铜离子浓度监控系统的制作方法

本实用新型有关一种借由循环伏安法量测铜离子浓度的监控系统。

背景技术：

在制备液晶显示面板与印刷电路板的制程中，往往需要使用各种蚀刻溶液来进行金属材料的蚀刻。蚀刻过程中产生的金属离子会不断累积于蚀刻溶液中，当蚀刻溶液中金属离子的浓度升高到一定程度后，就会使得蚀刻溶液不堪使用，而成为蚀刻废液。

目前在工业中广泛使用的蚀刻液体有酸性氯化铜蚀刻液和碱性氯化铜蚀刻液两种。酸性氯化铜蚀刻液使用氯化铜作为蚀铜剂，并使用酸性氧化系统进行蚀铜剂的再生。碱性氯化铜蚀刻液使用氯化铜与氨水络合反应所生成的二价铜氨络合物cu(nh3)4cl2作为蚀铜剂，并与氧气、nh4+和cl-反应，进行蚀铜剂的再生。而随着蚀刻的进行，板件上的铜会被咬蚀而形成一价铜cu(nh3)2cl，因一价铜不溶于水，使二价铜的浓度随着咬时而逐渐降低，导致蚀刻速度受到影响。

在本领域中，随着厂商与产业别的不同，所用的蚀刻溶液配方与可容忍的金属离子浓度都不尽相同。以国内某些薄膜电晶体液晶显示器(thinfilmtransistorliquidcrystaldisplay,tftlcd)制造业者所使用的蚀刻溶液为例，当蚀刻溶液中铜离子的浓度到达约1000ppm时，蚀刻溶液就失去了蚀刻的能力，而必须更换新的蚀刻溶液。另外，在某些印刷电路板(printcircuitboard,pcb)厂商所利用的铜蚀刻的蚀刻溶液中，可容忍的铜离子浓度约为130g/l。

一般控制碱性蚀刻液浓度的方法为测量ph、比重计和温度，但并无直观的方法去监控测量溶液中一价铜的浓度；另，现有技术中亦有利用螯合剂(例如edta)的化学反应来对铜离子进行螯合作用以控制溶液中的铜离子(cu²⁺)浓度，但因其无法精确地定量控制铜浓度，且有污染槽液和发热等副作用，造成铜的控制成效不彰、成本增加及具有潜在的危险性。另外，现有技术cn201686754u提出一种提铜的自动控制装置，然而自动控制装置是透过比重法进行废液中铜离子浓度的量测，该方法对小体积溶液且低浓度(ppm)的铜离子的灵敏度不高，仍具有待改善的空间。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种借由循环伏安法定量测定铜离子浓度的监控系统，为其主要目的。

本实用新型所采用的技术手段如下所述。

为达上揭目的，本实用新型的监控系统至少包含：一容置槽，该容置槽配置有一流入口及一流出口；一工作电极、一辅助电极、一参考电极、一安培计以及一伏特计配置于该容置槽内，而该伏特计连接于该工作电极与该参考电极之间；一供电单元，与该工作电极以及该辅助电极电性连接，供电单元与辅助电极连接一安培计；以及一控制单元，与该供电单元电性连接。

在一较佳态样中，该工作电极以及该辅助电极可以为铂圆环电极。

在一较佳态样中，该参考电极可以为饱和甘汞电极。

在一较佳态样中，该特定电位区间为0.1~0.9伏特。

在一较佳态样中，该监控装置配置于一蚀刻槽，以连续方式对该蚀刻槽内的待测溶液进行监控。

附图说明

图1为本实用新型中监控装置的结构示意图。

图2为本实用新型中容置槽的结构立体图。

图号说明：

监控装置1

容置槽10

流入口11

流出口12

隔板13

工作电极21

辅助电极22

参考电极23

供电单元30

控制单元40

安培计51

伏特计52。

具体实施方式

请参阅图1所示为本实用新型中监控装置的结构示意图所示。本实用新型的监控装置1至少包含：一容置槽10、一工作电极21、一辅助电极22、一参考电极23、一供电单元30、一控制单元40、一安培计51以及一伏特计52。

其中该容置槽10配置有一流入口11及一流出口12，请同时参阅图2所示，该容置槽10内进一步设有至少一隔板13，该隔板13一端固定于该容置槽10内侧壁面，另端则与容置槽10内侧壁面具有间距，如图所示的实施例中，设置有三个隔板13，可将容置槽10区隔成一蜿蜒的施体流道。

该工作电极21、该辅助电极22以及该参考电极23配置于该容置槽10内，该工作电极21与该参考电极23连接一伏特计52，而该工作电极21以及该辅助电极22部分外露于该容置槽10并与该供电单元30电性连接，在供电单元30和辅助电极22间连接一安培计51，且该供电单元30则与该控制单元40电性连接，由该控制单元40于一预定电压下，由伏特计52监控电位值，由安培计51监控电流值的变化；其中，该工作电极21该辅助电极22可以为铂圆环电极，该参考电极23可以为饱和甘汞电极，且如图所示的实施例中，该工作电极21以及该辅助电极22可分别为两个圆环位于同一圆棒上，而该参考电极23则独立位于另一圆棒上。

本实用新型较佳实施例的监控方法以测定蚀刻槽中的碱性蚀刻液为例进行说明。其具体包括以下步骤：取适量蚀刻槽中的含有铜离子的待测溶液放置于容置槽10中。借由所述监控装置1，对容置槽10中的待测溶液进行循环伏安扫描，其具体步骤为：将工作电极21、辅助电极22及参考电极23置于容置槽10中，并与待测溶液接触，设定供电单元30的特定电位区间为0.1伏特~0.9伏特，开启该供电单元30，于所述电位区间内循环扫描，记录工作电极21的电位值及与其相对应的电流值，控制单元40根据所述的记录的数据同步绘制循环伏安曲线。本实施例中，工作电极21的电位值为0.1伏特~0.9伏特之间时，会出现一个波峰，记录该波峰所对应的峰电流值ip。

配置复数组已知浓度的铜属离子标准溶液，其中该复数组标准溶液的铜属离子浓度不同。借由监控装置1于0.1伏特~0.9伏特的电位扫描区间的条件下，分别对所述复数组标准溶液重复上述伏安扫描步骤，并记录所述复数组标准溶液相对应的峰电流值。

依据所述复数组标准溶液的铜属离子浓度值及其相对应的峰电流值，可以发现，所述复数组标准溶液的铜属离子浓度值与其循环伏安曲线的峰电流值成一线性关系。因此，以该复数组标准溶液浓度值与相对应的循环伏安曲线的峰电流值可确定一线性方程。该线性方程式为y=ax+b，其中y表示该峰电流值，a表示该线性方程式的斜率，x表示铜离子浓度，b表示该线性方程式的截距。

将待测溶液所对应的循环伏安曲线的峰电流值代入该线性方程式，以此确定该待测溶液的铜金属离子浓度。

技术特征：

1.一种铜离子浓度监控系统，其特征在于，至少包含：

一容置槽，该容置槽配置有一流入口及一流出口；

一工作电极、一辅助电极及一参考电极，配置于该容置槽内；

一供电单元，与该工作电极以及该辅助电极电性连接；

一伏特计，连接于该工作电极与该参考电极之间；

一安培计，连接于该辅助电极与该供电单元之间；以及

一控制单元，与该供电单元电性连接。

2.如权利要求1所述的铜离子浓度监控系统，其特征在于，该工作电极以及该辅助电极为铂圆环电极。

3.如权利要求1所述的铜离子浓度监控系统，其特征在于，该参考电极为饱和甘汞电极。

4.如权利要求1至3任一所述的铜离子浓度监控系统，其特征在于，该容置槽内进一步设有至少一隔板。

5.如权利要求1至3任一所述的铜离子浓度监控系统，其特征在于，该监控系统配置于一蚀刻槽，以连续方式对该蚀刻槽内的待测溶液进行监控。

技术总结
本实用新型的铜离子浓度监控系统至少包含：一容置槽、一工作电极、一辅助电极、一参考电极、一供电单元、一控制单元、一安培计以及一伏特计，该工作电极、该辅助电极及该参考电极配置于该容置槽内，而该伏特计连接于该工作电极与该参考电极之间，该供电单元与该工作电极以及该辅助电极电性连接，该安培计则连接于该辅助电极与该供电单元之间，而该控制单元与该供电单元电性连接，利用本实用新型的监控系统可对待测溶液进行循环伏安法，达到定量测定铜离子浓度的功效。

技术研发人员：郑文锋;许吉昌;孙尚培;许宏玮
受保护的技术使用者：先丰通讯股份有限公司
技术研发日：2020.01.17
技术公布日：2020.09.15