JPH0331789B2 - - Google Patents

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JPH0331789B2
JPH0331789B2 JP52063337A JP6333777A JPH0331789B2 JP H0331789 B2 JPH0331789 B2 JP H0331789B2 JP 52063337 A JP52063337 A JP 52063337A JP 6333777 A JP6333777 A JP 6333777A JP H0331789 B2 JPH0331789 B2 JP H0331789B2
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JP
Japan
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copper
concentration
plating
solution
ions
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JP52063337A
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Hitoshi Oka
Kenji Nakamura
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学銅めつき液中の銅イオンの濃度
を精度良く安定化する装置に関するものである。 〔従来の技術〕 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。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ー
が作成したフアクターに基づき算出し、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、有機材料などの絶縁材
料を金属被覆して複合材料化するさい、化学銅め
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十分で
あつた。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、最近エポキシ樹脂、フエノール樹脂、
セラミツク等の絶縁材料上に化学銅めつきによつ
て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
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、信頼性良好に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
くすために連続的に自動分析して濃度管理をする
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
位、電流の変化として入力されなければならな
い。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妨害を受けて精
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比色法、装置
が高価であるばかりか、めつき液のPH、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。 本発明の目的は、上記した従来の化学銅めつき
液の銅イオン濃度を安定化する上の欠点を解決す
るためになされたもので、極めて安価かつ簡単
で、精度のよい化学銅めつき液の銅イオン濃度の
安定化装置を提供するにある。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は、少なく
とも銅イオンとキレート剤とを有する化学銅めつ
き液をめつき槽から流速Vで採取する手段、銅イ
オンのキレート剤とキレート化合物を形成する濃
度Ct1のFe〓もしくはCu〓イオンを含有する第1摘
定液と、該化学銅めつき液中の所望の全キレート
剤濃度nCとCu濃度CとCt1との関係から求められ
るCt1Vt1が(n−1)CVを少し越えるように設
定した速度Vt1で該第1滴定液から液を採取する
手段と、該採取しためつき液と採取した第1滴定
液とを混合する第1の混合手段と、不溶性電極と
参照電極とを備え該第1の混合手段に結合された
銅イオン検出セルと、該銅イオン検出セルから求
められた酸化還元電位に基づいて該めつき槽に銅
イオンを補給する手段とを有することを特徴とす
る化学銅めつき液中の銅イオン濃度の安定化装置
にある。 〔作用〕 次に本発明に係る化学銅めつき液の銅イオン、
濃度の安定化装置について述べる。化学銅めつき
液は銅イオン、銅イオンのキレート剤、錯化剤お
よび還元剤、PH調整剤としてアルカリ金属の水酸
化物から成つている。銅イオンは銅イオンのキレ
ート剤、錯化剤によつてキレートおよび錯形成さ
れ、還元剤により攻撃が防止されている。銅イオ
ンはめつき反応によつて消費されるもので、常に
最適濃度に管理維持される必要がある。銅イオン
が十分安定にキレート、錯形成されるには、銅イ
オンと用いられる銅イオンのキレート、銅イオン
の錯化剤との間の安定度定数に従つて、銅イオン
濃度に対して、ある程度以上のキレート、錯化剤
が加えられ、これは高価な薬品であるために、一
般に銅イオン濃度の1.5〜5倍の濃度が用いられ
ている。化学銅めつきにおける銅イオンの還元性
は、銅イオン濃度と、銅イオンとキレート、錯化
剤の濃度比、すなわち銅イオンのキレート、錯形
成の安定性に依存している比重が大きい。従つ
て、銅イオン、銅イオンのキレート、錯化剤の濃
度管理は、良質のめつき皮膜を得る上において、
極めて重要なものである。 本発明は以下の方法によつて、銅イオン濃度を
必要に十分な精度で安定に管理する装置である。
例えば、キレート剤としてエチレンジアミン四酢
酸(以後EDTAと略記)、エチレンジアミン五酢
酸(以後DTPAと略記)等が用いられる場合、
銅イオンをはじめ、多くの金属イオンが、モル濃
度比で1:1で反応する。すなわち、この反応が
キレート生成反応であり、反応生成物が金属キレ
ート化合物である。今、化学銅めつき液中の銅イ
オン濃度をCモル、キレート剤のモル濃度をn倍
のnCモルとすれば、銅イオンは完全にキレート
化される。例えば、白金、金等の不溶性電極を用
いれば、不純物として微量めつき液に含有される
一価銅イオン(以後、Cu〓と略記)と二価銅イオ
ン(以後Cu〓と略記)との間の電位として、 E(1)=0.153−0.05921og{K(n
−1)〔Cu〓〕}……(1) が得られる。ただし、KはCu〓とEDTA間の安定
度定数、〔Cu〓〕はめつき液中のCu〓のモル濃度を
示す。今、前記濃度関係にある一定容量のめつき
液に、外部より、一定濃度の三価鉄イオン(以後
Fe〓と略記)溶液を漸次、混合した場合を考え
る。三価鉄イオンは、キレート剤と極めて安定な
キレートを形成し、これは多くの二価金属イオン
よりも安定である。したがつて、外部よりのFe〓
の混合が進行し、ちようどはCu〓とキレート剤と
の濃度差(n−1)Cモルを少し越えたFe〓混合
量となつたとき、キレート化していたCu〓は、キ
レート剤から解離して、遊離Cu〓を生成する。し
たがつて、このとき得られた不溶性電極による電
位は E(2)=0.153+0.05921og{〔Cu−
〓〕/〔Cu〓〕}……(2) である。さらに、Fe〓の混合が進行し、Fe〓がす
べてのキレート剤とキレートを形成するに要する
量(nCモル)を少し越えたとき、遊離のFe〓が存
在することになり、不純物として微量に含まれる
二価鉄イオン(以後、Fe〓と略記)との間の電位
は E(3)=0.771+0.05921og{〔Fe〓
〕/〔Fe〓〕}……(3) として得られる。すなわち、電位E(2)からE(3)への
変化したときの全Fe〓量は、全キレート剤量:nC
モルに等しい。電位E(1)からE(2)へ変化したときの
全Fe〓量は全遊離キレート剤量:(n−1)Cモ
ルに等しい。これらのFe〓量の差、nC−(n−1)
C=Cから、全Cu〓濃度(Cモル)を知ることが
できる。この電位差滴定法の原理を自動管理法と
して用いる場合は、次のような方法によつてなさ
れる。全Cu〓濃度:Cモル、全キレート剤濃度:
nCモルから成る化学銅めつき液を、マイクロポ
ンプによつて、一定流路でサンプリングする。次
いで、(n−1)Cモルより少し濃いFe〓溶液を
同じ流速でサンプリングし、混合する。この混合
溶液は、適当な参照電極と不溶性電極から成る微
小容量の検出セルへ導入される。ここで検出され
る電極電位は、前記したE(2)である。ここで測定
される電極電位は、単なる平衡電位でもよいし、
分極された電位でもよい。もし、化学銅めつき反
応でCu〓が消費され、Cモルより低濃度であれ
ば、E(1)を得る。したがつて、E(2)の電位を検出す
るまで、適当な制御装置を用いて、Cu〓を補給す
ればよい。前記検出セルを出た混合溶液に、Cモ
ルより少し低いFe〓溶液を同じ流速で混合する。
この混合液は、前記した検出セルと同じ構成の検
出セルへ導入される。ここで検出される電極電位
はE(2)である。もし、被めつき体にめつき液が付
着してめつき槽の外部へ持ち出される等によつて
キレート剤濃度がnCモルより低くなれば、E(3)
得る。したがつて、E(2)の電位を検出するまで、
適当な制御装置を用いてキレート剤を補給すれば
よい。 〔実施例〕 次に実施例を用いて本発明を具体的に説明す
る。 実施例 1 めつき液組成、条件 CuSO4・5H2O:14g EDTA−2Na:41.5g NaOH:12g 37%ホルマリン:10ml 添加剤:少量 水…全体を1とする量 めつき温度 70℃ めつき面積 1dm2/ めつき速度 2.5μ/h サンプリング速度 20ml/h 第1滴定、第2滴定液組成、条件 滴定液組成 Fecl3:18.1g Hcl:10ml 水…全体を1とする量 第一滴定条件 設定電位 +0.28V 参照電極 飽和甘汞電極 作用電極 0.3φ白金線 滴定速度 20ml/h 第二滴定条件 設定電位 +0.54V 参照電極 飽和甘汞電極 作用電極 0.3φ白金線 滴定速度 20ml/h 上記構成から成るめつき液、滴定液は、図に示
される銅イオン濃度の安定化装置によつてサンプ
リング、検出、自動制御された。すなわち、上
記、めつき液をサンプリング速度20ml/hで多連
チユーブポンプ2でめつき槽1からサンプリング
され、まず第1滴定液槽3からサンプリング速度
20ml/hでサンプリングされた第1滴定液がT字
管4−1で混合された。混合液は飽和甘汞電極5
−1と白金電極6−1から成る銅検出セル7で電
極電位が測定された。測定された電極電位は銅制
御装置8へ入力され、銅制御装置の設定電位
0.28Vより低い場合、電磁弁9−1(電磁弁のか
わりに、補給用ポンプを用いてもよい)が開い
て、銅補給槽10から、濃高銅イオン溶液がめつ
き槽1へ補給され、銅検出セル7で測定される電
極電位が0.28Vより高くなつたとき、電磁弁6が
閉じて補給が中止された。 上記銅イオン濃度安定化装置において、めつき
液中のCuSO4・5H2Oに換算した銅イオン濃度
と、測定電位の関係を求めた結果、第1表のよう
であつた。設定濃度(14g/)において、設定
電位(0.28V)を示し、これを当量点とするS字
状の関係が得られた。測定電位が0.3Vを示した
とき銅イオン濃度は14.15g/であり、0.25Vを
示したとき13.75g/であつた。すなわち、設
定電位0.28Vより測定電位が大きいか、小さいか
を検出すれば、銅イオン濃度の測定ができること
がわかつた。
〔発明の効果〕
以上、述べたように本発明に係る化学銅めつき
液の銅イオン濃度の安定化装置は、従来技術より
も、安価、簡単かつ精度よく安定化の管理ができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
図は本発明に係る化学銅めつき液の銅イオン濃
度の安定化装置の構成を示す図である。 1……めつき槽、3……第1滴定液槽、5−
1,5−2……飽和甘汞電極、6−1,6−2…
…白金電極、7……銅検出セル、8……銅制御装
置、10……銅補給槽、11……第二滴定液槽、
12……検出セル、13……キレート剤制御装
置、14……キレート剤補給槽。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 少なくとも銅イオンとキレート剤とを有する
    化学銅めつき液をめつき槽から流速Vで採取する
    手段、銅イオンのキレート剤とキレート化合物を
    形成する濃度Ct1のFe〓もしくはCu〓イオンを含有
    する第1摘定液と、該化学銅めつき液中の所望の
    全キレート剤濃度nCとCu濃度CとCt1との関係か
    ら求められるCt1Vt1が(n−1)CVを少し越え
    るように設定した速度Vt1で該第1摘定液から液
    を採取する手段と、該採取しためつき液と採取し
    た第1滴定液とを混合する第1の混合手段と、不
    溶性電極と参照電極とを備え該第1の混合手段に
    結合された銅イオン検出セルと、該銅イオン検出
    セルから求められた酸化還元電位に基づいて該め
    つき槽に銅イオンを補給する手段とを有すること
    を特徴とする化学銅めつき液中の銅イオン濃度の
    安定化装置。
JP6333777A 1977-06-01 1977-06-01 Measurement method of copper ions and chelating agent concentration in chemical copper plating solution Granted JPS53149389A (en)

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JP5145511B2 (ja) * 2007-12-29 2013-02-20 株式会社シノテスト 試料中の金属の測定方法
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