DE1521332A1 - Verfahren zur selektiven Vorbehandlung und Plattierung von Nichtleitern - Google Patents
Verfahren zur selektiven Vorbehandlung und Plattierung von NichtleiternInfo
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Description
Plattlerung von Nlohtlsifcsrn
Die Vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Abscheidung
von Me.tallfilmen auf nlohtleitsnden Unterlagen, wie Glas^ und
instossoHdeFö die selektive Absahsidung «ines Metallfilms auf
einem bestimtnten Teil der OberflSchs eines5 Unterlage.
Ve.g*sehi@des!e -?erfahren zur Plat-tierüng von Metallen auf iso-
-liersnde Unterlagen wurdan vorgeschlagen« aiiischliesalloh
soleher TeehnikfmyWie st^cmlose Abscheidung (auch als chemische
Abscheidung oder Qhssni sehe Reduktion bekannt), Dampf abscheidung'.-und Vakuumabseheiduißg, Die stromlose Abscheiduog ist
wegen .-ihrer'wirtschaftlichen Vorteile gegenüber den anderen
Platties*ungsraethodgii bevorzugt, wo imniai9 sie anwendbar ist.
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BAD
Die bisher bekannten stromlosen Absoheldungsverfahren Hessen
sich jedoch nicht mit Erfolg zur Plattierung ausgewählter Bereiche der Oberfläche einer nichtleitenden Unterlage unter
Ausschluss der anderen Oberflächenbereiche anwenden» insbesondere
nicht in den Fällen, in denen die Genauigkeit und Qualität
der abgeschiedenen Filmmuster sehr hoch sein muss. Man
hat daher in den Fällen« in denen eine selektive Abscheidung
erforderlich 1st, Üblicherweise andere Abscheidungsvei'fahren
angewendet, die langsamer und teurer sind, oder bei Anwendung
der stromlosen Abscheidung eine geringere Qualität des Erzeugnisses
in Kauf genommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und wirtschaftlich
vorteilhaftes Verfahren zur Abscheidung von genauen Filmmustern hoher Qualität auf ausgewählten Bereichen
der Oberfläche einer nichtleitenden Unterlage bereitzustellen.
Zu weiteren Aufgaben und Zielen der Erfindung gehörens
Filme selektiv durch chemische Reduktion an vorbestimmten aktiven
Stellen auf der Oberfläche einer nichtleitenden Unterlage abscheiden zu können, ohne die restliche Unterlagenoberfläche
zur Verhinderung jeglicher Filmbildung durch chemische Abscheidung darauf maskleren zu müssenι
die Schaffung eines in wirtschaftlicher Weise durchführbaren
Verfahrens zur Behandlung einsr nichtleitenden Unterlage, so
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dass Filme aus Permalloy, Nickel» Kupfer oder anderen stromlos
abscheidbaren Materialien chemisch auf ausgewählten Bereichen der Oberfläche der Unterlage unter Ausschluss der Übrigen
Oberfläche der Unterlage abgeschieden werden können;
die Bereitstellung einer Unterlage mit verbesserter Struktur
zur Verwendung bei einem stromlosen Abscheidungsverfahren zur selektiven Plättierungeiner Oberfläche einer Unterlage.
Die oben genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden eingehenderen
Beschreibung einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung ersichtlich.
Es wurde gefunden» dass Silieiummonoxyd, das üblicherweise
als σrundlage zur Verbesserung der Qualität aufgedampfter
und itn Vakuum abgeschiedener Filme verwendet wird« auch bisher
unbekannte Eigenschaften hat, die es bei einem selektiven
stromlösen Plattlerungeverfahren sehr wertvoll machen. Es
war bisher Üblich, eine ßiliciuraoionoxydschicht wegen ihrer
äusserst glatten Oberflächentextur als Grundlage bei der Dampf«
oder Vakuumabscheldung zu verwenden. Bei einem stromlosen Abscheidungsverfahren wird «ine glatte Unterlage allgemein jedoch
als unerwünscht angesehen, da das zum Beginnen der chemischen Abscheidung erforderliche Reduktionsmittel nicht wirksam
an einer glatten Oberfläche haftet. Trotzdem kann, wie ge-
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■ ■ . ' -Λ -
funden wurde» Silioiummonoxyd als auegezeichnete Grundlage bei
der chemischen Plattierung dienen· wie im folgenden noch gezeigt wird.
Die Analyse des allgemein als "Siliciumraonoxyd11 bekannten Materials
zeigt« dass dieses wahrscheinlich ein Gemisch aus
Silicium (Sl) und Siliciumdioxid (SiOg) in solchen Mengenanteilen
ist» dass es stöchiomefcrisch der hypothetischen Verbindung
SiO entspricht. Bringt man ein Ätzmittel, wie z.B. verdünnte Fluorwasserstoffsäure, In Kontakt mit einer Schicht
aus Siliclummonoxyd, so reagieren dessen Bestandteile unterschiedlich»
wobei der eine durch das Ätzmittel rascher angegriffen wird als der andere» so dass in sehr kurzer Zeit die
Oberfläche der Siliciummonoxydnchicht unter Bildung von Mikroporen in hoher Dichte angegriffen ist. Dies wird
in einer Zeit bewirkt» die wesentlich kurzer als diejenige ist» die zur Erzeugung einer vergleichbaren Ätzung von Glas
erforderlich wäre. Wird daher eine Glasunterlage mit einem von Siliciummonoxyd bedeckten Bereich auf ihrer Oberfläche in verdünnte
Fluorwasserstoffsäure für eine kurze Zeitspanne getaucht, so wird der SiliciummonoxydUberzug sehr rasch geätzt»
während das unbedeckte Glas kehrte wahrnehmbare Ätzung erleidet.
Die granuläre Textur des geätzten Siliclummonoxyde verleiht
diesem eine gewisse Absorptionnfähigkeit» während die benachbarte
01asoberflache varhältnimnässig undurchlässig und nicht
aufnahmefähig 1st. Dies ist dan Prinzip« auf dem das erfindungsgemässe
selektive Flattlerungstrerfahren beruht.
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eines eolohen aus Permalloy, auf «inen ausgewählten Teil einer
rene von der Art verwendet werden kann, wie ea gewöhnlich zur
eine Schioht aus Siliolumeonoxyd auf dem ausgewählten Bereich ä
der OberflKohe der Unterlage abgesohiecien. Oeeignete Verfahren
zur selektiven Abeoheidung von SilioiuoBoonoxyd eind bekannt und
werden daher im folgenden nicht eingehender b«echrieb«n. Der gewÄhlt«
Bereich der Olasoberflache wird ait einer dUnn#n Chro«-
sohicht versehen, die gut an Glas haftet und als gute Grund*
lage für die Siliolunmonoxydeohloht dient. Hierzu wird das
so dass nur der gewünschte Bereich exponiert wird. Ghro» wird
auf den nioht abgedeckten Bereich der erhitzten Olaaoberfläoh·
aufgedampft, für welohes diese eine hohe Affinität besitzt.
die Chromschicht aufgedampft. Die Dicke der Silioiuaeonoxyschicht
ist nicht kritisch. Es wurden gute Ergebnise· «it
einer Silioiuiamonoxydsehicht von etwa 2000 I Dicke erhalten.
SillciuBisonoxyd besitzt noraalerweise eine sehr glatte Oberfläche,
die es für ein st roeloses Platt ierunga verfahren eh« r
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ungeeignet maoht. Die Oberfläche der Beschichtung kann jedoch
«rfindungegemKt»* eo behandelt werden, dass sie das Reduktionsmittel,
da» enschliescend bei den ohemisohen Absoheidungsverfihren
angewendet werden muss, absorbiert, wahrend gleich*
zeitig die 01a*oberfläche glatt und unzugänglich bleibt» so
daae ele keine wahrnehmbare Menge an Reduktionsmittel zurückhält.
Dies wird nun dadurch erreicht, dass man die Olasunterlage
und ihre Siloiurnmonoxydechioht einem Ätzmittel aussetzt *
da« aus normaler Fluorwaeeerst of fs Mure (37 £ HF), lsi Verhältnis
t : 1 »it Wasser verdünnt, besteht. Diese Etzlöeung wird
bei Sinisertemperatyr (etwa 25*C) gehalten* und die Unterlage
wird etwa 20 Sekunden lang in diese eingetaucht« Hierdurch
wird eine merkliche Ätaung der SilioiummonoxydEQhl^at ohne
irgendeine wahmehniart: %%mm& d®r;;01aoumterias#; bewirkt.
Die verdünnte &luQWnmmm*®t£GWe?m greift vorzugsweise die
Korrsgrenzen am QHlüim-^mna^ua unter Einführung zahlreicher
Mikroporen in dieses an. Die Glasunterlage (die im wesentlichen
«ine unterkühlte Flüssigkeit ist) hat jedoch keine genau definierten
Korngrenzen und erfordert zur Erzeugung einer wahrnehmbaren
ätzung eine verhältnismässlg lange Behandlung mit
Pluorwasaerstof fsKure. Öle Be!: and lungs ze it ist so kurz, dass
für praktische Zwecke das ölasungeKtzt bleibt, während das
SiliciuDxnonoxyd dicht von Mikroporen durchsetzt ist.
In der üblichen Praxis der stromlosen Plattierung wird ein
Reduktionsmittel, z.B. Stannochloridlösung, auf die Unterlage
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angewendet* und die Unterlage wird dann einer Palladiumsalzlösung
ausgesetzt, um auf ihr eine Abscheidung von Palladium
durch chemische Reduktion hervorzurufen. Die Palladiumschicht kann als Katalysator zur Initiierung der chemischen Abscheidung
verschiedenster Metalle, einsehliesslieh Palladium, Permalloy,
Kobalt, Nickel und Kupfer, dienen, wobei in Jedem Fall
das geeignete Bad zur stromlosen Plattierung verwendet wird.
Das abgeschiedene Metall dient auch als zusätzlicher Katalysator zur Induzierung weiterer Absoheidungen.
Im vorliegenden Fall ist es erwünscht, das Reduktionsmittel
wirksam nur auf einem ausgewählten Teil der Oberfläche der Unterlage anzuwenden. Dies wird nun durch einfaches Eintauchen
der ölasunterlage mit ihrer geätzten Siliciummonoxydschioht
in eine Stannochloridlösung« die 20 # SnCl2 und als Rest
5n-HCl-Ltfsung enthält, während 60 Sekunden bei Zimmerteiaperatur
erreicht. Die Stannqohloridlösung wird von der Slliolumnonoxydschloht,
die geätzt wurde, um sie flUsslgkeltsretenslv
zu machen, leicht absorbiert. Im. Anschluss an dieses Eintauchen wird die Unterlage mit Wasser gespült, wodurch die Stannochlorid
lösung von der unbedeckten Glasoberfläche, jedoch nicht vollständig
von der absorptionsfähigen Schicht aus geätztem SlIlciummonoxyd
entfernt wird.
In der nächsten Stufe des Verfahrens wird die Unterlage 60
Sekunden lang in eineo,1#ige Lösung von Palladiumsalz
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1 O L \ O O A
in Wasser bei Zimmertemperatur getaucht. Dae auf der SiIloiummonoxydsohioht
zurüokgehaltent Stannochlorid bewirkt,
dass da* Palladium aus der Lösung auf der durch die Silioiummonoxydsohicht
begrenzten aktiven Stelle reduziert wird. Bs braucht nur eine dünne Palladiumsohicht abgeeohieden zu werden.
Die Unterlage wird dann gespült, um sie für die letztüohe
stufe der stromlosen Plattierung bereitzumachen. Wie
oben erwKhnt ist Palladium ein ausgezeichneter Katalysator
sur Induktion der chemischen Abscheidung verschiedenster Plattierungsmaterlaiien, einsohliessiioh Permalloy» Nickel
und Kupfer·
Wenn eine Olasunterlage in der oben beschriebenen Weise behandelt worden ist» kann ein Metallfilm der gewünschten Dicke
leicht durch ohemische Abscheidung auf eine» gewünschten
feil der Oberfläche der Unterlage ausgebildet werden« und das Ergebnis ist ein Produkt hoher Qualität bei niedrigen Kosten. Dieses Verfahren ist wesentlich
wirtschaftlicher als die Erzeugung des gewünschten Piles durch
Vakuum- oder Dampf abscheidung. Bei dem erfindungsgemässen PUttierungsverf
ehren scheint es kein kritisches Verhältnis zwisehen plattierten und niohtplattierten Oberflltohenbereiohen
zugeben. . ■-■■■ ■ :-\-v:: ----- ; -.?->',*·'. ' '-.:
Das oben beschriebene Plattierungeverfahren kann verschiedentlich variiert werden. Beispieleweise wurde bezüglich der Ktzung
Ö09831/1126
8AD ORIGINAL
332 ^
der Siliclummonoxydsehloht gefunden« dass die Stärke der
Fluorwasserstoffsäureiösung zwischen 10 und 30 % Fluorwasserstoffsäure
in Wasser variieren kann und die Behandlung«- [ zeit zwischen 10 und 20 Sekunden für den gewünschten selekti- . /-'':
ven Ätzvorgang variiert werden kann. Das einzeige Erfordernis hierbei 1st, dass eine wesentliche Ätzung der Slliciumnonoxydschicht
in einer Zelt auftreten muss, während welcher nur eine vernaohlässlgbare Ätzung des unbedeckten Giaaea erfolgt.
Bei Erfüllung dieser Bedingung absorbiert die Silloiunasonoxyd- |
schicht dann Stannochlorid (oder Jedes andere verwendete Re- duktionsmittel) und hält ansohliessend eine ausreichende Menge
dieses Reagens nach dem Spülen der Unterlage zurück, um als aktive Stelle für die chemische Reduktion von Metall hierauf
zu dienen und so zu gewährleisten, dass die stromlose Plattierung auf den mit Siliciummonoxyd überzogenen Stellen unter Bedingungen
stattfindet, die auf der übrigen Oberfläche der Unterlage nicht zu einer Abscheidung führen.
Es wurde zwar oben eine Eintauchzeit In die Stannoohlorid-
oder die Palladiumsalzlöstmg von 60 Sekunden besehrieben, doch
wurden annehmbare Ergebnisse auch mit kürzeren Eintauchzeiten, in
einigen Fälle» bis herab zu 10 oder 15 Sekunden, erreicht, ohne
dass ein Erhitzten dieser Lösungen über Zimmertemperatur erfordefHch
war. Es 1st nur erforderlich, dass genügend der gewünschten Substanz an den ausgewählten Stellen In jedem
Falle zurückbleibt, um die nächste chemische Reaktion in dem
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Zusammenfassend icann gesagt worden« dass bei dem erfindungagenäigsen
Verfahren zwei Absoheldungstechniken au einem neuen
Beschichtungsverfahren kombiniert werden. Die erste von diesen 1st die Abseheldung von Siliolummonoxyd auf einen ausgewählten
Bereich der Oberfläche von beliebig wählbarer Orösse und
Form. Die zweite Technik ist diejenige, die für die chemische Plattierung nichtleitender unterlagen entwickelt wurde und .
bisher allgemein für die Plattierung der Gesamtoberflache der
Unterlage und nicht eines ausgewählten Teils von dieser angewendet
wurde. Diese beiden Techniken wurden bisher nicht in einem
Verfahren kombiniert» weil Slliclummonoxyd wegen seiner normalerweise
glatten Oberfläche als ungeeignete Grundlage für
die stromlose Abscheidung galt, Erfindungsgemäss jedoch wird
das Silielummonoxyd in bestimmter Welse behandelt, um ihm
eine granuläre Textur zur Absorption und Retention eines Reduktionsmittels, das bei einem chemischen Plattierungsarbeitsgang
verwendet werden kann, zu verleihen« Die Eigenschaft des
Sillclummonoxyds» die es besonders brauchbar für diesen Zweck nacht» ist die Raschheit, mit der es im Vergleich zur Ätzgeschwindigkeit
von Glas geätzt wird. Daher kann die Siliciummonoxydschicht
selektiv geätzt werden« um ihr die gewünschte
Porosität zu verleihen» während die angrenzende Oberfläche der
Unterlagen glatt bleibt. Wie oben erläutert» führt dies zu den
für die anfängliche Phase eines selektiven stromlosen Abschel«
dungsverfahrens erforderlichen Bedingungen.
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BAD
TS2 I
Neben ihrer im obigen beschriebenen Verwendbarkeit als ZwI-sohenerzeugnis
bei einem selektiven stromlosen Plattierungeverfahren kann die Olesunteriage oder eine andere Unterlage
mit geätzter SilioiummonoxydBChioht auch ein HändeIeprodukt
sein» das den Betrieben für stromlose Plattierung zur Verwendung
bei deren selektiven PlattierungaarbeitsgHngen gellerfert
werden kann. Das Erzeugnis kann billig und genau nach den An-
gaben der jeweiligen einzelnen Abnehmer entsprechend den speziellen
Filnmi8tern, die sie auf den jeweiligen Unterlagen abzuscheiden
wUneohen« hergestellt werden*
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Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von zur selektiven stromlosen
Beschichtung geeigneten nichtleitenden Unterlagen und selektiv
plattierten nichtleitenden Unterlagen, dadurch gekennzeichnet,
dass man auf einen ausgewählten Teil der Oberfläche der Un-
terlage eine Schicht aus einem Siliciummaterial mit den stöchiometrischen
Eigenschaften vor*, Slliciummonoxyd aufbringt«
und die die Schicht tragende Unterlage mit einem Ätzmittel für das Siliciummaterial so lange behandelt» bis die Schicht
hochgradig porös ist, ohne die Porosität der nichtbedeckten Oberflächen der Unterlage merklich zu erhöhen^und gegebenenfalls die so behandelte Unterlage mit einer Reduktionsmittellösung,
einer Aktivierungsmittellösung und einer stromlos zu verwendenden Plattlerungslösung behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
man als Unterlage Glas verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Ätzmittel verdünnte Fluorwasserstoffsäure verwendet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als Reduktionsmittellösung eine
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Stamsoehloridlösung verwendet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet„ dass man als Aktivierungsmittellösung
eine Palladiusnsalzlösung verwendet.
909831/1125
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US47055565 | 1965-07-08 | ||
US47055565 US3406036A (en) | 1965-07-08 | 1965-07-08 | Selective deposition method and article for use therein |
DEJ0031192 | 1966-06-29 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1521332A1 true DE1521332A1 (de) | 1969-07-31 |
DE1521332B2 DE1521332B2 (de) | 1972-11-02 |
DE1521332C DE1521332C (de) | 1973-05-24 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0035626A1 (de) * | 1980-03-06 | 1981-09-16 | Ses, Incorporated | Stromloses Plattierverfahren für Glas oder keramische Gegenstände |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0035626A1 (de) * | 1980-03-06 | 1981-09-16 | Ses, Incorporated | Stromloses Plattierverfahren für Glas oder keramische Gegenstände |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1521332B2 (de) | 1972-11-02 |
US3406036A (en) | 1968-10-15 |
FR1485082A (fr) | 1967-06-16 |
GB1122256A (en) | 1968-08-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |