JPH1060693A - めっき液自動管理装置 - Google Patents

めっき液自動管理装置

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JPH1060693A
JPH1060693A JP23150596A JP23150596A JPH1060693A JP H1060693 A JPH1060693 A JP H1060693A JP 23150596 A JP23150596 A JP 23150596A JP 23150596 A JP23150596 A JP 23150596A JP H1060693 A JPH1060693 A JP H1060693A
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JP
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plating
value
plating solution
solution
tank
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JP23150596A
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English (en)
Inventor
Mitsuaki Yoshizawa
光章 吉沢
Kiyohiko Saito
清彦 斎藤
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NE Chemcat Corp
Original Assignee
NE Chemcat Corp
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Abstract

(57)【要約】 要約 【課題】 めっき操業中の自動めっき装置において、め
っき液中の一種又は二種以上の成分の濃度やpHなどの
特性値を自動的に測定し、測定値が所定範囲から外れて
いる場合には補正するために補正試薬の補充量を自動的
に算出し、そして自動的に補充するめっき液自動管理方
法及び装置の提供。 【解決手段】めっき作業が行われるめっき槽内のめっき
液の特性値が目標値に保たれるように管理するために自
動的に補正試薬を補充する、めっき液の自動管理方法で
あって、前記めっき液から測定用試料液を一定時間間隔
で採取し;該試料液について前記特性値を測定し;得ら
れた測定値を予め設定された目標値と比較し、(i) 測定
値が設定値の範囲内である場合には処理を終了し、(ii)
測定値が設定値の範囲外である場合には、補正データを
演算し;該補正データに応じて、めっき槽内のめっき液
の該特性値が設定値となるように補正試薬を補充する、
工程を有する、めっき液の自動管理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、銀の部分
めつき、銀または銅のストライクめつきにおいて、めっ
き液中のめつき被膜成分濃度、遊離シアン濃度およびp
Hを自動測定し、それらの測定値に基づいて、めつき被
膜成分や遊離シアンの濃度および/又はpHを所定値に
補正するのに必要な補充量の算出および補充を自動的に
行う、めっき液自動管理方法および自動管理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】IC、LED、トランジスターなどの電
子部品において、回路を形成するリードフレームには、
半導体チップを搭載するパッド部とワイヤーボンディン
グを行うリード部に銀の部分めつきが施される。これら
の銀の部分めつきを施すに先立って、部分めっき被膜の
外観を均一にするためとリードフレームへのめっき被膜
の密着性を向上させるために、部分めつき被膜の下地と
して、銅または銀のストライクめつきが施される。
【0003】銀の部分めっきや銅または銀のストライク
めっきを施す場合は、自動めっき装置が用いられる。こ
れらの自動めっき装置においては、操業とともに、めっ
き液中の銀または銅などのめつき被膜成分濃度、遊離シ
アン濃度、pHが連続的に変化する。
【0004】めっき被膜の品質を良好な範囲に保つため
には、めっき液の組成やpHを所定の範囲に維持する必
要がある。このため従来より、定期的にめつき被膜成分
濃度、遊離シアン濃度およびpHを測定し、これら特性
の測定値が所定の範囲から逸脱する場合にはその測定結
果に基づいて所定の薬品の補充量を算出し、補充して補
正することが行われている。
【0005】他のめつき処理においてもほぼ同様の操作
が行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の濃度やpHを測
定し、その測定結果に基づいてそれぞれの薬品の補充量
を算出し、補充する作業は従来より人手により行われて
いるので多大の労力と時間を費やしている。特に、複数
の自動めっき装置が稼動している場合には、熟練した者
により迅速な測定が行われなければ、めっき液に大きな
変動を生じ、その結果めっき被膜の品質が大きく低下す
るという問題を招く。
【0007】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたものであり、その目的は、めっき操業中の自動
めっき装置において、めっき液中のー種又はニ種以上の
成分の濃度やpHなどの特性値を自動的に測定し、測定
値が所定範囲から外れている場合には該特性値を所定範
囲に補正するために補正試薬の補充量を自動的に算出
し、そして自動的に補充する、めつき液自動管理方法お
よび装置装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、めっき
作業が行われるめっき槽内のめっき液の特性値が目標値
に保たれるように管理するために自動的に補正試薬を補
充する、めっき液の自動管理方法であって、前記めつき
液から測定用試料液をー定時間間隔で採取し;該試料液
について前記特性値を測定し;得られた測定値を予め設
定された目標値と比較し、(i)測定値が設定値の範囲
内である場合には処理を終了し、(ii)測定値が設定
値の範囲外である場合には、補正データを演算し;該補
正データに応じて、めっき槽内のめっき液の該特性値が
設定値となるように補正試薬を補充する、工程を有す
る、めっき液の自動管理方法を提供する。この方法は、
図1に示すように、前記めっき槽から測定用試料液を採
取する手段(A)と;該試料液について前記特性値を測
定する手段(B)と;得られた測定値を予め設定された
目標値と比較し、測定値が設定値の範囲外である場合に
は補正データを演算する手段(C)と;めっき液の当該
特性値が設定値(範囲)となるように、前記演算手段に
より得られた補正データに応じて次の補充手段(E)制
御し、補充される補正試薬の補充量を調節する、制御手
段(D)と;補正試薬をめっき槽内のめっき液に補充す
る手段(E)と、を有してなり、めっき液の特性値が目
標値に保たれるように自動的に補正試薬を補充するめっ
き液の自動管理装置を用いて実施することができる。
【0009】この発明は、基本的にすべてのめっき処理
に適用することができ、代表的なものとして以下に例示
する銀の部分めっき、銅又は銀のストライクめっきが挙
げられるが、その他銅めっき等のめっき液の管理にも適
用することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】測定対象であるめっき液中の特性
値としては、めっき被膜成分の濃度、例えば銀や銅の濃
度、めっき性能に影響する遊離シアンの濃度、めつき液
のpHが挙げられる。
【0011】めっき槽から試料液を採取する手段は、通
常、試料液を採取し測定手段まで輸送する配管、輸送動
力を与えるポンプ、適切に配置されたバルブ等から構成
される。好ましくは、貯液槽を途中に設け、めっき槽か
ら採取した試料液をー旦貯液槽に貯め、そこからめつき
被膜成分濃度、遊離シアン濃度およびpHの各測定手段
へ必要量輸送する。このように貯液槽を設けた場合に
は、貯液槽に残る余剰の試料液をめっき槽に回収する手
段が設けられることが好ましい。
【0012】測定手段は、基本的に測定用試料液を入れ
る測定槽と特性値を測定するための電極とから構成され
る。測定用の電極はそれ自体公知のものを使用すること
ができる。例えば、pH測定用の電極としては所謂pH
メータとして知られるガラス電極が使用できる。銀濃
度、銅濃度および遊離シアン濃度の測定に使用される電
極としては、公知の固体模型イオン電極を使用すること
ができ、例えば東亜電波工業(株)、電気化学計器
(株)などから市販されているものを使用することもで
きる。
【0013】また、めっき液の濃度は電極による測定に
はー般に高すぎるので必要に応じて希釈する。そのた
め、各測定槽に適した希釈液を供給する手段が設けられ
る。
【0014】pH測定槽には試料液を1〜10倍程度に
希釈するために希釈水の供給手段が備わる。
【0015】遊離シアン濃度測定槽には、試料液を10
00倍程度に希釈し遊離シアン濃度をppmオーダーに
するために、希釈用の緩衝液および/または希釈水の供
給手段が備わる。通常、試料液のpHを9〜12に保つ
ために緩衝液、例えば、NaOH/Na2 C03 系、り
ん酸系の緩衝液が使用される。希釈水は必要に応じて用
いられる。
【0016】めっき被膜成分濃度測定槽には、やはり試
料液を1000倍程度に希釈するためにpH6程度の緩
衝液の供給手段が備わる。緩衝液としては、例えばりん
酸系の緩衝液が用いられる。
【0017】さらに、めっき液中において銀や銅は安定
なシアン錯塩(KAg(CN)2 またはK2 Cu(C
N)3 )を形成しているのでこのままでは上記の電極で
濃度を測定することができない。したがって、銀濃度や
銅濃度の測定槽にはシアン錯塩を分解させるために酸
(硝酸および硫酸)供給手段とヒーターのような加熱手
段が備わる。測定の手順としては、めっき槽から採取さ
れた試料液にまず硝酸と硫酸の混合物が2〜3mL程度
添加され、ヒーターで80〜200℃程度に加熱され
る。こうして銀や銅は電極で感知可能な形態になるが、
電極による測定の前に常温に冷却され、前記緩衝液で適
正濃度に希釈される。したがって、被膜成分濃度測定槽
には冷却手段が備わる。
【0018】上記の希釈用の水および緩衝液、並びに酸
などの供給手段は、これらの水や試薬を貯蔵するタンク
と、該タンクから水または試薬を所定の測定槽へ供給す
る装置とから構成されている。
【0019】演算手段(C)および制御手段(D)はコ
ンピュータを構成する。
【0020】演算手段(C)には、制御の対象である特
性値、濃度やpH値の目標値が予め設定されている。あ
るいは特性値設定手段(F)から各測定毎に目標値を設
定できるようにしてもよい。
【0021】種々のめっき液の適正な成分濃度やpHは
当業者には公知である。例えば、目標値は概略次の範囲
に設定される。
【0022】(イ)銀のストライクめつき液: KAg(CN)2 銀分として1〜3g/L KCN 100〜150g/L pH 10以上 (ロ)銅のストライクめっき液: K2 Cu(CN)3 銅分として20〜50g/L KCN 10〜50g/L pH 10以上 (ハ)銀の部分めつき液: KAg(CN)2 銀分として50〜90g/L KCN 1〜5g/L pH 8〜10 測定手段(B)から送られて来た測定値は該設定値と比
較される。被膜成分濃度および遊離シアン濃度は希釈さ
れた状態で測定されたものであるので、測定値に希釈倍
率が乗されたものが設定値と比較される。こうして、設
定値と測定値との差に対応した補正データが演算され、
該データは制御手段(D)に送られる。制御手段(D)
は演算手段(C)から送られてきた補正データに基づい
て補正試薬補充手段を制御し、補正に必要な量の試薬が
めっき槽に供給されるようにする。
【0023】補充手段(E)は、例えば、補充すべきめ
っき被膜成分濃度、遊離シアン濃度およびpHの補正液
をそれぞれ貯蔵する補充液槽、補充液槽から補正液をめ
っき槽に移送する配管、および該配管上に設けられた開
閉が制御可能な弁とから構成され、この弁の開閉が制御
手段(D)により制御される。
【0024】補充手段(E)により添加される試薬は従
来行われているものと同様であり、例えば次のようなも
のである。 ・pHの補正:銀、銅のストライクめつき液では、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム。この場合、pHが所定
値以上を保つように添加される。
【0025】銀の部分めっき液では、燐酸、硝酸、クエ
ン酸等。pHをー定の範囲に保持する必要があるが、め
つき作業中、pHは通常上昇するのでー定pHを越えな
いように酸が添加される。 ・被膜成分濃度の補正:めっき作業の進行にともない、
被膜成分濃度は当然低下する。前記のシアン錯塩が添加
される。 ・遊離シアン濃度の補正:めっき作業中めっき液中の遊
離シアンは失われる。KCNやNaCNが添加される。
【0026】補正のために添加される試薬は溶液状態で
もよいし、粉末状態でもよいが、補充量を制御し易い点
では溶液状態が有利である。その場合、補充を効率良く
行うために高濃度の補正液として添加することができ
る。めっき被膜成分を高濃度の補正液として添加するに
は、補正液貯液槽液にヒーター等の加熱手段を設ける。
【0027】以下、めっき被膜成分濃度を管理する場合
を例に、図3に即してより詳しく説明する。
【0028】本発明の装置は、予め設定された時間毎に
起動するように運転される。設定された時間になると、
制御装置(D)からの命令によりめっき槽1からめっき
液2がラインA1を介して採取され、試料液貯液槽A2
へ送られる。さらに、該めっき液は3つの測定槽へ送ら
れ、それぞれの槽へタンクから水または試薬が供給され
て必要な処理を行った後、めっき被膜成分濃度、遊離シ
アン濃度、pHの特性値が測定される。
【0029】
【実施例】以下、めつき被膜成分濃度を管理する場合を
例こ、図2に即してより詳しく説明する。
【0030】試料液採取手段(A)は、めつき槽1から
めっき糟液2を採取する。めっき槽1の試料を移送する
ラインA1と、一旦貯蔵するための試料液貯液槽A2
と、めっき槽1から試料液を貯液槽A2に供給する電磁
定量ポンプA3と、試料液をさらに測定装置(B)へ移
送するラインA4と、該ラインに設けられた電磁弁A5
とから構成されている。この例では、さらに試料液貯液
槽A2に残った余分の試料液をめっき糟1に戻すポンプ
A6とラインA7を有する。ラインA1に設けられた弁
A8、A9およびラインA7に設けられた弁A10、A
11は、通常は開かれている。また、ラインA4に設け
られた弁Al2、A13も通常は開かれている。
【0031】めっき被膜成分濃度測定装置(B)は、め
っき被膜成分濃度測定槽B1と、測定槽B1内の試料液
へ挿入し、引き上げできる電極B2と、撹袢装置B3
と、シアン化合物を分解させるためのヒーターB4、シ
アン化合物が分解した試料液を冷却するための冷却管B
5と、試料液の温度測定用の熱電対B6を備えている。
また、測定終了後の試料液および後記する洗浄液を測定
槽B1から排出するためのラインB7と、ポンプB8
と、排出された液を貯蔵する廃液槽B9とを有する。
【0032】該測定手段(B)には、純水を貯蔵する純
水タンクB10と、酸タンクB11と、緩衝液(pH4
〜8)タンクBl2が設けられ、各タンクから測定槽B
1へ、電磁定量ポンプB13、B14、B15をそれぞ
れ備えたラインB16、B17およびB18が延びてい
る。各ラインに設けられた図示の弁は通常は開かれてい
る。
【0033】補正試薬補充手段(E)は、めっき被膜成
分の補正液(シアン化合物溶液)E1を収容する補充液
槽E2と、ヒーターE3、熱電対E4、レベルセンサー
E5と、E1をめっき槽1へ供給するラインE6、電磁
定量ポンプE7からなる。電磁定量ポンプE7は制御装
置(D)により制御される。ラインE6に設けられた弁
E8、E9は通常は開かれている。
【0034】図2では、めっき被膜成分を当該成分の溶
液を補充することで補正しているが、補充される物質が
粉末で補充するのに適している場合は、粉末状態で補充
する装置に交換することができる。
【0035】図2の装置を用いてめっき被膜成分濃度の
自動管理は次のようにして行われる。
【0036】本発明の装置は、予め設定された所定の時
間間隔で作動を開始する。設定された時刻になると、制
御装置(D)の命令により電磁定量ポンプA3が作動し
て、操業中のめっき槽から所定量の測定すべきめつき液
を採取し、試料液貯液槽A2に移送しー旦貯蔵する。次
に、電磁定量ポンプA5が作動し、試料液貯液槽A2の
試料液の所定量を、めっき被膜成分濃度測定槽B1へ供
給する。pHの管理、遊離シアン濃度の管理が同時に行
われる場合には、電磁定量ポンプA14およびA15に
よりそれぞれの測定槽(図2に図示略、図3参照)へも
供給される。各測定槽への試料液の供給が終了したら、
ポンプA6が作動し、試料液貯液槽A2に残っている試
料液をめっき槽1へ戻す。
【0037】めっき被膜成分濃度の自動管理は以下次の
ように進行する。
【0038】(1)試料液が供給されためっき被膜成分
濃度測定槽B1へ、醗タンクB11から電磁定量ポンプ
B14により、シアン化合物を分解するため、硫酸と硝
酸の混合物の所定量が供給される。
【0039】(2)ヒーターB4により、測定槽B1内
の試料液が加熱され、シアン化合物が分解して遊離シア
ンが発生する。加熱は通常80〜200℃で1〜20分
であり、好ましくは100〜150℃で3〜10分であ
る。
【0040】(3)分解が完了したら、ヒーターへの通
電が止められ、冷却管B5に冷却水が供給され、測定槽
B1内の液は室温まで冷却される。
【0041】(4)緩衝液タンクBl2から、電磁定量
ポンプB15により、緩衝液(pH4〜8)が測定槽B
1に供給される。
【0042】(5)電極B6が、測定槽B1内の液中に
挿入され、めっき被膜成分濃度が測定される。
【0043】(6)測定値は、図4のフロー図に示すよ
うに、演算装置(C)へ送られ入力される。また、必要
に応じてディスプレイやプリンターへ出力される。
【0044】(7)測定値は演算装置(C)において設
定値と比較され、測定値が設定値の範囲内であると補正
の必要はないので処理は終了する。しかし、測定値が設
定値の範囲外である場合には補正データを演算する。
【0045】具体的には、めっき被膜成分濃度はめっき
作業の進行とともに低下して行くので、実用上はある下
限以下にならないように管理することが考えられる。こ
の場合、制御の指標として下限値(Xmin)を設定し
ておき、測定値(X)がXminより高い場合には処理
を終了する。XがXmin以下である場合には、目標値
Xoと測定値Xとの差(Xo−X)に応じた修正データ
が演算される。即ち、濃度差(Xo−X)に、めっき槽
内のめっき液の容量(一定に制御されるので定数)、後
記補充液E1の濃度(定数)を考慮し、めっき液の被膜
成分濃度をXoに高めるのに必要な補充液E1の容量
(補正データ)を演算する。該補正データが制御装置
(D)に出力される。
【0046】(8)制御装置(D)は、補正データに基
づいて、電磁定量ポンプE7を作動させて、補充液E1
を補正に必要な量だけめっき槽1へ補充する。こうして
必須のステップはー応処理は終了するが、さらに次の処
理が行われることが望ましい。
【0047】(9)該補充液量は制御装置(D)に送ら
れ、記憶装置(図示略)に記録される。
【0048】(10)測定が終了した測定槽B1内の液
は、ポンプB8により廃液槽B9へ送られる。
【0049】(11)電磁定量ポンプB13が作動し
て、純水タンクB10の純水の所定量が測定槽B1へ供
給され、測定槽B1内および電極B2が洗浄される。
【0050】(12)洗浄終了後、洗浄液はポンプB8
により廃液槽B9へ送られる。
【0051】(13)電極B2が測定槽B1内より引き
上げられ、所定の位置に戻される。試料液のpHの自動
管理および遊離シアン濃度の自動管理も、測定手段およ
び補充手段の具体的構成が以下に示す点でいくぶん異な
る以外は上記の同様にして行われる。
【0052】pHの自動管理においては、図3に示すよ
うに、 (イ)ラインA17を介してpH測定槽B19に試料液
が供給され、純水タンクB10から電磁定量ポンプB2
0、ラインB21により、希釈に用いる所定量の純水が
供給される。
【0053】(ロ)電極B22が希釈されためっき液中
に挿人され、pHが測定される。
【0054】(ハ)補充される補正液としては前述のよ
うにめっき液の種類に応じてKOH,NaOHあるいは
酸の水溶液が使用される。この補充液槽には加熱手段は
必要ない。
【0055】pHは、銀、銅のストライクめっきの場合
には、pHが10以上になることが求められるので下限
を設定し管理を行えばよいので、めっき被膜成分濃度の
管理と類似する。銀の部分めっきの場合には、pHはー
般に上昇するので、実用上は一定の上限を設定しそれを
越えないように管理すればよい。前記のXminの代わ
りに上限値を設定する以外は、めっき被膜成分濃度の管
理と同様でよい。
【0056】遊離シアン濃度の自動管理においては、図
3に示すように、 (イ)ラインA16を介して試料液が供給された遊離シ
アン濃度測定槽B23へ、緩衝液タンクB24から電磁
定量ポンプB25、ラインB26により、1モルNaO
H水溶液の所定量が供給され、希釈される。
【0057】(ロ)必要に応じ、純水タンクB10から
電磁定量ポンプB27、ラインB28により、希釈に用
いる所定量の純水が供給される。
【0058】(ハ)電極B29が測定槽B23内の液中
へ挿入され、遊離シアン濃度が測定される。
【0059】(ニ)演算された補正データに基づいて制
御装置(D)が補正液の補充を行うが、補正液としては
KCNまたはNaCNの水溶液が使用される。この補充
液槽には加熱手段は必要ない。
【0060】遊離シアンはめっき作業中減少する場合が
あるので、めっき被膜成分濃度と同様にー定の下限を設
定し管理を行えばよい。
【0061】
【発明の効果】本発明のめつき液自動管理装置によれ
ば、銀の部分めつき、銀ストライクめっき、銅ストライ
クめっきを初めとする各種のめっき操業中において、め
っき液中のめっき被膜成分濃度、遊離シアン濃度および
pHを、人手を必要とせず、自動的に管理することがで
きる。したがって、めっき液の組成が常に所定の範囲に
維持され、得られためっき被膜の品質は常に良好な範囲
に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のめっき液自動管理装置の構成を示すプ
ロック図である。
【図2】本発明のめっき液自動管理装置において、めっ
き被膜成分濃度を管理する場合の構成を模式的に示した
図である。
【図3】本発明のめっき液自動管理装置において、pH
および遊離シアン濃度の測定段の構成を模式的に示した
図である。
【図4】本発明の方法によりめっき被膜成分濃度を管理
する場合の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
(A) 試料液採取手段 (B) 特性値測定手段 (C) 演算手段 (D) 制御手段 (E) 補正試薬補充手段 1 めつき槽 A2 試料液貯液槽 A3 電磁定量ポンプ B2 被膜成分濃度測定用電極 B4 ヒーター B5 冷却管 B13 電磁定量ポンプ B14 電磁定量ポンプ B15 電磁定量ポンプ E1 補正液 E2 補充液槽 E3 ヒーター E7 電磁定量ポンプ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 めっき作業が行われるめっき槽内のめっ
    き液の特性値が目標値に保たれるように管理するために
    自動的に補正試薬を補充する、めっき液の自動管理方法
    であって、 前記めっき液から測定用試料液をー定時間間隔で採取
    し;該試料液について前記特性値を測定し;得られた測
    定値を予め設定された目標値と比較し、 (i)測定値が設定値の範囲内である場合には処理を終
    了し、 (ii)測定値が設定値の範囲外である場合には、補正
    データを演算し;該補正データに応じて、めっき槽内の
    めっき液の該特性値が設定値となるように補正試薬を補
    充する、工程を有する、めっき液の自動管理方法。
  2. 【請求項2】 前記めっき液が銀の部分めっき、銀又は
    銅ストライクめっき用のめっき液であって、前記の管理
    される特性値が、めっき被膜成分濃度、遊離シアン濃
    度、およびpHの1又は2以上である、請求項1に記載
    の自動管理方法。
  3. 【請求項3】 めっき作業が行われるめっき槽内のめっ
    き液の特性値が目標値に保たれるように管理するために
    自動的に補正試薬を補充する、めっき液の自動管理装置
    であって、 前記めっき槽から測定用試料液を採取する手段(A)
    と;該試料液について前記特性値を測定する手段(B)
    と;得られた測定値を予め設定された目標値と比較し、
    測定値が設定値の範囲外である場合には補正データを演
    算する手段(C)と;めっき液の当該特性値が設定値と
    なるように、前記演算手段により得られた補正データに
    応じて次の補充手段(E)を制御し、補充される補正試
    薬の補充量を調節する、制御手段(D)と;補正試薬を
    めっき槽内のめっき液に補充する手段(E)と、を有し
    てなるめつき液の自動管理装置。
  4. 【請求項4】 前記めっき液が銀の部分めっき、銀又は
    銅ストライクめっき用のめっき液であって、前記の管理
    される特性値が、めっき被膜成分濃度、遊離シアン濃
    度、およびpHの1又は2以上である、請求項3に記載
    の自動管理装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002368384A (ja) * 2001-06-11 2002-12-20 Toppan Printing Co Ltd 配線基板または半導体回路の製造方法
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CN115755800A (zh) * 2022-11-14 2023-03-07 西北工业大学 一种无氰镀镉-钛电镀工艺自动化控制系统

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