TWM594611U - 銅離子濃度監控系統 - Google Patents

Abstract

本創作之銅離子濃度監控系統至少包含：一容置槽、一工作電極、一輔助電極、一參考電極、一供電單元、一控制單元、一安培計以及一伏特計，該工作電極、該輔助電極及該參考電極係配置於該容置槽內，而該伏特計係連接於該工作電極與該參考電極之間，該供電單元係與該工作電極以及該輔助電極電性連接，該安培計則連接於該輔助電極與該供電單元之間，而該控制單元係與該供電單元電性連接，利用本創作之監控系統可對待測溶液進行循環伏安法，達到定量測定銅離子濃度之功效。

Description

銅離子濃度監控系統

本創作係有關一種藉由循環伏安法量測銅離子濃度之監控系統。

在製備液晶顯示面板與印刷電路板的製程中，往往需要使用各種蝕刻溶液來進行金屬材料的蝕刻。蝕刻過程中產生的金屬離子會不斷累積於蝕刻溶液中，當蝕刻溶液中金屬離子的濃度升高到一定程度後，就會使得蝕刻溶液不堪使用，而成為蝕刻廢液。

目前在工業中廣泛使用的蝕刻液體系有酸性氯化銅蝕刻液和鹼性氯化銅蝕刻液兩種。酸性氯化銅蝕刻液使用氯化銅作為蝕銅劑，並使用酸性氧化系統進行蝕銅劑的再生。鹼性氯化銅蝕刻液使用氯化銅與氨水絡合反應所生成的二價銅氨絡合物Cu(NH ₃) ₄Cl ₂作為蝕銅劑，並與氧氣、NH ⁴⁺和Cl ^-反應，進行蝕銅劑的再生。而隨著蝕刻的進行，板件上的銅會被咬蝕而形成一價銅Cu(NH ₃) ₂Cl，因一價銅不溶於水，使二價銅的濃度隨著咬時而逐漸降低，導致蝕刻速度受到影響。

在本領域中，隨著廠商與產業別的不同，所用的蝕刻溶液配方與可容忍的金屬離子濃度都不盡相同。以國內某些薄膜電晶體液晶顯示器(thin film transistor liquid crystal display,TFT LCD)製造業者所使用的蝕刻溶液為例，當蝕刻溶液中銅離子的濃度到達約1000ppm時，蝕刻溶液就失去了蝕刻的能力，而必須更換新的蝕刻溶液。另外，在某些印刷電路板(print circuit board,PCB)廠商所利用的銅蝕刻的蝕刻溶液中，可容忍的銅離子濃度約為130g/L。

一般控制鹼性蝕刻液濃度的方法為測量pH、比重計和溫度，但並無直觀的方法去監控測量溶液中一價銅的濃度；另，現有技術中亦有利用螯合劑(例如EDTA)的化學反應來對銅離子進行螯合作用以控制溶液中的銅離子(Cu ²⁺)濃度，但因其無法精確地定量控制銅濃度，且有汙染槽液和發熱等副作用，造成銅的控制成效不彰、成本增加及具有潛在的危險性。另外，現有技術CN201686754U提出一種提銅的自動控制裝置，然而自動控制裝置是透過比重法進行廢液中銅離子濃度的量測，該方法對小體積溶液且低濃度(ppm)的銅離子的靈敏度不高，仍具有待改善的空間。

有鑑於此，本創作提供一種藉由循環伏安法定量測定銅離子濃度之監控系統，為其主要目的者。

為達上揭目的，本創作之監控系統至少包含：一容置槽，該容置槽配置有一流入口及一流出口；一工作電極、一輔助電極、一參考電極、一安培計以及一伏特計配置於該容置槽內，而該伏特計係連接於該工作電極與該參考電極之間；一供電單元，係與該工作電極以及該輔助電極電性連接，供電單元與輔助電極連接一安培計；以及一控制單元，係與該供電單元電性連接。

在一較佳態樣中，該工作電極以及該輔助電極可以為鉑圓環電極。

在一較佳態樣中，該參考電極可以為飽和甘汞電極。

在一較佳態樣中，該特定電位區間為0.1~0.9伏特。

在一較佳態樣中，該監控裝置係配置於一蝕刻槽，以連續方式對該蝕刻槽內之待測溶液進行監控。

為利 貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖所示為本創作中監控裝置之結構示意圖所示。本創作之監控裝置1至少包含：一容置槽10、一工作電極21、一輔助電極22、一參考電極23、一供電單元30、一控制單元40、一安培計51以及一伏特計52；其中：

該容置槽10配置有一流入口11及一流出口12，請同時參閱第2圖所示，該容置槽10內進一步設有至少一隔板13，該隔板13一端係固定於該容置槽10內側壁面，另端則與容置槽10內側壁面具有間距，如圖所示之實施例中，係設置有三個隔板13，可將容置槽10區隔成一蜿蜒的施體流道。

該工作電極21、該輔助電極22以及該參考電極23係配置於該容置槽10內，該工作電極21係與該參考電極23連接一伏特計52，而該工作電極21以及該輔助電極22係部分外露於該容置槽10並與該供電單元30電性連接，在供電單元30和輔助電極22間連接一安培計51，且該供電單元30則與該控制單元40電性連接，由該控制單元40於一預定電壓下，由伏特計52監控電位值，由安培計51監控電流值的變化；其中，該工作電極21該輔助電極22可以為鉑圓環電極，該參考電極23可以為飽和甘汞電極，且如圖所示之實施例中，該工作電極21以及該輔助電極22可分別為兩個圓環位於同一圓棒上，而該參考電極23則獨立位於另一圓棒上。

本創作較佳實施例之監控方法以測定蝕刻槽中之鹼性蝕刻液為例進行說明。其具體包括以下步驟：取適量蝕刻槽中之含有銅離子之待測溶液放置於容置槽10中。藉由所述監控裝置1，對容置槽10中之待測溶液進行循環伏安掃描，其具體步驟為：將工作電極21、輔助電極22及參考電極23置於容置槽10中，並與待測溶液接觸，設定供電單元30之特定電位區間為0.1伏特~0.9伏特，開啟該供電單元30，於所述電位區間內循環掃描，記錄工作電極21之電位值及與其相對應之電流值，控制單元40根據所述之記錄之數據同步繪製循環伏安曲線。本實施例中，工作電極21之電位值為0.1伏特~0.9伏特之間時，會出現一個波峰，記錄該波峰所對應之峰電流值Ip。

配置複數組已知濃度之銅屬離子標準溶液，其中該複數組標準溶液之銅屬離子濃度不同。藉由監控裝置1於0.1伏特~0.9伏特之電位掃描區間之條件下，分別對所述複數組標準溶液重複上述伏安掃描步驟，並記錄所述複數組標準溶液相對應之峰電流值。

依據所述複數組標準溶液之銅屬離子濃度值及其相對應之峰電流值，可以發現，所述複數組標準溶液之銅屬離子濃度值與其循環伏安曲線之峰電流值成一線性關係。因此，以該複數組標準溶液濃度值與相對應之循環伏安曲線之峰電流值可確定一線性方程。該線性方程式為Y=AX+B，其中Y表示該峰電流值，A表示該線性方程式之斜率，X表示銅離子濃度，B表示該線性方程式之截距。

將待測溶液所對應之循環伏安曲線之峰電流值代入該線性方程式，以此確定該待測溶液之銅金屬離子濃度。

以上諸實施例僅供說明本創作之用，而並非對本創作的限制，相關領域的技術人員，在不脫離本創作的技術範圍做出的各種修改或變化也應屬於本創作的保護範疇。

1:監控裝置 10:容置槽 11:流入口 12:流出口 13:隔板 21:工作電極 22:輔助電極 23:參考電極 30:供電單元 40:控制單元 51:安培計 52:伏特計

第1圖係為本創作中監控裝置之結構示意圖；以及 第2圖係為本創作中容置槽之結構立體圖。

1:監控裝置

10:容置槽

11:流入口

12:流出口

21:工作電極

22:輔助電極

23:參考電極

30:供電單元

40:控制單元

51:安培計

52:伏特計

Claims (5)

1. 一種銅離子濃度監控系統，至少包含： 一容置槽，該容置槽配置有一流入口及一流出口； 一工作電極、一輔助電極及一參考電極，配置於該容置槽內； 一供電單元，係與該工作電極以及該輔助電極電性連接； 一伏特計，係連接於該工作電極與該參考電極之間； 一安培計，係連接於該輔助電極與該供電單元之間；以及 一控制單元，係與該供電單元電性連接。
2. 如請求項1所述之銅離子濃度監控系統，其中，該工作電極以及該輔助電極可以為鉑圓環電極。
3. 如請求項1所述之銅離子濃度監控系統，其中，該參考電極可以為飽和甘汞電極。
4. 如請求項1至3任一項所述之銅離子濃度監控系統，其中，該容置槽內進一步設有至少一隔板。
5. 如請求項1至3任一項所述之銅離子濃度監控系統，其中，該監控裝置係配置於一蝕刻槽，以連續方式對該蝕刻槽內之待測溶液進行監控。

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