DE2803322A1

DE2803322A1 - Verfahren zur bekeimung von flaechen fuer eine chemische stromlose metallisierung

Info

Publication number: DE2803322A1
Application number: DE19782803322
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing Grad Jentzsch; Robert Dr Ing Ostwald
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2803322C2

Description

"Verfahren zur Bekeimung von Flächen für eine chemische-
stromlose Metallisierung" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bekeimung metallischer oder nichtmetallischer Flächen für eine nachfolgende chemische stromlose Metallisierung dieser Flächen.
Ein alt bekanntes und praktisch universell anwendbares Verfahren zur Bekeimung von Gegenständen für eine chemische stromlose Metallisierung ist das Benetzen mit salzsauren Lösungen von Zinn- und Palladiumchlorid. Dabei wird zuerst das Zinnsalz an der Oberfläche des Gegenstands adsorbiert und nach einer gründlichen Spülung kann schließlich bei einer Benetzung mit Palladiumchlorid dieses mit der Zinnverbindung unter Bildung einer komplexen Verbindung und katalytischer Palladiumkeime reagieren. Ein großer Nachteil dieses Verfahrens besteht in den vielen schwer zu reproduzierenden Stofftransportvorgängen an der zu bekeimenden Oberfläche, was häufig zu einer stark schwankenden Eeimdichte und damit unterschiedlich günstigen Abscheidebedingungen für die chemische Metallisierung führt. Außerdem werden insbesondere die Zinnchloridlösungen durch ausflockende Hydrolyseprodukte sehr rasch unbrauchbar, da diese bei weiterer Anwendung zu noch größeren Keimdichteschwankungen führen würden. Die Zahl der Tauch- bzw. Benetzungsprozesse hat man zu reduzieren versucht, indem man komplexe Lösungen für die Zinn- und Palladiumverbindungen entwickelt hat. Ein großer Nachteil dieser komplexen Aktivierungslösungen besteht aber darin, daß die Eeimdichte damit aktivierter Substrate noch geringer ist als bei dem herkömmlichen Verfahren der getrennten Zinn- und Palladiumchlorid-Behandlung. Außerdem sind nach der Benetzung mit solchen Lösungen weitere Tauchprozesse in Spülbädern und sogenannten Beschleunigern erforderlich, was wiederum in einer relativ ungleichmäßigen Bekeimung resultiert. Für die Haftfestigkeit einer chemischen Metallisierung ist die Eeimdichte maßgebend. Je mehr Oberflächenplätze mit guthaftendem Keim besetzt sind, desto mehr Verankerungen ergeben sich auch für die dort einsetzende chemische Metallisierung. In manchen Fällen ist aber nicht nur eine hohe, sondern auch eine sehr gleichmäßige Keimdichte wichtig.
So muß z. B. zur Herstellung sehr gleichmäßiger Schichtdicken, insbesondere sehr dünner Schichten, die chemische Metallisierung auf der ganzen Oberfläche gleichzeitig einsetzen. Beide Forderungen zugleich können von keinem der angeführten Verfahren befriedigend erfüllt werden.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Bekeimungsverfahren zu entwickeln, das die geschilderten Nachteile nicht mehr hat, sondern vielmehr die Herstellung einer sowohl großen als auch gleichmäßigen geimdichte auf Substratoberflächen für die chemische Metallisierung gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flächen zunächst mit einer salzsauren Zinnsalzlösung, die aus den Verbindungen SnF2, SnCl4.5H20 und HCl hergestellt ist, anschließend mit Wasser das eine Wasserhärte von mindestens 100 dli aufweist, oder einer wäßrigen Lösung der Verbindungen Ca(HCO3)2, Mg12, Fe2(SO4)3, sodann mit einer salzsauren Palladiumchloridlösung und schließlich mit Wasser vorzugsweise Leitungswasser benetzt wird.
Es wurde gefunden, daß durch übliches chemisches Ätzen aufgerauhte Substratoberflächen eine gleichmäßige und hohe Keimdichte aufweisen, wenn die erste Benetzung in einer Zinnsalzlösung erfolgt, die sowohl Zinn (II)- als auch Zinn (IV)-Ionen in einem ausgewogenen Verhältnis enthält und daß die Gebrauchs zeit dieser Lösung außerordentlich verlängert wird, wenn diese außer Chloridauch Fluorid-Ionen in einem genügend hohen Anteil enthält. Außerdem zeigte sich bei anschließenden Spülprozessen, daß die Tauchzeit in der Spüllösung und die Zusammensetzung dieser Spüllösung von entscheidender Bedeutung für eine hohe und gleichmäßige Bekeimungsdichte auf den Substraten ist. So führte eine zu lange Spülung wieder zu unerwünschter Ablösung von Keimen, während eine kurze, nur wenige Sekunden andauernde stauchung zur Beseitigung überschüssiger Zinnlösung vollkommen ausreichte, ohne daß die Bekeimung auf den Probenoberflächen weniger gleichmäßig war. Destilliertes Wasser als Spülwasser führte ebenfalls zur verstärkten Keimablösung und damit zu ungleichmäßig bekeimten Oberflächen. Eine bewußte Zugabe kleiner Mengen bestimmter Mineralsalze zum Spülwasser bewährte sich dagegen, da hierdurch einerseits die Lösungsfähigkeit des Spülwassers reduziert wurde und andererseits durch eine gewisse Pufferwirkung der gelösten Salze die adsorbierte Zinnsalzschicht bei einem bestimmten pH-Wert zu einem reproduzierbaren Grad hydrolysiert und nur das übrige nicht haftende Material entfernt wurde. Es wurde ferner gefunden, daß die Gleichmäßigkeit der chemischen Metallisierung nicht nur durch die bereits geschilderten Maßnahmen, sondern auch durch eine sorgfältige Entfernung der Flüssigkeitstropfen von den bekeimten Substraten vor dem fletallisierungsprozeß verbessert werden kann.
Die Entfernung der Flüssigkeitsreste kann durch Abschleudern, Abblasen mit Preßluft oder Trocknen im Warmluftstrom erfolgen.
Der Prozeß soll an einem nachfolgend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel genauer beschrieben werden.
Ausführunsbeispiel Zur Bekeimung einer hochreinen gebrannten A1203-Eeramik wird deren glatte Brennhaut-Oberfläche durch einen Ätzprozeß in einer NaOH-Schmelze zunächst aufgerauht. Anschließend werden die Proben gut gespült und getrocknet. Die Bekeimung der Proben erfolgt dann in den nachfolgend aufgegliederten Schritten: Schritt 1: 1 Minute Eintauchen bei Probenbewegung in eine Lösung aus 7 g/l Zinn(II)-fluorid 8 g/l Zinn(IV)-chlorid-5-hydrat und 40 ml/l Salzsäure (konz.) Schritt 2: 5 Sekunden Eintauchen bei Probenbewegung in Wasser mit wenigstens 10 deutschen Härtegraden. Dies entspricht dem Gehalt 100 mg/l CaO bzw. der äquivalenten Menge Mg-Ionen, gebunden an Chlorid-, Sulfat- und Hydrogencarbonat-Ionen. Die Temperatur des Spülwassers sollte dabei nicht höher als 1500 sein.
Schritt 3: 1 Minute Eintauchen bei Probenbewegung in eine Lösung aus 1 g/l Palladiumchlorid und 10 ml/l Salzsäure (konz.) Schritt 4: 30 Sekunden Eintauchen in Wasser wie bei Schritt 2 Schritt 5: Trockenblasen der Probe mit Preßluft Die. Bekeimungsdichte auf der Probenoberfläche läßt sich noch weiter erhöhen, wenn im Anschluß an Schritt 4 die Schritte 1 bis 4 nochmals wiederholt werden und erst dann gemäß Schritt 5 die Probe getrocknet wird. Die Bekeimung der trockenen Keramikprobe ist für eine Zeit von mindestens 8-12 Stunden haltbar und katalysiert innerhalb dieser Zeitspanne zuverlässig und ohne Verzögerung die Metallabscheidung aus einem chemisch stromlos arbeitenden Bad.

Claims

Patent ansprüche 1. Verfahren zur Bekeimung metallischer oder nichtmetallischer Flächen für eine nachfolgende chemische stromlose Metallisierung dieser Flächen dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen zunächst mit einer salzsauren Zinnsalzlösung, die aus den Verbindungen SnF2, SnC14.5H20 und HCl hergestellt ist, anschließend mit Wasser das eine Wasserhärte von mindestens 100 dli aufweist, oder einer wäßrigen Lösung der Verbindungen Ca(HC03)2, MgC12, Fe2(S04)3, sodann mit einer salzsauren Palladiumchloridlösung und schließlich mit Wasser vorzugsweise Leitungswasser benetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzung der zu bekeimenden Körper durch Tauchen in entsprechende Bäder für maximal 1 Minute erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bekeimende Körper während der Tauchung rhythmisch bewegt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Prozesses nach dem Wechsel von der Sn-Salzlösung in das Spülwasser die Probe nur eine kurze Zeit von etwa 5 Sekunden im Spülwasser belassen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülwasser Leitungswasser mit einer deutschen Wasserhärte von mindestens 100 dli, das sind 100 mg/l 0a0 bzw. eine äquivalente Menge MgO, gebunden an Chlorid-, Sulfat- und Hydrogenkarbonat-Ionen verwendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an einen Tauchschritt, auf jeden Fall nach dem letzten Bekeimungsschritt vor der Metallisierung die an der Probenoberfläche anhaftenden Flüssigkeitsreste vorzugsweise durch Abschleudern, Abblasen, Abtupfen oder Warmluft entfernt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder mehreren der eingesetzten Tauchbäder eine oberflächenaktive Substanz als Netzmittel zugesetzt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Bekeimungsprozeß oder Teilschritte desselben zur Verbesserung der Bekeimungsdichte ein- oder mehrfach wiederholt wird.