DE2508777A1

DE2508777A1 - Verfahren zur spruehgalvanisierung eines substrats

Info

Publication number: DE2508777A1
Application number: DE19752508777
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Chem Dr Beck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-02-05
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1976-09-09
Also published as: DE2504780A1

Description

Verfahren zur Sprühgalvanisieerung eines Substrats Zusatz zum Patent ... .. . ... (Patentanm. P 25 04 780.7) Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sprühgalvanisierung eines Substrats, bei dem eine Elektrode in einer mit Elektrolyt gefüllten Kammer aus einem von Elektrolyten nicht angreifbaren Material eingebracht wird, bei dem an die Kammer ein Ansatzs-tutzen für den Elektrolytzufluß angebracht wird, bei dem eine oder mehrere Elektrolyt austrittsöffnungen in der Kammer angebracht werden und bei dem das zu galvanisierende Substra' 7 das gleichzeitig als Kathode bei der Galvanisierung fungiert, nahe an den Elektrolytaustrittsöffnungen angebracht wird, so daß alle zu Galvanisierungszwecken bekannten Elektrolyte hierzu benutzt werden können, nach Patentarmeldung P 25 04 780.7.
Es wurde bereits ein Verfahren zur Sprühgalvanisierung eines Substrats vorgeschlagen (Patentermeldung P 25 04 780.7), wobei eine Elektrode in eine mit Ele'-.trolyt gefüllte Kammer aus einem von Elektrolyten nicht angreifbaren Material eingebracht wird, wobei an die Kammer ein Ansatzstutzen für den Elektrolytzufluß angebracht wird, wobei eine oder mehrere Elektrolytaustrittsöffnungen in der Kammer angebracht werden und wobei das zu galvanisierende Substrat, das gleichzeitig als Kathode bei der Gal-anisierung fungiert, nahe an den EIektrolytaustrittsoffnungen angebracht wird, so daß alle zu Gaivanisierungszwecker£ bekannten Elektrolyte hierzu benutzt werden können. Sollen Substrate nach diesem Verfahren partiell metallisiert werden, so müssen die nicht zu metallisierenden Flächen durch eine Maske abgedeckt werden. Das Anbringen einer solchen Maske ist oft kostenaufwendig und technisch schwierig zu realisieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Sprtihgalvanisierung eines Substrats anzugeben, welches die partielle Metallisierung des Substrats bei Verwendung aller zu Galvanisierungszwecken bekannten Elektrolyte erlaubt und zugleich die Verwendung einer Abdeckmaske auf dem Substrat erübrigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrolyt einerseits in der Kammer unter Uberdruck steht und daß andererseits die Elektrolytaustrittsöffnungen so geformt sind, daß der aus den Elektrolytaustrittsöffnungen austretende Strahl scharf gebündelt wird.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren (Patentanmeldung P 25 04 780.7) wird zwar ebenfalls wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein gewisser Überdruck im Kammerinneren angewendet, der åedoch bei dem vorgeschlagenen Verfahren höchstens 1,1 at beträgt, wahrend beim erfindungsgemäßen Verfahren ein erheblich größerer Druck im Kammerinneren von 1,1 at bis 2 at zur Erzielung eines scharfgebündelten Flüssigkeitsstrahls vorgesehen ist. Gerade die scharfe BUndelung des Flüssigkeitsstrahls erlaubt eine SprUhgalvanisierung ohne Abdeckmaske, was zu einem wesentlich geringeren Aufwand führt.
Es ist vorteilhaft, daß die Querschnittsflächen der Elektrolytaustrittsöffnungen den zu galvanisierenden Flächen auf dem Substrat angepaßt sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Querschnittsflächen der Elektrolytaustrittsöffnungen rechteckig sind.
Weiterhin ist es bei verschiedenen Verfahren vorteilhaft, daß eine Elektrolytaustrittsöffnung als länglicher Schlitz am Kammerboden ausgebildet ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Schlitz eine Länge von 60 cm und eine Breite von 3 mm aufweist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß der Druck im Innern der Kammer 1,1 at bis 2 at, insbesondere 1,3 at beträgt.
Es ist auch vorteilhaft, daß die Stromdichte beim Galvanisieren 3 bis AO A/dm2 beträgt.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zum Galvanisieren eine handelsübliche Vergoldungslösung mit einem Goldgehalt von 15 g/l verwendet wird.
Es ist auch vorteilhaft, daß der verwendete Elektrolyt auf eine Temperatur von 60 0C erwärmt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: Einen Schnitt durch eine zur Sprühgalvanisierung vorgesehene Kzlststoffkammer mit prismatisch geformten Elektrolytaustrittsöffnungen.
Fig. 2: Einen Schnitt durch eine zur Sprühgalvanisierung vorgesehene Kunststoffkammer mit einer als länglicher Schlitz am Kannerboden entlang ausgebildeten Elektrolytaustrittsöffnung.
Fig. 3: Ein partiell zu metallisierendes Substrat.
In der Fig. 1 ist eine Kammer 1 aus von Elektrolyten nicht angreifbaren Material und elektrisch nicht leitendem Material dargestellt. In dieser Kammer 1 befindet sich eine Anode 2, die je nach Bedarf aus im Elektrolyten löslichem oder unlöslichem I4aterial besteht. Über einen Ansatzstutzen 4 kann ein Elektrolyt 3 in den Innenraum der Kammer gepumpt werden. Der Elektrolyt verläßt die Kammer 1 über die Elektrolytaustrittsöffnungen 5 und trifft wegen eines gewissen Überdrucks im Eammer,nneren gegenüber dem äußeren Luftdruck und wegen einer geeigneten Formgebung der Elektrolytaustrittsöffnungen 5 als scharfgebündelter Flüssigkeitsstrahl auf das Substrat 10 auf, wobei er bei geeignetem Stromfluß zwischen der Anode 2 und dem Substrat 10 Metallablagerungen 9 auf dem Substrat 10 hinterläßt. Die Anode 2 ist mit ihrem Anschluß 6 an den positiven Pol einer Gleichspannung angeschlossen, während das Substrat 10 mit dem elektrischen Anschluß 7 an den negativen Pol dieser Gleichspannung angeschlossen ist.
Für Fig. 2 gilt bei analoger Bezeichnung weitgehend das gleiche wie für Fig. 1. Unterschiedlich zur Fig. 1 werden die Elektrolytaustrittsöffnungen 5 der Fig. 1 in Fig. 2 durch eine als länglicher Schlitz am Kammerboden ausgebildete Elektrolytaustrittsöffnung 5 ersetzt. Das Substrat 10 ist ein fortlaufendes Band, auf welchem, der Schlitzbreite der Elektrolytaustrittsöffnung 5 entsprechend, eine Metallablagerung 9 angebracht wird. Pfeil 8 stellt die Bewegungsrichtung des Substrats 10 dar.
Fig. 3 stellt ein spezielles Substrat 10, nämlich ein Systemträgerband, dar, welches partiell metallisiert werden soll. Die Netallablagerungen 9 sollen dabei auf den schraffierten Flächen abgeschieden werden.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden: Ein Halbleitersystemträgerband aus Edelstahl, wie es zum Beispiel Fig. 3 darstellt, soll an den schraffierten Stellen einseitig galvanisch vergoldet werden. Dazu wird eine Kammer aus elektrolytbeständigem Material, wie sie Fig. 1 zeigt, mit einer Reihe von Elektrolytaustrittsöffnungen hergestellt. Die Elektrolytaustrittsöffnungen sind so geformt, daß sie nach Form, Größe und gegenseitigem Abstand den zu metallisierenden Flächen am Systemträgerband angepaßt sind. Das vorher gereinigte Band wird in einem Abstand von ca. 5 mm vor den Elektrolytaustrittsöffnungen befestigt.
Als Elektrolyt dient eine handelsübliche Vergoldungslösung mit einem Goldgehalt von etwa 15 gil, die auf 60 0C vorgewärmt wird. Der Elektrolyt wird mit einer Pumpe in die Kammer gepreßt und spritzt bei einem Druck von ca. 1,3 at im Kammerinneren auf die zu metallisierenden Flächen des Systemträgerbandes. Dort wird der Elektrolyt wiederum gesammelt und in einen Vorratsbehälter zurückgeleitet.
Die zwischen der Kammer 1 und dem Substrat 10 angelegte Spannung beträgt etwa 10 V. Bei vorgegebenem Flüssigkeitsdruck im Kammerinneren (ca. 1,3 at), sowie bei vorgegebener Form, Länge und Beschaffenheit der Elektrolytaustrittsöffnungen und vorgegebener Viskosität des Elektrolyten, ergibt sich bei einer angelegten Spannung von 10 V ein Stromfluß pro Elektrolytaustrittsöffnung von 30 mA. Bei einer kathodischen Stromdichte von 8 A/dm2 wird cm Substrat eine Goldschicht von 3,5 /um Dicke in einer iinute abgeschieden, was einer Stromausbeute von ca. 87 o,S entspricht. Die Goldauflage ist dabei hellgelb, seidenmatt und scharf auf eine Fläche, entsprechend der Düsenfor, begrenzt. Vereinzelt weisen einige Flecke einen schmalen, hauchdünn vergoldeten Hof auf, der jedoch bei der Weiterverarbeitung in allgemeinen nicht stört.
Als Vorteile, die das erfindungsgemäße Verfahren bei der eben beschriebenen AusfUhrungsforn bringt, sind außer der einfachen Handhabung und der Kostenersparnis gegenüber den üblichen Galvanisierverfahren mit Abdeckmaske auch die hohe Aufwachsgeschrindigkeit des abzulagernden Metalls zu nennen. Im Falle der oben beschriebenen Goldablagerung ließen sich. Schichtstärken von einigen /um in Bruchteilen einer Minute erreichen.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf dem Substrat, einem endlosen Metallband, einseitig in der Mitte ein 3 mm breiter Goldstreifen von 4 /um Stärke auf galvanischem Wege hergestellt.
Hierzu läßt sich eine Kammer, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, mit einer schlitzförmigen Düse über die ganze Kammer länge von 60 cm und einer Schlitzbreite von 3 mm benützen.
Das Substrat wird kontinuierlich in einem Abstand von 5 mm an der Elektrolytaustrittsöffnung vorbeigeführt. Die Geschwindigkeit des Substratbandes wird so eingestellt, daß sich eine effektive Galvanisierdauer von 3,5 Minuten ergibt.
Als Elektrolyt wird ein handelsüblicher Hartgoldelektrolyt mit 15 g/l Goldgehalt verwendet. Der Flüssigkeitsdruck im Kammerinneren beträgt 1,3 at und wird ebenso wie im Beispiel 7 durch eine-Pumpe erzeugt. Bei einem Stromfluß von 0,9 A zwischen Anode und Substrat, bei einer Stromausbeute von 34 % und einer Stromdichte von 5 A/dm2 lassen sich bei der oben angegebenen, effektiven Galvanisierdauer Hartgoldschichten von 4 um StärkeXerreichen. Die abgeschiedene Goldschicht ist glänzend und weist hinsichtlich der geometrischen Abmessungen keine Abweichungen von den vorgegebenen Toleranzen auf. Stellenweise kann ein schmaler, hauchdünn mitvergoldeter Hof am Rande der Goldauflage beobachtet werden, der die Weiterverarbeitung des Substrats jedoch nicht beeinträchtigt.
Für dieses Ausführungsbeispiel gelten die für das erste Ausführungsbeispiel angegebenen Vorteile analog.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich nicht auf die angeführten Ausführungsbeispiele; es läßt sich vielmehr zur partiellen Metallisierung von beliebigen Halbleitersystemträgern, wie zum Beispiel Bodenplatten oder beliebigen Bänder. verwenden, sowie es sich auch zur Herstellung von Kontakten oder Steckerleisten anwenden läßt.
9 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche 1i Verfahren zur Sprühgalvanisierung eines Substrats, bei 9 dem eine Elektrode in einer mit Elektrolyt gefüllten Kammer aus einem von Elektrolyten nicht angreifbaren Material eingebracht wird, bei dem an die Kammer ein Ansatzstutzen für den Elektrolytzufluß angebracht wird, bei dem eine oder mehrere Elektrolytaustrittsöffnungen in der Kammer angebracht werden und bei dem das zu galvanisierende Substrat, das gleichzeitig als Kathode bei der Galvanisierung fungiert, nahe an den Elektrolytaustrittsöffnungen angebracht wird, so daß alle zu Galvanisierungszwecken bekannten Elektrolyte hierzu benutzt werden können, nach Patentanmeldung P 25 04 780.7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrolyt einerseits in der Kammer unter Überdruck steht und daß andererseits die Elektrolytaustrittsöffnungen so geformt sind, daß der aus den Elektrolytaustrittsöffnungen austretende Strahl scharf gebündelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Querschnittsflächen der Elektrolytaustrittsöffnungen den zu galvanisierenden Flächen auf dem Substrat angepaßt sind.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Querschnittsflächen der Elektrolytaustrittsöffnungen rechteckig sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Elektrolytaustrittsöffnung als länglicher Schlitz am Kammerboden ausgebildet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schlitz eine Länge von 60 cm und eine Breite von 3 mm aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Druck im Innern der Kammer 1,1 at bis 2 at, insbesondere 1,3 at beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stromdichte beim Galvanisieren 3 bis 10 A/dmz beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Galvanisieren eine handelsübliche Vergoldungslösung mit einem Goldgehalt von 15 g/l verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der verwendete Elektrolyt auf eine Temperatur von 60 °C erwärmt wird.

L e e r s e i t e