DE1521332C - Verfahren zur Herstellung von zur selektiven stromlosen Beschichtung geeigneten nichtleitenden Unterlagen und selektiv plattierten nichtleitenden Unterlagen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von zur selektiven stromlosen Beschichtung geeigneten nichtleitenden Unterlagen und selektiv plattierten nichtleitenden UnterlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von zur selektiven stromlosen Beschichtung geeigneten nichtleitenden Unterlagen und selektiv plattierten
nichtleitenden Unterlagen unter selektivem Ätzen und gegebenenfalls anschließendem stromlosem
Plattieren.
Aus der USA.-Patentschrift 2 872 312 ist ein Verfahren
zur Herstellung von Cermets aus keramischen Teilchen bekannt, die kleine Oberflächenporen aufweisen,
wobei kleine Teilchen einer Metallkomponente in den Poren chemisch abgeschieden werden
und eine Beschichtung der beimpften Teilchen sowie eine Sinterung vorgenommen wird. Zur Bildung von
Oberflächenunregelmäßigkeiten und Poren wird eine ausgewählte äußere Oberfläche eines elektrisch nichtleitenden
Körpers geätzt, wobei die bei der Ätzbehandlung gebildeten Poren mit einem Reduktionsmittel
gesättigt werden können. Bei einer Ätzung in nur ausgewählten Bereichen der Oberfläche müßten
jene Bereiche abgedeckt werden, die nicht geätzt werden sollen, damit diese Bereiche vor dem Ätzmittel
geschützt sind. Eine Ätzung unter Abdeckung der nicht zu ätzenden Bereiche führt aber stets zu
Unterätzungen, und es ist dabei außerordentlich schwierig, genau begrenzte Bereiche oder dünne Linien
zu ätzen.
' Ferner ist es aus der USA.-Patentschrift 2 968 578 bekannt, Silicatgläser chemisch zu ätzen und dann stromlos zu plattieren, wobei ausgewählte Bereiche geätzt werden können. Auch bei diesem Verfahren werden die nicht zu plattierenden Bereiche des Glases mit einem Überzug, beispielsweise aus Wachs oder Paraffin, abgedeckt, so daß gleichfalls das Problem . der Unterätzung auftritt und keine genauen Ätzmuster hergestellt werden können.
' Ferner ist es aus der USA.-Patentschrift 2 968 578 bekannt, Silicatgläser chemisch zu ätzen und dann stromlos zu plattieren, wobei ausgewählte Bereiche geätzt werden können. Auch bei diesem Verfahren werden die nicht zu plattierenden Bereiche des Glases mit einem Überzug, beispielsweise aus Wachs oder Paraffin, abgedeckt, so daß gleichfalls das Problem . der Unterätzung auftritt und keine genauen Ätzmuster hergestellt werden können.
Da für Fälle, in denen die Genauigkeit und Qualität
ίο der abgeschiedenen Filmmuster sehr hoch sein muß,
sich die bekannten stromlosen Abscheidungsverfahren nicht mit Erfolg zur Plattierung ausgewählter Bereiche
der Oberfläche einer nichtleitenden Unterlage unter Ausschluß der anderen Oberflächenbereiche an-
IS wenden ließen, hat man andere Abscheidungsverfahren
angewendet, die langsamer ablaufen und teurer sind, oder man hat bei Anwendung der stromlosen
Abscheidung eine geringere Qualität des Ergebnisses in Kauf genommen.
so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß jene Bereiche, die nicht plattiert werden
sollen, weder während des Ätzens noch während der anschließenden Plattierung abgedeckt zu werden
brauchen und zudem äußerst genaue Muster, wie feine Linien, mit hoher Qualität in wirtschaftlicher
Weise hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch
gelöst, daß auf einem ausgewählten Teil der Oberfläche der Unterlage eine Schicht aus einem stöchiometrisch
SiO entsprechenden Siliciummaterial aufgebracht wird und die die Schicht tragende Unterlage
mit einem Ätzmittel für dieses Siliciummaterial behandelt
wird, bis diese Schicht hochgradig porös ist, ohne die Porosität der nicht bedeckten Oberfläche
der Unterlage merklich zu erhöhen.
Es wurde gefunden, daß Siliciummonoxyd, das üblicherweise als Grundlage zur Verbesserung der
Qualität aufgedampfter und im Vakuum abgeschiedener Filme verwendet wird, auch bisher unbekannte
Eigenschaften hat, die es bei einem selektiven stromlosen Plattierungsverfahren sehr wertvoll machen. Es
war bisher üblich, eine Siliciummonoxydschicht wegen ihrer äußerst glatten Oberflächentextur als
Grundlage bei der Dampf- oder Vakuumabscheidung zu verwenden. Bei einem stromlosen Abscheidungsverfahren
wird eine glatte Unterlage allgemein jedoch als unerwünscht angesehen, da das zum Beginnen der
chemischen Abscheidung erforderliche Reduktionsso mittel nicht wirksam an einer glatten.Oberfläche haftet.
Trotzdem kann, wie gefunden wurde, Siliciummonoxyd als ausgezeichnete Grundlage bei der chemischen
Plattierung dienen, wie im folgenden noch gezeigt wird.
Die Analyse des allgemein als »Siliciummonoxyd« bekannten Materials zeigt, daß dieses wahrscheinlich
ein Gemisch aus Silicium (Si) und Siliciumdioxyd (SiO.,) in solchen Mengenanteilen ist, daß es stöchiometrisch
der hypothetischen Verbindung SiO entspricht. Bringt man ein Ätzmittel, wie z. B. ver-
- dünnte Fluorwasserstoffsäure, in Kontakt mit einer Schicht aus Siliciummonoxyd, 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 Siliciummonoxydschicht
unter Bildung von Mikroporen in hoher Dichte angegriffen ist. Dies wird in einer Zeit
bewirkt, die wesentlich kürzer als diejenige ist, die
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zur Erzeugung einer vergleichbaren Ätzung von Glas Ätzung, eine verhältnismäßig lange Behandlung mit
erforderlich wäre. Wird daher eine Glasunterlage mit Fluorwasserstoffsäure. Die Behandlungszeit ist so
einem" von SUiciummonoxyd bedeckten Bereich auf kurz, daß für praktische Zwecke das Glas ungeätzt
ihrer Oberfläche in verdünnte Fluorwasserstoffsäure bleibt, während das Siliciummonoxyd dicht von
für eine kurze Zeitspanne getaucht, so wird der SiIi- 5 Mikroporen durchsetzt ist.
ciummonoxydüberzug sehr rasch geätzt, während das In der üblichen Praxis der stromlosen Plattierung
unbedeckte Glas keine wahrnehmbare Ätzung er- wird ein Reduktionsmittel, z. B. Stannochloridlösung,
leidet. Die granuläre Textur des geätzten Silicium- auf die Unterlage angewendet, und die Unterlage
monoxyds verleiht diesem eine gewisse Adsorptions- wird dann einer Palladiumsalzlösung ausgesetzt, um
fähigkeit, während die benachbarte Glasoberfläche io auf ihr eine Abscheidung von Palladium durch cheverh'ältnismäßig
undurchlässig und nicht aufnahme- mische Reduktion hervorzurufen. Die Palladiumfähig ist. Dies ist das Prinzip auf dem das erfindungs- schicht kann als Katalysator zur Initiierung der chegemäße
selektive Plattierungsverfahren beruht. mischen Abscheidung verschiedenster Metalle, ein-
An Hand eines Beispiels wird im folgenden er- schließlich Palladium, Permalloy, Kobalt, Nickel und
läutert, wie das Prinzip der Erfindung zur Abscheidung 15 Kupfer, dienen, wobei in jedem Fall das geeignete
eines Metallfilms, z.B. eines solchen aus Permalloy, Bad zur stromlosen Plattierung verwendet wird. Das
auf einen ausgewählten Teil einer Glasunterlage mit abgeschiedene Metall dient auch als zusätzlicher
Hilfe eines stromlosen Plattierungsverf ahrens von der. Katalysator zur Induzierung weiterer Abscheidungen.
Art verwendet werden kann, wie es gewöhnlich zur Im vorliegenden Fall ist es erwünscht, das Reduk-Plattierung
der Gesamtoberfläche der Unterlage an- 20 tionsmittel wirksam nur auf einem ausgewählten Teil
gewendet würde. Zur Vorbehandlung der Unterlage der Oberfläche der Unterlage anzuwenden. Dies wird
für die selektive stromlose Abscheidung wird bei dem nun durch einfaches Eintauchen der Glasunterlage
erfindungsgemäßen Verfahren zunächst eine Schicht mit ihrer geätzten Siliciummonoxydschicht in eine
aus Siliciummonoxyd auf dem ausgewählten Bereich Stannochloridlösung, die 20% SnCl2 und als Rest
der Oberfläche der Unterlage abgeschieden. Geeig- 25 5n-HCl-Lösung enthält, während 60 Sekunden bei
nete Verfahren zur selektiven Abscheidung von Zimmertemperatur erreicht. Die Stannochloridlösung
Siliciummonoxyd sind bekannt und werden daher im wird von der Siliciummonoxydschicht, die geätzt
folgenden nicht eingehender beschrieben. Der ge- wurde, um sie flüssigkeitsretensiv zu machen, leicht
wählte Bereich der Glasoberfläche wird mit einer adsorbiert. Im Anschluß an dieses Eintauchen wird
dünnen Chromschicht versehen, die gut an Glas 30 die Unterlage mit Wasser gespült, wodurch die
haftet und als gute Grundlage für die Siliciummon- Stannochloridlösung von der unbedeckten Glasoberoxydschicht
dient. Hierzu wird das Glas auf etwa fläche jedoch nicht vollständig von der absorptions-350°
C erhitzt und in geeigneter Weise maskiert, so fähigen Schicht aus geätztem Siliciummonoxyd entdaß
nur der gewünschte Bereich exponiert wird. ferntwird.
Chrom wird auf den nicht abgedeckten Bereich der 35 In der nächsten Stufe des Verfahrens wird die
erhitzten Glasoberfläche aufgedampft, für welches Unterlage 60 Sekunden lang in eine O,l°/oige Lösung
diese eine hohe Affinität besitzt. Anschließend wird von Palladiumsalz (PdCl,) in Wasser bei Zimmereine
dünne Schicht aus Siliciummonoxyd auf die temperatur getaucht. Das" auf der Siliciummonoxyd-Chromschicht
aufgedampft. Die Dicke der Silicium- schicht zurückgehaltene Stannochlorid bewirkt, daß
monoxydschicht ist nicht kritisch. Es wurden gute 40 das Palladium aus der Lösung auf der durch die
Ergebnisse mit einer Siliciummonoxydschicht von Siliciummonoxydschicht begrenzten aktiven Stelle
etwa 2000 A Dicke erhalten. . reduziert wird. Es braucht nur eine dünne Palladium-
Siliciummonoxyd besitzt normalerweise eine sehr schicht abgeschieden zu werden. Die Unterlage wird
glatte Oberfläche, die es für ein stromloses Plattie- dann gespült, um sie für die letztliche Stufe der
rungsverfahren eher ungeeignet macht. Die Ober- 45 stromlosen Plattierung bereitzumachen. Wie oben erfläche
der Beschichtung kann jedoch erfindungsge- wähnt, ist Palladium ein ausgezeichneter Katalysator
gemäß so behandelt werden, daß sie das Reduktions- zur Induktion der chemischen Abscheidung verschiemittel,
das anschließend bei dem chmischen Ab- denster Plattierungsmaterialien, einschließlich Permscheidungsverfahren
angewendet werden muß, absor- alloy, Nickel und Kupfer.
biert, während gleichzeitig die Glasoberfläche glatt 50 Wenn eine Glasunterlage in der oben beschriebe-
und unzugänglich bleibt, so daß sie keine wahrnehm- nen Weise behandelt worden ist, kann ein Metallbare Menge an Reduktionsmittel zurückhält. Dies film der gewünschten Dicke leicht durch chemische
wird nun dadurch erreicht, daß man die Glasunter- Abscheidung auf einem gewünschten Teil der Oberlage
und ihre Siliciummonoxydschicht einem Ätz- fläche der Unterlage ausgebildet werden, und das
mittel aussetzt, das aus normaler Fluorwasserstoff- 55 Ergebnis ist ein Produkt hoher Qualität bei niedrigen
säure (37% HF), im Verhältnis 1 : 1 mit Wasser ver- Kosten. Dieses Verfahren ist wesentlich wirtschaftdünnt,
besteht. Diese Ätzlösung wird bei Zimmer- licher als die Erzeugung des gewünschten Films
temperatur (etwa 25° C) gehalten, und die Unterlage durch Vakuum- oder Dampfabscheidung. Bei dem
wird etwa 20Sekunden lang in diese eingetaucht... erfindungsgemäßen Plattierungsverfahren scheint es
Hierdurch wird eine merkliche Ätzung der Silicium- 60 kein kritisches Verhältnis zwischen plattierten und
monoxydschicht ohne irgendeine wahrnehmbare nichtplattierten Oberflächenbereichen zu geben.
Ätzung der Glasunterlage bewirkt. Die verdünnte Das oben beschriebene Plattierungsverfa!irei kann Fluorwasserstoffsäure greift vorzugsweise die Korn- verschiedentlich variiert werden. Beispielsweise wurde grenzen des Siliciummonoxyds unter Einführung bezüglich der Ätzung der Siliciummonoxydschicht zahlreicher Mikroporen in dieses an. Die Glasunter- 65 gefunden, daß die Stärke der Fluorwasserstoffsäurelage (die im wesentlichen eine unterkühlte Flüssigkeit lösung zwischen LO und 50% Fluorwasserstoffsäure ist) hat jedoch keine genau definierten Korngrenzen in Wasser variieren kann und die Behandlungszeit und erfordert zur Erzeugung einer wahrnehmbaren zwischen 10 und 20 Sekunden für den gewünschten
Ätzung der Glasunterlage bewirkt. Die verdünnte Das oben beschriebene Plattierungsverfa!irei kann Fluorwasserstoffsäure greift vorzugsweise die Korn- verschiedentlich variiert werden. Beispielsweise wurde grenzen des Siliciummonoxyds unter Einführung bezüglich der Ätzung der Siliciummonoxydschicht zahlreicher Mikroporen in dieses an. Die Glasunter- 65 gefunden, daß die Stärke der Fluorwasserstoffsäurelage (die im wesentlichen eine unterkühlte Flüssigkeit lösung zwischen LO und 50% Fluorwasserstoffsäure ist) hat jedoch keine genau definierten Korngrenzen in Wasser variieren kann und die Behandlungszeit und erfordert zur Erzeugung einer wahrnehmbaren zwischen 10 und 20 Sekunden für den gewünschten
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selektiven Ätzvorgang variiert werden kann. Das ein- leitender Unterlagen entwickelt wurde und bisher
zige Erfordernis hierbei ist; daß eine wesentliche allgemein für die Plattierung der Gesamtoberfläche
Ätzung der Siliciummonoxydschicht in einer Zeit der Unterlage.und nicht eines ausgewählten Teils von
auftreten muß, während welcher nur eine vernach- dieser angewendet würde.· Diese beiden Techniken
lässigbare Ätzung des unbedeckten Glases erfolgt. 5 wurden bisher nicht-in einem Verfahren kombiniert,
Bei Erfüllung dieser Bedingung absorbiert die weil Siliciummonoxyd wegen seiner normalerweise
Siliciummonoxydschicht dann Stannochlorid (oder glatten Oberfläche als ungeeignete Grundlage für die
jedes andere verwendete Reduktionsmittel) und hält stromlose Abscheidung galt. Erfindungsgemäß jedoch
anschließend eine ausreichende Menge dieses Re-- v/ird das Siliciummonoxyd "in bestimmter Weise beagens
nach dem Spülen der Unterlage zurück, um als io handelt, um ihm eine granuläre Textur zur Absorpaktive
Stelle für die chemische Reduktion von Metall tion und Retention eines Reduktionsmittels, das* bei
hierauf zu dienen und so zu gewährleisten, daß die einem chemischen Plattierungsarbeitsgang verwendet
stromlose Plattierung auf den mit Siliciummonoxyd werden kann, zu verleihen. Die Eigenschaft des SiIiüberzogenen
Stellen unter Bedingungen stattfindet, ciummonoxyds, die es besonders brauchbar für diedie
auf der übrigen Oberfläche 3er Unterlage nicht 15 sen Zweck macht, ist die Raschheit, mit der es im
zu einer Abscheidung führen. Vergleich zur Ätzgeschwindigkeit von Glas geätzt
Es wurde zwar oben eine Eintauchzeit in die wird. Daher kann die Siliciummonoxydschicht selek-Stannochlorid-
oder die Palladiumsalzlösung von . tiv geätzt werden, um ihr die gewünschte Porosität
60 Sekunden beschrieben, doch wurden annehmbare zu verleihen, während die angrenzende Oberfläche
Ergebnisse auch mit kürzeren Eintäuchzeiten, in eini- ao der Unterlagen glatt bleibt. Wie oben erläutert, führt
gen Fällen bis herab zu 10 oder 15 Sekunden, er- dies zu den für die anfängliche Phase eines selektiven
reicht, ohne daß ein Erhitzen dieser Lösungen über stromlosen Abscheidungsverfahrens erforderlichen
Zimmertemperatur erforderlich war. Es ist nur erfor- Bedingungen. '
derlich, daß genügend der gewünschten Substanz an Neben ihrer im obigen beschriebenen Verwendden ausgewählten Stellen in jedem Falle zurückbleibt, 25 barkeit als Zwischenerzeugnis bei einem selektiven um die nächste chemische Reaktion in dem Verfah- stromlosen Plattierungsverfahren kann die Glasunterren zu induzieren. lage oder eine andere Unterlage mit geätzter Silicium-
derlich, daß genügend der gewünschten Substanz an Neben ihrer im obigen beschriebenen Verwendden ausgewählten Stellen in jedem Falle zurückbleibt, 25 barkeit als Zwischenerzeugnis bei einem selektiven um die nächste chemische Reaktion in dem Verfah- stromlosen Plattierungsverfahren kann die Glasunterren zu induzieren. lage oder eine andere Unterlage mit geätzter Silicium-
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei monoxydschicht auch ein Handelsprodukt sein, das
dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Abschei- den Betrieben für stromlose Plattierung zur Verwendungstechniken
zu einem neuen Beschichtungsver- 30 dung bei deren selektiven Plattierungsarbeitsgängen
fahren kombiniert werden. Die erste von diesen ist geliefert werden kann. Das Erzeugnis kann billig und
die Abscheidung von Siliciummonoxyd auf einen genau nach den Angaben der jeweiligen einzelnen
ausgewählten Bereich der Oberfläche von beliebig Abnehmer entsprechend den speziellen Filmmustern,
wählbarer Größe und Form. Die zweite.Technik ist die sie auf den jeweiligen Unterlagen abzuscheiden
diejenige, die für die chemische Plattierung nicht- 35 wünschen, hergestellt werden.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von zur selektiven
stromlosen Beschichtung geeigneten nichtleitenden Unterlagen und selektiv plattierten nichtleitenden
Unterlagen unter selektivem Ätzen und gegebenenfalls anschließendem stromlosem Plattieren,
dadurch gekennzeichnet, daß auf einem ausgewählten Teil der Oberfläche der
Unterlage eine Schicht aus einem stöchiometrisch SiO entsprechenden Siliciummaterial aufgebracht
wird und die die Schicht tragende Unterlage mit einem Ätzmittel für dieses Siliciummaterial behandelt
wird, bis diese Schicht hochgradig porös ist, ohne die Porosität der nicht bedeckten Oberfläche
der Unterlage merklich zu erhöhen und gegebenenfalls die so behandelte Unterlage anschließend
in an sich bekannter Weise mit einer Reduktionsmittellösung, einer Aktivierungsmittellösung
und einer stromlos zu verwendenden Plattierungslösung behandelt wird.
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 Stannochloridlösung. verwendet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man
als Aktivierungsmittellösung eine Palladiumsalzlösung verwendet.
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
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US47055565 US3406036A (en) | 1965-07-08 | 1965-07-08 | Selective deposition method and article for use therein |
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1521332A1 DE1521332A1 (de) | 1969-07-31 |
DE1521332B2 DE1521332B2 (de) | 1972-11-02 |
DE1521332C true DE1521332C (de) | 1973-05-24 |
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