包含一電沉積處理單元、一偵測分析單元以及一電鍍液導出管,其中,該電沉積處理單元包含一電鍍槽、一組設置於該電鍍槽中的電極,該偵測分析單元與該組電極連接,該電鍍槽和該基本溶液儲藏槽透過該基本溶液導出管連通,該電鍍槽和該添加劑儲藏槽透過該添加劑導出管連通;一循環部,其包含一電鍍液暫存槽、一試液暫存槽、一試液導入管以及一試液導出管,其中,該試液暫存槽與該試液導入管以及該試液導出管連通,該試液暫存槽和該電鍍槽透過該試液導出管連通,該電鍍液暫存槽和該電鍍槽透過該電鍍液導出管連通;以及一控制部,其包含一處理裝置,可接收該偵測分析單元的訊號及發送指令至該供給部、該檢測部以及該循環部。
藉由該供給部、該檢測部、該循環部以及該控制部共同運作且相互配合,使得本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置能以自動化的方式取代人工方式進行取樣及檢測,故能減少花費的時間、降低人力成本以及人為因素的誤差,同時亦維護檢測人員的健康安全,達到高效率、低成本、高精確度以及安全地監控電鍍添加劑之濃度的效果;此外,透過該循環部設置液體暫存槽,能將多餘或殘留的液體留存並回收循環再利用,亦可達到減少廢液排放、資源不浪費的效果。
較佳的,該供給部包含一純水儲藏槽以及一純水導出管,該電鍍槽與該純水儲藏槽透過該純水導出管連通。藉由設置該純水儲藏槽以及該純 水導出管,可視需求以純水清洗該電鍍槽以及該組電極,去除殘留在該電鍍槽中以及該組電極表面的電鍍液,避免受到前一次偵測試液的濃度干擾,以進一步提升偵測電鍍添加劑濃度的精確度。
依據本創作,該試液導入管、該試液導出管、該基本溶液導出管、該電鍍液導出管、該添加劑導出管以及該純水導出管皆配置有控制以及驅動液體輸送的裝置,且該等裝置均可依據接收到來自控制部的電訊號指令產生作動,舉例而言,該控制裝置可以是任何形式的閥或閘門,如電磁閥,但不限於此;該驅動裝置可以是任何形式的泵,如針筒型、隔膜型、柱型或蠕動型的泵,但不限於此。
依據本創作,該偵測分析單元係以導線與該電極連接,且為可供給電壓並在施予該組電極正、負電壓的過程中能夠偵測電流和電壓,並依此計算得到該組電極之電阻、所消耗之電量或沉積之理論金屬質量等物理量的裝置,同時,該偵測分析單元亦會將所得到的結果傳送至該控制部的處理裝置,以進一步分析得到試液中所含電鍍添加劑之濃度。
依據本創作,該控制部係透過電訊號的接收以及發送控制本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置整體的運作,具體而言,該控制部透過發送電訊號至該試液導入管、該試液導出管、該基本溶液導出管、該電鍍液導出管、該添加劑導出管以及該純水導出管所配置之控制裝置以及驅動裝置,藉以將液體輸送至指定處,此外,該控制部亦可透過電訊號接收該偵測分析單元回傳的結果,再由處理裝置進一步分析以得到試液中所含電鍍添加劑之濃度。該控制部係依序透過執行以下步驟,以達成電鍍添加劑濃度之監控:(1)建立標準液之檢量線:先記錄基本溶液在該組電極被施予電壓過程中消耗的電量,隨後將已知濃度的電鍍添加劑分次定量加入基本溶液中,再分別記 錄含有不同量之電鍍添加劑後消耗的電量,最後根據前述結果建立電鍍添加劑之濃度與消耗電量之關係;(2)試液檢測:取電鍍加工製程之電鍍液作為試液,依照前述第(1)步驟,可得到該試液於該組電極被施予電壓過程中消耗的電量,透過代入前述標準液之檢量線可計算得到該試液所含電鍍添加劑之濃度;(3)電鍍添加劑濃度調整:將前述第(2)步驟測得之結果與預先設定電鍍加工製程之電鍍液中應含有的電鍍添加劑濃度相比,若測得之濃度低於應含有的濃度,則於電鍍加工製程之電鍍液中加入適量的電鍍添加劑,以調整其濃度達到預先設定的標準;若所測得之濃度高於應含有的濃度,則僅進行記錄,待測得之濃度低於應含有之濃度時,再如前述加入適量電鍍添加劑,以調整濃度至預先設定的標準。
較佳的,該電鍍添加劑包含抑制劑、平整劑、光澤劑或其組合。
較佳的,該電極材料係選自由鉑、銅、鎳、鉻、鋅、錫、金、銀、鉛、鎘、玻璃石墨、汞、釕、鈮、氧化銥、不鏽鋼及其組合所組成之群組。
1:電鍍添加劑濃度監控裝置
2:供給部
21:基本溶液儲藏槽
211:基本溶液導出管
22:添加劑儲藏槽
221:添加劑導出管
23:純水儲藏槽
231:純水導出管
3:檢測部
31:電沉積處理單元
311:電鍍槽
312:電極
313:電極
32:偵測分析單元
33:電鍍液導出管
4:循環部
41:電鍍液暫存槽
42:試液暫存槽
421:試液導入管
422:試液導出管
5:控制部
51:處理裝置
A:電鍍加工槽
圖1係第一實施例的電鍍添加劑濃度監控裝置的示意圖。
圖2係第二實施例的電鍍添加劑濃度監控裝置的實施示意圖。
以下具體實施例說明本發明之實施方式,熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本發明所能達成之優點與功效,並且於不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更,以施行或應用本發明之內容。
圖1係說明本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置的第一實施例,其中,實線箭頭線表示試液、基本溶液或電鍍添加劑等液體的流向,虛線箭頭線則表示電訊號的傳遞方向。
如圖1所示,本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置1包含供給部2、檢測部3、循環部4以及控制部5,其中,供給部2具有基本溶液儲藏槽21以及添加劑儲藏槽22,並分別與基本溶液導出管211以及添加劑導出管221連通;檢測部3具有電沉積處理單元31、偵測分析單元32以及電鍍液導出管33,其中,電沉積處理單元31包括電鍍槽311、電極312以及電極313,電鍍槽311和基本溶液儲藏槽21透過基本溶液導出管211連通,且電鍍槽311和添加劑儲藏槽22透過添加劑導出管221連通,而電鍍液導出管33與電鍍槽311連通,偵測分析單元32則與電極312、313以導線連接;循環部4具有電鍍液暫存槽41以及試液暫存槽42,其中,電鍍液暫存槽41與電鍍槽311透過電鍍液導出管33連通,試液暫存槽42則和試液導入管421、試液導出管422連通,試液暫存槽42與電鍍槽311透過試液導出管422連通;控制部5具有處理裝置51,其可接收偵測分析單元32傳送的訊號以及透過電訊號的方式發送指令至基本溶液導出管211、添加劑導出管221、電鍍液導出管33、試液導入管421以及試液導出管422。
請再參閱圖2,圖2係本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置第二實施例之實施示意圖,其與第一實施例大致上雷同,不同之處在於供給部2還包括純水儲藏槽23以及與之連通的純水導出管231,且該純水導出管231係與電鍍槽311連通,可將純水注入於電鍍槽311中洗淨電極312、313以降低殘留電鍍液的影響,使得濃度的測量更加準確。
以下,將配合參閱圖2之電鍍添加劑濃度監控裝置,說明本創作偵測電鍍添加劑之濃度的實施方式。
於此,以硫酸銅濃度為70公克/公升(g/L)、硫酸濃度為10體積百分比以及氯離子濃度為50百萬分點濃度(ppm)所組成之溶液作為基本溶液;以濃度為30毫升/公升(mL/L)之抑制劑作為電鍍添加劑;以銅、鉑分別作為電極;以及將濃度為30mL/L之抑制劑當作未知濃度之試液,以利與最後測得之結果進行比較。
首先,透過處理裝置51發送電訊號,將100毫升之基本溶液從基本溶液儲藏槽21經基本溶液導出管211注入電鍍槽311中,再透過偵測分析單元32施予電極312(酮電極)以及電極313(鉑電極)0.00伏特(V)至-0.225V之負電壓,此時電極312為正極、電極313為負極,因此基本溶液中的銅離子會於電極313處接收電子而在其表面形成銅金屬,經過2.25秒後,偵測分析單元32換施予0.00V至2.00V之正電壓,此時電極312為負極、電極313為正極,電極313表面形成之銅金屬因失去電子而變成銅離子回到基本溶液中,而依據前述施予正電壓的過程,偵測分析單元32能經由計算得到過程中消耗的電量並回傳至處理裝置51紀錄。
隨後,處理裝置51發送電訊號,將0.1毫升之抑制劑從添加劑儲藏槽22經添加劑導出管221注入電鍍槽311中,接著重複前述以偵測分析單元32施予正、負電壓的過程,可以得到含有0.1毫升抑制劑之電鍍液在施予正電壓過程中消耗的電量,同樣經由偵測分析單元32回傳至處理裝置51並紀錄,接下來重複與前述相同的步驟即可得到含有不同量抑制劑之電鍍液在施予正電壓過程中消耗的電量,如表1所示。
Figure 108147344-A0305-02-0007-1
Figure 108147344-A0305-02-0008-2
根據表1之結果可知,隨著抑制劑含量的增加會使消耗的電量逐漸降低,並以此建立不同濃度之抑制劑與消耗之電量的關係,得到校正因子為0.1641。該校正因子係透過以下算式計算而得:校正因子=(抑制劑之濃度×抑制劑添加之體積)/(基本溶液之體積+抑制劑添加之體積),其中,該抑制劑添加之體積係使得消耗電量為未添加抑制劑時之消耗電量的50%之體積。
再經由處理裝置51發送電訊號,將電鍍槽311中已完成濃度測定之電鍍液經由電鍍液導出管33注入電鍍液暫存槽41,隨後可溢流至到電鍍加工槽A中,達到減少廢液與資源回收再利用的功效。
接著,經處理裝置51發送電訊號,將適量的純水從純水儲藏槽23經純水導出管231注入電鍍槽311中以清洗前次測量所殘留之電鍍液,隨後同樣經由電鍍液導出管33注入電鍍液暫存槽41,可再溢流至電鍍加工槽A中再利用。
依照與前述雷同的步驟,透過處理裝置51發送電訊號,將基本溶液從基本溶液儲藏槽21經基本溶液導出管211注入電鍍槽311中,再透過偵測分析單元32施予電極312、313正、負電壓的過程中,可計算得到消耗之電量並回傳至處理裝置51紀錄,接著經處理裝置51發送電訊號,取未知濃度之試液經試液導入管421注入試液暫存槽42中,再將0.1毫升之試液從試液暫存槽42經試液導出管422注入電鍍槽311中,同樣重複前述以偵測分析單元32施予正、負電壓的過程,可以得到含有0.1毫升試液之電鍍液在施予正電壓過程中所耗的電 量,並由偵測分析單元32回傳至處理裝置51紀錄,再重複相同的步驟得到含有不同量試液之電鍍液在施予正電壓過程中所耗的電量,如表2所示。
Figure 108147344-A0305-02-0009-3
將表2所測得的結果代入前述校正因子(0.1641)再經計算後可得到未知濃度試液所含抑制劑之濃度為30.318mL/L,其與原先訂定之濃度(30mL/L)相當接近,顯示濃度偵測之結果具有良好的精確度。該未知濃度係透過以下算式計算而得:未知濃度=校正因子×(基本溶液之體積+抑制劑添加之體積)/抑制劑添加之體積,其中,該抑制劑添加之體積係使得消耗電量為未添加抑制劑時之消耗電量的50%之體積。
隨後可再經處理裝置51發送電訊號,將電鍍槽311中已完成濃度測定的電鍍液經由電鍍液導出管33注入電鍍液暫存槽41,並溢流回到電鍍加工槽A中再利用。
藉由前述過程得到試液所含抑制劑的濃度若低於預先設定電鍍液中應具有的抑制劑濃度,則可透過處理裝置51發送電訊號,將適量的抑制劑從添加劑儲藏槽22經添加劑導出管221注入電鍍加工槽A中,以達到即時調整抑制劑之濃度至所設定標準之目的。
取樣精確度測試
以下針對使用本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置與人工方式進行取樣之精確度測試,其中,本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置係以電訊號控制泵進行取樣,而人工方式則以玻璃量筒與玻璃移液管進行取樣,其測試結果如表3所示。
Figure 108147344-A0305-02-0010-4
由表3之結果可知,本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置以電訊號控制添加泵進行100公克取樣時,其每一次取樣結果與平均值的誤差值皆不超過0.05%,而進行0.1公克取樣時,其每一次取樣結果與平均值的誤差值更無法以電子天平所測得;反觀以人工方式取樣,不論以玻璃量筒或以玻璃移液管作為取樣工具,其結果與平均值的誤差幾乎皆高於0.1%,最高誤差更可能達到5%,由此可知,本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置於取樣時具有相當優異的精確度,在此基礎上,本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置所測得之電鍍添加劑濃度的精確度同樣優於以人工方式進行濃度測定的結果。
綜上所述,本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置透過供給部、檢測部、循環部以及控制部共同運作,不需人工取樣即能達成電鍍添加劑濃度之測定以及調整,因而具有高效率、低成本、高精確度以及高安全性的優點,同時,在每一次濃度偵測步驟中所產生多餘、殘留的液體皆可回流繼續使用,達到減少廢液排放、資源再利用的目的,進而提升本創作之電鍍添加劑濃度監控裝置在商業上的價值。
1:電鍍添加劑濃度監控裝置
2:供給部
21:基本溶液儲藏槽
211:基本溶液導出管
22:添加劑儲藏槽
221:添加劑導出管
3:檢測部
31:電沉積處理單元
311:電鍍槽
312:電極
313:電極
32:偵測分析單元
33:電鍍液導出管
4:循環部
41:電鍍液暫存槽
42:試液暫存槽
421:試液導入管
422:試液導出管
5:控制部
51:處理裝置

Claims (4)

  1. 一種電鍍添加劑濃度監控裝置,其包含:一供給部,其包含一基本溶液儲藏槽、一添加劑儲藏槽、一基本溶液導出管以及一添加劑導出管;一檢測部,其包含一電沉積處理單元、一偵測分析單元以及一電鍍液導出管,其中,該電沉積處理單元包含一電鍍槽、一組設置於該電鍍槽中的電極,該偵測分析單元與該組電極連接,該電鍍槽和該基本溶液儲藏槽透過該基本溶液導出管連通,該電鍍槽和該添加劑儲藏槽透過該添加劑導出管連通;一循環部,其包含一電鍍液暫存槽、一試液暫存槽、一試液導入管以及一試液導出管,其中,該試液暫存槽與該試液導入管以及該試液導出管連通,該試液暫存槽和該電解槽透過該試液導出管連通,該電鍍液暫存槽和該電解槽透過該電鍍液導出管連通;以及一控制部,其包含一處理裝置,用以接收該偵測分析單元的訊號及發送指令至該供給部、該檢測部以及該循環部;其中,該電鍍添加劑濃度監控裝置以該試液導入管將一電鍍加工槽中的部分電鍍液作為一試液並傳輸至該試液暫存槽,且以該添加劑導出管視需求對該電鍍加工槽添加電鍍添加劑;其中,該控制部透過與該供給部、該檢測部以及該循環部共同運作,以自動化的方式依序執行建立電鍍添加劑的標準液檢量線之步驟、檢測該試液的電鍍添加劑濃度之步驟以及視需求進行調整該電鍍加工槽中之電鍍液的電鍍添加劑濃度之步驟,以達成對該電鍍加工槽中之電鍍液的電鍍添加劑濃度之監控。
  2. 如請求項1所述之電鍍添加劑濃度監控裝置,該供給部還包含一純水儲藏槽以及一純水導出管,該電鍍槽與該純水儲藏槽透過該純水導出管連通。
  3. 如請求項1所述之電鍍添加劑濃度監控裝置,該電鍍添加劑包含抑制劑、平整劑、光澤劑或其組合。
  4. 如請求項1所述之電鍍添加劑濃度監控裝置,該電極材料係選自由鉑、酮、鎳、鉻、鋅、錫、金、銀、鉛、鎘、玻璃石墨、汞、釕、鈮、氧化銥、不鏽鋼及其組合所組成之群組。
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CN205594015U (zh) * 2016-04-12 2016-09-21 厦门纳精分析仪器有限公司 Cvs电镀液有机添加剂自动检测装置
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