DE2256025A1 - METHOD AND COMPOSITION FOR THE GALVANIC DEPOSITION OF LEAD / TIN ALLOYS - Google Patents
METHOD AND COMPOSITION FOR THE GALVANIC DEPOSITION OF LEAD / TIN ALLOYSInfo
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Description
■ 2258025■ 2258025
K 23039 - Dr.Ε/Ρ ■ K-HD Case 937 ι K 23039 - Dr.Ε / Ρ ■ K-HD Case 937 ι
-CHSMICAIS-New York, H-.Y. V.St.A.-CHSMICAIS-New York, H-.Y. V.St.A.
Verfahren und Zusammensetzung für.die galvanische Abscheidung von Blei/Zinn—LegierungenProcess and composition for the electrodeposition of lead / tin alloys
Priorität: 20. Dezember 1971Priority: December 20, 1971
Vereinigte Staaten von AmerikaUnited States of America
Bein Aufbringen einer Blei/Zinn-Legierung besteht ein wachsendes Interesse an glänzenderen Niederschlagen für gedruckte Schaltungen, für die rasche Abscheidung auf Streifen und Drähten und-für das Anlöten von Kontakten bei elektrischen Vorrichtungen und gedruckten Schaltungen. Die gegenwärtig in Fluoboratbädern verwendeten Zusätze sind üblicherweise Leim, Gelatine oder hohe Proteosepeptone. Diese G-länzer des Standes der Technik sind komplizierte Materialgemische, sind im allgemeinen nur schlecht definiert und variieren in der Zusammensetzung, und ergeben beim Gebrauch auf Grund der Ansammlung von Abbauprodukten aggresive Dämpfe. : ~With the application of a lead / tin alloy, there is growing interest in glossier deposits for printed circuit boards, for rapid deposition on strips and wires, and for soldering contacts in electrical devices and printed circuit boards. The additives currently used in fluoborate baths are usually glue, gelatin or high proteose peptones. These prior art glancers are complex mixtures of materials, are generally poorly defined and vary in composition, and give off aggressive vapors in use due to the accumulation of degradation products. : ~
'309827/0993 ./.'309827/0993 ./.
Der am meisten verwendete Zusatz für die galvanische 'Abscheidung einer Zinn/Blei-Iegierung ist ein Pepton. Wenn ein Pepton als Zusatz verwendet wird, dann wird anstelle eines diskonti-l nuierlichen schwammigen detritischen Belags ein durchgehender, ziemlich feinkörniger Niederschlag erhalten, der in allgemeinen eine ziemlich dunkle Farbe aufweist und eine schlechte Deckung im Bereich niedriger Stromdichte und eine schlechte Streukraft zeigt. Das Pepton neigt zur Hydrolyse und kann im galvanischen Bad sehr unangenehme Dämpfe erzeugen.The most widely used additive for the electrodeposition of a tin / lead alloy is a peptone. When a peptone is used as additive, then a continuous, fairly fine-grained precipitate, instead of a discontinuously l ous spongy detrital covering is obtained which has in general a rather dark color and shows poor coverage in the low current density and a poor throwing power. The peptone tends to hydrolyze and can produce very unpleasant vapors in the galvanic bath.
Die Resultate, die gemäß der Erfindung erhalten werden, sind viel "besser, als sie mit den Zusatzsystemen des Standes der Technik erhältlich sind.The results obtained according to the invention are much "better than with the additional systems of the state of the art Technology are available.
Die vorliegende Erfindung bringt die folgenden speziellen Verbesserungen mit sich:The present invention provides the following specific improvements:
1 . Die Niederschläge weisen eine viel hellere Farbe auf und nähern sich dem Weiß.1 . The precipitates are much lighter in color and approach the white.
2. Die Niederschläge sind sehr gleichförmig und zeigereine beträchtliche Abnahme der Korngröße.2. The precipitates are very uniform and show a considerable decrease in grain size.
3. Die niederschlage sind viel glänzender, obwohl nicht hoch .reflexionsfähig.3. The precipitates are much shinier, though not highly reflective.
4. Die Bedeckung bei niedriger Stromdichte ist vorzüglich und außerdem ist die Streukraft verbessert.4. The coverage at low current density is excellent and also the scattering power is improved.
Die gemäß der Erfindung hergestellten Niederschläge finden in der elektronischen Industrie und anderen Gebieten Anwendung, um den galvanisch beschichteten Gegenständen ein verbessertes Aussehen zu geben, um die Lötbarkeit zu verbessern und um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Verfärbung beim Gebrauch zu verbessern.The precipitates produced according to the invention are used in the electronics industry and other fields, in order to give the electroplated objects an improved appearance, in order to improve the solderability and to improve resistance to discoloration in use.
309827/0993309827/0993
BAD ORI&NAL ' ? BAD ORI & NAL ' ?
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Zusatzsysterns für die galvanische Abscheidung- von Zinn/Blei-Legierungen, wobei dieses Zusatzsystem aus einer chemischen Einheit .besteht, welche eine beträchtliche Verbesserung· des Verfahrens gegenüber Systemen des Standes der Technik mit sich bringt.The aim of the invention is to create a new additional system for the galvanic deposition of tin / lead alloys, whereby this additional system consists of a chemical unit, which brings about a considerable improvement in the process over prior art systems.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist .eine Schaffung von, verbesserten Bädern für die Herstellung von Zinn/Blei-legierungsniederschlägen mit ,einer verbesserten Parbe und mit'verbesserten Korneigenschaften.Another object of the invention is to provide improved Baths for the production of tin / lead alloy precipitates with, an improved parbe and with 'improved Grain properties.
Die vorliegende Erfindung betrifft also ein wäßriges Bad für die galvanische Abscheidung von weißen, durchgehenden feinkörnigen Zinn/Blei-Legierungen, wobei das Kennzeichen darin liegt, daß es folgendes enthält:The present invention thus relates to an aqueous bath for the galvanic deposition of white, continuous fine-grained tin / lead alloys, with the characteristic therein lies that it contains the following:
a) 4 bis 53 g/l zweiwertiges Zinn;a) 4 to 53 g / l divalent tin;
b) 1 bis 85 g/l Blei; :b) 1 to 85 g / l lead; :
c) 100 bis 200 g/l freie Pluoborsäure;c) 100 to 200 g / l free pluoboric acid;
d) 4 bis 10 g/l eines Polyäther-Oberflächenmittels;d) 4 to 10 g / l of a polyether surfactant;
e) 0,5 bis 1,0 g/l einer Arylhydroxyverbindung, die aus üaphtholen und substituierten Phenolen ausgewählt ist.e) 0.5 to 1.0 g / l of an arylhydroxy compound selected from oaphthols and substituted phenols.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von galvanischen weißen, durchgehenden.feinkörnigen Zinn/Blei-Legierungsniederschlägen vorgeschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, daß man von einer Anode zu einer Metallkatode durch eine wäßrige Badzusammensetzung einen Strom hindurchführt, die mindestens ein wasserlösliches Zinn(II)-Salz, mindestens ein wasserlösliches Bleisalz, Fluobcrsäure, Borsäure, mindestens ein Polyätheroberflächen-According to the invention there is also a method of manufacture of galvanic white, continuous fine-grained Tin / lead alloy precipitates have been proposed, which is carried out by going from an anode to a Metal cathode passes a current through an aqueous bath composition containing at least one water-soluble Tin (II) salt, at least one water-soluble lead salt, Fluoric acid, boric acid, at least one polyether surface
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mittel und mindestens eine Ary !hydroxylverbindung enthält.contains medium and at least one aryl! hydroxyl compound.
Die Zusammensetzungen und Verfahren sind auf die galvanische Abscheidung in trommeln, Schienen und auf Drähten" anwendbar. Die Konzentrationen an Zinn und Blei können irr. allgemeinen innerhalb der Grenzen schwanken, die in dieser Technik üblich sind. Beispielsweise können Bäder mit einem zweiwertigen Zinngehalt von 4 bis 53 g/l und einem Bleigehalt von 1 bis 85 g/l zusammen mit den hier definierten Zusätzen verwendet v/erden.The compositions and methods are based on electroplating Deposition in drums, rails and on wires "applicable. The concentrations of tin and lead can be insane. generally fluctuate within the limits that are usual in this technique are. For example, baths can have a bivalent Tin content of 4 to 53 g / l and a lead content of 1 to 85 g / l are used together with the additives defined here v / earth.
Polyätheroberflächenmittel, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, umfassen aromatische Polyether und aliphatisch^ Polyäxher. Vorzugsweise ist das Netzmittel ein pclyalkoxyliertes Alky!phenol. Typische polyalkoxylierte Alkylphenole sind polyätrioxylierte Alky !phenole der FormelPolyether surfactants which can be used in accordance with the invention include aromatic polyethers and aliphatic ^ Polyäxher. Preferably the wetting agent is a pclyalkoxylated one Alky! Phenol. Typical polyalkoxylated alkyl phenols are polyetrioxylated alky! phenols of the formula
O f- CHpCHpO A HO f- CHpCHpO A H
/m/ m
worin R für eine Alkylgruppe mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen (vorzugsweise 9 Kohlenstoffatomen) steht und m für eine ganze Zahl von mindestens 5 und vorzugsv/eise nicht mehr als 20 steht,wherein R represents an alkyl group having 5 to 15 carbon atoms (preferably 9 carbon atoms) and m stands for an integer of at least 5 and preferably not more than 20,
Polyätheroberflächenmittel v/erden in Mengen von ungefähr 4 bis 12 g/l (vorzugsweise ungefähr 8 g/l) verwendet.Polyether surfactants are used in amounts of about 4 to 12 g / l (preferably about 8 g / l).
Andere Polyätheroberflächenmittel, die in Kengen von L bis 12 g/l (vorzugsv/eise ungefähr 8 g/l) verwendet werden kennen, sind stickstoffhaltige aliphatische Polyether, welche curch die folgende allgemeine Formel dargestellt werden könnenOther polyether surfactants which are known to be used in amounts from L to 12 g / l (preferably about 8 g / l) are nitrogen-containing aliphatic polyethers, which can be represented by the following general formula
3098 2 7/09933098 2 7/0993
BADBATH
■·5 - ■ i■ · 5 - ■ i
worin TL, R? und R, für eine gerade oder verzweigte Alkyl-■gruppe mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen stehen, η für eine Ganzzahl von mindestens 5 und nicht mehr als 10 steht "und -Iu für ein Kation steht, das aus Wasserstoff, Natrium, Kalium und Ammonium ausgewählt ist.where TL, R ? and R, stands for a straight or branched alkyl group with 3 to 15 carbon atoms, η stands for an integer of at least 5 and not more than 10 "and -Iu stands for a cation consisting of hydrogen, sodium, potassium and ammonium is selected.
Gemäß ""der Erfindung wird weiterhin ein.'galvanisches Bad für ■die galvanische Abscheidung einer Zinn/Blei-legierung vor- ■■ geschlagen, welches ein wässerlösliches 21nn(II)-Salz, ein wasserlösliches Bleisalz und die folgenden Zusätze enthält:According to "" the invention, a galvanic bath for ■ the galvanic deposition of a tin / lead alloy beaten, which contains a water-soluble 21nn (II) salt, a water-soluble lead salt and the following additives:
A). ein Polyätheroberflächenmittel mit mindestens 5 und nicht mehr als 20 Äthersauerstoffatome je Molekül, undA). a polyether surfactant of at least 5 and not more than 20 ether oxygen atoms per molecule, and
B) eine· Arylhydrox3rverbindung,B) an arylhydrox3 r compound,
womit ein durchgehender, mikrokristalliner, gleichförmiger niederschlag mit einer vorzüglichen Bedeckung im niedrigen · Stromdichtebereich erhalten wird. " ■with which a continuous, microcrystalline, uniform Precipitation with excellent coverage in the low Current density range is obtained. "■
Tie Arylphenole, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind Naphthole und substituierte Phenole. Die Arylhydroxyverbindung sollte in einer Menge von 0,5 bis 1 g/l vorliegen.The aryl phenols used in accordance with the invention are naphthols and substituted phenols. The aryl hydroxy compound should be present in an amount of 0.5 to 1 g / l.
üie I-Taphtholverbindungen enthalten ein oder mehrere Hydroxygruppen. Lie liaphtholverbindungen können inerte "Substituenten, wie z.3.. Chlor, enthalten, sollten aber keine nega^civ geladenen Substituenten aufweisen..üie I-taphthol compounds contain one or more hydroxyl groups. Lie liaphtholverbindungen can inert "substituents, as for example 3 .. contain chlorine, but should not contain any nega ^ civ charges Have substituents ..
3 0982 7/099 3 ■. '3 0982 7/099 3 ■. '
• / I • / I
BADBATH
O -O -
Die Paenolverbindungen besitzen ein ceer mehrere Hydrcygruppen. Die Phenolverbir.dungen können ein oder mehrere, aber weniger als 4 inerte Substituenten je Benzolring aufweisen, und sie können inerte Verbindungsgruppen, wie s.B. Sulion— gruppen (-SOp-),enthalten, sollten aber keine negativ geladene Gruppe besitzen.The Paenolverbindungen have one ceer several hydrcy groups. The Phenolverbir.dungen can have one or more, but less than 4 inert substituents per benzene ring, and they can be inert linking groups, such as s.B. Sulion— groups (-SOp-), but should not contain negatively charged Own group.
Die Zusätze bestehen also aus mindestens einem Polyätheroberflächenmittel und mindestens einem Arylhydroxyd. Das Oberflächenmittel dient dazu, lose haftende, fleckige, manchmal dendritisch ^kristalline Zinn/Blei-Legierungsniederschläge eines zusatzfreien Bads in dichte, durchgehende, haftende, mikrolcristalline niederschlage zu verwandeln. Das Arylhydrcxyd bev,'irkt eine starke Verbesserung der Bedeckung im Bereich niedriger Stromdichte und der Streuung.The additives therefore consist of at least one polyether surface agent and at least one aryl hydroxide. The surfactant is used to get loosely adherent, stained, sometimes dendritic ^ crystalline tin / lead alloy deposits of an additive-free bath in dense, continuous, adhesive, to transform microlcristalline precipitate. The aryl hydroxide bev, there is a great improvement in the coverage in the area of low current density and in the scattering.
Typische Beispiele für Naphthole und Phenole, die sich als wirksam herausgestellt haben, sind:Typical examples of naphthols and phenols that have been found to be effective are:
ß-Naphthol a-Naphtholβ-naphthol α-naphthol
1,1'-Bi-2-naphthol1,1'-Bi-2-naphthol
- CH- CH
2,7-liaphthalindiol2,7-liaphthalenediol
309827/0993309827/0993
2,4, c-Triciilorcpaenol2,4, c-Tricilorcpaenol
-,ρ'-ZDihydroxydiphenylsulfon HO-/. . V-S--, ρ'-Z-Dihydroxydiphenylsulfon HO- /. . V-S-
OHOH
0 00 0
_JES zweiwertige Zinn- in der Lösung liefert aas Zinn, welches in der niedergeschlagenen Zinn/Blei-Legierung vorliegt. Jn einem frisch hergestellten Bad, welcties 10 g/l Zinn und 90 g/l Blei enthalt, liegen etwa 85 io des Zinns in zv.Teiwertigexn Zustand vor, wobei der Rest aus vierwertigem Zinn "besteht. l?in solches Bad ergibt einen Siederschlag, der 10 f= Zinn enthält. '."enr. die Kenge des vierwertigen Zinns, zunimmt und die Menge des zweiwertigen-Zinns aTmircmt, dann fällt der Prozentsatz an Zinn in Niederschlag'unter 10 5i.' Jedoch zeigt sich' bei höheren Konzentrationen, "beispielsweise 50 g/l Zinn und 35 g/l Blei, weniger ITeigung,- daß.sich vierwertiges Zinn im Bad bei—_JES divalent tin- in the solution supplies aas tin, which is present in the deposited tin / lead alloy. Jn a freshly prepared bath, welcties 10 g / l tin and 90 g / l of lead contains, are about 85 io of tin in zv. T eivalent state, with the remainder consisting of tetravalent tin ". L? In such a bath produces a boiling impact that contains 10 f = tin." Enr. the kenge of tetravalent tin, increases, and the amount of divalent tin aTmircmt, then the percentage of tin in precipitate falls 'below 10 5i.' However, at higher concentrations, for example 50 g / l tin and 35 g / l lead, there is less tendency - that tetravalent tin in the bath -
de χde χ
Bein !\ormalbetrieb des Bads bleibt der Gehalt an zweiwertigern Linn ν,-eixgehend konstant, wodurch ein niederschlag mit einem gleichmäßiger^ Zinngehalt erhalten wird." ¥enn jedoch die lösung einige Zeit außer Betrieb ist, dann ist es ratsam, das Bad zu filtrieren und es vor Luftzutritt soweit wie möglich zu 'schützen. um die Bildung von vierwertigera Zinn gering zu halten.In normal operation of the bathroom, the bivalent content remains Linn ν, -exciting constant, causing a precipitate with a even tin content is obtained. "¥ ¥ however the solution is out of order for some time then it is advisable to use the bathroom too filter and protect it as much as possible from the ingress of air. to keep the formation of tetravalent tin to a minimum.
Las als ?lucborat aufgelöst Blei liefert das Blei, welches in der niedergeschlagenen Zinn/31ei—Legierung enthalten ist.Lead dissolved as? Lucborate provides the lead contained in the precipitated tin / 31ei alloy.
■■reie ?lucccrsäure ist deshalb im Bad enthalten, daß die errorderliche Aktivität entsteht, daß die leitfähigkeit ge steiger ·■■ Free luccric acid is therefore contained in the bathroom that the necessary Activity arises that the conductivity increases
309827/0993 ' '■309827/0993 '' ■
BAD ORIGINAL BATH ORIGINAL
_ "J_ "J
wird, daß ein feinkörniger Niederschlag erhalten wird und daß die Baumbildung verhindert wird. Der Gehalt kann 100 bis 200 g/l betragen.becomes that a fine-grained precipitate is obtained and that tree formation is prevented. The content can be 100 to 200 g / l be.
Die Borsäure wird dem Bad zugesetzt, um die Stabilität des Bads aufrecht zu erhalten. Annähernd 25· g/l Borsäure haben sich als brauchbar erwiesen, aber diese Konzentration ist nicht kritisch.The boric acid is added to the bath to maintain the stability of the bath. Approximately 25 g / l boric acid have been found to be Proven useful, but this concentration is not critical.
Die bevorzugten Betriebsbedingungen, wie s.B. pH, temperatur und Stromdichte, können je nach der jeweiligen Badzusammensetzung und nach der Hatur des Gegenstands, auf dem auf galvanischem Wege die Zinn/Blei-Legierung niedergeschlagen werden soll, variieren. Im allgemeinen werden gute galvanische Zinn/Blei-Legierungsniederschläge innerhalb eines spezifischen Bereichs von Arbeitsbedingungen erhalten.The preferred operating conditions, as s.B. pH, temperature and current density, can depend on the particular bath composition and according to the nature of the object on which the tin / lead alloy is to be deposited by electroplating. Generally good galvanic Tin / lead alloy precipitates obtained within a specific range of working conditions.
Die galvanische Abscheidung der Zinn/Blei-Legierung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen kann bei Temperaturen von ungefähr TC bis 6C0C (vorzugsweise 15 bis 2C0C) entweder mit oder ohne Rühren ausgeführt werden. Die Temperatur der galvanischen Lösung ist gewöhnlich die Raumtemperatur, beispielsweise 35 C oder darunter. Bei niedrigeren Temperaturen, wie z.B. 15 bis 20 C, werden optimale Resultate erhalten. Bei einigen Arbeitsweisen, bei denen ein beträchtlicher, ZellenstrcEi · verwendet v/ird, der eine !Temperaturerhöhung zur Folge hat, ir.uß in geeigneter Weise gekühlt werden, beispielsweise durch Kühlwasser, welches durch eine eingetauchte Kühlschlange hindurchfließt, durch Kühlmaschinen usw.. Bei Verwsndung von durchschnittlichen Stroindichten von 0,5 bis 5,0 A/dm werden Zinn/Blei-Legierungsniederschläge mit einer durchschnittlichen Dicke von 0,25 bis 25 μ in Abscheidungszeiten von durchschnittlich 0,1 bis 10 min erhalten.The electrodeposition of the tin / lead alloy using the compositions of the invention can be (preferably 15 to 2C 0 C) is carried out either with or without agitation at temperatures of about 0 C to 6C TC. The temperature of the galvanic solution is usually room temperature, for example 35 C or below. At lower temperatures, such as 15 to 20 C, optimal results are obtained. In some working methods in which a considerable cell line is used, which results in a temperature increase, cooling must be carried out in a suitable manner, for example by cooling water flowing through an immersed cooling coil, by cooling machines, etc. Using average current densities of 0.5 to 5.0 A / dm, tin / lead alloy deposits with an average thickness of 0.25 to 25 μ are obtained in deposition times of an average of 0.1 to 10 minutes.
Nötigenfalls kann für eine gleichförmige Bewegung der. galvanischen Bads gesorgt werden, und zwar entweder durch eine mechanische Bewegung des zu beschichtenden Gegenstands oder durchIf necessary, for a uniform movement of the. galvanic Bads are taken care of, either by a mechanical movement of the object to be coated or by
309827/0993309827/0993
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
lösungarührung während der galvanischen Abscheidung. £i:i solches Rühren kann die "Verwendung van hohen 'ADscheidungsstroriaichten auf dem galvanisch au "beschichtenden Gegenstand ermöglichen. ■ . solution stirring during electrodeposition. £ i: i Such agitation can the "use van high 'ADscheidungsstroriaichten on the electrically au" be coated permit. ■.
Bei'der galvanischen Abscheidung von . Zinn/Blei-Iiegierungen. l'Cönner. die Teile auf Schienen beschichtet werden,, d.h. auf Haltern, \*relche einzelne oder mehrere Teil festhält en», die. -im allgemeinen gleich sein können, die aber auch eine verschiedene Größe,- verschiedene geometrische Form,, usw. aufweisen, kennen. Die Teile können auch als Hasse in rotierenden Trommeln beschichtet werden. 3ei dieser Art .von Beschichtung,, die gewöhnlich zur Beschichtung von kleineren Seilen verwendet wird.,, die selbst zu einer Rommelwirkung führen, besteht, die Beschickung der Trommel gewöhnlich aus den gleichen Seilen,, obwohl auch gemischte .Beschickungen verwendet werden "können.« ¥egen der Anzahl t de"r Größe· und der Porm der Teile ist. es wichtig* daß das auf diese Weise angesetzte galvanische Bad. einen möglichst großen Stromdichtebereich .aufweist, in dem ein -albglanz erhalten wird. I5s ist atich wichtig, daß die Grenzstromdichte, d»hfc die Stromdichte, bei der die !Tieder— ■ schlage keine gesunde Struktur und kein gesundes Aussehen mehr aufweisen, so hoch wie möglich ist, um die weiten Variationen der ICatodenstromdichte zu berücksichtigen,, die auf Grund der Größe und der komplizierten Porm der zu besehich- . tenden Teile angetroffen werden können. . .During the galvanic deposition of. Tin / lead alloys. l'Cönner. the parts are coated on rails ,, ie holders \ * r elk single or multiple part holds en ", the. -can generally be the same, but they also have a different size, - different geometrical shape, etc., know. The parts can also be coated in rotating drums as Hasse. 3 In this type of coating, which is usually used to coat smaller ropes, which in themselves result in a drum effect, the drum is usually loaded from the same ropes, although mixed loads can also be used. Because of the number t of the size and the shape of the parts. it is important * that the galvanic bath applied in this way. As large a current density range as possible, in which a semi-gloss is obtained. I5s is atich important that the limiting current density, d "h f c is the current density at which the! Tieder- ■ suggest not have a healthy structure and no healthy look more, as high as possible, to account for the wide variations in ICatodenstromdichte ,, which due to the size and the complicated shape of the to be viewed. trending parts can be encountered. . .
Das Polyäthercberflächenmittel,,. wie- z.,3. Tergitol ilon-Ionic aP—35 kann als konzentrierte wäßrige Grundlösung, beispiels—■ v;eise 100 g/l zugegeben-werden, in welcher I'orm es. in einer Zonzentration von 40 bis 80 ml/l oder 4 .bis 3 IiCoI.-fi ■ ztige— ■ ■ setzt v/er den kann«The polyether surfactant ,,. such as, 3. Tergitol ilon-Ionic aP-35 can be added as a concentrated aqueous base solution, for example 100 g / l, in whatever form it is. in a concentration of 40 to 80 ml / l or 4 to 3 IiCoI. -fi ■ ztige— ■ ■ sets v / he can «
Lie Zirfindung wird durch die folgenden Beispiele näher er- -, . ; Lie Zirfindung is explained in more detail by the following examples. ;
309827./0J9M
ÖAD ORIGIISIAt309827./0J9M
ÖAD ORIGIISIAt
49-49-
Sin galvanisches Bad für die Abscheidung einer .Legierung nit cO γ> Zinn und 40 £ Blei der folgenden Zusammensetzung v/urde hergestellt:A galvanic bath for the deposition of an alloy with cO γ> tin and 40 pounds of lead with the following composition was produced:
Zinii(Il)-fluoborat-Konzentrat (49,6 Gew.-*;) 16,2 VcIv-SZinii (II) fluorate concentrate (49.6 wt .- *;) 16.2 VcIv-S
31eifluoborat-Konzentrat (50 Gew.-jS) 6,3 Vol.-% 31eifluoborate concentrate (50% by weight) 6.3 % by volume
Fluoborsäure (49 Gew.-^) 15,0 YcI.-;.'Fluoboric acid (49 wt .- ^) 15.0 YcI.- ;. '
Borsäure 15,6 g/lBoric acid 15.6 g / l
Wasser 62,5 YcI,-^Water 62.5 YcI, - ^
das ergibtthat makes
zweiwertiges Zinn 52 g/ldivalent tin 52 g / l
Blei 30 g/l.Lead 30 g / l.
freie Fluoborsäure 100 g/l freie Borsäure 25 g/lfree fluoboric acid 100 g / l free boric acid 25 g / l
Die PIull-Zellen-Abscheidungsbedingungen waren wie folgt:The PIull cell deposition conditions were as follows:
lösungsvolumen 267 mlsolution volume 267 ml
Temperatur . 200GTemperature. 20 0 G
Rühren magnetisches RührenStirring magnetic stirring
Zellenstrom 1 ACell current 1 A
Zeit 5 minTime 5 min
Anode Platte aus einer LegierungAnode plate made of an alloy
mit 60 fo Zinn und 40 > > Bleiwith 60 fo tin and 40>> lead
Kathode poliertes MessingPolished brass cathode
Zua obigen Pad wurden 8 g/l eines Nonylphenol/Athylenoxyd-Kondensats zugegeben, welches ungefähr 15 J-lthylenoxydiTrurirer. je Molekül enthielt (es wird von der Union Carbide Chemical Corporation als Tergitol Kon-Ionic IIP-35 verkauft).8 g / l of a nonylphenol / ethylene oxide condensate were added to the above pad added, which is about 15 J-EthylenoxydiTrurer. per molecule (sold by Union Carbide Chemical Corporation as Tergitol Kon-Ionic IIP-35).
Die Niederschläge aus diesem System waren wai;3, durchreaond und feinkörnig. 309827/0993The precipitates from this system were wai; 3, throughreaond and fine-grained. 309827/0993
BAD ORIGINAL ; BATH ORIGINAL ;
Beispiel 2 . . Example 2 . .
Zine 3-ruriälösung vcn ß-lTaphthol wurde dadurch, hergestellt, daß 144,2 g (1 KoI) pulverisiertes ß-Uaphthol von U.S..?.-Reinheit unter mechanischem Rühren'zu Wasser zugegeben wurden. Dann wurden 50 g chemisch reine NaCH-Pellets, die vorher in 2CO ml Wasser aufgelöst vor den waren, zugegeben. Das Rühren wurde fortgesetzt, "bis das ß-Haphthol aufgelöst v/ar. Dann wurden 3 g Aktivkohle (Darco S 51-Red Label oder eine entsprechende Karke) zugegeben und das Rühren wurde 1 st fortgesetzt, worauf filtriert wurde. Das Filtrat würde mit Wasser auf 1440 ml verdünnt, so da£ eine lösung mit 100 g/l ß-ifaphthol erhalten wurde. 1 Vol.-Teil gereinigte 100 g/l-ß-Kaphthol-Grundlösung wurde nit 1-YoI.-Teil 100 g/l-Grundlösung von Tergitol ΙΓοη— Ionic IiI-35 gemischt. .. -..-,.Zine solution of β-l-taphthol was prepared in that 144.2 g (1 KoI) powdered ß-Uaphthol from U.S ..? - purity were added to water with mechanical stirring. then 50 g of chemically pure NaCH pellets, which were previously in 2CO ml Water dissolved before the goods were added. The stirring was continued "until the ß-haphthol dissolved v / ar. Then were 3 g activated carbon (Darco S 51-Red Label or equivalent Karke) was added and stirring was continued for 1 hour, whereupon was filtered. The filtrate was made up to 1440 ml with water diluted so that a solution containing 100 g / l ß-ifaphthol is obtained became. 1 part by volume of purified 100 g / l ß-caphthol base solution was nit 1-YoI.-Teil 100 g / l basic solution of Tergitol ΙΓοη— Ionic IiI-35 mixed. .. -..- ,.
10 nl/1 der Grundlösung vrarden der Badzusammensetzung von Beispiel 1 zugegeben, wobei 0,5 g/l ß-Iiaphthol erhalten v/urden.. Das ß-Naphthol vrurde vollständig aufgelöst und der resultierte niederschlag v/ar weiß, halbglänzend, mikrokristallin, durchgehend und feinkörnig und zeigte keinerlei Defekte-und eine viel bessere Bedeckung bei niedriger Stromdichte als im Beispiel"1. - " ■10 nl / 1 of the basic solution give the bath composition of Example 1 added, with 0.5 g / l ß-iaphthol being obtained. The β-naphthol was completely dissolved and the result Precipitation v / ar white, semi-glossy, microcrystalline, continuous and fine-grained and showed no defects whatsoever a much better coverage at low current density than in the example "1. -" ■
Beisriel 5Example 5
(7ergleich) - (7-like) -
Ein- System, das demjenigen von Beispiel 1 identisch war·, aber kein Polyätheroberflächenmittel enthielt, ergab einen dendritischen, lose, haftenden, schwammigen, diskontinuierlichen I-Tie der schlag, mit einer sehr schlechten Bedeckung im Bereich niedriger Stromdichte sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite der Kathode.A system identical to that of Example 1 · but contained no polyether surfactant gave a dendritic, loose, adherent, spongy, discontinuous I-Tie the strike, with very poor coverage in the area low current density on both the front side and on the back of the cathode.
309827/0993309827/0993
BAÖBAÖ
Die drei obigen Beispiele seigen, daß bei der galvanischen Abscheidung einer Zinn/Blei-Legierung in einem Flucbcratbad eine Kombination aus einen nicht-ionischen Polyäthercb-rflächenmittel, wie z.B. Tergitol Non-ionic IIP—35, und aus ß-Naphthol feinkörnigere, glänzendere und weißere Niederschläge sowie eine stark verbesserte Bedeckung im Bereich niedriger Stromdichte ergibt, was besonders bei gedruckten Schaltungen, bei denen durch die Löcher hindurch abgeschie-, den werden muß, wichtig ist.The three above examples show that the electrodeposition of a tin / lead alloy in a Flucbcratbad a combination of a non-ionic polyether surfactant, such as Tergitol Non-ionic IIP-35, and off ß-Naphthol finer-grained, glossier and whiter precipitates as well as a greatly improved coverage in the area of low current density results, which is especially true in the case of printed Circuits in which deposited through the holes, which is important.
v.'enn "beispielsweise dem Zirm/Blei-Pluoboratbad das Äquivalent von 4 bis S g/l von beispielsweise Tergitol Non-ionic NP-35 zugesetzt wird, dann wird anstelle eines dendritischen, schwammigen, diskontinuierlichen Niederschlags,der bei einem zusatzfreien Bad in der Hull-Zelle entsteht, ein feinkörniger, halbglänzender, weißer durchgehender Niederschlag erhalten. 77enn die Naphthol-, oder Phenolverbindung in einer Konzentration von beispielsweise 0,5 bis 1 g/l zugegeben wird, dann werden all die guten Niederschlagseigenschaften beibehalten,, aber zusätzlich wird eine vorzügliche Bedeckung im Bereich niedriger Stromdichte erhalten. Wenn dem Zinn/Blei-Pluoboratbac. nur 0,5 bis 1 g/l Naphthol oder Phenol und kein PolyetherOberflächenmittel zugesetzt wird (das Naphthol oder Phenol kann in Form einer Lösung in einem Lösungsmittel wie Cellosolve oder als wäßrige Lösung des Natriumsalzes zugegeben werden, worauf der größte Teil des Naphthols oder Phenol: ausfallen kann, wobei eine ziemlich niedrige Sättigungskonzentration von beispielsweise weniger als 0,1 g/l erhalten wird), dann kann der Niederschlag weiß, durchgehend und feinkörnig sein und eine gute Bedeckung im niedrigen Stromdichtebereich aufweisen, aber am Ende des Bereichs hoher Stromdichte besteht dann eine große '."ahrscheinlichkeit, daß der Niederschlag dendritisch oder schwammig ist, wobei in den anderen Seilen des Bereichs ?ehler, wie z.B. Lunker, Streifen usw., auftreten können. Um dies zu erläutern seien die folrcncen Beispiele angegeben:v.'enn "for example the Zirm / lead pluoborate bath the equivalent from 4 to 1/2 g / l of, for example, Tergitol Non-ionic NP-35 is added, then instead of a dendritic, spongy, discontinuous precipitate, which occurs in an additive-free bath in the Hull cell, a fine-grained, semi-glossy, white solid precipitate obtained. 77enn the naphthol or phenol compound in one Concentration of, for example, 0.5 to 1 g / l is added, then all the good precipitation properties are retained. but in addition an excellent coverage in the area of low current density is obtained. If the tin / lead pluoboratbac. only 0.5 to 1 g / l naphthol or phenol and none Polyether surface agent is added (the naphthol or Phenol can be added in the form of a solution in a solvent such as cellosolve or as an aqueous solution of the sodium salt whereupon most of the naphthol or phenol: can precipitate, with a fairly low saturation concentration of, for example, less than 0.1 g / l is obtained), then the precipitate can be white, continuous and fine-grained and have good coverage in the low current density range, but at the end of the high current density range there is then a high probability that the precipitation is dendritic or spongy, with holes in the other ropes in the area, such as voids, stripes, etc., may occur. In order to explain this, let us use the folks Examples given:
30982 7/099330982 7/0993
BADBATH
- 43- 43
Zusatz vcn Ary !alkohol; alleine ' - Addition of ary! Alcohol; alone '-
Zin nit des von Beispiel 2 identisches System, auSer daß das Polyätheroberflächeiircittei weggelassen worden war, ergab einen fehlerhaften ITiederschlag, der im Bereich-hoher Stromdichte dendritisch v/ar. - ' ■ - . . .The system is identical to that of Example 2, except that the Polyether surface element had been omitted gave one faulty precipitation occurring in the area-high current density dendritic v / ar. - '■ -. . .
Beispiel 5 (Vergleich) ■■"."- . Example 5 (comparison) ■■ "." -.
Ein Fluoboratverzinnungsbad wurde hergestellt, welches die folgende 'Zusammensetzung aufwies: - : ( A fluoborate tinning bath was prepared which had the following composition: - : (
Zinn(Ii)-fluoborat-Konzentrat -(49,6 <p) ■ .25,2 Vol.-?1 Fluoborsäure (49 5$), 14,2 Vol.-^- 'Tin (ii) fluoborate concentrate - (49.6 <p) ■ .25.2 vol .-? 1 fluoboric acid (49 5 $), 14.2 vol .- ^ - '
Wasser · 60,6 Vol.-cß> Water · 60.6 vol. - c ß>
(was 81 g/l Zinn und -100 g/l freie' Fluoborsäure ergibt).(which gives 81 g / l tin and -100 g / l free 'fluoboric acid).
Dieses System ergab einen porösen, diskontinuierlichen ITiederschlag mit einer sehr schlechten Bedeckung im-Bereich niedriger Stromdichte. ' -This system resulted in a porous, discontinuous one It precipitation with very poor coverage in the area low current density. '-
Beispiel 6 (Vergleich)' . ' Example 6 (comparison) ' . '
Zu einem S'luoboratzinnbad, das mit demjenigen von Beispiel 5 identisch war', wurden 8 g/l eines I-Tonylphenol/Athylenoxyd-Kondensats zugegeben, v/elches-ungefähr 15 Ä'thylenoxydgruppen je Molekül enthielt. Der erhaltene Niederschlag neigte zu ■ "einer Ifekrolcristallinität und hatte eine sehr schlechte Bedecl-rung in Bereich niedriger Stromdichte.To a S'luoboratzinnbad that with that of Example 5 was identical ', 8 g / l of an I-tonylphenol / ethylene oxide condensate were added, v / elches-about 15 ethylene oxide groups contained per molecule. The precipitate obtained tended to ■ "an ifecrol crystallinity and had very bad coverage in the area of low current density.
Beispiel 7 (Vergleich) ' - ' ' Example 7 (comparison) '-''
"tJer/a 10 ml/1 einer. Grundlö,sung von ß-ITaphthol (hergestellt · wie in Beispiel-2)-dem Bad von Beispiel.6 zugesetzt wurden, dann entstand ein weißer, ziemlich feinkörniger,, kontinuier- "Every 10 ml / 1 of a basic solution of β-ITaphthol (prepared as in Example-2) were added to the bath of Example 6, then a white, fairly fine-grained, continuous-
3 0 9827/09933 0 9827/0993
ßA0 ORIOjNAL ,..,.ßA0 ORIOjNAL, ..,.
lieber Niederschlag, aber die Bede drang im Bereich niedriger Stromdichte war schlecht.prefer precipitation, but the concern penetrated in the area lower Current density was bad.
Zu dem Bad von Beispiel 7 wurden 4-ml/l 31eifluoborat-iCon.zentrat zugegeben. Der erhaltene Niederschlag war weiß, feinkörnig und kontinuierlich und zeigte eine vorzügliche Bedeckung im Bereich niedriger Stromdichte *4 ml / l of eifluoborate concentrate were added to the bath of Example 7 admitted. The resulting precipitate was white, fine-grained and continuous and showed excellent coverage in the range of low current density *
So wird bei einem Pluoboratverzinnungsbad bei einem Zusatz von beispielsweise 4- bis 8 g/l Polyätheroberflächennittel ' plus 0,5 bis 1 g/l ß-Naphthol ein weißer, makrokristalliner matter Niederschlag, der kontinuierlich ist, im Hull-Sellen- ■ test erhalten und nicht der grobkristalline diskontinuierliche poröse (es sind nur verstreute Ins.eln eines Zinnkristall niederschlags vorhanden) Niederschlag aus dem zusatzfreien Bad. Jedoch ist die Bedeckung im Bereich niedriger"Stromdichte schlecht. Bei der Zugabe von Bleifluoborat in einer "niedrigen Konzentration, so daß ein Niederschlag mit 2 bis 5 Gew.-Blei erhalten wird, wird ein weißer, mikrokristalliner, gleich förmiger kontinuierlicher Niederschlag erhalten, der auch eine vorzügliche Bedeckung in niedrigen Stromdichtebereich zeigt, d.h., daß der Zusatz von Blei einen bemerkenswerten Effekt auf die Verbesserung des Niederschlags im Bereich niedriger Stromdichte ausübt.This is the case with a pluoborate tinning bath with an additive for example 4 to 8 g / l polyether surfactant ' plus 0.5 to 1 g / l ß-naphthol a white, macrocrystalline dull precipitation, which is continuous, in the Hull-Sellen- ■ test received and not the coarsely crystalline discontinuous porous (there are only scattered islands of a tin crystal precipitation present) Precipitation from the additive-free bath. However, the coverage is in the "low" current density range bad. When adding lead fluoborate in a "low Concentration so that a precipitate with 2 to 5 wt. Lead is obtained, a white, microcrystalline, uniform continuous precipitate is obtained, which is also a shows excellent coverage in the low current density range, that is, the addition of lead has a remarkable effect on improving precipitation in the area lower Current density.
Ähnliche Resultate v/erden mit einem anderen Phenol und ηit einem anderen Naphthol erhalten. Die Herstellung von zwei anderen typischen Grundlösungen ist wie folgt:Similar results are obtained with a different phenol and ηit obtained another naphthol. The making of two other typical basic solutions is as follows:
100 g 2,4,6-Trichlorophenol und 25 g NaOH wurden in ungefähr· 900 ml Wasser aufgelöst. Die Lösung wurde 3 st mit 3 g Aktiv-100 g 2,4,6-trichlorophenol and 25 g NaOH were in approx. 900 ml of water dissolved. The solution was 3 st with 3 g of active
"■■-·.·■ ■ . /."■■ - ·. · ■ ■. /.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
-. -4ε- -. -4ε-
kohle "behandelt und dann filtriert, worauf dann das Eil trat mit Wasser auf 1 1 verdünnt wurde. Zur Herstellung der Zusatzgrundlösung v/urde 1 Vol..-'Teil der Lösung mit 1 Vol.-Teil einer 1CC g/1-Grundlösung von Tergitol Non-ionic 1TP-35 gemischt.charcoal "and then filtered, whereupon the express occurred was diluted to 1 l with water. For the preparation of the additional basic solution v / urde 1 vol. part of the solution with 1 part by volume of a 1CC g / 1 basic solution of Tergitol Non-ionic 1TP-35 mixed.
Beispiel 10 - Example 10 -
100 g 4,4'-I)ihydrGxydiphenylsulfon und. 40 g KaOH wurden in ungefähr 900 ml Wasser aufgelöst. Die Lösung wurde 3 st mit 3 g Aktivkohle "behandelt und filtriert, und das Piltrat v/urde mit Wasser auf 1 1 verdünnt. Zur Herstellung der Zusatzgrundlösung v/urde 1 .Tol.-ieil der erhaltenen Lösung mit 1 Vol.-Teil einer 100 g/1-Grundlösung von Tergitol lon-Ionic NP-35 gemischt. -100 g 4,4'-I) ihydrGxydiphenylsulfon and. 40 g of KaOH were in about 900 ml of water dissolved. The solution was 3 st with 3 g activated charcoal "treated and filtered, and the Piltrat v / urde diluted to 1 liter with water. To prepare the additional base solution, 1 tol.-iil of the solution obtained was added with 1 part by volume of a 100 g / 1 basic solution of Tergitol lon-Ionic NP-35 mixed. -
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3 0 9 8 2 7 ?%9φ Öf ORIGINAL3 0 9 8 2 7?% 9φ Ö f ORIGINAL
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