DE2014122A1 - Verfahren zum Herstellen elektrolytischer Rutheniumüberzüge und wässrige Elektrolysebäder zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Herstellen elektrolytischer Rutheniumüberzüge und wässrige Elektrolysebäder zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Classifications
-
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Description
Verfahren zum Herstellen elektrolytischer Ruth&niumÜberzüge und wässrige Elektrolysebäder zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen elektrolytischer
Rutheniumüberzüge und ein wässriges Elektrolysebad zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, elektrolytische Rutheniumüberzüge bei verschiedenen
Stromdichten herzustellen, indem als Elektrolyt ein Komplexsalz der Formel (NH.) [Ru CIg(H2O) nJ , verwendet
wird, das 3^»^ Gew.-^ Ruthenium enthält.
Die so erhaltenen Rutheniuniabscheidungen weisen jedoch erhebliche innere Spannungen auf, die bei Schichtdicken
über 1,0 bis 1 ,5 /um zur Rissbildung in den Schichten
führen. Die technischen Anwendungen von Ruthenium erfordern dagegen in den nieisben Fällen Schichtdicken von 2, 5 bis
~~) /Lim.
-2-
0098437 167 4
BAD ORIGINAL
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, technische Vorkehrungen zu schaffen, die eine Abscheidung von mehr als
5 /um dicken gleichmässigen Rutheniumschichten ermöglichen,
die weder mit blossem Auge noch bei 500-facher Vergrösserung
Risse oder Sprünge erkennen lassen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss in verfahrenstechnischer
Hinsicht dadurch gelöst, dass die wässrige Lösung einer Rutheniumverbindung, die 0,5 bis 50 g/l Ruthenium enthält,
elektrolysiert wird und dass diese Lösung zusätzlich mindestens eine stabile und lösliche Verbindung mindestens
eines der Elemente der dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente (PSE), insbesondere Gallium, Indium
und Thallium in einer Konzentration von 50 mg/l bis zur
Sättigungskonzentration enthält.
Das Elektrolysebad zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäss dadurch bestimmt, dass es aus einer
wässrigen Lösung einer Rutheniumverbindung besteht, die 0,5 bis 50 g/l Ruthenium enthält und zusätzlich mindestens
eine stabile und lösliche Verbindung mindestens eines der Elemente der dritten Hauptgruppe des PSE, insbesondere
Gallium, Indium und Thallium in einer Konzentration von 50 mg/l bis zur Sättigungskonzentration enthält.
Der Zusatz stabiler und wasserlöslicher Verbindungen von
Elementen der dritten Hauptgruppe des PSE, insbesondere von Ga, In und/oder Th führt zu wesentlich duktileren
Abscheidungsschichten. Diese Metallverbindungen, die
während der Elektrolyse in der Kathodenschicht auftreten,
verändern die Kathodenpolarisation und die Kristallisub
i onsbod iiigurigeri und führen zu Überzügen, die sich
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20U122
wesentlich von denjenigen unterscheiden, die mit dem
herkömmlichen Verfahren zu erhalten sind. Sie haben ein anderes Aussehen (glänzender und weniger stumpf), andere
mechanische Eigenschaften (duktiler, keine Hisse) und
insofern auch eine andere Zusammensetzung, als die Zusatzelemente während der Elektrolyse gemeinsam mit dem
Ru abgeschieden werden.
Als Nebeneffekt der vorgenannten Zusätze werden eine
leichte Verbesserung der Kathodenausbeute, insbesondere
bei hohen Stromdichten, sowie eine verbesserte Festigkeit der Makro- und Makrostruktur beobachtet.
Bei spiel 1 ;
Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung hergestellt
Ruthenium
Indium
Ammoniumsulfamat PH-¥ert -
Badtemperatür
Stromdichte
IO g/l als Komplex (NH,(),5 £Ru2C1s (H2O
3't, *4 Gew. -*) Hu,
mit
■5 g/l (als Sulfat), 15 g/l (Leitfähigkeitssalz),
mit NH1OH, HCl und/oder
H SO, auf 1,5 eingestellt, 60°C und
1 A/dm2.
1 A/dm2.
Die hochglänzenden Abscheidungen, die in vergoldeten
Messingbehältern erhalten wurden, zeigten weder für das
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blosse Auge, noch unter dem Mikroskop Sprünge oder Haarrisse, und das bei Schichtdicken bis zu 10 /um, die mit
einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 12 mg/A.min, d.h.
mit 1 /um pro 9 min, erhalten wurden. Die so abgeschiedenen* Überzüge enthielten ca. 1,2 bis 1,5 % Indium.
Es wurden Abscheidungen mit Hilfe des wie folgt zusammengesetzten Bades erhalten:
Ruthenium 10 g/l als Komplex
Indium 3 g/l (als Sulfamat),
Ammoniumsulfamat 5 g/l,
Amidöschwefelsäure 5 g/l,
Amidöschwefelsäure 5 g/l,
Schwefelsäure bis zu einem ρ -Wert von
1,0 bis 1,5
Badtemperatur 65 bis 70 C,
Stromdichte 1 A/dm .
Die hochglänzenden Abscheidungen, die in vergoldeten
Messingbehältern erhalten wurden, zeigten weder für das blosse Auge, noch unter dem Mikroskop Sprünge oder Haarrisse,
und das bei Schichtdicken bis zu 10yum, die mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 11 mg/A· min erhalten
wurden. Die Abscheidungen enthielten etwa 1,0 bis 1,3 $ Indium.
-5-
009843/1674
2OU122
Die Beispiele dienen lediglich zur besseren Erläuterung der Erfindung, da diese selbstverständlich nicht auf
diese Beispiele begrenzt ist.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die besten Ergebnisse mit Indium und Gallium erzielt werden, da Thallium
weniger löslich ist und zu teilweiser Kristallisation neigt.
Die Wirkung der Zusätze ist ab Konzentrationen der Grössenordnung
von 100 mg/l spürbar, wobei jedoch das Wirkungsmaximum
bei der Zugabe von beispielsweise *5 g/l an Indium
erzielt wird. Mit höheren Konzentrationen ist keine zusätzlich spürbare Wirkung zu erzielen.
Bei ρ -Werten oberhalb von 1,5 erhaltene Abscheidungen
xi
zeigen weniger Glanz und neigen verstärkt zur Ausbildung
von Mikrorissen und Sprüngen, welche das Aussehen beeinträchtigen.
Die Kathodenausbeute nimmt mit der Temperatur zu und ist zwischen 60 und 80 C praktisch konstant. Die Kathodenausbeute
neigt bei steigender Stromdichte zur Verringerung.
Die Überzüge können auf jede Unterlage aufgebracht werden,
die die Elektroabscheidung gestattet, insbesondere auf die gleichen Unterlagen, die die Abscheidung von Gold gestatten,
also Messing, Nickel, Titan usw.
-6-
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Zur Gewährleistung einer guten Haftfähigkeit und zur
Einschränkung der Ausbildung von porösen Überzügen ist es in manchen Fällen vorteilhaft, vor der elektrolytischen
Rutheniumabscheidung eine Goldschicht auf die Unterlage aufzubringen.
-7-
009843/1674
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung .elektrolytischer Ruthenium-Überzüge,
dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung einer Rutheniumverbindung, die 0,5 bis 50 g/l
Ruthenium enthält, elektrolysiert wird und dass dieser
Lösung zusätzlich mindestens eine stabile und lösliche Verbindung mindestens eines der Elemente der dritten
Hauptgruppe des Periodensysteme der Elemente (PSE), insbesondere Gallium, Indium· und Thallium in einer
Konzentration von 50 mg/l bis zur Sättigungskonzentration enthält.
2. Wässriges Bad zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer
wässrigen Lösung einer Rutheniumverbindung besteht, die 0,5 bis 50 g/l Ruthenium enthält und zusätzlich
mindestens eine stabile und lösliche Verbindung zumindest eines der Elemente der dritten Hauptgruppe
des PSE, insbesondere Gallium, Indium und Thallium,
in einer Konzentration von 50 mg/l bis zur Sättigungskonzentration
enthält.
Jae/MP/Hi -22 277
009843/1674
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