DE3400670C2 - - Google Patents

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DE3400670C2
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Omi International Corp (eine Gesellschaft Ndgesd Staates Delaware) Warren Mich Us
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Omi International Corp (eine Gesellschaft Ndgesd Staates Delaware) Warren Mich Us
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/62Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of gold
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
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Description

Wäßriges Bad und Verfahren zur galvanischen Abscheidung glänzender weicher Goldüberzüge.
Die Erfindung betrifft ein wäßriges Bad zur galvanischen Abscheidung glänzender weicher Goldüberzüge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren unter Verwendung dieses Bads.
Ein derartiges Bad ist in der DE-OS 23 15 309 beschrieben. Hieraus ist die Verwendung von Arsen als Additiv in Verbindung mit einer Carbonsäure in galvanischen Bädern bekannt. Nach dieser Veröffentlichung wird das Gold in Form eines Alkalimetall-Goldsulfit-Komplexes verwendet. Die Kombination dieser Komponenten in dem galvanischen Bad führt zu Goldüberzügen einer Knoop-Härte unter 130. Die Metalle, die dem Bad zugesetzt werden können, schließen ein: Arsen, Antimon, Selen sowie Tellur. Sie liegen in Form ihrer wasserlöslichen Salze im Bad vor. Die Polycarbonsäuren, die verwendet werden, schließen ein: Bernsteinsäure, Malonsäure und Oxalsäure sowie ihre Derivate, wie Maleinsäure. Die bevorzugte Kombination einer Polycarbonsäure und eines "Halb-Metall-Additivs" ist Oxalsäure und Arsentrioxid. Die Verwendung von Arsen als ein Additiv hat jedoch bestimmte Nachteile, indem es schnell vom dreiwertigen zum fünfwertigen Zustand oxidiert; im fünfwertigen Zustand hört aber seine Eignung als Glanzbildner und Kornverfeinerer auf. Außerdem ist die Kontrolle dieser galvanischen Bäder sehr schwierig. Mit den üblichen Analysenmethoden läßt sich nur der Gesamt-Arsengehalt des Bades bestimmen. Es wird nicht zwischen dem aktiven dreiwertigen und dem inaktiven fünfwertigen Zustand unterschieden.
Zusammenfassend gesagt, Goldmetallabscheidungen aus cyanidfreien Komplexen, wie Alkalimetall-Goldsulfiten neigen dazu, hart zu werden, z. B. eine Knoop-Härte von 140 zu haben, wenn Thallium- oder Arsen-Salze als Glanzbildner und Kornverfeinerer verwendet werden. Ohne diese Kornverfeinerer tendieren die Goldüberzüge dazu, pulverartig zu werden und sind für die Elektronikindustrie von geringem Nutzen. Dennoch, die Härten von Thallium- oder Arsen-Additive enthaltenden Goldüberzügen sind für die Halbleiterindustrie nicht akzeptabel; dort werden allgemein eine Goldmetall-Reinheit von 99,9% und eine Knoop-Härte unter 90 gefordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bad der angegebenen Art und ein Verfahren unter dessen Verwendung zu schaffen, das zu Goldüberzügen besonders hoher Reinheit, hohen Glanzes und hoher Weichheit bei besonders gut kontrollierbaren und reproduzierbaren Ergebnissen führt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Bad der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
Mit einem derartigen Bad werden Überzüge erhalten, die eine Knoop-Härte unter 90 aufweisen.
Im Gegensatz zu dem Arsen-Additiv, das gemäß der DE-OS 23 15 309 verwendet wird, oxidiert Thallium in dem vorgenannten Bad nicht schnell und ist leicht durch einfache Analyse kontrollierbar, z. B. durch Atom-Absorptions-Spektroskopie.
Der pH-Wert des Bades liegt günstigerweise im Bereich von 7,5 bis 10. Die Badtemperaturen liegen günstigerweise im Bereich von 50 bis 65°C.
Das Alkalimetall-Goldsulfit kann günstigerweise als Alkalimetall Natrium, Kalium oder Lithium enthalten.
Die Konzentration, in der das Thalliummetall vorliegt, liegt günstigerweise im Bereich von 0,01 bis 0,10 g/l.
Die besonderen von Hydroxylgruppen und Aminogruppen freien Carbonsäuren, die für die Erfindung geeignet sind, sind Ameisensäure und Oxalsäure, die günstigerweise in Mengen von 1,0 bis 75 g/l vorliegen.
Als Leitsalze können Alkalimetall- oder Ammoniumphosphate, -pyrophosphate, -sulfate, -citrate und -borate verwendet werden. Als Stabilitätsverbesserer können Alkalimetall- oder Ammoniumsulfite verwendet werden. In den meisten Fällen wird das Leitsalz in Mengen im Bereich von 5 bis 100 g/l verwendet, während die Stabilitätsverbesserer in Mengen im Bereich von 15 bis 50 g/l verwendet werden.
Die Bäder der genannten Art können sowohl auf dem Gebiet der Elektronik als auch auf dem Schmuck- und Dekorationsgebiet verwendet werden. Beispiele für zu vergoldende Werkstückoberflächen sind solche aus Messing, Kupfer, Kupferlegierungen und metallisierter Keramik.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, um die Härte von Goldabscheidungen, die aus einem Thallium-enthaltenden Alkalimetall-Goldsulfit-Bad erhalten worden sind, zu bestimmen. Das genaue Vorgehen bestand darin, daß weitere Additive der Thalliumkomponente zugegeben wurden und das resultierende Gemisch dem Alkalimetall-Goldsulfit-Elektrolyten zugefügt wurde. Die Formulationen jedes Versuches sowie die Härtewerte sind in der folgenden Tabelle angegeben. Die Menge der Komponenten ist g/l, wenn nicht anders angegeben:
Tabelle
Als Leitsalz wurde zweibasisches Natriumphosphat und als Stabilitätsverbesserer Natriumsulfit eingesetzt. In den Versuchen wurde Thallium in Form von Thalliumsulfat verwendet. Alle Bäder wurden bei einer Badtemperatur zwischen 50 und 52°C und einem pH-Wert von 9,5 betrieben.
Wie die Daten in der Tabelle zeigen, erzeugen die Kombinationen von Thallium mit Oxalsäure und mit Ameisensäure die gewünschte Knoop-Härte unter 90. Die Goldüberzüge in diesen Versuchen waren glänzend und hatten eine Reinheit von 99,9% und darüber. Dadurch haben sie ideale Eigenschaften für Verbindungs- und Befestigungszwecke. Im Gegensatz dazu führt die Verwendung von Thallium allein, von Thallium und Citronensäure und von Thallium und Äthylendiamintetraessigsäure zu Härten, die für die Anwendung in der Elektronik nicht befriedigend sind.
Andererseits zeigt die Verwendung von Arsen anstelle von Thallium im Bad 6, daß der gewünschte Glanz schnell von Citronengelb in Braun übergeht, was den Verlust an Kornverfeinerung anzeigt.

Claims (2)

1. Wäßriges Bad zur galvanischen Abscheidung glänzender weicher Goldüberzüge, das a) Goldionen in Form eines Alkalimetall- oder Ammonium-Goldsulfits, b) einen metallischen Glanzbildner, c) eine hydroxylgruppenfreie Carbonsäure und ggf. d) ein Leitsalz und/oder einen Stabilitätsverbesserer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es (a) die Goldionen in einer Menge von 2 bis 25 g/l; (b) Thallium in einer Menge von 0,01 bis 0,25 g/l in Form des Nitrats, Sulfats, Acetats, Halogenids, Carbonats, Oxyds, Hydroxids, Sulfits oder Oxalats; und (c) Ameisensäure oder Oxalsäure in einer Menge von 0,20 bis 100 g/l enthält.
2. Verfahren zur galvanischen Abscheidung glänzender weicher Goldüberzüge unter Verwendung eines Bades nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad bei einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 12, einer Stromdichte im Bereich von 0,05 bis 5,4 A/dm² und einer Badtemperatur im Bereich von 25 bis 80°C betrieben wird.
DE19843400670 1983-01-28 1984-01-11 Waessriges goldsulfit enthaltendes galvanisches bad und verfahren zur galvanischen abscheidung von gold unter verwendung dieses bades Granted DE3400670A1 (de)

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