CN109777968A

CN109777968A - 一种电子行业用高纯金的制备方法

Info

Publication number: CN109777968A
Application number: CN201910119316.5A
Authority: CN
Inventors: 董海刚; 裴洪营; 赵家春; 崔浩; 杨海琼; 吴跃东; 童伟锋; 保思敏; 王亚雄; 吴晓峰
Original assignee: Sino Platinum Metals Co Ltd
Current assignee: Sino Platinum Metals Co Ltd
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明公开了一种电子行业用高纯金的制备方法，将金锭轧片后，采用王水溶解造液，赶硝，获得氯金酸溶液；往该金溶液中加入硫酸、氢氧化钠，调整溶液pH值，充分搅拌后，静置，使杂质金属离子充分沉淀；将静置后的溶液采用微孔滤膜进行减压过滤，获得纯净的金溶液；往纯净的金溶液中缓慢加入还原剂，搅拌，充分还原，过滤，洗涤，获得金粉；将金粉置于聚四氟乙烯容器中采用稀硝酸+氢氟酸混合溶液煮洗，过滤，用热去离子水洗涤至中性，真空干燥，获得高纯金。采用本发明制备的金粉纯度大于99.999％，C、S含量小于1ppm，熔炼清洁性好，能用作电子行业用高纯金蒸发材料的原料。

Description

一种电子行业用高纯金的制备方法

技术领域

本发明涉及高纯贵金属的制备方法，具体涉及一种电子行业用高纯金的制备方法。

背景技术

高纯金具有接触电阻低而稳定，导电性和导热性良好，易键合、易形成膜以及与半导体基体附着性良好等特性，是电子行业如集成电路器件、半导体器件中的重要的蒸发镀膜材料。随着大规模集成电路正朝着高速、小尺寸、窄间距方向发展，对金蒸发材料的品质提出更高的要求，Au>99.999％，熔炼清洁性好(熔化后金液体表面无黑色物质，加工成金蒸发材料蒸镀后芯片表面无黑色颗粒)。

目前，高纯金的制备方法有电解法、溶剂萃取法、和化学试剂还原法等。有文献(叶跃威，高纯金的电解工艺，贵金属，2014，35(1):23-26)用纯金始极片作阴极，采用金含量95％～99％的原料作为阳极板，经过一次金电解，金纯度即可达到99.997％以上。杨国祥等采用电解法制备高纯金(键合金丝用高纯金的制备，贵金属，2010，31(2)：54-56)，其工艺为将品位>99.9％Au铸成阳极板，在一定电流、电压下通电电解，制备的高纯金纯度>99.999％。敬韬等(一步法高纯金生产工艺开发与产业化，有色金属(冶炼部分)，2014，7:45-48)开发了一步法高纯金生产工艺并实现产业化，在低金离子浓度(80～120g/L)和低酸(60～90g/L)的盐酸体系中进行，采用钛板阴极进行电解精炼，一步直接电解生产出高纯金，品位在99.999％以上，杂质含量均小于0.0001％。刘文等的研究指出(高纯金制备工艺，贵金属，2007，28(S1):44-46)，对含金废料用盐酸与硝酸混合酸溶解，赶硝酸，还原剂A还原，固液分离后，再用盐酸与硝酸混合酸溶解，赶硝，还原剂B还原，所得高纯金杂质元素总量<0.001％。化学法制备高纯金的工艺研究指出(田治龙，化学法提取高纯金的工艺，贵金属，2004，25(3):11-13)，将合质金(Au50％～99.9％)泼珠成直径＜6mm的金珠，溶于王水，加入除杂剂S，过滤后，再用抗坏血酸或Na₂SO₃还原，化学试剂洗涤，除去被还原的杂质单质，获得的成品金中的杂质含量均＜0.0003％，金含量＞99.995％。溶解萃取法通常将99.99％Au用王水溶液或电解造液的方法制备较纯的氯金酸溶液，再用乙醚萃取，经反萃后，以二氧化硫还原，得到高纯金Au≥99.999％。

综上可以看出，虽然现有部分方法制备的高纯金纯度能达到99.999％(均以金属元素计)，但在制备过程中使用石墨阴极板材料、还原剂等，导致高纯金中不可避免地带入了C、S等杂质元素。用此类高纯金作为原料，在熔炼加工成金蒸发材料时表面清洁性差，蒸镀到芯片表面时出现微细的黑色颗粒，严重影响着芯片的性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有高纯金制备方法的不足，提出了一种电子行业用高纯金的制备方法。本发明要解决的技术问题是提高高纯金的品质，降低C、S等杂质元素含量，为下游产品金蒸发材料性能的提升提供原料基础。

本发明所述的一种电子行业用高纯金的制备方法包括：

(1)溶解：将金锭(Au 99.95％)轧片后，采用王水溶解造液，赶硝后，获得氯金酸溶液；

(2)沉淀：往金溶液中加入硫酸、氢氧化钠，调整溶液pH值，充分搅拌后，静置，使杂质金属离子充分沉淀；

(3)微孔滤膜过滤：将沉淀、静置后的溶液采用微孔滤膜进行减压过滤，获得纯净的金溶液；

(4)还原：往纯净的金溶液中缓慢加入还原剂，搅拌，充分还原，过滤，用热的去离子水充分洗涤，获得金粉；

(5)混酸煮洗：将金粉置于聚四氟乙烯容器中采用硝酸+氢氟酸混合溶液煮洗，过滤洗涤，用热的去离子水洗涤至中性，真空干燥，获得高纯金。

本发明的有益效果在于，制备高纯金过程涉及沉淀-静置-微孔滤膜过滤除杂、还原除杂、酸煮洗涤除杂工序，达到深度去除金属及非金属杂质的目的。具体表现在，沉淀过程加入硫酸使Pb²⁺沉淀，调整pH值1～3，可使Fe³⁺、Sb³⁺、Sn^2+/4+、In³⁺等离子沉淀，静置较长时间，能使多种微量的微细粒沉淀物聚集共沉淀，同时采用0.1～0.4微米的微孔滤膜进行过滤，有效分离了微细粒的沉淀及游离碳等，达到了除杂的目的；采用比较温和的还原剂盐酸肼选择性还原金，不带入金属杂质，溶液中的铂、钯、铜、铁等离子不被还原；还原得到的金采用硝酸+氢氟酸煮洗、热的去离子水洗涤，进一步有效去除硅、碱金属等杂质元素。本发明制备的金纯度高大于99.999％，C、S含量均小于1ppm，熔炼清洁性好，能用作电子行业集成电路用高纯金蒸发材料的原料。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2a、图2b为本发明制备高纯金粉加工成蒸发材料颗粒的SEM图及微区能谱分析图。

图3a、图3b为电解高纯金熔炼加工成的蒸发材料的SEM及微区能谱分析图。

具体实施方式

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考实施例对发明进行进一步详细描述及验证其效果下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。。

实施例1，参见附图1，将金锭(Au 99.95％)轧片后，采用王水溶解、赶硝后，获得氯金酸溶液；加入硫酸保持浓度0.001mol/L，然后采用氢氧化钠调整溶液pH＝1，静置24h，溶液采用0.1μm的滤膜进行减压过滤，获得纯净的金溶液；往此溶液中缓慢加入优级纯盐酸肼，搅拌，充分还原，直至溶液近无色，过滤，去离子水充分洗涤，得到金粉；将此金粉置于聚四氟乙烯容器中，采用30％硝酸+20％氢氟酸混合溶液，搅拌煮洗60min，过滤，用80℃去离子水充分洗涤至中性，真空干燥后，获得高纯金。

实施例2，参见附图1，将金锭(Au 99.95％)轧片后，采用王水溶解、赶硝后，获得氯金酸溶液；加入硫酸保持浓度0.001mol/L，然后采用氢氧化钠调整溶液pH＝3，静置24h，溶液采用0.2μm的滤膜进行减压过滤，获得纯净的金溶液；往此溶液中缓慢加入优级纯盐酸肼，搅拌，充分还原，直至溶液近无色，过滤，去离子水充分洗涤，得到金粉；将此金粉置于聚四氟乙烯容器中，采用30％硝酸+20％氢氟酸混合溶液，搅拌煮洗60min，过滤，用80℃去离子水充分洗涤至中性，真空干燥后，获得高纯金。

实施例3，参见附图1，将金锭(Au 99.95％)轧片后，采用王水溶解、赶硝后，获得氯金酸溶液；加入硫酸保持浓度0.001mol/L，然后采用氢氧化钠调整溶液pH＝2，静置24h，溶液采用0.1μm的滤膜进行减压过滤，获得纯净的金溶液；往此溶液中缓慢加入优级纯盐酸肼，搅拌，充分还原，直至溶液近无色，过滤，用80℃去离子水充分洗涤，得到金粉；将此金粉置于聚四氟乙烯容器中，采用30％硝酸+20％氢氟酸混合溶液，搅拌煮洗60min，过滤，用80℃去离子水充分洗涤至中性，真空干燥后，获得高纯金。

对本发明制备的典型高纯金采用GDMS进行杂质元素分析(表1)，纯度大于99.999％；采用高精度碳硫仪对其C、S含量进行分析，C、S含量小于1ppm；将制备的金粉通过熔炼加工成蒸发材料，对其进行了SEM及微区能谱分析(图2a、图2b)，并与电解高纯金熔炼加工成的蒸发材料的SEM及微区能谱分析(图3a、图3b)进行对比。本发明制备蒸发材料颗粒表面无污染物，清洁性好；而电解高纯金制备的蒸发材料表面有黑点，碳含量高。

表1高纯金GDMS分析

元素	含量/ppm	元素	含量/ppm
				Au	基体	Cu	0.019
Na	0.059	Zn	0.009
				Mg	0.001	Pt	0.062
Al	0.031	Bi	0.009
				Si	0.048	Rh	0.005
Ca	0.011	Pd	0.007
				Ti	0.001	Ag	0.367
Cr	0.001	Cd	0.008
				Mn	0.001	Sn	0.011
Fe	0.012	Sb	0.004
				Ni	0.005	Pb	0.002
Ge	0.003

Claims

1.一种电子行业用高纯金的制备方法，其特征在于含有以下工艺步骤：

将含Au 99.95％的金锭轧片后，采用王水溶解造液，赶硝，获得氯金酸溶液；往该金溶液中加入硫酸、氢氧化钠，调整溶液pH值，充分搅拌后，静置，使杂质金属离子充分沉淀；将静置后的溶液采用微孔滤膜进行减压过滤，获得纯净的金溶液；往纯净的金溶液中缓慢加入还原剂，搅拌，充分还原，过滤，洗涤，获得金粉；将金粉置于聚四氟乙烯容器中采用稀硝酸+氢氟酸混合溶液煮洗，过滤，用热去离子水洗涤至中性，真空干燥，获得高纯金。

2.根据权利要求1所述的一种电子行业用高纯金的制备方法，其特征在于：所述的硫酸的浓度保持在0.001～0.005mol/L，用氢氧化钠调整溶液pH值1～3，静置时间10～24h。

3.根据权利要求1所述的一种电子行业用高纯金的制备方法，其特征在于：所述的过滤分离过程采用0.1～0.4微米微孔滤膜进行减压过滤。

4.根据权利要求1所述的一种电子行业用高纯金的制备方法，其特征在于：所述的还原剂为优级纯盐酸肼溶液。

5.根据权利要求1所述的一种电子行业用高纯金的制备方法，其特征在于：所得金纯度大于99.999％，C、S含量均小于1ppm，熔炼清洁性好，能用作电子行业集成电路用高纯金蒸发材料的原料。

6.一种电子行业用高纯金的制备方法，其特征在于含有以下工艺步骤：

将含Au 99.95％的金锭轧片后，采用王水溶解、赶硝后，获得氯金酸溶液；加入硫酸保持浓度0.001mol/L，然后采用氢氧化钠调整溶液pH＝1，静置24h，溶液采用0.1μm的滤膜进行减压过滤，获得纯净的金溶液；往此溶液中缓慢加入优级纯盐酸肼，搅拌，充分还原，直至溶液近无色，过滤，去离子水充分洗涤，得到金粉；将此金粉置于聚四氟乙烯容器中，采用30％硝酸+20％氢氟酸混合溶液，搅拌煮洗60min，过滤，用80℃去离子水充分洗涤至中性，真空干燥后，获得高纯金。