Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8413
Main Title: Über die Stabilität von stromlosen Kupferbädern und die stabilisierende Wirkung des Azins 2,2'-Bipyridin
Translated Title: About the stability of electroless copper bath and the stabilizing effect of the azine 2,2'-bipyridine
Author(s): Kulko, Roman-David
Advisor(s): Grohmann, Andreas
Referee(s): Grohmann, Andreas
Gade, Lutz H.
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Die vorliegende Arbeit beschreibt die Untersuchung der unspezifische Kupferabscheidung, UKA, in dem stromlosen Kupferabscheidungsprozess, der zur spezifischen Kupferabscheidung, SKA, von metallischem Kupfer in chemischen Kupferbädern, CKB, auf den elektrischen Strom nichtleitenden Substraten u.a. in der Fertigung von Leiterplatten genutzt wird. Hierzu wird eine einfache aber effektive Methode zur Untersuchung der UKA genutzt, bei der die Bildung von Kupfer-Partikeln mit Radien im Mikrometerbereich ex situ beobachtet wird. Jene Kupfer-Partikel werden als Nodules bezeichnet. Daher wird die Untersuchungsmethode Nodule-Test genannt. Mit dem Nodule-Test wird analysiert und gezeigt, welche wesentlichen Einflussgrößen in einem CKB existieren die eine UKA bedingen. Es werden Hinweise auf den Zusammenhang zwischen der UKA und der SKA gefunden, die darauf hindeuten, dass die SKA und auch die UKA nach demselben Reaktionsmechanismus ablaufen, der lediglich durch die lokale Konzentration an O2 kinetisch kontrolliert wird. Es wird ein Nachweis über ein oxidationsempfindliches CuI-Intermediat erbracht. Mit der Hilfe des Nodule-Test wird die Wirkung des Azins 2,2'-Bipyridin, bpy, in einem CKB in Bezug auf die UKA beurteilt. In diesem Zusammenhang wird geprüft, ob die Bildung des oxidationsempfindlichen CuI-bpy-Komplexes bis-2,2'-Bipyridinkupfer(I), [Cu(bpy)2]+, in einem CKB beständig ist und ob dieser eine Bedeutung für die Stabilisierung des CKB besitzt. Basierend auf den Ergebnissen wird ein hypothetischer Mechanismus und Kriterien über die Stabilisierung eines CKB durch bpy aufgestellt und durch die gezielte Vergrößerung der Bindungsaffinität von Azinen gegenüber Cu+ überprüft, ob eine Stabilisierung von Cu+ eine Verringerung der UKA bedingt. Hierzu werden die aufgestellten Kriterien in Bezug auf die Bildung von CuII/I-Azin-Komplexen mittels potentio- und photometrischer Titrationen –zum Teil unter inerten Reaktionsbedingungen− überprüft. Es zeigt sich, dass Azine, die thermodynamisch stabile CuI-Komplexe bilden, die UKA in einer ungewollten Weise beeinflusst. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse gelingt die Identifizierung einer Größe, die es ermöglicht eine Vorhersage in Bezug auf die Wirksamkeit eines Azin auf die UKA zu treffen.
This Dissertation presents results of the investigation of the nonspecific copper deposition, NCD, which occurs in the so called electro less copper deposition process in an electro less copper bath, ECB. This process is used for a specific copper deposition, SCD, of metallic copper on nonconductive substrates for the electronic industry e.g. the manufacturing of printed circuit boards. Therefor a simple but efficient method for the investigation of the NCD is used. The method is based on the ex situ observation of Cu particles with radii in the range micrometers. Those Cu particles are called nodules. Therefore the method is called Nodule-Test. It is used to discover the influences on an ECB which cause the NCD. There are indications, which suggests that the SCD and the NCD have the same reaction mechanism which is kinetically controlled by the local concentration of O2. An evidence for an oxidation sensitive CuI-intermediate is presented. The effect of 2,2'-bipyridine, bpy, on the NCD is validated. In this context it will be investigated if the air sensitive CuI-bpy-complex bis-2,2'-bipyridinecopper(I), [Cu(bpy)2]+, is involved in the stabilization of an ECB. Based on the results a hypothetic mechanism and criteria for the stabilization of an ECB by bpy is developed. It will be examined by the controlled increase of binding affinities of azines towards Cu+ with the target of answering the question, whether a stabilization of Cu+ leads to a more stable ECB. In order to see if CuII/I-azine-complexes fulfill the criteria potentio- and photometric titrations are particularly conducted under exclusion of oxygen. It is found that azines, which form thermodynamically stable CuI-complexes, influence the ECB in a not demanded way. With the insight gained from this work a physical quantity could be identified, which allows to predict the effect of an azine on the NCD.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/9355
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8413
Exam Date: 17-Apr-2019
Issue Date: 2019
Date Available: 3-May-2019
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): chemisch Kupfer
Bipyridin
Stabilität
electroless copper
stability
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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