DE2445319B2 - Alkalisches Bad zum stromlosen Abscheiden von Kupfer - Google Patents
Alkalisches Bad zum stromlosen Abscheiden von KupferInfo
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Description
0,5 nis 30 g/l
5 bis 200 g/l
3 bis 6 g/l
5 bis 200 g/l
3 bis 6 g/l
1 bis 10 g/l
2 m/l
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mit der Maßgabe, daß der molare Anteil des Komplexbildners größer ist als der molare Anteil
des Kupfer(II)-Hydroxids.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein stabiles alkalisches Bad ohne Stabilisator zum stromlosen Abscheiden von
Kupfer.
Alkalische Bäder zum stromlosen Abscheiden von Kupfer sind seit langem bekannt und werden beispielsweise
bei der Kunststoffgalvanisierung sowie bei der Herstellung gedruckter Schaltungen in großem Umfang
eingesetzt Diese Bäder enthalten jedoch, wenn sie hinreichend stabil sind, meistens Stabilisatoren, welche
die autokatalytische Zersetzung dieser Bäder verhindem 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
gänzlich 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 Stabilisa- so
torgehaltes ein großes Problem, da die Bestimmung derartig geringer Mengen 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 noch die Tatsache zu nennen,
daß bei Arbeitsruhe der pH-Wert, der üblicherweise über 11 liegt, abgesenkt werden und bei Wiederinbetriebnahme
wieder auf seinen ursprünglichen Wert gebracht werden muß.
Aus der DE-AS 11 95 574 ist es bekannt, stabilisatorfreie
Kupferbäder mit CuSO4, CuCl, CuCl2, CuCO3,
Cu(Il)-Acetat sowie Q12O und CuO anzusetzen. Cu2O
und CuO stellen jedoch keine wasserlöslichen Kupfersalze dar. und es muß bezweifelt werden, ob sich diese
Oxide überhaupt für den vorgesehenen Zweck einsetzen lassen, da Cu2O, wie der Nachweis reduzierender
Stoffe mit Hilfe der Fehling'schen Lösung zeigt, in alkalischer Tartratlösung unlöslich ist Bei CuO fehlt
eine entsprechende Löslichkeitsangabe selbst in Gmelins
Handbuch der anorganischen Chemie. Alle anderen genannten Kupfersalze bringen Fremd-Anionen in das
Bad, was sich auf die Langzeit-Stabilität desselben nachteilig auswirkt Daher soll im Falle einer Unterbrechung
der Kupferabscheidung der pH-Wert nach der sauren Seite verschoben werden, was vorzugsweise mit
Schwefelsäure geschieht, so daß hierdurch wiederum Fremd-Anionen in das Bad gelangen.
Das Bad nach der DE-AS 12 58 699, das ebenfalls ohne Stabilisator angesetzt wird, soll zwar frei von
Kupfercarbonat sein, da dieses die Abscheidungsgeschwindigkeit
verringert, es enthält aber, wie die Beispiele ausweisen, ausschließlich Kupfersulfat als
Kupferionenquelle, so daß wiederum Fremd-Anionen in das Bad gelangen. Daß auch hier die Stabilität des Bades
nicht ganz unproblematisch ist, zeigt der Hinweis, daß diese durch Hindurchleiten von Luft oder Sauerstoff
weiter verbessert werden kann.
Schließlich ist aus der DE-AS 13 00 762 ein Kupferbad bekannt, das wiederum Kupfersalze von Mineralsäuren
und darüber hinaus Ammoniumionen als Stabilisator enthält Dieses Bad konnte zwar 4 Wochen
ohne Zersetzung aufbewahrt werden, jedoch ist »aufbewahren« nicht gleichbedeutend mit »gebrauchen«,
denn derartige Bäder werden vorzugsweise während des Gebrauchs, d. h. während des Verkupferns
der Substrate, instabil und zersetzen sich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein stabiles alkalisches Bad ohne Stabilisator zum stromlosen
Abscheiden von Kupfer zu entwickeln, das auch während des Gebrauchs eine hohe Stabilität bei
ausreichender Abscheidungsgeschwindigkeit aufweist. Das Bad soll möglichst einfach zu führen sein, soll von
den Betriebskosten her günstig sein und eine lange Lebensdauer haben.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß ein solches Bad verwirklicht werden kann, wenn erfindungsgemäß
als Kupfer(H)-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 offenbar darauf zurückzuführen,
daß in ihm nur geringe Mengen an Fremdsalzen, vor allem an Anionen enthalten sind. Störend machen sich
wohl 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
Komplexbildner
Natriumhydroxid
Formaldehyd
Komplexbildner
Natriumhydroxid
Formaldehyd
0,5 bis 30 g/l
5 bis 200 g/I
3 bis 6 g/l
1 bis 10 g/l
3 ml/1
5 bis 200 g/I
3 bis 6 g/l
1 bis 10 g/l
3 ml/1
Das Bad wird bei einem pH-Wert von 11 bis 13
betrieben.
Als Komplexbildner können beispielsweise Kaliumnatriumtartrat
oder Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA) bzw. das Natriumsalz desselben eingesetzt
werden. Bei Verwendung von Kaliumnatriumtartrat
kann das Bad bei Temperaturen zwischen 25 und 450C,
bei Verwendung von EDTA bei Temperaturen bis 600C
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 näher erläutert werden.
Das beispielhafte Bad weist folgende Zusammensetzung auf:
Cu(OH)2 | 3 g/l |
K-Na-Tartrat | 20 g/i |
NaOH | 4 g/l |
HCHO,35%ig | 4 ml/1 |
Netzmittel | 2ml/I |
Zum Ansetzen des Bades stellt man zunächst ein Konzentrat aus Kupferhydroxid und Kaliuinnatrumtartrat
her. Dabei kann man beispielsweise von Kupfersalzlösungen ausgehen, wie sie z. B. beim Ätzen 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 abfiltriert gewaschen und in einer Lösung von 200 g/l
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 3A aufgefüllt die Natronlauge
in Wasser gelöst zugesetzt Netzmittel und Formaldehyd zugegeben und der Badbehälter mit
Wasser auf sein endgültiges Volumen aufgefüllt Das Bad ist nun für die chemische Verkupferung einsatzbereit
Üblicherweise wird das Bad bei Raumtemperatur verwendet Zur Erhöhung der Abscheidungsgeschwindigkek
können jedoch auch Temperaturen bis zu 45° C angewendet werde.n.
Die Führung des Bades ist denkbar einfach. Verbrauchtes Kupfer wird in Form des oben erwähnten
Konzentrats 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
auftretea Eine Senkung des pH-Wertes bei
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 Kupferschicht die nach
galvanischer Verstärkung gemessen wird, ist sehr gut Das gleiche gilt für die Duktilität des erzeugten
Niederschlags.
Das erfindungsgemäße Bad läßt sich monatelang ohne jede Störung verwenden und ist in seiner Führung
einfach und nicht anspruchsvoll. Insbesondere sind keine größeren analytischen Arbeiten während des
Betriebes des Bades notwendig.
Claims (2)
1. Stabiles alkalisches Bad ohne Stabilisator zum stromlosen Abscheiden von Kupfer, das eine s
Kupfer(H)-IonenquelIe, einen Komplexbildner, ein Alkalihydroxid sowie ein Reduktionsmittel enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß als Kupfer^ I)-Ionenquelle Kupfer(H)-Hydroxid eingesetzt
ist ίο
2. Stromloses Kupferbad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742445319 DE2445319B2 (de) | 1974-09-23 | 1974-09-23 | Alkalisches Bad zum stromlosen Abscheiden von Kupfer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742445319 DE2445319B2 (de) | 1974-09-23 | 1974-09-23 | Alkalisches Bad zum stromlosen Abscheiden von Kupfer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2445319A1 DE2445319A1 (de) | 1976-04-01 |
DE2445319B2 true DE2445319B2 (de) | 1980-10-30 |
Family
ID=5926485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19742445319 Ceased DE2445319B2 (de) | 1974-09-23 | 1974-09-23 | Alkalisches Bad zum stromlosen Abscheiden von Kupfer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2445319B2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140020829A (ko) * | 2010-10-13 | 2014-02-19 | 유니버시티 오브 윈저 | 고 알칼리성 도금 욕을 이용하는 금속의 무전해 증착 방법 |
US8900998B2 (en) | 2012-11-21 | 2014-12-02 | University Of Windsor | Process for electroless deposition of gold and gold alloys on silicon |
-
1974
- 1974-09-23 DE DE19742445319 patent/DE2445319B2/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2445319A1 (de) | 1976-04-01 |
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OD | Request for examination | ||
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8220 | Willingness to grant licences (paragraph 23) | ||
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