DE19651900A1

DE19651900A1 - Elektrolyt für eine reduktive Goldabscheidung

Info

Publication number: DE19651900A1
Application number: DE19651900A
Authority: DE
Inventors: Erwin Marka
Original assignee: ALBERT THORP GmbH
Current assignee: Doduco Contacts and Refining GmbH
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-18
Also published as: EP0853139A1; DE59704863D1; EP0853139B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten für eine reduktive Goldabscheidung so wie ein Verfahren zur reduktiven Goldabscheidung.

Die reduktive und daher außenstromlose Goldabscheidung gewinnt immer mehr an Bedeutung, insbesondere in Anwendungen, bei denen sehr kleine Strukturen, die keine elektrische Anbindung haben, vergoldet werden sollen. Die bis jetzt be kannten Elektrolyte zur reduktiven Goldabscheidung besitzen aber den gravie renden Nachteil, daß sie nicht hinreichend stabil sind, da es bei den bekannten Elektrolyten sehr häufig zu einer Spontanzersetzung kommt. Aufgrund der daraus resultierenden mangelnden Badstabilität ist daher der Einsatz der bekannten Elektrolyte zur reduktiven Goldabscheidung im technischen Maßstab nur sehr schwierig möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Elektrolyten zur reduktiven Goldab scheidung sowie ein diesen Elektrolyten nutzendes Verfahren zu schaffen, bei dem eine hinreichend große Badstabilität gegeben ist, um einen Einsatz im tech nischen Maßstab zu ermöglichen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrolyt für ein re duktives Goldbad

- Kalium-, Natrium- oder Ammoniumgold-I-cyanid oder Gold-III-cyanidver bindungen in einer Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis ungefähr 20 g/l,
- freies Kalium-, Natrium- oder Ammoniumcyanid in einer Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis 25 g/l,
- Kalium-, Natrium- oder Ammoniumsulfit in einer Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis ungefähr 50 g/l,
- eine aromatische Nitroverbindung in einer Größenordnung von ungefähr 0,01 g/l bis ungefähr 10 g/l,
- freies Alkali in einer Größenordnung von ungefähr 1 g/l bis ungefähr 100 g/l,
- einen oder mehrere Komplexbildner aus der Gruppe der Hydroxycarbon säuren, Phosphonsäuren, Nitriloessigsäuren oder Äthylendiaminessigsäuren in einer Größenordnung von ungefähr 1 g/l bis ungefähr 50 g/l,
- ein oder mehrere Reduktionsmittel aus der Gruppe der Borane oder Bora nate in einer Größenordnung von 0,1 g/l bis 50 g/l
enthält.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise ein Elektrolyt geschaffen, bei dem eine spontane Ausreduktion und damit dessen Zerstörung weitgehend unterdrückt ist. Hierdurch resultiert eine hohe Badstabili tät, so daß der erfindungsgemäße Elektrolyt im technischen Maßstab zur redukti ven Goldabscheidung einsetzbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß als Reakti onsbeschleuniger Thallium-I-Ionen dem erfindungsgemäßen Elektrolyten als Re aktionsbeschleuniger zugesetzt sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden beschrieben wird:

Der erfindungsgemäße Elektrolyt weist als ersten Bestandteil Kalium-, Natrium- oder Ammoniumgold-I-cyanid bzw. die entsprechenden Gold-III-Cyanidverbindun gen in einer Größenordnung von 0,1 g/l bis ungefähr 20 g/l Gold auf, wobei be vorzugt wird, daß der Goldgehalt der vorgenannten Verbindungen im Bereich von ungefähr 0,5 g/l bis ungefähr 5 g/l liegt.

Eine zweite Komponente des beschriebenen Elektrolyten ist freies Kalium-, Natri um- oder Ammoniumcyanid in einer Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis 25 g/l, wobei bevorzugt wird, daß der Anteil der vorgenannten freien Cyanide im Be reich von ungefähr 3 g/l bis 6 g/l liegt.

Desweiteren weist der Elektrolyt Kalium-, Natrium- oder Ammoniumsulfit in einer Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis 50 g/l auf, wobei bevorzugt wird, daß der Gehalt des vorgenannten Sulfits im Bereich von ungefähr 5 g/l bis 15 g/l liegt.

Desweiteren weist der Elektrolyt eine aromatische (mono-, di- oder tri-) Nitrover bindung, z. B. 3,5-Dinitrobenzoesäure, in der Größenordnung von ungefähr 0,01 g/l bis ungefähr 10 g/l auf, wobei wiederum bevorzugt wird, daß die Konzen tration der vorgenannten Säure in den Bereich von ungefähr 0,05 bis 1,0 g/l liegt.

Ein weiterer Bestandteil des beschriebenen Elektrolyten ist freies Alkali, das vorzugsweise als Kalium- oder Natriumhydroxid vorliegt. Die Konzentration des freien Alkalis liegt in der Größenordnung von ungefähr 1 g/l bis 1,00 g/l, wobei der Bereich von ungefähr 10 g/l bis 25 g/l bevorzugt wird.

Ein weiterer Bestandteil des Elektrolyten sind ein oder mehrere Komplexbildner aus der Gruppe der Hydroxycarbonsäuren, Phosphonsäuren, Nitriloessigsäuren oder Äthylendiaminessigsäuren in einer Größenordnung von ungefähr 1 g/l bis 50 g/l mit einem Optimum von 10 g/l bis 30 g/l.

Desweiteren weist der beschriebene Elektrolyt einen oder mehrere Reduktions mittel aus der Gruppe der Borane oder Boranate auf, wobei der Anteil dieser Re duktionsmittel in der Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis 50 g/l mit einem Optimum von ca. 1 g/l bis 10 g/l liegt.

Um die Reaktion des Elektrolyten zu beschleunigen, kann optional noch ein Re aktionsbeschleuniger, vorzugsweise eine wasserlösliche Thallium-I-Verbindung vorgesehen sein, die in einer Größenordnung von 0,1 mg/l bis ungefähr 100 mg/l dem Elektrolyten zugesetzt wird, wobei der bevorzugte Bereich der vorgenannten Verbindung im Bereich von ungefähr 1 mg/l bis 20 mg/l liegt.

Versuche haben ergeben, daß eine bevorzugte Zusammensetzung des Elektroly ten im wesentlichen wie folgt lautet:

- 1,0 g/l Gold als freies Kaliumgold-I-cyanid,
- 5,0 g/l freies Kaliumcyanid,
- 50 g/l 1 -Hydroxid-ethan-1.1-diphosphonsäure,
- 10 g/l Kaliumsulfit
- 0,2 g/l 3,5-Dinitrobenzoesäure,
- 22 g/l freies Kaliumhydroxid
- 5,0 g/l Dimethylaminboran,

wobei vorzugsweise 5,0 mg/l Thallium als Thallium-I-sulfat zugesetzt wird.

Zur Durchführung der reduktiven Goldabscheidung wird eine Temperatur von un gefähr 60° bis 95° des Elektrolyten und insbesondere der Bereich von 75° bis 85°C bevorzugt.

Mit dem vorstehend beschriebenen Elektrolyten wurde bei einer Badtemperatur von 80°C eine mit Chemisch-Nickel und 0,1 µ Austauschgold beschichtete Leiter platte in 20 min. auf eine ca. 0,4 µ Goldschicht verstärkt, wobei die durch die re duktive Goldabscheidung erzeugte Goldschicht eine Reinheit von 99,9% auf weist. Die aus dem beschriebenen Elektrolyten hergestellte Schicht eignet sich daher in besonders hohem Maße für eine Golddraht-Bondung.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die beschriebenen Maßnahmen, die im wesentlichen aus einer Kombination von Gold mit Sulfit, welches die er wünschte Badstabilität bewirkt, mit einer aromatischen (mono-, di- oder tri-) Nitro verbindung, z. B. 3,5-Dinitrobenzoesäure, und mit freiem Cyanid bestehen, eine hohe Badstabilität eines reduktiven Goldbades erzielt wird, die es nun erlaubt, ei ne reduktive Goldabscheidung im technischen Maßstab durchzuführen.

Claims

1. Elektrolyt für ein reduktives Goldbad, der

- Kalium-, Natrium- oder Ammoniumgold-I-cyanid oder Gold-III-Cyanidver bindungen in einer Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis ungefähr 20 g/l,
- freies Kalium-, Natrium- oder Ammoniumcyanid in einer Größenordnung von ungefähr 0,1 g/l bis 25 g/l,
- Kalium-, Natrium- oder Ammoniumsulfit in einer Größenordnung von un gefähr 0,1 g/l bis ungefähr 50 g/l,
- einer aromatischen Nitroverbindung in einer Größenordnung von ungefähr 0,01 g/l bis ungefähr 10 g/l,
- freies Alkali in einer Größenordnung von ungefähr 1 g/l bis ungefähr 100 g/l,
- einen oder mehrere Komplexbildner aus der Gruppe der Hydroxycarbon säuren, Phosphonsäuren, Nitriloessigsäuren oder Äthylendiaminessig säuren in einer Größenordnung von ungefähr 1 g/l bis ungefähr 50 g/l,
- ein oder mehrere Reduktionsmittel aus der Gruppe der Borane oder Bora nate in einer Größenordnung von 0,1 g/l bis 50 g/l

enthält.

2. Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt un gefähr 0,5 g/l bis ungefähr 5 g/l Gold enthält.

3. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Elektrolyt ungefähr 3,0 g/l bis ungefähr 6,0 g/l an freiem Kalium-, Natrium- oder Ammoniumcyanid enthält.

4. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Elektrolyt Kalium-, Natrium- oder Ammoniumsulfit in der Größen ordnung von ungefähr 5,0 g/l bis ungefähr 15,0 g/l enthält.

5. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Elektrolyt die aromatische Nitroverbindung in der Größenord nung von ungefähr 0,05 g/l bis ungefähr 1 g/l enthält.

6. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das freie Alkali als Kalium- oder Natriumhydroxid vorliegt.

7. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das freie Alkali in der Größenordnung von ungefähr 10 g/l bis unge fähr 25 g/l vorliegt.

8. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Reduktionsmittel in der Größenordnung von ungefähr 1 g/l bis ungefähr 10 g/l vorliegen.

9. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß dem Elektrolyt ein Reaktionsbeschleuniger zugesetzt ist.

10. Elektrolyt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbe schleuniger eine wasserlösliche Thallium-I-Verbindung ist.

11. Elektrolyt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der wasserlöslichen Thallium-I-Verbindung in einer Größenordnung von un gefähr 0,1 mg/l bis ungefähr 100 mg/l und vorzugsweise im Bereich von unge fähr 1 mg/l bis 20 mg/l liegt.

12. Elektrolyt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die aromatische Nitroverbindung eine mono-, di- oder tri-Nitroverbin dung ist.

13. Elektrolyt nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aroma tische Nitroverbindung eine Dinitrobenzoesäure, insbesondere eine 3,5 Dini trobenzoesäure, ist.

14. Verfahren zur reduktiven Goldabscheidung, gekennzeichnet durch einen Elektrolyten nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt des Goldbades eine Temperatur zwischen 60°C bis 95°C und vorzugsweise zwi schen 75°C bis 85°C aufweist.