DE2632920A1 - Stromlose kupferplattierloesung - Google Patents

Stromlose kupferplattierloesung

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DE2632920A1 DE19762632920 DE2632920A DE2632920A1 DE 2632920 A1 DE2632920 A1 DE 2632920A1 DE 19762632920 DE19762632920 DE 19762632920 DE 2632920 A DE2632920 A DE 2632920A DE 2632920 A1 DE2632920 A1 DE 2632920A1
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Nobuhiro Hamasaki
Hyogo Hirohata
Masahiro Oita
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
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Description

  • Stromlose Kupferplattierlösung Zusammenfassung: Eine stromlose Kupferplattierlösung aus Kupfersalz, komplexbildendem Mittel, Reduktionsmittel, Alkalihydroxid und aliphatischem nichtionschen Perfluorkohlenstoff-haltigen oberflächenaktiven Mittel ist zur Erzeugung von kupferabscheidungen und -überzügen mit hoher Duktilität und gutem Aussehen geeignet; eine solche Lösung ist auch bei hoher Temperatur außerordentlich stabile Die Erfindung betrofft eine Lösung zur stromlosen Kupferplattierung und insbesondere eine stabilisierte stromlose Kupferplattierlösung zur Erzeugung von duktilem Kupfer.
  • Die stromlose Kupferpiattierung ist eine chemische Plattierung von Kupfer auf der Oberfläche verschiedener Substrate, wie isolierender Substrate, von Metallen, Keramiken und Plastikmaterialien durch chemische Reduktion ohne äußeren elektrischen Strom und wird auf verschiedenen Gebieten angewendet. Für eine solche stromlose Kupferplattierung schlagen zum Beispiel die US-PSen 2 874 072 und 3 307 972 stromlose Kupferplattierlösungen vor, Die herkömmlichen Lösungen enthalten im allgemeinen I(upfer(II)ionen eines Kupfersalzes wie Kupfersulfat, ein komplexbildendes mittel für Kupfer wie Athylendiamintetraessigsäure in ausreichender Menge, um eine Fällung der Kupferionen im alkalischen Medium zu verhindern, ein Reduktionsmittel wie Formaldehyd und ein Alkalihydroxid wie Natriumhydroxid, Diese herkömmlichen stromlosen Kupferplattierlösungen haben jedoch verschiedene Nachteile, wie die schlechte Stabilität der Lösung und schlechte Duktilität sowie der Mangel an Glanz im Aussehen des plattierten Kupfers, Diese Nachteile sind weniger ernstlich, wenn das stromlos abgeschiedene Kupfer eine Stärke der Größenordnung von i/lo Mikron hat und wenn des weiteren duktiles und glänzendes Elektrolytkupfer über der Oberfläche des stromlos abgeschiedenen Kupfers plattiert wird.
  • Wenn jedoch eine verhältnismäßig dicke Schicht von über 30 Mikron durch die stromlose Verkupferungslösung geschaffen werden soll, zum Beispiel im Falle einer gedruckten Schaltung, werden die obigen Nachteile zu einem ernsthaften Problems Zur Behebung dieser Probleme sind in der Technik verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden0 Zum Beispiel beschreibt die US-PS 3 o95 309 die Verwendung eines löslichen anorganischen Cyanids als Zusatz zur Verbesserung der Duktilität des abgeschiedenen Kupfers, und die US-PS 3 804 638 schlägt eine polyalkylenoxid--Verbindung, die mindestens vier Alkylenoxidgruppen aus 2 bis 4 Kohlenstoffen pro Molekül enthält, vor, die in ausreichender Menge die erhaltene -Kupferschicht duktil machen sollo Ferner beschreibt die US-PS 3 475 186 den Zusatz einer organischen Siliziumverbindung zur Verbesserung der Festigkeit, Duktilität und anderer Eigenschaften des abgeschiedenen Kupfers und die US-PS 3 615 732 den Zusatz eines die Wasserstoffinklusion verzögernden Mittels wie Alkali- und Erdalkalicyanide und -nitride, Verbindungen des Vanadiums, Molybdäns, Niobs, Wismuts, Wolframs, Rhodiums, Arsens, Antimons, von Seltenerden der Aktiniumreihe und Seltenerden der lantanreihe; von Formaldehydadditionsmitteln wie Alkailmetailsulfiten, -bisulfiten und phosphiten und eines Salses der Metalle der Gruppe VIII wie Eisen, Nickel und Platin zur Verbesserung der Biege- oder Duktilitätseigenschaften des abgeschiedenen Kupfers vor, Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und neuartige Lösung zur stromlosen Kupferplattierung unter Erzeugung einer duktilen Kupferabscheidung von besserem Aussehen, als sie bisher möglich war, aufzufinden0 Diese stromlose Supferplattierlösung sollte des weiteren eine spontane Zersetzung der Lösung verhindern0 Die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe wurde gelöst mit einer stromlosen Kupferplattierlösung, die 0,001 bis o,3o Mol/l Kupfersalz, 0,001 bis o,6o Mol/l eines komplexbildenden Mittels für Kupferionen, o,ooo5 bis o,75 Hohl eines Reduktionsmittels zur Reduktion von Kupfer(II)ionen, o,o5 bis 2,o Mol/l Alkalihydroxid und o,oooo1 bis io g/l eines aliphatischen nichtionischen oberflächenaktiven Perfluorkohlenstoff-haltigen Mittels enthält.
  • Die erfindungsgemaße verbesserte stromlose Kupferplattierlösung ist gekennzeichnet durch den Zusatz eines nichtionischen alipha tischen P erfluorkohlenstoff-haltigen- oberflächenaktiven Mittels.
  • Eine typische stromlose Kupferplattierl nsune weist ein Kupfersalz, ein komplexbildendes Mittel für Kupfer(II)ionen, ein Alkalihydroxid und Formaldehyd auf.
  • Zu einsetzbaren Kupfersal.zen zählen Kupfer(Il)sulfat, Kupfer--(II)nitrat, Kupfer(II)chlorid und andere wasserlösliche Kupfer salze; ihre Konzentration liegt bei o,oo1 bis 0,30 Mol/l.
  • Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid werden verwendet um die Plattierlösung alkalisch zu machen0 Im allgemeinen liegt der pH-Wert der stromlosen Kupferplattierlösung bei 11,0 bis -14,o. Ein pH-Wert kleiner als 11,o sollte vermieden werden, da keine Reaktion bei der stromlosen Kupferplattierung eintritt; ein pH-Wert über 14,o führt zu einer spontanen Zersetzung der Lösung.
  • Geeignete komplexbildende Mittel für die Kupferionen sind zum Beispiel Äthylendiamintetraessigsäure und deren Alkalisalze, Rochellesalz, Citronensäure und deren Salze und andere Verbindungen, wie sie zum Beispiel in der erwähnten US-PS 3 o95 309 angeführt sind0 Die Konzentration des komplexbildenden Mittels liegt bti o,ool bis 0,60 Mol/l und reicht aus, eine Fällung von Kupferionen zu verhindern. Von diesen komplexbildenden Hitteln werden Äthylendiamintetraessigsäure und ihre Alkalisalze bevorzugt, weil sie Kupfer(II)komplexionen mit besserer thermischer Stabilität bei höheren Temperaturen bilden; sie sind deshalb besonders bei einer Badtemepratur höher als 50°C geeignet.
  • Ein Ein geeignetes Reduktionsmittel ist Formaldehyd oder eine ähngleiche Verbindung wie Paraformaldehyd; seine Konzentration liegt bei c,ooo5 bis 0,75 Molll.
  • Der oben beschriebenen Masse wird erfindungsgemäß das aliphatische nichtionische Perfluorkohlenstoff-haltige Mittel zugegeben; seine Konzentration liegt bei o,oooo1 bis 10 gil. Wenn die Konzentration der jeweiligen, oben beschriebenen Verbindungen kleiner als die entsprechende Untergrenze ist, führt dies zu sehr langsamen Reaktionsgeschwindigkeiten, so daß eine Plattierung praktisch unmöglich wird; solche Konzentrationen sind daher unerwünscht, Auch eine Konzentration oberhalb der Obergrenze ist nicht erwünscht, da sie zu einer spontanen Zersetzung und einer zu kurzen Lebensdauer der Plattierlösung führt.
  • Eine typische stromlose Kupferplattierlösung enthält o,oo5 bis o,12 Mol/l Kupfersalz, o,oo6 bis o,35 Mol/l komplexbildendes Mittel, o,oo5 bis 0,50 Hohl Formaldehyd und o,1 bis o,5 Mol/l Alkalihydroxid zur Einstellung des pH's der Lösung auf 11,o bis 13,o. Diese Konzentrationsbereiche werden bei der Plattierung bevorzugt, sie stellen jedoch keine kritischen Bereiche dar.
  • Eine verbesserte stromlose Kupferplattierlösung wird erfindungsgemäß geschaffen, indem man als weitere komponente eine Fluorkohlenstof £-Verbindung, wie oben beschrieben, zusetzt. Die Konzentration dieser Zusatzkomponente liegt bei o,oooo1 bis io g/l und vorzugsweise bei o,ooi bis 1,o g/l.
  • Es wurde gefunden, daß durch Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels aus einer Fluorkohlenstoff-Yerbindung zur üblichen stromlosen Kupferplattierlösung mit der oben beschriebenen Zusammensetzung die Eigenschaften des abgeschiedenen Kupfers wesentlich verbessert und des weiteren die Stabilität der Lösung ebenfalls bedeutend verbessert werden können. Die erfindungsgemäß verwendete Fluorkohl enstoff-V erbindung ist ein aliphatisches P erfluorkohl ensoffgruppen enthaltendes nicht ionisches oberflächenaktives Kittel, das durch die Formel (1) definiert wird: RfZ (1) worin Rf der hydrophobe Teil ist und aus einer aliphatischen Fluorkohlenstoffgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen oder einer Perfluoralkylgruppe besteht, in welcher die Wasserstoffatome teilweise oder ganz durch Fluoratome ersetzt sind, und Z eine hydrophile Gruppe mit der Struktur des nichtionischen Typs oder ionischen- Typs ist, wobei letzterer in kationischen und anionischen Typ zu unterteilt wird0 Ein aliphatisches, Perfluorkohlenstoffgruppen enthaltendes anionisches oberflächenaktives Mittel ist eine Carbonsäure oder dere Salz der folgenden Formel: RfOOON (2) worin Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und M ein Wasserstoffatom, ein Alkali oder ein Erdalkalimetallsalz ist. Weitere anionische oberflächenaktive Mittel mit einer modifizierten hydrophilen Gruppe werden durch die Formel (3) wiedergegeben RfSO2N(R')RCH2COOM (3) worin Rf die gleiche Bedeutung wie in Formel (2) hat, R' ein Wasserstoffatom oder eine 1 bis 10 Kohlenstoffatome tragende Alkylgruppe, R eine Alkylenbrückengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoff atomen bedeutet und N die gleiche Bedeutung wie in Formel (2) hat.
  • Weitere Verbindungen wie Salze von Schwefelsäureestern und Salze von Sulfonsäuren sind als anionische oberflächenaktive Mittel bekannt. Sie haben die folgenden entsprechenden-Formeln (4) und (5) RfO SO 3H (4) RfSO3M (5) worin Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und M ein Wasserstoffatom, Alkali- oder Erdalkalimetall ist.
  • Daneben werden auch die modifizierten Verbindungen der obigen Salze als analoge anionische oberflächenaktive Mittel verwendet und durch die folgenden entsprechenden Formeln (6) und (7) wiedergegeben: RfSO2N(R')RC2H4OSO3M (6) RfCH2O(CH2)mSO3M (7) worin Rf und M wie in der Formel (5) definiert sind, R' ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und R eine Alkylenbrückengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist.
  • Die meisten dieser oberflächenaktiven Mittel sind leicht auf dem Markt zu erhalten, zum Beispiel von Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M Co.) in USA als "Fluorad-Surfactant.
  • Nach dem von Sumitomo-3M Co. in Japan veröffentlichten Katalog entsprechen die oberflächenaktiven "Fluorad"-Mittel FC-95, FC 98, FC-126 und FC-128 jenen aliphatischen Perfluorkohlenstoff-haltigenl anionischen oberflächenaktiven Mitteln (Katalog: Y1-FD (o3.75-1o) PT-UN).
  • Ein kationisches Perfluoralkylgruppen enthaltendes oberflächenaktives Mittel ist ein quaternäres Ammoniuinsalz der allgemeinen Formel (8) worin Rf eine Perfiuoralkylgruppemit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, R1, R2 und R3 Alkylgruppen, jeweils mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen A ein Anion und p eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeuten. Verbindungen des Pyridiniumsalz-Typs der Struktur gemäß Formel (9) sind ebenfalls kationische oberflächenaktive Mittel, die dem vorgenannten Ammoniumsalz ähneln: Diese oberflächenaktiven Mittel sind ebenfalls auf dem Markt, zum Beispiel als oberflächenaktive "Fluorad-Verbindung PC-1 34 von 3M CompanyO Von den verschiedenen aliphatischen Perfluorkohlenstoffgruppen enthaltenden oberflächenaktiven Mitteln werden die im folgenden erwähnten nichtionischen Typen erfindungsgemäß als Zusätze eingesetzt. Zu den nichtionischen Perfluorkohlenstoff-haltigen oberflächenaktiven Mitteln zählen Äthylenoxidgruppen enthaltende Verbindungen, Carbonsäureester und weitere Verbindungen, zum Beispiel "Alkanol", ein kationisches oberflächenaktives Mittel von E.I.DuPont de Nemours & CoO, USA, Typische Strukturen für diese Verbindungen werden durch die folgenden Formeln(1o) bis (13) dargestellt: RfOH (10) Rr(C2H40)mH (11) RfCOOR (12) RfCOO(0F2) nOF3 (13) worin Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, R eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Vinylgruppe oder eine Alkylgruppe, m eine ganze Zahl von 1 bis 15 und n eine ganze Zahl von 1 bis 9 ist.
  • Weitere Verbindungen, die dem RfOH ("Alkanol") ähneln, werden erfindungsgemäß als Zusatz bevorzugt und können durch die folgenden formeln (14) bis (17) wiedergegeben werden: RfS02N(R')RCH20H (14) RfCON(R')RCH32OH (15) RfO(CF2)nOH (16) Rf(CH2)n,OH (17) worin Rf wie in Formel (10) definiert ist,-R eine Alkylenbrückengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, R' ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, n eine ganze Zahl von 1 bis 9 und n' eine ganze Zahl von 3 bis 12 bedeutet.
  • Von den Äthylenoxidgruppen enthaltenden Verbindungen werden des weiteren Verbindungen bevorzugt, die durch die folgenden Bormeln (18) bis (20) wiedergegeben werden können: RfSO2N(R')R(C2H4O)mH (18) RfCON(R')R(C2H4O)mH (19) Rf°(C2H4°)mH (20) worin Rf die gleiche Bedeutung hat wie in Formel (11), Rund R' wie in den entsprechenden Formeln (14) und (15y definiert sind und m eine ganze Zahl von 1 bis 15 ist0 Daneben existieren weitere erwünschte Carbonsäureester, die der Struktur der Formel (12) ähneln und durch die folgenden Formeln (21) und (22) wiedergegeben werden können: RfSC2N(R')RCOOR'' (21) RfCOO(C2H4O)mH (22) worin, R, R' und m die gleiche Bedeutung haben wie in Formel (18) und R'' eine Alkylgruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen ist.
  • Diese nichtionischen,-Perfluoralkylouppen enthaltenden oberflächenaktiven Mittel stehen auf dem Markt zur Verfügung, zum -Beispiel von 3M Company als "Fluorad"-surfactant FC-17o, FC-i76, FC-43o und FO-431. Es wird angenommen, daß das oberflächenaktive Hittel SC-170 ein Äthylenoxidgruppen enthaltendes oberflächenaktives Mittel der folgenden Formel ist: C8F17SO2N(CH3)CH2(C2H4O)14 (23) und FC-176 ein Äthylenoxid-haltiges oberflächenaktives Mittel mit ähnlicher Formel wie (23) ist. Die anderen FC-430 und FC-431 sind vermutlich Mittel des Carbonsäur ees ter-Typ s.
  • Das aliphatische, Perfluorkohlenstoff-haltige nichtionische oberflächenaktive Mittel wird - wie oben beschrieben - der stromlosen kupferplattierlösung aus Eupfer(II)ionen, einem komplexbildenden Mittel für Eupfer(II)ionen, einem Reduktionsmittel wie Formaldehyd und einem Alkalihydroxid als Additiv zugesetzt, um das abgeschiedene Tupfer duktil zu machen, eine spontane Zersetzung des Plattierbades zu verhindern und eine zufriedenstellendes Aussehen des abgeschiedenen Kupfers zu gewährleisten0 Das aliphatische, Perfluorkohlenstoff-haltige oberflächenaktive Mittel besitzt bessere Wärmebeständigkeits- und chemische Festig keitseigenschaften und ist außerdem bei der Reduktion der Oberflächenspannung wirksam, Zum Beispiel wird die Oberflächenspannung einer 0,01%igen wäßrigen Lösung aus FC-17o und PC-176 auf 20 dyn/cm bzwO 24 dyn/cm gesenkt, Darüberhinaus besitzt die hydrophobe Gruppe dieser oberflächenaktiven Mittel sowohl wasserabstoßende als auch ölabstoßende Wirkung0 Diese Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten oberflächenaktiven Mittel haben einen erwünschten Einfluß auf die KupferplattierabscheidungO Zum Beispiel wird das oberflächenaktive Mittel nicht durch die stromlose Kupferplattierlösung angegriffen trotz deren starker Alkalität und hoher Badtemperatur über 50PCo Von den aliphatischen, Perfluorkohlenstoff-haltigen oberflächenaktiven Mitteln sind die nichtionischen vertreter zur erfindungsgemäßen Verwendung außerordentlich gut geeignet, Diese nichtionischen oberflächenaktiven Mittel, die als Zusatz der stromlosen Kupferplattierung verwendet werden, verbessern die Duktilität oder Biegeeigenschaften des aus der Plattierlösung abgeschiedenen Kupfers und die Stabilität der Plattierlösung bedeutend verbessert durch Zusatz des oben erwähnten nichtionischen oberflächenaktiven Mittels. Diese durch Zusatz der oberflächenaktiven liluorkohlenstoff-Mittel erhaltenen Verbesserungen sind vermutlich der unter drückung einer Absonderung von Wasserstoff zuzuschreiben, was ansonsten zu schlechter Duktilität und einem dunklen rötlich-brau-: nen Aussehen ohne Glanz und Glattheit führt. Die Kupferabschei dungsreaktion wird autokatalytisch unter Erzeugung von Wasserstoffgas ausgeführt, wie es durch die folgende Gleichung (24) wiedergegeben wird: Die anionischen, Perfluorkohlenstoff-haltigen oberflächenaktiven Mittel vermögen die Biegsamkeit des abgeschiedenen Kupfers nur geringfügig zu verbessern. Die kationischen Perfluorkohlenstoff-haltigen oberflächenaktiven Mittel haben keinerlei Wirkung auf solche Verbesserungen, im Gegenteil, das oberflächenaktive Mittel selbst wird absorbiert und mit abgeschieden, was zu einer unbefriedigenden schwarz gefärbten Erscheinungsform und erdrillung eines plattierten Teststücks führt.
  • Die Konzentration des erfindungsgemäß verwendeten oberflächenaktiven Mittels liegt im Bereich von o,oooo1 bis 1o g/l und der bevorzugte Bereich bei o,oo1 bis 1,o gllo Die Badtemperatur sollte beachtet werden, da sie einen merklichen Einfluß auf die Duktilität des abgeschiedenen Kupfers hat0 Obwohl eine Plattierung unter Verwendung der Lösung der Erfindung bei einer Temperatur von 0° bis 100°C ausgeführt werden kann, liegt der bevorzugte Temperaturbereich bei 500 bis 1oo0C, in welchem die Biegefestigkeit des abgeschiedenen Kupfers sehr hoch wird0 Die folgenden Tabellen geben die Resultäte der Verwendung verschiedener Beispiele der stromlosen Kupferplattierlösungen gemäß der Erfindung wieder und vergleichen mit Beispielen, die außerhalb der Erfindung liegen. Tab. 1 zeigt die Ergebnisse von Tests für eine Plattierlösung der folgenden Zusammensetzung: CuS=4 . 5 H2O 0,03 Mol/l EDTA (Äthylendiamintetraessigsäure) 0,035 Hohl HCHO o,o7 Mol/l NaOH 0,230 Mol/l pH 12,50.
  • Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Tests bei Änderung der Zusammensetzung der Plattierlösung. In den Tab. 1 und 2 bedeutet das Zeichen zur ein Beispiel außerhalb der Erfindung zu Vergleichszwecken.ln diesen Beispielen wird die Duktilität des abgeschiedenen Kupfers bewertet durch einen Biegetest einer stromlos plattierten Kupfertestprobe. D.h. die verwendete Kupfertestprobe ist eine gewalzte Kupferfolie einer Stärke von lo Mikron, Länge von 1o cm und Breite von 1 cm, das reststück wird in die stromlose Kupferplattierlösung getaucht, um Kupfer auf jeder Seite des Teststücks bis zu einer Stärke von etwa 1o Mikron abzuscheidenO Nachdem die Plattierung beendet ist, wird das leststück bis zu einem Winkel von 1800 umgebogen und in seine ursprüngliche Stellung zurückgebracht Dieser Zyklus bildet eine Biegung (1).
  • Diese Prozedur wird fortgesetzt, bis schließlich das Reststück gebrochen ist, die Zahl der Biegungen wird registrierte Win aus den folgenden Tabellen hervorgeht, bedeuten die Vorteile, die durch die Verwendung des aliphatischen, Perfluorkohlenstoff-haltigen nichtionischen oberflächenaktiven Mittels in der stromlosen Kupferplattierlösung erhalten werden, ueaO eine Verbesserung in der Duktilität des abgeschiedenen Kupfers und im Aussehen des Überzugs. Man versteht auch, daß neben dem Effekt der Zugabe des Additivs die Badtemperatur eine große Wirkung auf die Duktilität ausübt, D¢ho wie man an den Beispielen mit einer Temperatur über 50°C erkennen kann, wird die Duktilität um 10 bis 25 Biegungen verbessert, Außerdem verhindert das nichtionische aliphatische, Perfluorkohl enstoff-haltige oberflächenaktive Mittel dies spontane Zersetzung der Plattierlösung0 Die herkömmliche Plattierlösung ohne ein solches nichtionisches oberflächenaktives Mittel unterliegt Instabilitätserscheinungen bei einer Temperatur über 60°C. D.h. bei einer solchen Temperatur geht die Reduktionsreaktion der Kupferionen in herkömmlichen Plattierlösungen su rasch vonstatten und es werden feinverteilte Kupferteilchen in Form eines unbrauchbaren Niederschlags gebildete Tabelle 1
    Additiv Typ konzentration Bad- Abscheidungs- Duktilität Aussehen der
    des Additivs temperatur dicke (Biegungen) Abscheidung
    (g/l) (°C) (Mikron)
    1* kein - - 15 11,6 0.5 dunkles Kupfer
    2* " - - 30 10.5 " "
    3* " - - 65 10.8 " "
    4* " - - 80 11.9 " "
    5* " - - 85 12.1 " "
    6 Fluorad FC-170 nichtionisch 0.100 30 10,0 3.0 glänzend metalli-
    sches Kupfer
    7 " " 0.050 50 11.5 14.0 "
    8 " " 0.010 70 10.3 17.0 "
    9 " " 0.100 85 10.6 25.0 "
    10 " " 0.250 93 9.8 25.0 "
    11 fluorad FC-176 nichtionisch 0.150 15 10.2 2.5 glänzend metalli-
    sches Kupfer
    12 " " 0.100 40 10.3 3.0 "
    13 " " 0.100 50 9.8 13.0 "
    14 " " 0.250 70 10.5 18.0 "
    15 " " 0.010 85 10.5 21.0 "
    16 " " 0.450 95 11.0 21.0 "
    17 Fluorad FC-430 nichtionisch 0.050 70 9.3 11.5 glänzend metalli-
    sches Kupfer
    18 " " 0.100 80 9.8 12.0 "
    19 " " 0.050 95 10.6 12.0 "
    20* Fluorad FC-134 kationisch 0.100 30 11.0 0.5 braun oder schwarz
    gefärbt
    21* " " 0.100 50 11.6 " "
    22* " " 0.150 70 10.3 " "
    23* " " 0.200 85 10.4 " "
    24* Fluorad FC-95 anionisch 0.100 30 10.6 1.5 mäßig gut
    25* " " 0.150 50 11.5 2.0 "
    26* " " 0.070 70 11.3 " "
    27* " " 0.100 80 10.5 " "
    28* " " 0.030 85 9.8 " "
    29* Fluorad FC-98 anionisch 0.100 30 10.6 0.5 dunkel
    30* " " 0.050 50 10.6 1.0 "
    31* " " 0.150 70 9.6 2.0 mäßig gut
    32* " " 0.250 80 9.8 " "
    33* " " 0.200 85 10.0 " "
    34* Fluorad FC-128 anionisch 0.100 40 10.1 1.5 dunkel
    35* " " 0.250 55 10.9 2.0 mäßig gut
    36* " " 0.100 75 10.7 " "
    37* " " 0.300 90 10.3 " "
    Tabelle 2
    Badzusammensetzung 38 39 40 41 42* 43*
    Kupferitrat (Mol/l) 0.06 0.01 0.03 0.03 0.03 0.03
    EDTA (Mol/l) 0.09 0.02 - - - -
    Rochellesalz (Mol/l) - - 0.06 - 0.06 -
    Natriumcitrat (Mol/l) - - - 0.06 - 0.06
    Formaldehyd (Mol/l) 0.04 0.32 0.07 0.07 0.07 0.07
    Natriumhydroxyd (Mol/l) 0.38 0.22 0.25 0.25 0.25 0.25
    Fluorad FC-170 (g/l) 0.100 - 0.100 - - -
    Fluorad FC-176 (g/l) - 0.100 - 0.100 - -
    pH 12.8 12.3 12.5 12.6 12.5 12.6
    Badtemperatur (°C) 70 70 35 35 35 35
    Abscheidungsdicke (u) 10.2 10.5 9.0 9.3 10.5 9.2
    Duktilität (Biegungen) 10.5 13.0 3.0 3.0 0.5 0.5
    Aussehen der Abscheidung glänzend glänzend glänzend glänzend dunkel dunkel
    metalli- metalli- metalli- metalli-
    sches sches sches sches
    Kupfer Kupfer kupfer Kupfer

Claims (1)

  1. Patentansprüche lo Stromlose Kupferplattierlösung aus o,ooi bis 0,30 Mol/l Kupfersalz, o,ooi bis 0,60 Mol/l eines komplexbildenden Mittels für Kupfer(II)ionen, 0,0005 bis 0,75 Hol/l eines Reduktionsmittels zur Reduktion von Kupfer(II)ionen, o,o5 bis 2,o Molil Alkalihydroxid und o,oooo1 bis lo g/i eines aliphatischen, Berfluorkohlenstoffgruppen enthaltenden nichtionischen oberflächenaktiven Mitteils.
    2o Stromlose Eupferplattierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,005 bis o,12 Mol/l Kupfersalz, o,oo6 bis o,35 Molil komplexbildendes Mittel, o,oo5 bis 0,5 Mol/l Reduktionsmittel, o,i bis 0,5 Mol/l Alkalihydroxid und o,oooo1 bis 10 g/l aliphatisches, Perfluorkohlenstoffgruppen enthaltendes, nichtionisches oberflächenaktives Mittel enthält; 3. Stromlose Kupferplattierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration dieses aliphatischen, Perfluorkohlenstoff-haltigen oberflächenaktiven Mittel bei 0,001 bis 1,o g/l liegt0 4. Stromlose Kupferplattierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses oberflächenaktive Mittel eine Verbindung aus der Gruppe von Verbindungen der folgenden Formeln ist: RfOH RfSO2N(R')RCH2OH RfCON(R')RCH20H RfO(CF2)nOH und Rf(CH2)n,OH worin Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, R eine Alkylenbrückengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, R' ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Eohlenstoffatomen, n eine ganze Zahl von 1 bis 9 und n' eine ganze Zahl von 3 bis 12 ist0 50 Stromlose Kupferplattierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses oberflächenaktive Mittel ein Äthylen oxidgruppen-haltiges nichtionisches oberflächenaktives Hittel aus der Gruppe von Verbindungen mit folgenden Formeln ist: Rf(C 2H4o) mm RfSO2N(R')R(C2H4O)mH , RfCON(R')R(C2H4O)mH und RfO(C2H4O)mH worin Rf eine 3 bis 12 Kohlenstoffatome enthaltende Ferfluoralkylgruppe, R eine Alkylen-rückengruppe mit 1 bis 12 Kolenstoffatoe, R' ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und m eine ganze Zahl von 1 bis 15 ist0 6 Stror,llose Kupferplattierlösung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses oberflächenaktive Kittel eine Verbindung der folgenden Formel ist: C8F17SO2N(CH3)CH2(C2H4O)14H 74 Stromlose Kupferplattierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses oberflächenaktive Mittel ein Carbonsäureester aus der Gruppe von Verbindungen mit den folgenden Formeln ist: RfCOOR RfCOO(CB2)nCF3 RfSO2N(R')RCOOR'' und RfCOO(C2H4O)mH worin Rf eine 3 bis 12 Kohlenstoffatome etnhaltende Perfluorkylgruppe, R eine Alkylenbrückengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, R' ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R" eine Alkylgruppe mit 1 bis 12 Sohlenstoffatomen, eine Vinylgruppe oder eine Allylgruppe und m eine ganze Zahl von 1 bis 15 ist0 8. Stromlose Kupferplattierlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Lösung eine Badtemperatur von 500 bis 100°C aufweist.
    9o Verwendung der Kupferplattierlösung nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 8 zur stromlosen Kupferplattierung0
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0133800A1 (de) * 1983-08-04 1985-03-06 Hitachi Chemical Co., Ltd. Bad zur stromlosen Abscheidung von Kupfer

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