CS264700B1

CS264700B1 - Chemická bezproudová mědicí lázeň

Info

Publication number: CS264700B1
Application number: CS848972A
Authority: CS
Inventors: Martin Ing Csc Capka; Jiri Ing Drsc Hetflejs; Lubomir Jansta; Josef Ing Machovsky; Tomas Ing Matousek; Roman Rndr Csc Rericha; Zdenek Ing Sir; Jindrich Ing Csc Vilim
Original assignee: Capka Martin; Hetflejs Jiri; Lubomir Jansta; Josef Ing Machovsky; Matousek Tomas; Roman Rndr Csc Rericha; Sir Zdenek; Vilim Jindrich
Priority date: 1984-11-23
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1989-08-14
Also published as: CS897284A1

Abstract

Chemická bezproudová juédicí lázeň vytvářející tlusté kovové vrstvy tvořená 0,002 až 0,6 mol/l vodným roztokem měďnátých iontů v přítomnosti jejich komplexujícího činidla obecného vzorce R*R2N-Y-NR3R4, kde R1, R2, R3, R4 představují 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl, methylenkarbAxy, případně methylenkarboxylátovou skupinu a Y představuje ethylenovou a cykloxylenovou skupinu, v množství definovaném molárním poměrem tohoto činidla k měďnatým iontům v rozmezí 0,75 až 2,5, s obsahem formaldehydu, případně paraformaldehydu v množství 0,03 až 1,3 mol/1, v níž pH je nastaveno přídavkem hydroxidu alkalických kovů do oblasti hodnot 10 až 14, jejíž prostředí je upraveno přídavkem poly(alkylenoxidu) o mol. hmotnosti 500 až 1 000 000 v množství 0,1 až 10 g/1, kyanidu alkalického kovu v množství 0 až 0,01 mol/1 a povrchově aktivní látky v množství 0,05 až 5g/l, pracující v rozmezí provozních teplot 20 až 70 °C a obsahující 1 x 10-8 až 1 x 10~4 mol/1 iontů rtuti.

Description

Vynález se týká chemické bezproudové mědící lázně vytvářející tlusté kovové vrstvy.

V technické praxi je rozšířeno používání chemických lázní schopných vylučovat kovové povlaky na různé kovové event. nekovové materiály. Funkce těchto lázní jc principiálně žalo zena na vyietlnkovavani kovu z lozloku jejich iontových solí účinkem přítomného redukčního činidla. Prostředí těchto lázní je upraveno tak, aby docházelo k vylučování kovů pouze na plochách obsahujících katalyticky aktivní částice pro tento redukční proces, tzn. nedochází k vyredukování kovů v objemu lázně a na stěnách provozních van. Mezi těmito chemickými redukčními lázněmi pro pokovování zaujímají zvlášť významné místo chemické bezproudové mědící lázně, zejména s ohledem na jejich využití v elektrotechnice při výrobě plošných spojů. S rozvojem technologie plošných spojů je spojeno zvyšování požadavků na uživatelské parametry těchto lázní, a to zejména s ohledem na jejich schopnost vylučovat tlusté měděné vrstvy, dlouhodobou životnost, kvalitu vyloučené měděné vrstvy a provozní spolehlivost. Formulace těchto lázní je předmětem řady patentů, například Japan Kokai 75 10J 233, Brit. pat.

500 435, US pat. 3 485 643, US pat. 3 515 563, US pat. 3 607 317, US pat. 3 615 737, US pat. 3 635 758, US pat. 3 650 777, US pat. 3 959 531, US pat. 4 124 399, které dílčím způsobem vyspecifikované požadavky řeší.

Komplexně jsou vyspecifikované technické požadavky splněny formulací chemické bezproudové medici lázně podle vynálezu.

Podstatou vynálezu je chemická bezproudová mědící lázeň vytvářející tlusté kovové vrstvy tvořená 0,002 až 0,6 mol/1 vodným roztokem měďnatých iontů v přítomnosti jejich komplexujícího činidla obecného vzorce R*R²N-Y-NR³R⁴, kde R¹, R², R\ R⁴ představují 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl, methylenkarboxy, případně methylenkarboxylátovou skupinu a Y představuje ethylenovou a cyklohexylenovou skupinu, v množství definovaném molárním poměrem tohoto činidla k měďnatým iontům v rozmezí 0,75 až 2,5, s obsahem formaldehydu, případně paraformaldehydu v množství 0,03 až 1,3 mol/1, v níž pH je nastaveno přídavkem hydroxidu alkalických kovů do oblasti hodnot 10 až 14. jejíž prostředí je upraveno přídavkem polyalkylenoxidu o mol. hmotnosti 500 až 1 000 000 v množství 0,1 až 10 g/1, kyanidu alkalického kovu v množství 0 až 0,01 mol/1 a povrchově aktivní látky v množství 0,05 až 5 g/1, pracující v rozmezí provozních teplot.20 až 70 °C a obsahující 1 x 10~⁸ až 1 χ 10’⁴ mol/1 iontů rtuti. Uspokojivé vlastností lázně lze dále zlepšit přídavkem 1 χ 10⁵ až 1 χ 10³ mol/1 u,u-bipyridylu, případně «-hydroxykyseliny o 2 až 10 atomech uhlíku, jejími solemi, případně komplexy, s výhodou kyselinou glykolovou, mléčnou, vinnou, jablečnou, v množství 1 x 10 ³ až 1 χ lt)¹ mol/1. Přídavek obsahuje 1 χ 10¹² až 1 χ 10“⁸ mol/1 iontů ze skupiny platinových kovů, rovněž příznivě ovlivňuje vlastnosti lázně.

Jako zdroje měďnatých iontů je v lázni podle vynálezu používáno rozpustných měďnatých solí, s výhodou vzhledem k nízké ceně a dobré rozpustnosti síranu mčďnatého ve formě jeho pentahydrátu. Lze však použít i jiné mčďnaté sole, například dusičnan, chlorid, případně oclan měďnalý. |ako nejpííslupnější komplexující činidlo se pinč osvědčily letrakis(2-hydroxypropyl)cthylendiamin a tetrakis(2-hydroxyethyl)ethylendiamin, výhodně v kombinaci s deriváty kyseliny aminooctové, přednostně komerčně dostupné látky typu Chelaton. Jako redukčního činidla se používá především vodný roztok formaldehydu, lze však použít i paraformaldehydu. K úpravě alkality lázně se osvědčil hydroxid sodný, případně draselný. Mezi vhodné povrchově aktivní látky pro tuto aplikaci patří látky typu alkylpoly(glykolether)fosfátů, například dodávané pod komerčním názvem Slovafos, které vykazují vysokou stabilitu v silně alkalických prostředcích. Kyanidové ionty jsou do lázně dávkovány ve formě kyanidu draselného, případně kyanidu sodného. Rovněž používané poly(alkylenoxydy) patří do skupiny běžně komerčně dostupných látek. Jako zdroje iontů rtuti lze s výhodou použít chloridu rtuťnatého. Vhodné jsou však. i další rozpustné sloučeniny rtuti, jako například dusičnan rtuťnatý.

Specifikované uživatelské parametry lázně lze příznivě ovlivnit přídavkem alkoholů, s výhodou isopropanolu a l,ÍO-fenantrolinu a jeho mcfiiyT- a fenylderivátů, známých pod komerčními názvy Bathofenantrolin, Neokuproin a Bathokuproin.

Dále uvedené příklady charakterizují složení mědící lázně podle vynálezu, aniž by jej vymezovaly nebo omezovaly.

Příklad 1

Byla namíchána chemická bezproudová mědící lázeň tak, že v 83 1 destilované vody byl rozpuštěn CuSO₄.5 H₂O na výslednou koncentraci 0,04 mol/1 lázně, komplexující složka,

N, N,N,N-tetrakis(2-hydroxypropyI)ethylendiamin obchodního názvu Quadrol, na koncentraci

O, 059 mol/1 lázně. Dále bylo upraveno pH přídavkem 20 % vodného roztoku hydroxidu sodného, tj. na celkovou koncentraci 0,175 mol/1 lázně a přidán kyanid draselný v koncentraci 5 χ 10'² mol/1 lázně, dusičnan rtuťnatý ve formě jeho 1 % vodného roztoku za přítomnosti Chelatonu III ve vzájemném molárním poměru 1 :2 v koncentraci 2 x 10’ mol/1 lázně. Nakonec byl přidán vodný roztok formaldehydu (37 %) na celkovou koncentraci 0,03 mol/1 lázně a poly(ethylenglykol) PEG 4 000 v koncentraci 2,5 χ IO~⁴ mol/1 lázně.

Mědící lázeň o objemu 100 litrů byla umístěna v pracovní pokovovací vaně, konstruované ze svařovaného polypropylenu, vybavené topným elementem, filtrační jednotkou a pohybovým zařízením pro pokovovaný materiál se zdvihem 80 mm a s počtem zdvihů 15 χ /’^,!'in. Lázeň bylo vhřáta na pracovní teplotu 57 ’C a končeni; j luotlivých komponent byla průběžně analyticky kontrolována a během poCS 264 700 Bl kovovacího procesu pak udržována na optimální úrovni.

Vzorek pro pokovování byl připraven z materiálu DLJRAVER — E-102A fy Isola o rozměrech LO min v 140 mm. Pro bezproudové pomčďování byl předupravcn podle postupu doporučeného fy Isola pro scmiaditivní technologii. Aktivace byla provedena za použití chemikálií fy SHIPLEY, v posloupnosti roztoků Cataprep 404, Cataposit 44 a Accelerator 19.

Vzorek byl exponován v lázni 15 hodin, celková tloušťka vrstvy vyloučené mědi činila 38 pin. Vyloučená měď byla růžově zbarvena, lesklá, hladká a dobře tažná.

Příklad 2

CuSO₄. 5 H₂O

Quadrol

NaOH

KCN

HgCl₂

PdCl₂

Kotnplexon III Formaldehyd PEG 20 000

Byla namíchána chemická bezproudová mědící lázeň stejným postupem jako v příkladu o složení:

0,036 mol/1 lázně 0,053 mol/1 0,25 mol/1 . 10“⁸ mol/1 2. 10~⁷ mol/1 . 10‘⁹ mol/1 7,5. 10^-7 mol/1 0,12 mol/1 1 g/1

Pokovovací vana byla totožná s vanou v příkladu 1. Pracovní teplota mědící lázně byla 30 °C. Vzorek pro pokovování, připravený stejným postupem a ze stejného materiálu jako v příkladu 1, byl v lázni exponován 1 hodinu, celková tloušťka vrstvy vyloučené mědi byla 7 pm. Vyloučená měď byla barvy růžové, lesklá a dobře tažná.

Příklad 3

Byla namíchána chemická bezproudová mědící lázeň stejným postupem jako v příkladu 1 s tímto složením:

CuSO₄. 5 I-I₂O 0,060 mol/1 lázně

Tetrakis(2-hydroxyethyl) ethylendiamin 0,088 mol/1

KOH

NaCN

HgCl_?

PdCl₂

Komplexon IV Formaldehyd PEG 1 500'

0,225 mol/1 5. 10* mol/1 8. 10 ’⁷ mol/1 1 . 10’¹⁰ mol/1 1 . 10⁶ mol/1 0,065 mol/1 0,1 g/1

SIovíiIps I -kyselý oxyetl' 4- ,vaný 0,002 g/1

Γ 4 .diváci vana byla totožná s vanou v příi<Ki< ’ ' Pracovní teplota mědící lázně byla to Vzorek pro pokovování, připravený •.tejn. ni postup''i>, i e stejného materiálu jako v piďlndu 1, b‘! Vizni exponován 1 hodinu, celková tloušť⁵ - rstvy vyloučené mědi byla 8 iim. VylomY·! c ď byla barvy růžové, lesklá dobít: tažné.

Pyl a namíchána chemická bezproudová mě4

dici lázeň stejným postupem jako v příkladu
1 s tímto složením:
CuSO₄.5 H₂O	0,044 mol/1 lázně
Quadrol	0,64 mol/1
NaGII	0,237 mol/1
KCN	1 . 10’⁷ mol/1
HgCl₂	1 . 10'⁶ inol/l
PdCI₂	5. IO’¹⁰ mol/1
Komplexon II	. IO’⁶ mol/1
Formaldehyd	0,45 mol/1
Kyselina a-mléčná	1 . 10“² mol/1
Isopropylalkohol	1 ml/I
PEG
o prům. m. v. 3 000	1 g/1
Slovafos 1-kyselý'
oxyethylovaný	0,002 g/1

Pokovovací vana byla totožná s vanou v příkladu 1. Pracovní teplota mědící lázně byla 45 °C. Vzorek pro pokovování, připravený stejným způsobem a ze stejného materiálu jako v příkladu 1, byl v lázni exponován 1 hodinu, celková tloušťka vrstvy vyloučené mědi byla 5,5 pm. Vyloučená měď byla barvy růžové, lesklá a dobře tažná.

Příklad 5

CuSO₄.5 H₂O

Quadrol

NaOH

KCN

HgCl₂

CuCl²

PdCl₂

Komplexon III Formaldehyd Kyselina a-mléčná PEG 900 000 PEG 1 500

0,05 mol/1 lázně 0,073 mol/1 0,25 mol/1 1 . IO^-6 mol/1 8.10’⁶ mol/1 1 .10‘⁹ mol/1 1 .10’¹² mol/1 8.10’⁶ mol/1 0,1 mol/1 2.10~² mol/1 g/1 g/1

Pokovovací vana byla totožná s vanou v příkladu 1. Pracovní teplota medici lázně byla 45 °C. Vzorek pro pokovování, připravený stejným způsobem a ze stejného materiálu jako v příkladu 1, byl v lázni exponován 1 hodinu, celková tloušťka vyloučené mědi byla 6 pm. Vyloučená měď byla barvy růžové, lesklá a dobře tažná.

Příklad 6

Byla namíchána chemická bezproudová mědící lázeň stejným způsobem jako v příkladu 1 s tímto složením:

CuSO₄.5 H₂O

Quadrol

NaOH

KCN

HgCI₂

CuCl₂

I I₂PtCl₆

Komplexon III

Formaldehyd

Kyselina a-mléčná a, a-dipyridyl

0,055 mol/1 lázně 0,081 mo!/l 0,35 mol/1 5. 10’⁶ mol/1 2. 10’⁵ mol/1 1 . IO’⁹ mol/I 7.10’² mol/1 5. 10⁵ mol/1 0,12 mol/1 6.10’² mol/1 1 . 10’ mol/1

CS 264 700 Bl

Isopropýlalkohol 1 rnJ/l

PEC I 500 1 g/1

Slovafos 1-kyselý oxyel hýlova ný 0,007 g/1

Pokovovací vana byla totožná s vanou v příkladu 1. Pracovní teplota mědící lázně byla °C. Vzorek pro pokovování, připravený stejným způsobem a zc stejného materiálu jako v příkladu 1, byl v lázni exponován I hodinu, celková lloušťka vyloučené mědi byla 4 pm. Vyloučená měď byla barvy růžové, lesklá, jasná a dobře tažná.

Claims

1. Chemická bezproudová mědicí lázeň vytvářející tlustě kovové vrstvy tvořená 0,002 až 0,6 mol/Ι vodným roztokem měďnatých iontů v přítomnosti jejich komplexujícího činidla obecného vzorce R'R²N—Y-~NR³R⁴, kde R¹, R², R\ R⁴ představují 2-hydroxyetyl, 2-hydroxvpropyl, rnetyíenkarboxy, případně metylenkarboxylátovou skupinu a Y představuje etylenovou a cyklohexylenovou skupinu, v množství definovaném molárním poměrem tohoto činidla k měďnatým iontům v rozmezí 0,75 až 2,5, s obsahem formaldehydu, případně paraformaldehydu v množství 0,03 až 1,3 mol/1, v níž pH je nastaveno přídavkem hydroxidu alkalických kovů do oblasti hodnot 10 až 14, vyznačená tím, že její prostředí je upraveno přídavkem polyalkylenoxidu o molekulové hmotnosti 500 až 1 000 000 v množství 0,1 až 10 g/1, kyanidu alkalického kovu v množství 0 až 0,01 mol/I a povrchově aktivní látky v množství 0,05 až 5 g/1, pracující v rozmezí provozních teplot 20 až 70 °C a obsahující 1 .10'⁸ až 1 .10⁴ mol/1 iontů rtuti, 1 . 10~⁵ až 1.10'³ mol/1 a, a-bipyridylu a a-hydroxykyseliny o 2 až 10 atomech uhlíku, její soli, případně komplexu, s výhodou kyseliny glykolové, mléčné, vinné nebo jablečné, v množství 1 .10~³ až 1 .10~* mol/1.

2. Chemická bezproudová mědicí lázeň podle bodu 1 vyznačená tím, že obsahuje 1 . 10“^uaž 1 . 10⁸ mol/1 iontů ze skupiny platinových kovů.