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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für das (außen) stromlose Vernickeln mit
einer verbesserten Fähigkeit
zur Ausbildung feiner Muster.
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Stand der Technik
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Das
(außen
stromlose oder chemische Vernickeln wurde wegen seinervorteilhaften
Merkmale auf einer großen
Vielzahl von Gebieten angewandt. Beispielsweise wurde das stromlose
Vernickeln in breitem Umfang bei elektronischen Geräten angewandt.
Die Technologie des stromlosen Vernickelns hat jedoch nicht vollkommen
Stand gehalten mit dem dringenden Bedarf von der elektronischen
Anwendungsseite her.
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Die
Nachfrage nach einer Gewichtsreduzierung elektronischer Geräte förderte die
Steigerung der Dichte der Komponenten-Schaltungen und führte zu
feineren Schaltungsmustern. Es treten zahlreiche Probleme auf, wenn
herkömmliche
Lösungen
für außenstromloses
Plattieren zum Plattieren auf solchen feinen Mustern verwendet werden.
Eine verringerte Linienbreite ergibt das Problem, daß die Plattierung
eine dünne Schulter
aufweist. Ein enger Musterabstand ergibt Probleme hinsichtlich eines
verringerten Widerstands zwischen Linien bzw. Leiterbahnen durch
Plattierungsvorsprünge
oder -auswüchse
sowie eines Kurzschlusses durch eine Plattierungsbrücke. Der
Ausdruck ”dünne Schulter” bedeutet,
daß eine
Plattierung nicht vollständig auf
einer Schulter einer Leiterbahn bei Betrachtung im Querschnitt abgeschieden
worden ist, und daß der
Plattierungsbereich an der Schulter signifikant dünner ist
als der Rest der Plattierung. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß der Stabilisator übermäßig an der
Schulter haftet und so eine Metallabscheidung behindert. Der Ausdruck ”Plattierungsauswuchs” bedeutet,
daß die
Plattierung von metallischen Kupfer- oder Leitungsbahnen herausragt
und ein Überzug
sich um die Leitungsbahnen herum abscheidet. Dies ist möglicherweise
darauf zurückzuführen, daß nach einer
Palladium (Aktivator)-Behandlung haftend um die Leiterbahnen herum
zurückgebliebene
Palladiumionen mittels der Lösung
zum stromlosen Vernickeln zu metallischem Palladium reduziert werden,
welches eine Katalyse ausübt
und zu einer Nickelabscheidung darauf beiträgt.
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Die
US 3,782,978 betrifft eine
Lösung
für das
außenstromlose
Vernickeln sowie ein solches Verfahren, welche/welches insbesondere
zum Nickel-Plattieren von Aluminium-Legierungen geeignet ist. Als
Stabilisatoren werden unter anderem Dithionat- und Thiosulfatsalze
genannt. Als alternative Stabilisatoren werden Pb
2+-Quellen,
wie Bleiacetat, genannt.
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Aufgabenstellung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum stromlosen
Vernickeln vorzusehen, welche die Probleme einer dünnen Schulter
auf Musterlinien bzw. -bahnen und eines Nickelüberzugauswuchses überwinden
und hinsichtlich der Feinmusterdefinition verbessert sind.
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Dieses
Ziel wird erfindungsgemäß durch
ein Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Es
hat sich gezeigt, daß durch
Zusatz einer Verbindung mit einer Schwefel-zu-Schwefel-Bindung,
typischerweise eines Thiosulfats, Dithionats, Polythionats oder
Dihionits, zu einer Lösung
für das
stromlose Vernickeln völlig
unerwartet die Probleme einer dünnen
Schulter und eines Nickelplattierungsauswuchses überwunden werden können und
das Problem einer Kurzschlußbildung
durch Brücken
eliminiert ist. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß wenn ein
Werkstück
einer chemischen Nickelplattierung in einem stromlosen Nickelplattierungsbad,
das eine Verbindung mit einer Schwefel-zu-Schwefel-Bindung enthält, unterzogen
wird und das nickelplatierte Werkstück weiterhin einer chemischen
Goldplattierung unterzogen wird, ein Goldüberzug schnell bis zu einer
wesentlichen Dicke abgeschieden werden kann.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren zum stromlosen Vernickeln vorgesehen wie es in
Anspruch 1 definiert ist.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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1 ist
ein Diagramm, welches die Dicke eines Goldüberzugs als eine Funktion der
Plattierungszeit zeigt, wenn ein Goldüberzug auf einem chemisch abgeschiedenen
Nickelüberzug
chemisch abgeschieden wird.
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Überzugstruktur auf einem Werkstück mit einem
Nickelüberzug
und einem Goldüberzug,
welche Nadellöcher
zeigt, die sich durch den Nickelüberzug
erstrecken.
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Überzugstruktur auf einem Werkstück mit einem
Nickelgrundüberzug,
einem Nickelüberzug
und einem Goldüberzug,
welche Nadellöcher
zeigt, die sich durch den Nickelüberzug
erstrecken.
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Im
allgemeinen enthält
eine Lösung
für das
stromlose Vernickeln ein wasserlösliches
Nickelsalz, ein Reduktionsmittel und einen Komplexbildner.
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Nickelsulfat
und Nickelchlorid sind typisch für
das wasserlösliche
Nickelsalz. Die Menge des verwendeten Nickelsalzes beträgt vorzugsweise
0,01 bis 1 Mol/Liter, weiter vorzugsweise 0,05 bis 0,2 Mol/Liter.
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Beispiele
des Reduktionsmittels umfassen hypophosphorige Säure, Hypophosphite wie Natriumhypophosphit,
Dimethylaminboran, Trimethylaminboran und Hydrazin. Die Menge des
verwendeten Reduktionsmittels beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1
Mol/Liter, weiter vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Mol/Liter.
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Beispiele
des Komplexbildners umfassen Carbonsäuren wie Äpfelsäure, Bernsteinsäure, Milchsäure und
Zitronensäure,
Natriumsalze von Carbonsäuren,
und Aminosäuren
wie Glycin, Alanin, Iminodiessigsäure, Alginin und Glutaminsäure. Die
Menge des verwendeten Komplexbildners beträgt vorzugsweise 0,01 bis 2 Mol/Liter,
weiter vorzugsweise 0,05 bis 1 Mol/Liter.
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Ferner
wird als ein Stabilisator ein wasserlösliches Bleisalz wie Bleiacetat
weiterhin der Lösung
für das stromlose
Vernickeln zugesetzt. Weitere beispielhafte Stabilisatoren sind
Schwefelverbindungen wie Thiodiglycolsäure. Der Stabilisator wird
vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 100 mg/Liter verwendet.
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Es
wird eine Verbindung mit einer Schwefel-zu-Schwefel-Bindung der
Lösung
für das
stromlose Vernickeln hinzugefügt.
Der Zusatz dieser Verbindung ermöglicht
es der Lösung,
chemisch einen Nickelüberzug ohne
die Probleme einer dünnen
Schulter und eines Nickelüberzugsauswuchses
abzuscheiden, wenn die Plattierung auf einem feinen Muster durchgeführt wird.
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Die
Verbindungen mit einer Schwefel-zu-Schwefel-Bindung sind vorzugsweise
anorganische Schwefelverbindungen wie Thiosulfate, Dithionate, Polythionate
und Dithionite, obwohl organische Schwefelverbindungen verwendbar
sind. Die Polythionate besitzen die Formel: O3S-Sn-SO3, worin n für 1 bis
4 steht. Oftmals werden wasserlösliche
Salze, typischerweise Alkalimetallsalze eingesetzt. Die Verbindung
mit einer Schwefel-zu-Schwefel-Bindung wird vorzugsweise in einer
Menge von 0,01 bis 100 mg/Liter, insbesondere 0,05 bis 50 mg/Liter
zugesetzt. Weniger als 0,01 mg/Liter der Verbindung wären ineffektiv
für die
erfindungsgemäßen Zwecke,
wohingegen mehr als 100 mg/Liter der Verbindung die Abscheidung
eines Nickelüberzugs
verhindern würden.
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Die
Lösung
zum stromlosen Vernickeln besitzt einen pH von 4 bis 7, insbesondere
von 4 bis 6.
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Unter
Verwendung der Lösung
für das
stromlose Vernickeln mit der obengenannten Zusammensetzung kann
ein Nickelüberzug
chemisch auf einem feinen Muster oder Werkstück durch herkömmliche
Techniken ausgebildet werden, d. h. einfach durch Eintauchen des
Werkstücks
in die Platierungslösung.
Das zu plattierende Werkstück
besteht aus einem Metall, welches die reduzierende Abscheidung eines
stromlosen Nickelüberzuges
katalysieren kann, wie Eisen, Cobalt, Nickel, Palladium oder Legierungen
hiervon. Nichtkatalytische Metalle können insoweit verwendet werden,
als sie einer galvanischen Initiierung durch Anlegen von Strom an
das Werkstück
unterzogen werden, bis die reduzierende Abscheidung eingeleitet
ist. Alternativ wird das stromlose Plattieren auf einem nichtkatalytischen
Metallwerkstück
durchgeführt,
nachdem ein Überzug
eines katalytischen Metalls, wie vorangehend erwähnt, vorausgehend darauf abgeschieden
worden ist. Weiterhin kann das stromlose Plattieren auf einem Werkstück aus Glas,
Keramik, Kunststoff oder nichtkatalytischen Metallen durchgeführt werden,
nachdem katalytische Metallkerne, wie Palladiumkerne mittels herkömmlicher Technik
darauf aufgebracht worden sind. Die Plattierungstemperatur beträgt vorzugsweise
40 bis 95°C,
insbesondere 60 bis 95°C.
Falls erwünscht,
wird die Plattierungslösung
während
dem Platieren bewegt bzw. gerührt.
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Wenn
ein Nickelüberzug
auf einem feinen Muster aus einem Bad für das stromlose Vernickeln
abgeschieden wird, tritt geringe Verdünnung an Musterlinienschultern
auf und das Kurzschlußproblem
durch Brücken
aufgrund von Nickelüberzugsauswüchsen wird überwunden.
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Das
Werkstück
mit einem darauf chemisch abgeschiedenen Nickelüberzug ist für das stromlose
Vergolden geeignet bzw. anwendbar. Insbesondere wenn ein stromloses
Vergolden auf einem Nickelüberzug durchgeführt wird,
welcher aus einer Lösung
für stromloses
Vernickeln, welche dadurch charakterisiert ist, daß sie eine
Verbindung mit einer Schwefel-zu-Schwefel-Bindung enthält, abgeschieden
worden ist, kann ein dicker Goldüberzug
innerhalb kurzer Zeit abgeschieden werden, verglichen mit dem stromlosen
Vergolden auf einem Nickelüberzug,
welcher auf einer herkömmlichen
Lösung
für stromloses
Vernickeln chemisch abgeschieden worden ist.
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Das
hier verwendete Bad für
das stromlose Vergolden enthält
eine Goldquelle, einen Komplexbildner sowie weitere Komponenten.
Die Goldquelle kann aus den üblicherweise
bei herkömmlichen
Goldplattierungsbädern
eingesetzten gewählt
werden, beispielsweise Goldcyanid, Goldsulfit und Goldthiosulfat.
Ein wasserlösliches
Salz eines Goldcyanids wie Kaliumgoldcyanid ist besonders geeignet.
Die Menge der zugegebenen Goldquelle ist nicht kritisch, obwohl
die Goldkonzentration in dem Bad vorzugsweise 0,5 bis 10 g/Liter,
insbesondere 1 bis 5 g/Liter beträgt. Die Abscheidungsrate erhöht sich
wesentlich im Verhältnis
zu der Menge an zugesetzer Goldquelle, d. h. der Goldionenkonzentration
in dem Bad. Eine Goldkonzentration von mehr als 10 g/Liter ergibt
eine erhöhte
Abscheidungsrate, verleiht jedoch dem Bad geringere Stabilität. Eine
Goldkonzentration von weniger als 0,5 g/Liter führt zu einer sehr geringen
Abscheidungsrate.
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Es
können
beliebige der bestens bekannten Komplexbildner in dem Bad zum stromlosen
Vergolden verwendet werden. Beispielsweise eignen sich Ammoniumsulfat,
Aminocarboxylate, Carboxylate und Hydroxycarboxylate. Der Komplexbildner
wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 300 g/Liter, insbesondere
10 bis 200 g/Liter hinzugefügt.
Weniger als 5 g/Liter des Komplexbildners wären weniger wirksam und würden in nachteiliger
Weise die Lösungsstabilität beeinträchtigen.
Mehr als 300 g/Liter des Komplexbildners wären unökonomisch, da kein zusätzlicher
Effekt erzielt wird.
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Weiterhin
können
Thiosulfate, Hydrazin und Ascorbate als Reduktionsmittel eingemischt
werden. Beispielhafte Thiosulfate sind Ammoniumthiosulfat, Natriumthiosulfat
und Kaliumthiosulfat. Die Reduktionsmittel können alleine oder in Vermischung
aus zwei oder mehreren verwendet werden. Die Menge des zugesetzten Reduktionsmittels
ist nicht kritisch, obwohl eine Konzentration von 0 bis 10 g/Liter,
insbesondere 0 bis 5 g/Liter bevorzugt ist. Die Abscheidungsrate
erhöht
sich im wesentlichen anteilsmäßig zu der
Konzentration des Reduktionsmittels. Bei Zugabe von mehr als 10
g/Liter an Reduktionsmittel ist die Abscheidungsrate nicht weiter erhöht und das
Bad würde
weniger stabil sein. Selbst wenn das Reduktionsmittel nicht zugesetzt
wird, findet die Goldabscheidung durch eine Substitutionsreaktion
mit Nickel statt.
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Zusätzlich zu
den obengenannten Komponenten kann das Bad für das stromlose Vergolden weiterhin pH-Einstellungsmittel
wie Phosphate, Phosphite und Carboxylate, Kristall-Einstellungsmittel
wie Tl, As und Pb sowie weitere verschiedene Additive enthalten.
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Das
Bad für
das stromlose Vergolden wird vorzugsweise bei etwa Neutralität, oftmals
bei pH 3,5 bis 9, insbesondere pH 4 bis 9 eingesetzt.
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Das
Bad für
das stromlose Vergolden wird hierin als Dickschichtsystem verwendet.
Das Verfahren zum stromlosen Vergolden kann in herkömmlicher
Weise durchgeführt
werden, mit der Ausnahme, daß das
vorgenannte Bad für
das stromlose Vergolden verwendet wird. Unter Verwendung des vorgenannten
Bads für
das stromlose Vergolden kann ein Goldüberzug direkt auf einem Werkstück mit einem
gemäß der Erfindung
darauf chemisch abgeschiedenen Nickelüberzug chemisch abgeschieden
werden. Insbesondere bei dem Bestreben, einen dicken Goldüberzug auszubilden,
ist es bevorzugt, daß einer
stromlosen Goldvorplattierung eine stromlose Dickgoldplattierung
folgt. Die vorausgehende stromlose Goldvorplattierung dient zur
Modifizierung der Oberfläche
des nickelplattierten Werkstücks,
um so für
die nachfolgende Dickgoldplattierung aufnahmefähig zu sein. Als ein Ergebnis
haftet der nachfolgende Dickgoldüberzug
fest an dem darunterliegenden Werkstück und ergibt eine gleichmäßige Dicke.
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Das
hier verwendete Bad für
die stromlose Goldvorplattierung besitzt eine Zusammensetzung einschließlich einer
wie oben erwähnten
Goldquelle in einer Konzentration von 0,5 bis 10 g/Liter, insbesondere
1 bis 5 g/Liter Gold und eines Komplexbildners wie EDTA, Alkalimetallsalze
hiervon und den oben beispielhaft angegebenen Mitteln in einer Konzentration
von 5 bis 300 g/Liter, insbesondere 10 bis 200 g/Liter. Das Bad wird
auf einen pH von 3,5 bis 9 eingestellt.
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Wenn
eine Goldplattierung unter Verwendung des obengenannten Bads für stromloses
Vergolden durchgeführt
wird, umfassen bevorzugte Plattierungsbedingungen eine Temperatur
von 20 bis 95°C,
insbesondere 30 bis 90°C
und eine Zeit von 1/2 bis 30 min, insbesondere 1 bis 15 min für das Bad
zum stromlosen Goldvorplattieren und eine Temperatur von 20 bis
95°C, insbesondere
50 bis 90°C
und eine Zeit von 1 bis 60 min, insbesondere 5 bis 40 min für das Bad
für die
stromlose Dickvergoldung. Wenn die Badtemperatur für die stromlose
Dickvergoldung weniger als 20°C
beträgt,
ist die Abscheidungsgeschwindigkeit gering, was für einen
Dicküberzug
weniger produktiv und unökonomisch
ist. Temperaturen von mehr als 95°C
können
einen Zersetzung des Plattierungsbads bewirken.
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Wenn
eine stromlose Dickvergoldung direkt auf dem nickelplattierten Werkstück durchgeführt wird, sollte
das Bad vorzugsweise eine Temperatur von 50 bis 95°C, insbesondere
70 bis 90°C,
aufweisen. Badtemperaturen unterhalb 50°C führen zu einer geringen Abscheidungsrate,
wohingegen Badtemperaturen über 95°C die Abscheidungsrate
erhöhen,
jedoch den resultierenen Goldüberzug
weniger stabil machen.
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Es
kann ein dicker Goldüberzug
abgeschieden werden durch Durchführen
des stromlosen Vergoldens auf einem Nickelüberzug, welcher chemisch aus
einer Lösung
für stromloses
Vernickeln, die dadurch charakterisiert ist, daß sie eine Verbindung mit einer
Schwefel-zu-Schwefel-Bindung enthält, abgeschieden worden ist.
Gemäß der Erfindung
wird das stromlose Vernickeln auf einem Werkstück in einem Bad, das keine
Verbindung mit einer S-S-Bindung enthält, durchgeführt, um
chemisch einen Nickelgrundüberzug
abzuscheiden, danach stromloses Vernickeln in einem Bad, das eine
Verbindung mit einer S-S-Bindung enthält, für die chemische Abscheidung
eines Nickelüberzugs
auf dem Nickelgrundüberzug
durchgeführt
und schließlich
das stromlose Vergolden durchgeführt.
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Die
Gründe
werden nachfolgend beschrieben. Unabhängig vom Vorliegen eines Reduktionsmittels
in dem Bad für
das stromlose Vergolden findet die chemische Plattierung von Gold
im wesentlichen durch Substitutionsreaktion mit einem stromlosen
Nickelüberzug
(resultierend aus einem Bad, das eine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält)
statt, insbesondere wenn die Goldquelle des Bades für das stromlose
Vergolden ein Salz eines Goldcyanids ist, d. h. durch einen Mechanismus,
bei dem das Goldion Au+ in gleicher Weise reduziert
wird, wie der Nickelüberzug
in dem Bad für
das stromlose Vergolden aufgelöst
wird. Ni0 → Ni2+ + 2e 2Au+ + 2e → 2Au0
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Bezugnehmend
auf 2 trägt
ein Werkstück 1 einen
Nickelüberzug 2,
der darauf aus einem Bad zum stromlosen Vernickeln, das eine Verbindung
mit einer S-S-Bindung enthält,
abgeschieden worden ist, und einen Goldüberzug 3, der darauf
aus einem Bad für
stromloses Vergolden abgeschieden worden ist. Der obengenannte Mechanismus
schlägt
vor, daß während dem
chemischen Plattieren von Gold der Nickelüberzug 2 lokal zur
Bildung von Nadellöchern 4,
welche das Werkstück 1 erreichen,
aufgelöst
werden kann. Unter der Situation, daß die Nadellöcher 4 sich
tief in das Werkstück
erstrecken, kann, wenn das Werkstückgrundmaterial ein korrodierbares
Metall wie Kupfer ist, das korrodierbare Metall herausgelöst werden.
Nachdem es einmal herausgelöst
worden ist, migriert das korrodierbare Metall durch die Nadellöcher und
verschmutzt das Bad für das
stromlose Vergolden und den abzuscheidenden Goldüberzug, wobei dieser verfärbt wird.
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3 zeigt
die Struktur der bevorzugten Ausführungsform, bei der ein Nickelgrundüberzug 5 zwischen dem
Werkstück 1 und
dem Nickelüberzug 2 vorgesehen
wird. Im einzelnen wird der Nickelgrundüberzug 5 auf dem Werkstück 1 aus
einem Bad für
stromloses Vernickeln, das keine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
abgeschieden und der Nickelüberzug 2 darauf
aus einem Bad für
stromloses Vernickeln, das eine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
abgeschieden. Hinsichtlich der Auflösungsrate des stromlosen Nickelüberzugs
in einem Bad für
stromloses Vergolden (die Umwandlungsrate von einem Goldion zu metallischem Gold)
ist der Nickelüberzug 2,
welcher aus einem Bad für
stromloses Vernickeln, das eine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
signifikant schneller als der Nickelgrundüberzug 5, der aus
einem Bad für
das stromlose Vernickeln, das keine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
resultiert. D. h. der Nickelgrundüberzug 5, der aus
einem Bad für
stromloses Vernickeln resultiert, das keine Verbindung mit einer
S-S-Bindung enthält,
besitzt eine sehr geringe Auflösungsrate
bzw. langsame Auflösungsgeschwindigkeit.
Selbst wenn dann der Nickelüberzug 2,
der aus dem Bad für
das stromlose Vernickeln resultiert, das eine Verbindung mit einer
S-S-Bindung enthält,
lokal aufgelöst
wird, um durch den Überzug 2 hindurch
Nadellöcher 4 zu
bilden, wie in 3 gezeigt, enden diese Nadellöcher 4 an
der Oberfläche
des Nickelgrundüberzugs 5.
Keine Nadellöcher
erstrecken sich weiterhin in den Nickelgrundüberzug 5. Die sich
daraus ergebende Situation ist die, daß neue Nadellöcher in dem
Nickelüberzug 2 an
unterschiedlichen Stellen gebildet oder die vorausgehend gebildeten
Nadellöcher 4 seitlich
verbreitert werden.
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Wenn
demzufolge stromloses Vergolden durchgeführt wird, nachdem der Nickelüberzug 2 aus
einem Bad für
das stromlose Vernickeln, das eine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
auf dem Nickelgrundüberzug 5,
der aus einem Bad für
das stromlose Vernickeln resultiert, das keine Verbindung mit einer
S-S-Bindung enthält,
abgeschieden worden ist, kann ein Goldüberzug von wesentlicher Dicke
innerhalb kurzer Zeit abgeschieden werden ohne die Probleme, daß das Bad
für das
stromlose Vergolden mit Metallionen, die sich aus dem Werkstück-Basismaterial
herauslösen,
verschmutzt und der Goldüberzug
hiermit verfärbt
werden kann.
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Die
Zusammensetzung des Bades für
das stromlose Vernickeln, das keine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
kann die gleiche sein wie die Zusammensetzung des vorgenannten Bades
für das
stromlose Vernickeln, welches eine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
mit der Ausnahme, daß die
Verbindung mit einer S-S-Bindung weggelassen wird. Die Plattierungsbedingungen
können
ebenso die gleichen sein.
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Demgemäß ist die
erfindungsgemäße Ausführungsform
der Verwendung eines Nickelgrundüberzugs in
vorteilhafter Weise anwendbar, wenn das Basismetall des Werkstücks ein
korrodierbares Metall wie Kupfer ist, wenn beispielsweise das Werkstück eine
Leiterplatte ist.
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Vorzugsweise
hat der Nickelgrundüberzug,
der aus einem Bad für
das stromlose Vernickeln, das keine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält,
resultiert, eine Dicke von 0,5 bis 5 μm, insbesondere 1 bis 3 μm. Auf diesem
Nickelgrundüberzug
wird ein Nickelüberzug
aus einem Bad für
das stromlose Vernickeln, das eine Verbindung mit einer S-S-Bindung
enthält
abgeschieden, vorzugsweise bis zu einer Dicke von 0,5 bis 5 μm, insbesondere
1 bis 5 μm.
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Die
Dicke des stromlosen Goldüberzugs
ist nicht kritisch, obwohl diese im allgemeinen 0,1 bis 2 μm, vorzugsweise
0,3 bis 0,8 μm
beträgt.
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Ausführungsbeispiel
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Vergleichsbeispiel
1:
| Nickelsulfat | 20
g/l |
| Natriumhypophosphit | 20
g/l |
| Äpfelsäure | 10
g/l |
| Natriumsuccinat | 20
g/l |
| Bleiion | 1,0
mg/l |
| pH | 4,6 |
| Temperatur | 85°C |
Vergleichsbeispiel
2:
| Nickelsulfat | 20
g/l |
| Natriumhypophosphit | 20
g/l |
| Äpfelsäure | 10
g/l |
| Natriumsuccinat | 20
g/l |
| Thiodiglycolsäure | 10
mg/l |
| pH | 4,6 |
| Temperatur | 85°C |
Beispiel
1: (Referenz)
| Nickelsulfat | 20
g/l |
| Natriumhypophosphit | 20
g/l |
| Äpfelsäure | 10
g/l |
| Natriumsuccinat | 20
g/l |
| Bleiion | 1,0
mg/l |
| Natriumthiosulfat | 1,0
mg/l |
| pH | 4,6 |
| Temperatur | 85°C |
Beispiel
2: (Referenz)
| Nickelsulfat | 20
g/l |
| Natriumhypophosphit | 20
g/l |
| Äpfelsäure | 10
g/l |
| Natriumsuccinat | 20
g/l |
| Bleiion | 1,0
mg/l |
| Natriumdithionat | 5,0
mg/l |
| pH | 4,6 |
| Temperatur | 85°C |
Beispiel
3: (Referenz)
| Nickelsulfat | 20
g/l |
| Natriumhypophosphit | 20
g/l |
| Äpfelsäure | 10
g/l |
| Natriumsuccinat | 20
g/l |
| Bleiion | 1,0
mg/l |
| Natriumdithionit | 9,0
mg/l |
| pH | 4,6 |
| Temperatur | 85°C |
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Unter
Verwendung der jeweiligen Plattierungslösungen bei der angegebenen
Temperatur wurde Nickel chemisch auf einem Testmuster aus Kupfer
mit einer Dicke von 18 μm,
einer Linienbreite von 50 μm
und einer Schlitzbreite von 50 μm
abgeschieden, um einen Nickelüberzug
von 5,0 μm
Dicke zu bilden. Durch ein Stereomikroskop wurde der Nickelüberzug visuell
hinsichtlich Auswuchs und Brücken
aus Nickel über
Schaltungslinien begutachtet. Das Muster wurde geschnitten und der
Schnittbereich einer Leitungslinie wurde hinsichtlich Schulterverdünnung durch
ein Stereomikroskop begutachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle
1 gezeigt.
- Die als Referenz gekennzeichneten Beispiele fallen
nicht unter den Wortlaut des Anspruchs 1 gemäß der Erfindung.
Tabelle 1 | Nickelüberzug | Vgl.
bsp. 1 | Vgl.
bsp. 2 | Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 |
| Auswuchs | Gefunden | Gefunden | Nein | Nein | Nein |
| Brücke | Gefunden | Gefunden | Nein | Nein | Nein |
| Dünne Schulter | Gefunden | Gefunden | Nein | Nein | Nein |
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Beispiel 4: (Referenz)
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Unter
Verwendung der Lösung
für stromloses
Vernickeln aus Beispiel 1 wurde ein Nickelüberzug von 5 μm Dicke chemisch
auf einem Kupferstreifen abgeschieden. Dann wurde auf dem nickelplatierten
Kupferstreifen eine Vorplatierung in einer Lösung für stromloses Vorvergolden mit
der nachfolgenden Zusammensetzung unter den folgenden Bedingungen
durchgeführt
und danach darauf ein dicker Goldüberzug in einer Lösung für stromloses
Dickvergolden der nachfolgenden Zusammensetzung unter den folgenden
Bedingungen chemisch abgeschieden. Die Dicke des Goldüberzugs
wurde in Abständen
gemessen. Die Ergebnisse sind in dem Diagramm der
1 aufgetragen. Lösung für das stromlose
Goldvorplattieren
| KAu(CN)2 | 1,5
g/l |
| (Au
1,0 g/l) | |
| EDTA·2 Na | 5,0
g/l |
| Dikaliumcitrat | 30,0
g/l |
| pH | 7 |
| Temperatur | 90°C |
| Zeit | 7
min |
Lösung für das stromlose
Dickvergolden
| KAu(CN)2 | 5,9
g/l |
| (Au
4,0 g/l) | |
| Ammoniumsulfat | 200
g/l |
| Natriumthiosulfat | 0,5
g/l |
| Ammoniumphosphat | 5,0
g/l |
| pH | 6 |
| Temperatur | 90°C |
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Vergleichsbeispiel 3:
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Beispiel
4 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Lösung für das stromlose Vernickeln
aus Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde. Die Ergebisse sind ebenso
in dem Diagramm der 1 aufgetragen.
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Aus 1 ist
zu ersehen, daß wenn
das stromlose Vergolden (Beispiel 4) auf dem Nickelüberzug durchgeführt wurde,
welcher chemisch aus der Lösung
für stromloses
Vernickeln aus Beispiel 1 abgeschieden worden ist, ein signifikant
dicker Goldüberzug
pro Zeiteinheit abgeschieden werden kann, verglichen mit dem stromlosen
Goldüberzug
(Vergleichsbeispiel 3) auf dem Nickelüberzug, welcher chemisch aus
der Lösung
für stromloses
Vernickeln aus Vergleichsbeispiel 1 abgeschieden worden ist. Es
kann ein Goldüberzug
mit einer Dicke von 0,5 μm
oder mehr in einer kurzen Zeit abgeschieden werden.
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Beispiel 5:
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Unter
Verwendung einer Lösung
für stromloses
Vernickeln der nachfolgenden Zusammensetzung wurde ein chemisches
Vernickeln während
15 min unter den nachfolgend gezeigten Bedingungen durchgeführt, um
einen Nickelgrundüberzug
von 2,5 μm
Dicke auf einem Kupferstreifen abzuscheiden. Nickelgrundüberzug
| Nickelsulfat | 20
g/l |
| Natriumhypophosphit | 20
g/l |
| Äpfelsäure | 10
g/l |
| Natriumsuccinat | 20
g/l |
| Bleiion | 1,0
mg/l |
| pH | 4,6 |
| Temperatur | 85°C |
| Zeit | 15
min |
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Unter
Verwendung einer Lösung
für stromloses
Vernickeln der nachfolgend gezeigten Zusammensetzung wurde ein chemisches
Vernickeln während
15 min unter den nachfolgend gezeigten Bedingungen durchgeführt, um
einen Nickelüberzug
von 3,0 μm
Dicke auf dem Nickelgrundüberzug
abzuscheiden. Nickelüberzug
| Nickelsulfat | 20
g/l |
| Natriumhypophosphit | 20
g/l |
| Äpfelsäure | 10
g/l |
| Natriumsuccinat | 20
g/l |
| Bleiion | 1,0
mg/l |
| Natriumthiosulfat | 1,0
mg/l |
| pH | 4,6 |
| Temperatur | 85°C |
| Zeit | 15
min |
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Dann
wurde eine Vorplattierung während
7 min auf dem zweifach nickelplattierten Kupferstreifen in einer
Lösung
für stromloses
Vorvergolden der gleichen Zusammensetzung unter den gleichen Bedingungen
wie in Beispiel 1 durchgeführt
und danach eine Goldplattierung während 20 min in einer Lösung für stromloses Dickvergolden
der gleichen Zusammensetzung unter den gleichen Bedingungen wie
in Beispiel 1 durchgeführt,
wodurch ein dicker Goldüberzug
von 0,5 μm
Dicke abgeschieden wurde.
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Der
plattierte Streifen wurde an der Luft bei 150°C während 4 h gehalten, bevor sein äußeres Aussehen
geprüft
wurde. Es konnte keine Verfärbung
gesehen werden und die äußere Erscheinung
war dieselbe wie unmittelbar nach dem Plattieren.
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Mittels
der gleichen Prüfung
war eine ähnliche
Probe ohne Nickelgrundüberzug
leicht verfärbt,
obwohl sie für
die praktische Verwendung vollkommen akzeptabel war.