DE3432784A1 - Verfahren zum galvanischen abscheiden einer hartgoldplattierung fuer elektronische zwecke - Google Patents

Description

• Verfahren züm galvanischen Abscheiden einer Hartgoldplat-
• tierung für elektronische Zwecke Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer glänzenden, eine Kobaltlegierung enthaltenden Hartgoldplattierung auf galvanischem Weg aus saurem galvanischem Elektrolyt.
• An die galvanisch hergestellten, kobalthaltigen Hartgoldplattierungen werden folgende Anforderungen gestellt: - die äussere Erscheinung der Plattierung muss gleichmässig und glänzend sein; - der Goldgehalt der Plattierung muss rnindestens 99,5 %, ihr Kobaltgehalt höchstens 0,5 % betragen; - die Härte der Plattierung muss bei einer Belastung von 5 g 120-180 HV betragen; - der spezifische elektrische Widerstand der Plattierung soll in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 50 C° niedriger als 6 PQ cm sein, - die innere Spannung der Plattierung soll niedrig sein, sie soll selbst bei dickeren (10-15 pim) Schichten nicht zu Rissen führen.
• den für die Herstellung der Hartgoldplattierung verwendeten galvanischen Elektrolyt und den Betrieb werden folgende Anforderungen gestellt: - die Abscheidungsgeschwindigkeit der Plattierung soll in einem Standbad so hoch wie möglich, aber mindestens 0,15 /um/Min. sein; - die katodische-Stromnutzung soll so hoch wie möglich sein, aber auf jeden Fall 30 % überschreiten; - die Handhabung des dem Abscheiden der Plattierung dienenden galvanischen Elektrolyts und seine Instandhaltung während des Betriebes sollen so einfach wie möglich sein; - die Lebensdauer des Bades (worunter verstanden wird, wieviel Gramm Gold aus 1 Liter Elektrolyt getrennt werden können) soll so gross wie möglich, aber mindestens 100 g/l sein; - die Empfindlichkeit gegenüber fremden Metallverunreinigungen soll so gering wie möglich sein.
• In der Praxis und Fachliteratur sind zahlreiche saure galvanische Elektrolyte bzw. galvanisierende Verfahren bekannt, die sich zur Herstellung einer glänzenden, eine Kobaltlegierung enthaltende Hartgoldplattierung eignen.
• Obwohl die aus Elektrolyten hergestellten Plattierungen im allgemeinen den an Plattierungen gestellten Anforderungen genügen, erfüllen jedoch die Elektrolyte selbst nicht in vollem Mass die an die Elektrolyte und den Betrieb gestellten Forderungen.
• Bei den einzelnen Elektrolyten treten - in unterschiedlichem Umfang - folgende Mängel auf: - beim Betrieb oxydieren sich die wirksamen Kobalt(2+)-ionen teilweise zu Kobalt(3+)ionen; - ebenfalls erfolgt die0xydation der Gold(l+)ionen zu Goid(3+)ionen; - die sich im Elektrolyt anhäufenden -Netallverunreinigungen sind in einer Form vorhanden, dass sie auf die abgeschiedene Plattierung eine nachteilige Wirkung ausüben; - infolge der gemeinsamen Wirkung der vorherigen Prozesse sinken die Stromausnutzung und Bebensdauer des Elektrolyts - ein häufiger Mangel ist die Neigung des Elektrolyts zum Schimmeln; - in einzelnen Elektrolyten ist die abscheidbare Schichtstärke beschränkt; und schliesslich - können bestimmte Legierungen - z.B. die Stahilegierungen mit hohem Chrom-Nickel-Gehalt - ohne eine Zwischenplattierung nicht vergoldet werden.
• Im Laufe der Untersuchungen erwies sich, dass diese Mängel beseitigt oder zum grossen Teil gemindert werden können, wenn die Zusammensetzung des Vergoldungselektrolyts und die Betriebsparameter entsprechend gewählt werden.
• Es wurde die Erfahrung gemacht, dass ein Elektrolyt, der 0,02-0,08 Mol/l Xalium-/-dicyano-aurat 7, 0,02--0,9 Mol/l Kalium-dihydrogenphosphat, 0,1-0,7 Mol/l Citronensäure, 0,01-0,1 Mol/l Kobalt(II)salz, 0,1--0,6 Mol/l Nitrilo-triessigsäure, 0,02-2,0 g/l Natrium--salicylat, 0,01-1,0 g/l Poly(vinyl-pyrrolidon) und 0,1-8,0 1/1 Zusatzstoff enthält, in einem pH-Bereich von 3,5-V,5 vorteilhaft zum Hartvergolden von elektronischen Bauteilen (z.B. Steckern) verwendet werden kann.
• Der obige Zusatzstoff ist die 2-8 gew.-ige wässrige Lösung des Reaktionsproduktes von 0,8-1,2 Mol Epic.hlorhydrin, 2 Mol o,w XCJ-Diamino-n-alkan der allgemeinen Formel H2N-(CH2)n-NX2 - worin n eine ganze Zahl zwischen 1 und 6 ist - und 1 Mol in α,#-Stellung halogeniertem Kohlenwasserstoff der allgemeinen Formel X-(CH2)n-X, worin X für ein Chlor- oder Bromatom steht und n eine ganze Zahl zwischen 2 und 8 ist.
• Die zu vergoldenden Bestandteile werden nach den üblichen Vorbehandlungsvorgängen (Entfetten, Desoxy- - dation, Vernickeln, Vorvergolden) in einen Vergoldungselektrolyt der obigen Zusammensetzung gelegt und bei einer Temperatur von 15-80 C0 unter Anwendung einer Katodenbewegungsgeschwindigkeit von 2-6 m/Min., unlöslichen Anoden (z.B. platiniertes Titan) und einer Stromdichte von 0,1-3,0 A/dm2 so lange galvanisiert, bis die erwünschte Schichtenstärke erreicht ist.
• Die Eigenschaften der erhaltenen Goldplattierung (Härte, elektrische Leitfähigkeit usw.) und die Inbetriebhaltung des Bades entsprechen den im vorigen erwähnten Anforderungen.
• Das erfindungsgemässe Verfahren gewährleistet folgende Vorteile: - der Kobalt(2+)ionen-Gehalt des Elektrolyts - der entscheidend für die Härte der Plattierung ist - kann leicht kontrolliert und korrigiert werden, so kann die Härte der Plattierung auf einem fast identischen Wert gehalten werden; - im Elektrolyt erfolgen die unerwünschten Kobalt(2+)ion--> Kobalt(3+)ion und Gold(l+)-ion > Gold( 3+) ion OxUrdationsvorg.nge nur stark beschränkt, was die Lebensdauer des Elektrolyts bedeutend verlängert; - die Neigung des Elektrolyts zum Schimmeln wird bei entsprechenden Inbetriebbedingungen praktisch aufgehoben; - das Verfahren sichert eine relativ hohe 40-60 ziege katodische Stromausnutzung in Abhängigkeit von den Betriebsparametern; - die anwendbare hohe Stromdichte (0,1-3,0 A/dm2Y und die relativ gute Stromausnutzung gewährleisten zusammen eine gute Abscheidungsgeschwindigkeit; - ein bedeutender Teil der verunreinigenden Metalle gelangt im Bad in einen für das Abtrennen praktisch wirkungslosen Komplex, was sich auf die Lebensdauer des Bades vorteilhaft auswirkt; - praktisch kann eine Schicht beliebiger Stärke abgescheiden werden; und schliesslich - kann das Verfahren auch beim direkten Uberziehen von Chrom-Nickel enthaltenden Stahllegierungen vorteilhaft angewendet werden.
• Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die für den Elektrolyt notwendigen Zusätze in Form einer konzentrierten Lösung hergestellt werden können und so das. Zusetzen des Bades auf einfache Weise? in AbhEnzigkeit von der aus dem Bad galvanisch abgeschiedenen Goldmenge erfolgen kann.
• Der Schutzbereich der Erfindung erstreckt sich auch auf das.Konzentratx Ohne den Schutzbereich einzuschränken, wird die Erfindung anhand folgender Beispiele näher veranschaulicht: Beispiel 1 0,03 Mol/l KAu(CN)2 0,30 Mol/l KH2P04 0,50 Mol/l C6H807. 2 0,02 Mol/l Co2+ (in Form von Kobaltcitrat) 0,04 Mol/l 6 9 6 1,6 g/l Natriumsalicylat 0,7 g/l Poly(vinyl-pyrrolidon) 4,0 ml/l ergänzende Zusätze (3 ziege Lösung des 11 Reaktionsproduktes von 2 Mol Athylendiamin, 1 Mol Dichlorbutan und 1 Nol Epichlorhydrin) pH-Wert: 3,5-6,5 Temperatur: 40 C° Stromdichte: 1,5 A/dm2 Beispiel 2 0,07 Mol/l KAu(CN)2 0,80 Mol/l- KH2P04 0,20 Mol/l C6H807 H20 0,05 Mol/l Co2+ (in Form von Kobaltcarbonat) 0,05 Mol/l 6 9 6 0,07 g/i Natriumsalicylat 0,09 1 Poly(vinyl-pyrrolidon) 2,0 ml/l ergänzender Zusatz (5 %ige Lösung des Reaktionsproduktes von 2 Mol Propylendiamin, 1 Mol Dichloräthan und 1 Mol Epichlorhydrin) pH-Wert: 3,5-6,5 Temperatur: 50 Co Stromdichte: 1,0 A/dm².

Claims (5)

1. Verfahren zum galvanischen Abscheiden einer Hartgoldplattierung für elektronische Zwecke PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Abscheiden einer glänzenden, eine Kobaltlegierung enthaltende Hartgoldplattierung auf übliche Grundmetalle sowie Stahllegierungen mit hohem Chrom-Nickel-Gehalt aus Kalium-/dicyano-aurat7, Kalium-dihydrogenphosphat, Citronensäure, Kobalt(II)-salz und'Nitrilo-triessigsäure enthaltendem saurem Elektrolyt durch bei einer Temperatur von 15-80 Co und mit einer Stromdichte von 0,1-3,0 A/dm2 erfolgendes Galvanisieren, .d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass in die Elektrolytlösung 0,02-2,C g/l Natriumsalicylat, 0,01-1,0 g/l Poly(vinyl--pyrrolidon) und 0,1-8,0 ml/l Zusatzstoff gegeben werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h k e k e n n z e i c h n e t , dass als Zusatzstoff de 2-E gew.-%ige wässrige Lösung des Reaktionsproduktes von 0,8-,2 Mol Epichlorhydrin, 2 Mol «, -Diamin.o-n--alkan der allgemeinen Formel H2N-(CH2)n-NH2 - worin n eine ganze ahl zwischen 2 und 6 ist - und 1 ol in α,#-Stellung halogeniertem Kohlenwasserstoff der allgemeinen Formel X-(CH2)n-X - worin X fur ein Chlor-oder Bromatom steht und n eine ganze Zahl zwischen 2 und 8 ist - verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Elektrolyt mit einem pH-Wert zwischen 3,5 und. 6,0 eingesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h. g e k e n n z e i c h n e t , dass mit einer Stromdichte von 0,3-1,8 A/dm2 galvanisiert wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Galvanisieren bei einet Temperatur zwischen 20 und 50 Co erfolgt.