DE2014122C3 - Wäßriges saures Rutheniumbad zur galvanischen Abscheidung von Ruthenium - Google Patents
Wäßriges saures Rutheniumbad zur galvanischen Abscheidung von RutheniumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein wäßriges saures Rutheniumbad,
das ein Komplexsalz des Rutheniums enthält, zur galvanischen Abscheidung von Ruthenium.
Es ist bekannt, elektrolytisch Rutheniumüberzüge bei
verschiedenen Stromdichten herzustellen, indem als Elektrolyt ein Komplexsalz der Formel
(NH4J3[Ru2Cl8(H2O)2N]
verwendet wird, das 34,4 Gew.-% Ruthenium enthält.
Die so erhaltenen Rutheniumabscheidungen weisen jedoch erhebliche innere Spannungen auf, die bei
Schichtdicken über 1,0 bis 1,5 μπι zur Rißbildung in den
Schichten führen. Die technischen Anwendungen von Ruthenium erfordern dagegen in den meisten Fällen
Schichtdicken von 2,5 bis 5 μιη.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, technische Vorkehrungen zu schaffen, die eine Abscheidung von
mehr als 5 μπι dicken gleichmäßigen Rutheniumschichten
ermöglichen, die weder mit bloßem Auge noch bei 500facher Vergrößerung Risse oder Sprünge erkennen
lassen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem eingangs erwähnten Rutheniumbad dadurch gelöst, daß es aus
einer wäßrigen Lösung besteht, die 0,5 bis 50 g/l Ruthenium und zusätzlich mindestens eine Verbindung
mindestens eines Elementes aus der Gruppe Gallium, Indium und/oder Thallium mit einer Konzentration von
50 mg/i bis zur Sättigungsgrenze enthält.
Der Zusatz stabiler und wasserlöslicher Verbindungen von Elementen der Gruppe 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 Kristallisationsbedingungen
und führen zu Überzügen, die sich 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 Risse) 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 MikroStruktur
beobachtet.
Es wurde ein Bad folgender Zusammensetzung hergestellt:
Ruthenium
10 g/l als Komplex
(NH4MRu2CI8(H2O)2N]
mit 34,4 Gew.-o/o Ru,
(NH4MRu2CI8(H2O)2N]
mit 34,4 Gew.-o/o Ru,
Indium
Ammoniumsulfamat
pH-Wert
Badtemperatur
Stromdichte
Stromdichte
5 g/l (als Sulfat),
15 g/l (Leitfähigkeitssalz),
mit NH4OH, HC! und/oder
H2SO4 auf 1,5 eingestellt,
60°C und
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 10 μιτι,
die mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 12 mg/ Amin, d. h. mit 1 ^m 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
Indium
Ammoniumsuitamat
Amidoschwefelsäure
Schwefelsäure
Amidoschwefelsäure
Schwefelsäure
Badtemperatur
Stromdichte
Stromdichte
10 g/l als Komplex
(NH4J3[Ru2CI8(H2O)2N],
3g/l(alsSulfamat),
5 g/l,
5 g/l,
bis zu einem pH-Wert von
1,0 bis 1,5
65 bis 70° C,
1 A/dm2.
1 A/dm2.
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 10 μιτι,
die mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 11 mg/
so Amin erhalten wurden. Die Abscheidungen enthielten etwa 1,0 bis 1,3% Indium.
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/1 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 pH-Werten oberhalb von 1,5 erhaltene Abscheidungen
zeigen weniger Glanz und neigen verstärkt zur Ausbildung von Mikrorissen und Sprüngen, welche das
Aussehen beeinträchtigen.
b5 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.
zur Einschränkung der Ausbildung von porösen Überzügen ist es in manchen Fällen vorteilhaft, vor der
elektrolytischen Rutheniumabscheidung eine Goldschicht auf die Unterlage aufzubringen.
Claims (1)
- Patentanspruch:Wäßriges saures Rutheniumbad, das ein Komplexsalz des Rutheniums enthält, zur galvanischen Abscheidung von Ruthenium, dadurch gekennzeichnet, da.1 es aus einer wäßrigen Lösung besteht, die 0,5 bis 50 g/l Ruthenium und zusätzlich mindestens eine Verbindung mindestens eines Elementes aus der Gruppe Gallium, Indium und/oder Thallium mit einer Konzentration von 50 mg/1 bis zur Sättigungsgrenze enthält
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