高科微电子封装镀金液中的铜离子是有害杂质,最大允许含量为25mg/L。以2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(赤菁)为显色剂,在乙醇介质中,使用pH值为4的缓冲体系,在475 nm波长下,用分光光度法直接测定镀金液中的微量铜杂质。该方法快速简便,镀液中其他成分对分析干扰小,适合现场使用。1如上所述,镀金技术广泛应用于高导电性半导体和微电子封装。镀金层的厚度和金的纯度(不低于99.9%)在美标和我军标准中都有规定。在电镀过程中,镀金液中的一些重金属杂质会与金共沉积,降低镀金层的纯度,最终影响电子封装的质量[1]。镀金液中的铜离子是最有害的金属杂质,最大允许量为10 ~ 25 mg/L,为了保证镀金层的纯度,减少铜杂质在镀液中的共沉积,有必要对镀液中的微量铜离子进行检测。分析方法很多[2],其中有重量法、容量法、原子吸收法、极谱法等。分析步骤复杂或仪器设备昂贵,不适合现场使用,而分光光度法简单易操作,非常适合现场使用。镀金溶液中CN-的存在严重干扰铜的分光光度测定。以往采用硝化法,先去除CN-和金,再测铜,比较复杂[3,4]。2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(香红通灵)是光度测定铜的优良试剂之一。它具有良好的选择性,大多数常见的阴离子和阳离子不干扰。它可用于测定多种类型镀液中的铜杂质。本文采用硝酸汞作CN-的掩蔽剂,用pH 4的缓冲液在乙醇介质中测定镀金液中的铜。镀金溶液中的其他成分不干扰测定。该方法可用于比色法直接测定镀液中的铜,效果良好。2试剂和仪器2.1试剂(1)20 mg/L铜标准溶液;(2)促红细胞生成素的0.01%乙醇溶液;(3)10%盐酸羟胺溶液和0.1%硝酸汞溶液(当天配制);(4)pH值为4的邻苯二甲酸氢钾溶液;(5)预镀金液和滚镀金液。【下一步】2.2仪器7220分光光度计;厘米玻璃比色皿。3试验方法3.1标准曲线的测定:将20mg/L铜标准溶液(ml) 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4置于25色比色管中,然后分别加入2ml 10%盐酸羟胺和2ml猩红。由标准曲线得到测量系统的灵敏度为1.38×104 L·mol-1·cm-1。铜的浓度在0 ~ 125 μ g/25 ml符合吸收规律。3.2测定:将1ml镀液置于25ml比色管中,分别加入2ml盐酸羟胺、2ml阿霉素和2ml缓冲液,用无水乙醇稀释至刻度,以无水乙醇为参比,用3cm比色皿在474nm波长处测定其吸光度,在标准曲线上找到铜的微克数。结果与结论4.1酸性试验发现促红细胞生成素的显色与pH值有关。当pH值小于2或大于6时,无法测得沉淀,因此应严格控制pH值在2 ~ 6。4.2盐酸羟胺的用量0.1 mol盐酸羟胺的用量小于1 ml,无法测定,但大于1ml时对显色影响不大。考虑到镀液中还有其他还原性离子,盐酸羟胺的用量选择2ml。4.3咽喉痛灵的用量为20 μg Cu,0.01%咽喉痛灵乙醇溶液的用量应为1 ml以上。[下一步] 4.4镀液中其他成分对显色和消除的影响。向10μ g铜中加入各种其他成分,测量其吸光度,并在标准曲线上检查铜的微克数。添加的干扰分量和测量数据如表1所示。
1表元素干扰屏蔽
干扰元素
添加测量的铜量干扰元素添加的金额*测量的铜量*:添加量=添加离子的质量/铜的质量;#:用乙醇稀释时,出现白色沉淀,滴几滴去离子水后沉淀消失;# #:加入10毫克Hg2+;# # #:用饱和氯化钙溶液预沉淀。【接下来】电子元件的封装需要先镀镍再镀金,所以镀金液中镍离子的浓度比较高,同样是铁族元素的铁离子含量也高。铜、铅、锌的含量相对较低。镀金液的主盐是氰化亚金钾,含金量约为2 ~ 8g/L,同时还含有一定量的柠檬酸盐、磷酸氢盐和少量的氰化钾,有的镀液中还可能含有钴离子。基于上述考虑,选择了干扰成分的量,一些成分没有达到最大限度。从表1可以看出,一般金属离子、主盐和添加剂影响不大。但当镀液中氰化物浓度较高时,氰化物与铜形成的络合物非常稳定,影响了阿霉素与铜的络合。因此,应该使用与氰化物形成更稳定络合物的离子作为隐藏剂。本研究采用Hg2+作为隐藏剂,效果理想。此外,镀液中的草酸钾会与氧化铜沉淀,影响测定,所以用钙离子去除草酸。向比色管中滴几滴饱和氯化钙,过滤除去草酸钙沉淀,然后测量。干扰被消除。4.5浴分析结果的确定表2显示了浴分析结果和回收率。表2电镀液的分析结果和回收率
铜的加入量(微克)
020回收率(%)从表2可以看出,回收率基本在95% ~ 105%之间,该显色体系可用于实际体系测定。【下一步】5结论(1)铜-红霉素(乙醇介质)体系可以不经分离直接用分光光度法分析镀金液中的铜。(2)铜-阿霉素(乙醇介质)体系的灵敏度为1.38×104 L·mol-1·cm-1,铜的浓度在0 ~ 125 μ g/25 ml范围内符合吸收规律,其吸收峰λmax为475 nm。(3)镀金液中常见成分对测定影响很小,大量氰离子的干扰可被Hg2+掩蔽。饱和氯化钙溶液可以消除草酸根的影响。参考文献。1:沈卓申,杨小展,徐伟源。军用电子封装外壳镀金层的纯度及镀液中的杂质。半导体技术,1996(5) 2杨小展,沈卓申,魏鑫等。电镀液中重金属杂质的常用分析方法。电子技术,1998,19(1) 3 Grassby R K,Gill J A .金合金镀液的分析。电镀和金属加工,1966,19(2);1967,20(1) 4 Nell K .金合金电镀溶液的流线型分析控制。电镀,1948年,35:350
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