DE2445319A1

DE2445319A1 - Alkalisches bad zum stromlosen abscheiden von kupfer

Info

Publication number: DE2445319A1
Application number: DE19742445319
Authority: DE
Inventors: Heribert Reith
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1974-09-23
Publication date: 1976-04-01
Also published as: DE2445319B2

Description

Anlage zur Patentanmeldung Alkalisches Bad zum stromlosen Abscheiden von Kupfer Die Erfindung bezieht sich auf ein stabiles alkalisches Bad ohne Stabilisator zum stromlosen Abscheiden von Kupfer.
Akalische Bäder zum stromlosen Abscheiden von Kupfer sind seit langem bekannt und werden beispielsweise bei der Kunststoffgalvanisierung sowie bei der Herstellung gedruckter Schaltungen in großem Umfange eingesetzt. Diese Bäder enthalten jedoch, wenn sie hinreichend stabil sind, Stabilisatoren, welche die autokatalytische Zersetzung dieser Bäder verhindern sollen. In der Literatur sind zahlreiche derartige Stabilisator-Typen beschrieben, z.B. Cyanide, Nitrite, anorganische Sulfide, verschiedene organische zweiwertige Schwefelverbindungen, Thiophosphate, ferner selenhaltige Verbindungen sowie Osmium- und Wismutverbindungen, Natriumthiosulfat sowie polymerisiertes Glyzerin und andere.
Diese Stabilisatoren schützen zwar das Bad vor autokatalytischer Zersetzung, sie bewirken zumeist jedoch gleichzeitig, daß die Abscheidungsgeschwindigkeit abnimmt oder bei Überdosierung die Abscheidung gnzlich aufhört. Da im allgemeinen nur sehr kleine Mengen an Stabilisator zu dem Bad gegeben werden dürfen, ist die Anfangsdosierung, vor allem aber die Badführung bei älteren Bädern bezüglich des Stabilisatorgehaltes ein großes Problem, da die Bestimmung derartig geringer engen einen großen analytischen Aufwand bedeutet. Als weiterer Nachteil stabilisatorhaltiger chemischer Kupferbäder kommt hinzu, daß häufig die anfänglich gebildete Kupferschicht durch das Bad passiviert wird, so daß ein Aufbau dickerer Kupferschichten in diesen Bädern nicht möglich ist.
Schließlich ist als weiterer Nachteil handelsüblicher stromloser Kupferbäder noc. die Tatsache zu nennen, daß bei Arbeitsruhe der pH-Wert, der üblicherweise über 11 liegt, ab gesenkt werden und bei Wiederinbetriebnahme wieder auf seinen ursprünglichen Wert gebracht werden muß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein stabiles alkalisches Bad ohne Stabilisator zum stromlosen Abscheiden von Kupfer zu entwickeln, um die ganzen obengenannten vehwieriggeiten, die sich aus dem Einsatz stabilisatorhaltiger Bäder ergeben, zu eliminieren. Das Bad soll möglichst einfach zu rühren sein, soll von den Betriebskosten her günstig sein und eine möglichst lange Lebensdauer haben.
Es hat sich überraschendeiiqeise gezeigt, daß ein solches Bad verwirklicht werden kann, wenn erfindungsgemäß als Kupfer(II)-Ionenquelle Kupfer (II)-Hydroxid eingesetzt wird.
Ansonsten enthält das erfindungsgemäße Bad die üblichen Komponenten, Komplexbildner, Natronlauge, Formaldehyd als Reduktionsmittel sowie ein Netzmittel. Andere Zusätze sind dagegen nicht notwendig.
Die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Bad über Monate stabil ist, ist wahrscheinlich darauf zurtekzuführen, daß in ihm nur geringe Mengen an Frendsalzen, vor allem an Anionen enthalten sind. Störend machen sich offenbar vor allem die Anionen von Mineralsäuren, vor allem Sulfationen und Nitrationen, bei der Badstabilität bemerkbar.
Im einzelnen weist das erfindungsgemäße Bad folgende Zusammensetzung auf: Kupfer(II)-Hydroxid 0,5 bis 30 g/l Komplexbildner 5 bis 200 g/l Natriumhydroxid 3 bis 6 g/l Formaldehyd 1 bis 10 g/l Netzmittel 2 ml/l Das Bad wird bei einem pH-Wert von 11 bis 13 betrieben.
Als Komplexbildner können beispielsweise Kaliumnatriumtartrat oder Athylendiamintetraessigsäure (EDTA) bzw. das Natriumsalz desselben eingesetzt werden. Bei Verwendung von Kaliumnatriumt art rat kann das Bad bei Temperaturen zwischen 25 und 450 C, bei Verwendung von EDTA bei Temperaturen bis 600 C betrieben werden.
Als Reduktionsmittel wird Paraformaldehyd oder eine Formalinlösung verwendet.
Das erfindungsgemäße Bad sowie das Ansetzen desselben und die Badführung sollen im folgenden anhand eines Beispiels noch naher erläutert werden.
Das beispielhafte Bad weist folgende Zusammensetzung auf: Cu(OH)2 3 gil K-Na-Tartrat 20 g/l NaOH 4 g/l HCBO 35 %ig 4 ml/l Netzmittel 2 ml/l Zum Ansetzen des Bades stellt man zunächst ein Konzentrat aus Kupferhydroxid und Kaliumnatriumtartrat her. Dabei kann man beispielsweise von Kupfersalzlösungen ausgehen, wie sie z.B. beim Atzen einseitig bedruckter Leiterplatten in großen Mengen anfallen und deren Beseitigung meist mit erheblichen Kosten verbunden ist. Derartige Kupfersalzlösungen werden mit einer Natriumhydroxidlösung bis zum Neutralpunkt versetzt.
Das ausfallende Kupferhydroxid wird abriltriert, gewaschen und in einer Lösung von 200 gil Kaliumnatriumtartrat in der Wärme wieder gelöst. Dieses Konzentrat wird nochmals sorgfältig filtriert und ist dann einsatzbereit. Eine entsprechende menge dieses Konzentrats wird in den Badbehälter gegeben, dieser mit entionisiertem Wasser 3/4 aufgefUllt, die Natronlauge in Wasser gelöst zugesetzt, Netzmittel und Formaldehyd zugegeben und der Badbehälter mit Wasser auf sein endgfiltiges Volumen aufgefüllt. Das Bad ist nun für die chemische Verkupferung einsatzbereit. Üblicherweise wird das Bad bei Raumtemperatur verwendet. Zur Erhöhung der Abscheidungsgeschwindigkeit können 0 jedoch auch Temperaturen bis zu 45 C angewendet werden.
Die Führung des Bades ist denkbar einfach. Verbrauchtes Kupfer wird in Form des oben erwähnten Konzentrates aus Kupferhydroxid und Kaliumnatriumtartrat ergänzt. Das Fehlen von Kupfer wird festgestellt durch Farbvergleich mit einer Lösung aus dem Neuansatz. Der Verbrauch von NaOH wird über den pH-Wert gemessen und nach Bedarf ergänzt. Im Zusammenhang damit steht auch die ergänzung des Formaldehyds) da aufgrund des Reaktionsmechanismus beide voneinander abhängig sind. Eine Ergänzung des Netzmittels ist nur gelegentlich notwendig, da dieses nicht verbraucht wird und lediglich Verschleppungsverluste auftreten. Eine Senkung des pH-Wertes bei Arbeitsende ist nicht notwendig.
Mit dem beschriebenen Bad lassen sich Kunststoffteile, z.B.
Platten für gedruckte Schaltungen, gegebenenfalls mit Bohrungen zur Durchkontaktierung, nach entsprechender Vorbehandlung in 5 Minuten vollständig mit Kupfer bedecken. Die Haftfestigkeit einer solchen stromlos aufgebrachten Nupferschicht, die nach galvanischer Verstärkung gemessen wird, ist sehr gut. Das Gleiche gilt für die Duktilität des erzeugten Niederschlages.
Das erfindungsgemäße Bad läßt sich monatelang ohne jede Störung verwenden und ist in seiner Führung einfach und nicht anspruchsvoll. Insbesondere sind keine größeren ànalytischen Arbeiten während des Betriebes des Bades notwendig.

Claims

Ansprüche

1. Stabiles alkalisches Bad ohne Stabilisator zum stromlosen Abscheiden von Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupfer(II)-Ionenquelle Supfer(II)-Hydroxid eingesetzt wird.

2. Stromloses Kupferbad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: Kupfer(II)-Hydroxid 0,5 bis 30 g/l Komplexbildner 5 bis 200 g/l Natriumhydroxid 3 bis 6 g/l Formaldehyd 1 bis 10 g/l Netzmittel 2 ml/l

3. Stromloses Kupferbad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Ealiumnatriumtartrat oder Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA) bzw. das Natriumsalz desselben eingesetzt werden.

4. Stromloses Kupferbad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Formaldehyd als Paraformaldehyd oder als eine Formalinlösung verwendet wird.