在印制电路板制造工艺中,涉及很多方面的化学溶液的检测和控制,有各种各样的适用于化学溶液的分析 手段:如测定溶液的消耗,手工滴定,其它目视指示,测试仪器和自动测试系统等.这些类型的的分析手段焦点就集中在传感器技术,仪器测试和控制器.这三大部分,首先使用“基础传感器”.第二部分就是讨论“中间装置和先进的仪器”和最后部分就是有关“自动控制和补给系统” .

        基础传感器:

        虽然传感器有许多种类:如用于目视方法,湿化学过程,温度,容积/含量,电化学,比重和比色法等传感器系列.

        这些传感器在整个生产线和工艺装备,工艺试验室,在自动设备或操作员或工程人员手控传输设备位置上使用,使用起来很方便.

        目视方法:

        目视方法存在很长时间.但是,目视方法的确定的结论是很主观,它就类似电镀使用霍氏槽分析光亮镀铜溶液内添加剂量是要通过真正的技术,要求进一步解释或说明.其它目视指示就是经常测定溶液的pH上升或下降就类似对产物的观察.

        湿化学过程:

       在制造印制电路板工业的今天,最普遍使用传感器就是测量温度用的传感器.典型的传感器包括:气体/液体容积,双金属片,半导体温度计(或热敏元件),固态的(二极管或晶体三极管)和红外射线等结构形式的装置.

       多数采用传感器与控制器连接,并直接能正确的起动(两者任何一种类型加热或冷却).

      容积/部分含量:

      多数时间是应用在有关的工作容积溶液内的恒定含量分析,用单一计数面板通过剥离或腐蚀要求保持化学溶液全部的浓度.并读出基板宽度而双能够进行添加所需要的添加剂.最简单的物理传感器包括:接触,非接触,接近和电化学.

      1. 电化学:

电化学传感器最通用的,也是很复杂的,而且利用此种结构式传感器也不多.另外在制造业中比pH计还应用的不足.目前有四种类型:比电导,氢离子活性(pH),氧化还原电位(ORP),特殊离子活性和伏安测量(极谱法).见表1.:四种主要电化学传感器和在各种溶液内的应用

电化学传感器         电容                         比电导                        pH或离子选择        ORP

特性                        差                              差                           优良                        差

灵敏性                    中等                           好                           优良                        优良

液体的传导性          不应用                       好                            好                            好

液体的非导体性                              好                          不应用                  不应用                  不应用

维护保养                低                              低                            高                           中等

安装问题                低                              低                            高                            低

成本                       低                              低                           中等                         低

⑴ 比电导:

        比电导传感器将测量固体在电解质溶液内溶解的总量.此种传感器通常使用在已知的盐,碱或酸的浓度的上,用测量方法必须确定的.溶液浓度的变化,引起溶液的电阻的就化或与电阻相反的传导变化.比电导传感器的典型的测量单位为欧姆-厘米(欧姆-厘米的倒数),低比电导范围 为0.01到100000微欧/每厘米.适用于纯水,热水,冷凝水或去离子水.高浓度的电解质(50到1000毫微欧/每厘米)使用化学沉积探头以避免极化的影响电解效果.

    ⑵ 氢离子活性(pH):

       pH或氢离子活性是最老的化学活性指示分析方法.这是由于许多中性的物质对酸性或碱性非常敏感的用它来指示色调的变化的工艺特征.见表2:每升氢离子浓度克和通用溶液的pH的确定.pH值是每升克浓

  度.      表2:每升氢离子浓度克和通用溶液的pH的确定.

                          通用溶液              pH             氢离子(g/l)

盐酸3.75% (1.0N)             0                 1

硫酸 4.9% (1.0N)                   高酸               1                 0.1

盐酸 (0.1N)           2                 0.01

含酸 0.6% (0.1Nn)           3                 0.001

                                                   ↑            4                   0.0001

氢氰酸辣0.27% (0.1N)               5                   0.00001

          6                 0.000001

纯水                                        中性               7                 0.0000001

碳酸氢钠 (0.1N)              8                 0.00000001

乙酸钾 0.9% (0.1N)           9                 0.000000001

                                                   ↓           10                   0.0000000001

氨 0.017%(0.01N)              11                   0.00000000001

苛性钠 0.04% (0.01N)              12                   0.000000000001

氢氧化钙 (Lime)                高碱性           13                0.0000000000001

苛性钠 0.4% (1.0N)          14                1×10-14

  实际上pH的测量更为复杂.图1所示就是测量pH的玻璃探头.

      pH测量的基础基于pH敏感玻璃表面特征.在薄玻璃球泡两面的形成的胶状层与水接触.在胶状层直接平衡而发生变化至测定水的pH,并相等至0.059v/pH单位.如水在玻璃两面其pH是相同,最后电位差为零.

      球管内部,电气连接从前置放大器的银导线芯与氯化银半电池相连接的,以提供与充填满氯化钾溶液和胶状层的有效接触,传输电位势.电气接触介于前置放大器和胶状层在球管外部的的接触.与试件的接触倾向绕着试件转.这种类型的半电池必须确保与溶液接触银浓度和气离子含量是不变的.这种半电池的位置独立于标准容器与液体实现电气连接的容器达到试件..后者完整的回路在球管的外部的胶状层.

   (3)氧化还原电位

        氧化化还原电位(ORP)或氧化还原作用的测量 ,以确定在化学反应过程中,是氧化或还原特性.通过确定,氧化相反是还原.这就说没有氧化也就没有伴随着还原.例如:如是属于还原,二价铁离子(获得正电位变化);二价铜离子转变成一价铜离子(这种操作正好相反)是同时间发生的.

        所使用的传感器在进行自动控制,ORP或氧化还原作用,在三氯化铁,氯化铜和双氧水/硫酸蚀刻液中使用氧化剂进行控制,也可以对电镀金的Au(Ⅲ)到Au(Ⅰ)的测量及对化学沉铜槽液铜的活性进行测量.

                                      表3:                              各种类型离子相关数据     

      离子检测               电极类型               范围(ppm)             参考pH

氨(NH3)           气体传感             0.02-20,000            10-14

铋(一价负离子Br )          固态             0.4-80,000               2-12

镉(二价正离子Cd )                固态             0.01-11,000             3-7

钙(二价正离子Ca)          薄膜             0.4-40,000               6-8

氯(一价负离子Cl)           固态             10-35,000                2-11

氰(一价负离子CN)                固态             0.25-250         11-14

铜(二价正离子Cu)          固态             0.005-65,000           3-7

氟(一价负离子F)            固态             0.02-20,000             5-8

硼氟酸根( BF-4)               薄膜            0.01-1,000               3-10

碘化物( I-)         固态            0.001-130,000

                3-12

铅(  Pb++  )            固态            0.02-21,000            4-7

硝酸根( NO3)                 薄膜

            0.6-6,000               3-10

高氯酸盐(ClO4)         薄膜            1-10,000         3-10

钾（K+）               薄膜            0.4-40,000              3-10

银（Ag+）         固态            0.01-110,000          2-9

钠（Na+）         玻璃            0.02-25,000            8-13

二氧化硫（SO2）           气体传感            0.01-100         0-2

 硫化物（S-）              固态            0.003-35,000          10-14

 硫氰酸（SCN）           固态            0.5-60,000              2-12

硬水         薄膜            0.1-100,000            5-8

4）  特殊离子活化：    

       有时要求对溶液内的特殊离子的活性进行测量。为此，根据特殊离子浓度的测量技术要求，设计的电极对该溶液的特殊离子的敏感性，对离子活性进行测量。这种类型的电极类似接近对pH进行测量，其结构有玻璃-薄膜电极，固态-薄膜电极，液态离子交换薄膜电极和硅橡胶注入式电极。标准电极同样使用于对pH的测定。电极输出量的读数在高阻抗伏特计上，很类似所使用于pH电极。

      在许多应用上使用离子选择技术是可能的。在印制电路方面，使用该技术用于 对硫酸镀铜槽液铜含量和氯化物的测量；在锡-铅合金构成的氟硼酸盐电解液内铅和氟硼酸的测定；在化学沉铜液内的氰化物（延展促进剂）含量的测定；在除环氧钻污/凹蚀溶液对高锰酸钾的测定；在铬酸除环氧钻污的测定；和为插头镀镍所采用的硫酸镀镍电解液内硫酸盐测定等。      

    （5）比重：

       比重在印制电路板制造过程中，比重是很适合的传感器，它可以对所有的水溶液化学材料的溶解升高进行比重测定。它对每种稀释的酸溶液的识别能力从1.00（水）到 1.29（每升硫酸500克）。其它溶液像氨碱性氯化铜蚀刻液，比重法具有判断每升15到25克和每升25克蚀刻液在34秒内蚀刻掉1盎司铜。见表4有六种主要比重传感器。

    （6）比重计：

       这种类型的比重计操作容易，价格便宜。见图2所示。比重计也很容易购置。使用范围 0.600-2.00而且划分的单位0.0005很小。

    （7）置换器：

      见图3置换器图解或比重计的工作程序,它是通过一定重量而且是干的,实现置换体积单位达到平衡.其内部结构组合可使用任何制造过程中,比重的范围为0.8-1.5,在置换器上装有用50转圈塑料螺帽进行调节.并能提供更有效的灵敏范围为0.0004-0.004单位.见图4.所示.

                    标准液体水平控制                                                    

       弹簧开关                                                螺帽调节范围

              磁性                                                                                       螺帽直径(英寸)

                                          钻深度(英寸)

                                                                                                    CPVC杆及螺帽

校准图表适用置换器.工业用的塑料水平开关是置换器基础单元.装置的未端装有可移动的六英寸的插入杆.校准图表是由塑料螺帽螺丝直径未端和杆钻出的深度来确定的.

       它类似比重传感器工作原理,就是固定体积而随重量变化进.也就是重量配属在容器壁所达到固定体积数,体积的在容器的总的浸入以达到平衡,而体积的升或降考虑到固定点直到重量通过浮力达到平衡.

    (8)比色法(分析法):

       比色传感器目前使用的普及性增加.有四种主要传感器类型:色调指示器,试剂W/色调指示器,试剂W/色调转轮法,比色计和光度计.

     1.色调指示器:

         色调指示器使用量大,它是采用处理试纸进行测定并形成一定的色调显示.是测定pH最大的家族,适用金属浓度,氯化物和硫酸盐等.

     2.试剂色调指示器:

        大部分采用比色法技术,应用到特殊试剂显示特别的色调.这种色调的强度能够知道与有关的 每升克浓度.最通常的例子就是它能完全确定槽的氯气.

     3.试剂色调转轮法:

        色调指示是以色调转轮显示色调的变化.这种技术的图解见图5.它包括像片色调指示用的药瓶和色调轮.

      (4) 比色计/光度计:

            最灵敏均属比色计和光度计.该装置因为采用特殊的波长,光电传感器代替人眼察看,因此其精度更精确.使用标定溶液,以调整到特殊波长和读出校准数.当使用它来测定未知浓度时,能精确的确定.例如所用的测试计包括SMART比色计,小型Spectonic 20,Spectonic 20 及21和光度计