DK151233B - PROCEDURE TO AVOID UNDESIRABLE COPPER TRANSFER ON EQUIPMENT SURFACES APPLIED IN AIRLESS PLATING BATH - Google Patents

PROCEDURE TO AVOID UNDESIRABLE COPPER TRANSFER ON EQUIPMENT SURFACES APPLIED IN AIRLESS PLATING BATH Download PDF

Info

Publication number
DK151233B
DK151233B DK185080AA DK185080A DK151233B DK 151233 B DK151233 B DK 151233B DK 185080A A DK185080A A DK 185080AA DK 185080 A DK185080 A DK 185080A DK 151233 B DK151233 B DK 151233B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
copper
potential
solution
deposition
current
Prior art date
Application number
DK185080AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK151233C (en
DK185080A (en
Inventor
Rudolph J Zeblisky
Original Assignee
Kollmorgen Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kollmorgen Tech Corp filed Critical Kollmorgen Tech Corp
Publication of DK185080A publication Critical patent/DK185080A/en
Publication of DK151233B publication Critical patent/DK151233B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK151233C publication Critical patent/DK151233C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C18/1601Process or apparatus
    • C23C18/1619Apparatus for electroless plating
    • C23C18/1621Protection of inner surfaces of the apparatus
    • C23C18/1623Protection of inner surfaces of the apparatus through electrochemical processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C18/38Coating with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/005Anodic protection
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/18Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
    • H05K3/181Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
    • H05K3/187Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating means therefor, e.g. baths, apparatus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

i 151233in 151233

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til undgåelse af uønskede kobberaflejringer fra strømløst arbejdende kobberpletterings-bade på metalliske pletteringshjælpemidler, såsom beholdere og holdestativer, der er i berøring med aflejringsopløsningen, 5 og hvis overflader tilligemed en modeléktrode, der ligeledes står i berøring med aflejringsopløsningen, er elektrisk ledende forbundet med en strømkilde, hvorved de nævnte overflader til at begynde med i stor udstrækning er fuldstændigt modstandsdygtige mod en kobberaflejring.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a method for avoiding unwanted copper deposits from powerless copper plating baths on metallic plating aids, such as containers and holding racks which are in contact with the deposition solution, 5 and whose surfaces as well as a model electrode which is also in contact with the irrigation solution, connected to a power source, whereby said surfaces are initially, to a large extent, completely resistant to a copper deposit.

10 Strømløst metalaflejrende badopløsninger, f.eks. strømløse kobberpletteringsbade, er almindelig kendt indenfor den teknik, der beskæftiger sig med metallisering af metalliske og ikke-metalliske overflader. Sådanne badopløsninger udmærker sig ved, at det fra dem er muligt at aflejre metalliske 15 belægninger af vilkårlig lagtykkelse, uden at det til dette formål er nødvendigt at tilføre elektroner fra en ydre strømkilde.10 Powerless metal depositing bath solutions, e.g. copperless plating baths are well known in the art dealing with metallization of metallic and non-metallic surfaces. Such bath solutions are distinguished by the fact that from them it is possible to deposit metallic coatings of arbitrary layer thickness without the need to supply electrons from an external power source for this purpose.

Efter at der på den overflade, der skal metalliseres, har aflejret sig et metallag, udvikler der sig en autokatalytisk 20 proces, der fortsætte så længe som der findes en tilstrækkelig mængde metal-ioner i opløsningen.After a metal layer has deposited on the surface to be metallized, an autocatalytic process develops which continues as long as a sufficient amount of metal ions is present in the solution.

I det følgende omtales metallisering af formstof i almindelighed og fremstilling af trykte kredsløb i særdeleshed.In the following, the metallization of plastics in general and the manufacture of printed circuits in particular are discussed.

Ved strømløse metalliseringsprocesser af den nævnte art for 25 kommercielle formål anvendes der forholdsvis meget store beholdere. De emner, der skal metalliseres, neddyppes eller nedsænkes i den kobberaflejringsopløsning, som beholderne indeholder, og til dette formål fastholdes emnerne hensigtsmæssigt i rammer eller stativer. Det har vist sig, at der-30 som beholderne og holdestativerne består af formstof eller glas, aflejres de under udskillelsesreaktionen dannede kobberpartikler på disse beholderes og holdestativers overflader og hæfter fast til disse. Disse på denne måde aflej- 151233 2 rede kobberpartikler virker som kim for yderligere kobberaflejringer, således at størsteparten af overfladen eller overfladerne på de genstande, der kommer i berøring med badopløsningen, dækkes med strømløst udskilt kobber, hvil-5 ket medfører et merforbrug af bad-kemikalier. Derudover er det til stadighed nødvendigt at afbryde kobberpietteringsprocessen med henblik på at fjerne den aflejrede kobberbelægning på holdestativerne og beholderne ved ætsning. Denne ætseproces er uønsket, for det første fordi aflejringspro-10 cessen skal afbrydes, for det andet forbruges der store mængder dyr ætseopløsning, og for det tredie skal de fremkomne sure kobberopløsninger behandles med henblik på genvinding af kobberet.For powerless metallization processes of the kind mentioned for 25 commercial purposes, relatively large containers are used. The items to be metallized, immersed or immersed in the copper deposition solution contained in the containers, and for this purpose the items are conveniently secured in frames or racks. It has been found that where the containers and holding racks consist of plastic or glass, the copper particles formed during the separation reaction are deposited on the surfaces of these containers and holding racks and adhere to them. These copper particles deposited in this way act as germs for additional copper deposits, so that most of the surface or surfaces of the objects that come into contact with the bath solution are covered with electrically separated copper, which results in additional consumption of baths. -chemical materials. In addition, it is necessary to continually interrupt the copper pitting process in order to remove the deposited copper coating on the holding racks and containers by etching. This etching process is undesirable, firstly because the deposition process has to be interrupted, secondly, large quantities of expensive etching solution are consumed, and thirdly, the resulting acidic copper solutions must be treated for the recovery of the copper.

En yderligere ulempe består i, at ætsningen medfører kraf-15 tige angreb på de ikke-metalliske kar, stativer osv. og forkorter disses levetid i betydelig grad.A further disadvantage is that the etching results in powerful attacks on the non-metallic vessels, racks, etc. and considerably shortens their service life.

På grund af deres væsentligt større modstandsdygtighed mod ætseopløsninger og dermed længere levetid foretrækkes det at anvende beholdere og holdestativer af metal fremfor så-20 danne af glas eller formstof. Imidlertid er sådanne kar og sådant udstyr i endnu større grad udsat for de samme ulemper med hensyn til uønskede kobberaflejringer. De metaller, der er særligt velegnede til fremstilling af metalliseringsapparater, såsom rustfrit stål og lignende, er kata-25 lytisk aktive overfor oxidering af det eller de reduktionsmidler, der findes i badopløsningen, og bevirker således en spontan udskillelse af kobberpartikler, som igen katalytisk bevirker yderligere kobberudskillelse, således at der på alle de overflader, der kommer i berøring med den 30 strømløst arbejdende kobberpletteringsbadopløsning, dannes en kobberaflejring. Dette er især til ulempe for holdestativerne, hvis holdeklemmer efter kobberpletteringsproces-ser kun kan åbnes med besvær.Because of their substantially greater resistance to etching solutions and thus longer service life, it is preferred to use metal containers and holding racks rather than glass or plastic materials. However, such vessels and equipment are even more exposed to the same disadvantages of unwanted copper deposits. The metals which are particularly suitable for the production of metallization apparatus, such as stainless steel and the like, are catalytically active against oxidation of the reducing agent (s) present in the bath solution, thus causing a spontaneous separation of copper particles which in turn catalytically further copper separation, so that on all surfaces which come into contact with the 30 electrically working copper plating bath solution, a copper deposit is formed. This is particularly to the detriment of the holding racks, whose holding clamps after copper plating processes can only be opened with difficulty.

Det er ganske vist kendt at gøre metalliske overflader, f.eks.It is admittedly known to make metallic surfaces, e.g.

35 på metalliseringstanke, holdestativer eller andre genstande, 3 151233 der anvendes ved den strømløse metallisering/ modstandsdygtigt for en tid mod dannelsen af metalaflejringer, idet der hertil anvendes bestemte kemikalier, f.eks. ved at overfladerne passiveres ved en behandling med salpetersyre. Sådanne 5 behandlinger giver imidlertid kun en forbigående beskyttelse, og efter få timer er denne overfladebeskyttelse "slidt af", hvorfor en sådan fremgangsmåde ikke kan anvendes i praksis i metalpletteringsbade.35 on metallization tanks, holding racks or other objects, used in the currentless metallization / resistant for a time against the formation of metal deposits, using certain chemicals, e.g. by the surfaces being passivated by a treatment with nitric acid. However, such treatments provide only transient protection, and after a few hours, this surface protection is "worn off", so such a method cannot be used in practice in metal plating baths.

I US-patentskrift nr. 3.424.660 er der omtalt en metallise- 10 ringstank med metalliske overflader, som ved påtrykning af et potentiale kan beskyttes mod metalaflejringer, især af nikkel. Det anvendte beskyttelsespotentiales værdi fremkommer af strømtæthed/spændings-kurven. Strømtætheden indstilles på højst 10 ^ A/cm^.U.S. Patent No. 3,424,660 discloses a metallization tank with metallic surfaces which, upon application of a potential, can be protected against metal deposits, especially of nickel. The value of the protection potential used is shown by the current density / voltage curve. The current density is set to a maximum of 10 ^ A / cm ^.

15 I DE-offentliggørelsesskrift nr. 2.639.247 er det omtalt, at metalliseringstanke og holdestativer, der er fremstillet af metaller som cobalt og nikkel, kan gøres modstandsdygtige mod uønskede metalaflejringer ved at påtrykke en spænding, 2 der bevirker en strømtæthed på mindst 4 mA/dm .15 in DE Publication No. 2,639,247 discloses that metallization tanks and holding racks made of metals such as cobalt and nickel can be made resistant to unwanted metal deposits by applying a voltage 2 which causes a current density of at least 4 mA / dm.

20 I det japanske patentskrift nr. 54-36577 fra 9. november 1979 har det også været foreslået, at et metalkar, f.eks. af chrom-nikkel-stål, kan gøres modstandsdygtig mod kemisk belægning, hvis der tilføres et positivt elektrisk potential til karrets overflade under aflejringsoperationen.In Japanese Patent Specification No. 54-36577 of November 9, 1979, it has also been proposed that a metal vessel, e.g. of chromium-nickel steel can be made resistant to chemical coating if a positive electrical potential is applied to the surface of the vessel during the deposition operation.

25 I praksis har de ovenfor beskrevne metoder ikke vist sig tilfredsstillende til brug ved strømløst arbejdende kobberpletter ingsbade . Medens badet er i funktion, skal de fornødne kemikalier suppleres op, men herved er det ikke til at undgå, at der sker lokale fluktuationer i badets koncen- 30 tration, og desuden medfører denne proces også en risiko for forurening af badopløsningen. Desuden dannes der kobberkim, som i opløsningen vokser til kobberpartikler. Sådanne kobberpartikler eller sådant kobberstøv såvel som snavs, der er 4 151233 blevet dannet i badopløsningen,, kommer i mekanisk og elektrisk berøring med tankvæggene og holdestativerne og medfører derved en stærk elektrisk strøm i disse metalgenstande, hvilket har til følge, at det ifølge de ovenfor beskrevne me-5 toder påtrykte potentiale bryder sammen og falder til en værdi, der ligger under reduktionsmidlets oxidationspotentiale; det ønskede formål kan således ikke mere opnås. Anvendelsen af sådanne modpotentialer i kobberpietteringsbade kræver en strøm, der ligger mindst to decimale stør-10 relsesordner over, hvad der hidtil har været beskrevet i litteraturen, for at de rustfrie ståloverflader skal kunne gøres modstandsdygtige mod uønskede kobberaflejringer. Det antages, at dette skyldes kobberets væsentligt mere udprægede katalytiske aktivitet i forhold til stål med hensyn 15 til oxidation af reduktionsmidlet, hvilket er ensbetydende med dannelsen af elektroner.In practice, the methods described above have not proved satisfactory for use in powerless copper-plating baths. While the bath is in operation, the necessary chemicals must be replenished, but this does not prevent local fluctuations in the bath's concentration, and in addition, this process also entails a risk of contamination of the bath solution. In addition, copper germs are formed, which in the solution grows to copper particles. Such copper particles or such copper dust as well as debris formed in the bath solution come into mechanical and electrical contact with the tank walls and holding racks, thereby resulting in a strong electrical current in these metal objects, resulting in the described methods of applied potential collapse and fall to a value below the oxidant potential of the reducing agent; thus, the desired purpose can no longer be achieved. The use of such counter potentials in copper plating baths requires a current that is at least two decimal sizes above what has been described so far in the literature in order for the stainless steel surfaces to be resistant to unwanted copper deposits. This is believed to be due to the significantly more pronounced catalytic activity of the copper with respect to steel in oxidation of the reducing agent, which is equivalent to the formation of electrons.

Selv om metalliseringsindretningernes overflader ved de fremgangsmåder, der tilhører teknikkens stade, under den strømløse metalpletterings begyndelsesfase er modstands-20 dygtige mod metalaflejringer, vil denne imidlertid opstå under metalliseringsprocessens videre forløb, hvilket gør disse fremgangsmåder uanvendelige til masseproduktionsformål.However, although the surfaces of the metallization devices, by the methods of the prior art, are resistant to metal deposits during the initial phase of the electroless metal plating, they will arise during the further course of the metallization process, rendering these methods unsuitable for mass production purposes.

Et yderligere problem opstår ofte ved kobberplettering af genstande, f.eks. trykte kredsløb, som nedsænkes i kobber-25 pletteringsopløsningen fastholdt i holdestativer, og dette problem består i, at der aflejres kobber især på bærepladens kanter i områder, der ikke er blevet sensibiliseret med henblik på strømløs metalåflejring. Kommer disse uønskede kobberlag i berøring med holdestativet, opstår der 30 en kraftig stigning i strømforbruget, hvilket medfører en sænkning af spændingen, eventuelt under den minimalværdi, der er nødvendig til at holde overfladerne modstandsdygtige mod uønskede kobberaflejringer. De strømforsyningskilder, der anvendes ved fremgangsmåderne ifølge teknikkens stade, 35 leverer en maksimalstrøm på 1 A, hvoraf det vil kunne ses, 5 151233 at man ved udviklingen af de omtalte fremgangsmåder slet ikke var opmærksom på dette problem.A further problem often arises when copper plating objects, e.g. printed circuits immersed in the copper-plating solution retained in holding racks, and this problem consists in depositing copper especially on the edges of the support plate in areas that have not been sensitized for powerless metal deposition. When these unwanted copper layers come into contact with the holding rack, a sharp increase in power consumption occurs, which causes a reduction in voltage, possibly below the minimum value needed to keep the surfaces resistant to unwanted copper deposits. The power supply sources used in the methods of the prior art 35 provide a maximum current of 1 A, from which it will be seen, that this problem was not at all aware of the development of the aforementioned methods.

Det er opfindelsens formål at anvise en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art, hvorved de metalliske over-5 flader i tanken, holdestativer og yderligere metalliserings-indretninger kan gøres modstandsdygtige mod uønskede kobberaflejringer, ikke alene ved kobberaflejringsprocessens begyndelse, men gennem længere tidsrum.It is an object of the invention to provide a method of the kind initially provided, whereby the metallic surfaces of the tank, holding racks and additional metallization devices can be made resistant to unwanted copper deposits, not only at the beginning of the copper deposition process, but for a longer period of time.

Det angivne formål opnås ved en fremgangsmåde, der ifølge 10 opfindelsen er ejendommelig ved, at der som strømkilde anvendes en sådan, hvis udgangsspænding er indstillet til at holde en værdi, der sikrer et potentiale, som til ethvert tidspunkt er mere positivt end det samtidigt målte blandede potentiale som defineret i det følgende, og som ved et poten-15 tiale mellem -500 og +500 mV sikrer en overfladestrømtæthed på mellem 0,1 og 4 mA/cm over hele overfladen.The stated object is achieved by a method which according to the invention is characterized in that it is used as a power source whose output voltage is set to hold a value which ensures a potential which is at any moment more positive than the simultaneously measured. mixed potential as defined below, and which at a potential between -500 and +500 mV ensures a surface current density of between 0.1 and 4 mA / cm over the entire surface.

En første udførelsesform for fremgangsmåden er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at potentialet på de nævnte overflader som målt mod en referenceelektrode instilles mellem 20 -250 og -100 mV.A first embodiment of the method according to the invention is characterized in that the potential of said surfaces as measured against a reference electrode is set between 20 -250 and -100 mV.

En anden udførelsesform er ejendommelig ved, at strømmen forøges, indtil potentialet har nået en værdi, der er tilstrækkelig til igen at bringe aflejrede kobberpartikler eller -kim i opløsning.Another embodiment is peculiar in that the current is increased until the potential has reached a value sufficient to return to the deposited copper particles or germs in solution.

25 En tredie og foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at potentialet mellem de nævnte overflader og en referenceelektrode måles, idet strømstyrken indstilles som en funktion af det målte potentiale.A third and preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the potential between said surfaces and a reference electrode is measured, the current being adjusted as a function of the measured potential.

30 Ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan omkostningerne ved fremstillingen af trykte kredsløb formindskes 6 151233 med mindst 30%, nemlig for det første på grund af besparelser i forbruget af badkemikalier såvel som syrer og alkalier til ætsning og efterfølgende neutralisering af metalliseringsindretningerne/ og endelig ved bortfaldet af omkostningerne 5 for genvindingen af kemikalierne fra de forbrugte ætseopløs-ninger såvel som deres behandling med henblik på opfyldelse af spildevandsbestemmelserne.In practicing the method of the invention, the cost of producing printed circuits can be reduced by at least 30%, firstly because of savings in the consumption of bath chemicals as well as acids and alkalis for etching and subsequently neutralizing the metallization devices / and finally by the elimination of the cost 5 for the recovery of the chemicals from the etched solutions consumed as well as their treatment for compliance with the wastewater regulations.

Desuden bliver den fornødne arbejdsindsats væsentligt mindre og det produktionstab, der skyldes de hidtil nødvendige af-10 brydelser til bortætsning af kobberlagene, bortfalder fuldstændigt.In addition, the required work effort becomes substantially smaller and the production loss due to the hitherto necessary interruptions to the etching of the copper layers completely ceases.

Uden på nogen måde at binde opfindelsen til nogen teori antages det, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen er baseret på følgende forhold.Without in any way binding the invention to any theory, it is believed that the method of the invention is based on the following conditions.

15 Oxidationen af de reduktionsmidler, der findes i badet, såsom f.eks. formaldehyd, på overflader, der er katalytisk aktive for en sådan oxidation, frigør elektroner og bevirker derved en negativ opladning af de pågældende overflader. De kobberioner, som ligeledes findes i badet, optager disse elektroner og 20 reduceres til metallisk kobber. Kommer kobberionerne, som holdes i opløsning ved hjælp af dertil egnede kompleksdanne-re, i berøring med sådanne negativt opladede overflader, opstår der på disse en metallisk kobberaflejring med samtidig formindskelse af overfladens negative potentiale. Det po-25 tentiale, som disse to reaktioner danner på overfladen, betegnes som "det blandede potentiale" eller "blandingspotentialet " .The oxidation of the reducing agents present in the bath, such as e.g. formaldehyde, on catalytically active surfaces for such oxidation, releases electrons and thereby negatively charges the surfaces in question. The copper ions also found in the bath absorb these electrons and are reduced to metallic copper. If the copper ions kept in solution by suitable complexing agents come into contact with such negatively charged surfaces, a metallic copper deposit will be formed on these, at the same time reducing the negative potential of the surface. The potential that these two reactions form on the surface is referred to as "the mixed potential" or "the mixing potential".

Overfladen af stål, rustfrit stål eller andre metaller, der er egnet til tanke og holdestativer, er tilstrækkeligt kata-30 lytisk til at bevirke et sådant oxidationsforløb, f.eks. af formaldehyd, således at der kan dannes kobberaflejringer på disse overflader. Dersom de pågældende overflader forbindes med en strømkreds, er det ikke alene muligt at kompen- 7 151233 sere for den negative ladning, der opbygges ved frigørelsen af elektronerne, men det er også muligt at opbygge et overfladelag, der er mindre eller slet ikke katalytisk aktivt for oxidation af reduktionsmidler. Som følge af denne for-5 anstaltning sker der ingen kobberaflejring på disse overflader.The surface of steel, stainless steel or other metals suitable for tanks and holding racks is sufficiently catalytic to effect such an oxidation process, e.g. of formaldehyde so that copper deposits can be formed on these surfaces. If the surfaces in question are connected to a circuit, it is not only possible to compensate for the negative charge built up by the release of the electrons, but it is also possible to build a surface layer that is less or not catalytically active. for oxidation of reducing agents. As a result of this measure, no copper deposition occurs on these surfaces.

Ved den strømløse metallisering i masseproduktionen dannes der metalliske aflejringer på alle katalytisk virkende overflader, der kommer i berøring med metalliseringsbadet.During the streamless metallization in mass production, metallic deposits are formed on all catalytically acting surfaces that come into contact with the metallization bath.

10 Statistisk set vil et vist antal kobberkim, som på overfladen af den genstand, der skal metalliseres, reduceres til kobber(0) eller kobber(I), ikke blive indbygget i gitteret, men havner igen i badopløsningen. Ved sammenhobning af sådanne kobberatomer dannes der kobberpartikler, 15 som selv igen bliver katalytisk virksomme og derved bevirker, at yderligere kobberioner neutraliseres på deres overflade og aflejres som metal. I tillæg hertil vil partikler og snavs såvel som koncentrationsforhøjelser, der kan optræde ved opsupplering af opløsningen, bevirke dannelse af 20 kobberkim i badopløsningen. Kobberkim eller -partikler i badopløsningen er tilbøjelige til at sætte sig på metalliske overflader, som f.eks. behandlingstankens vægge eller holdeindretningerne, eller de danner et bundfald på tankens bund.10 Statistically, a certain number of copper germs which, on the surface of the object to be metallized, are reduced to copper (0) or copper (I), will not be incorporated into the lattice, but will again end up in the bath solution. By accumulating such copper atoms, copper particles are formed, which in turn become catalytically active, thereby causing additional copper ions to be neutralized on their surface and deposited as metal. In addition, particles and debris, as well as concentration increases that may occur when the solution is depleted, cause the formation of 20 copper germs in the bath solution. Copper germs or particles in the bath solution tend to settle on metallic surfaces, such as e.g. the walls of the treatment tank or the holding devices or they form a precipitate on the bottom of the tank.

25 Sådan metallisk kobberaflejring på metalliseringsindretningernes overflader har til følge, at disse opfører sig på samme måde som de genstande, der skal kobberplettere, dvs. at de ovenfor omtalte, uønskede kobberudskillelser optræder.Such metallic copper deposition on the surfaces of the metallization devices causes them to behave in the same way as the articles to be copper plated, ie. that the above mentioned undesirable copper deposits occur.

Den katalytiske aktivitet og dermed evnen til at virke oxide-30 rende på det reduktionsmiddel, der findes i badet, er betydeligt større på kobberoverfladerne end f.eks. på overfladen af rustfrit stål, og derfor kræver de forholdsvis få elektroner, der frembringes på kobberpartiklerne, f.eks. på tan- 8 151233 kens bund, en betydeligt højere kompensationsstrøm, end hvad der kræves til passiveringen af overfladen på rustfrit stål.The catalytic activity and thus the ability to oxidize on the reducing agent present in the bath is considerably greater on the copper surfaces than e.g. on the stainless steel surface and therefore require relatively few electrons produced on the copper particles, e.g. on the bottom of the tank, a significantly higher compensation current than that required for the passivation of the stainless steel surface.

Dersom fremgangsmåden ifølge opfindelsen ikke følges, medfører dette et væsentligt mere negativt potentiale på de metalliske 5 overflader og dermed en aflejring af et kobberlag på disse.Failure to follow the method of the invention will result in a substantially more negative potential on the metallic surfaces and hence a deposition of a copper layer thereon.

Dersom derimod - ifølge opfindelsen - strømforsyningen til den metalliske overflade dimensioneres således, at den fuldstændigt kompenserer den opstående negative ladning og der dermed på denne overflade opretholdes et tilsvarende positivt 10 potentiale for at forhindre aflejring af kobber på overfladerne, så vil det opnås, at både overfladerne såvel som tankens vægge og holdeindretningen med de kobberpartikler, der berører dem, er katalytisk inaktive, således at der ikke af-lejres noget kobber på dem. Resultatet af fremgangsmåden 15 ifølge opfindelsen er kobberfrie overflader på tanken og holdestativet; kobberpartiklerne hæfter kun løst til disse, hvilket gør det muligt at fjerne dette udfældede kobber på enkel måde og uden besvær.On the other hand, if, according to the invention, the power supply to the metallic surface is dimensioned so as to completely compensate for the resulting negative charge and thus maintain a corresponding positive potential on this surface to prevent copper deposition on the surfaces, then both the surfaces as well as the walls of the tank and the holding device with the copper particles touching them are catalytically inactive so that no copper is deposited on them. The result of the method 15 according to the invention are copper-free surfaces of the tank and the holding rack; the copper particles are only loosely adhered to these, which makes it possible to remove this precipitated copper in a simple and effortless manner.

Ifølge opfindelsen indstilles strømkilden på en sådan måde, 20 at den på de tankvægge og holdeindretninger, der kommer i berøring med badopløsningen, frembringer et potentiale, der er tilstrækkeligt mere positivt end blandings- eller udskillelsespotentialet, således at en kobberudskillelse på disse overflader undgås. Desuden skal strømkilden levere en strøm, 25 der er stærk nok til at opretholde en katalytisk inaktiv overflade, ikke alene på rustfrit stål, men også på det udfældede kobber, der står i berøring med tankens og holdestativets overflade.According to the invention, the power source is set in such a way that on the tank walls and holding devices which come into contact with the bath solution it produces a potential sufficiently more positive than the mixing or separation potential, so that a copper separation on these surfaces is avoided. In addition, the power source must supply a current strong enough to maintain a catalytically inert surface, not only on stainless steel but also on the precipitated copper which contacts the surface of the tank and holding rack.

Ved opfindelsen er der således tilvejebragt en fremgangsmåde 30 for strømløst arbejdende kobberpletteringsbade og for aflejring af kobber fra disse bade på bæreplader, der er blevet sensibiliseret til udskillelse af kobber, ved anvendelse af metalliske pletteringshjælpemidler, og hvor badopløsningen bringes i berøring med mindst én modelektrode, idet de metalli- 9 151233 ske pletteringshjælpemidlers overflade såvel som modelektroden eller -elektroderne forbindes med en strømkilde, således at der på de nævnte hjælpemidlers overflade ligger en spænding, der er så meget mere positiv end det anvendte kobber-5 pletteringsbads blandingspotentiale, således at de nævnte overflader for det meste eller fuldstændigt gøres modstandsdygtige mod en uønsket metalaflejring. Strømkilden er således indrettet, at den i sit regulerbare spændingsområde kan levere den fornødne strøm til kompensation for de elektroner, der 10 frigøres ved reduktionsmidlets oxidation på metaloverfladerne, og den derved opstående negative opladning før og efter dannelsen af kobberpartikler på disse overflader. På denne måde bliver overfladerne på kobberpartiklerne og hjælpemidlernes øvrige metaldele næsten eller fuldstændigt inaktive mod 15 aflejring af metallisk kobber.Thus, the invention provides a method 30 for electrically working copper plating baths and for depositing copper from these baths on support plates which have been sensitized to copper separation, using metallic plating aids and wherein the bath solution is brought into contact with at least one model electrode. the metallic plating aids as well as the model electrode or electrodes being connected to a power source, so that on the surface of said auxiliaries there is a voltage so much more positive than the mixing potential of the copper plating bath used, so that the said surfaces are mostly or completely made resistant to an undesirable metal deposit. The current source is arranged so that in its adjustable voltage range it can supply the necessary current to compensate for the electrons released by the oxidant's oxidation on the metal surfaces, and the resulting negative charge before and after the formation of copper particles on these surfaces. In this way, the surfaces of the copper particles and the other metal parts of the auxiliaries become almost or completely inactive against the deposition of metallic copper.

Som eksempel på udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen ved strømløs aflejring af kobber fra en opløsning, som pletteringshjælpemidlernes overflader også står i berøring med, kan nævnes en proces, der^indeholder følgende trin: 20 1. Til at begynde påtrykkes pletteringshjælpemidlernes metal liske overflader et potentiale, der er tilstrækkeligt mere positivt end den strømløse kobberaflejringsopløsnings blandingspotentiale til at gøre hjælpemidlernes metalliske overflader i alt væsentligt modstandsdygtige mod strømløs 25 kobberaflejring.As an example of practicing the method of the invention in the electroless deposition of copper from a solution with which the surfaces of the plating aids also come into contact can be mentioned a process comprising the following steps: 1. First, the potential of the metallic surfaces of the plating aids is applied. which is sufficiently more positive than the mixing potential of the copper-less copper deposition solution to render the auxiliary metallic surfaces substantially resistant to copper-free copper deposition.

2. Fra hver opløsning aflejres kobber strømløst på et dertil egnet substrat eller opløsningen opbevares i tanken.2. From each solution, copper is deposited without charge on a suitable substrate or stored in the tank.

3. Under kobberaflejringen eller under opløsningens opbevaring opretholdes på de metalliske overflader et poten- 30 tiale, der er tilstrækkeligt mere positivt end opløsnin gens blandingspotentiale til at gøre de metalliske overflader modstandsdygtige mod uønsket kobberaflejring.3. During the copper deposition or during the storage of the solution, a metallic surface is maintained which is sufficiently more positive than the mixing potential of the solution to render the metallic surfaces resistant to undesirable copper deposition.

Den beskrevne proces kan anvendes på metallisk udstyr af enhver art, der anvendes ved strømløse kobberaflejringsopera-35 tioner, eller til oplagring af strømløse kobberaflejrings- 10 151233 opløsninger, inklusive kar, stativer til understøtning af emnerne, rørledninger eller enhver anden del af udstyret, der står i berøring med aflejringsopløsningen.The described process can be applied to metallic equipment of any kind used in powerless copper deposition operations, or to the storage of powerless copper deposition solutions, including vessels, supports for the workpieces, pipelines, or any other part of the equipment which is in contact with the deposition solution.

I praksis kan den ovenfor beskrevne proces gennemføres på 5 følgende måde: Først forbindes de overflader, der ikke skal pletteres, såsom f.eks. tankvægge/ holdestativer osv., med en strømkilde og tilføres en strøm, der er tilstrækkelig til på deres overflade at opbygge et positivt potentiale, der gør overfladen inaktiv overfor aflejring af metallisk kobber.In practice, the process described above can be carried out in the following manner: tank walls / holding racks, etc., with a power source and supplied with a current sufficient to build on their surface a positive potential that renders the surface inactive against the deposition of metallic copper.

10 Derpå foretages en strømløs kobberaflejring på de områder, der skal kobberpletteres. Under denne aflejringsproces holdes den strøm, der tilføres de overflader, der ikke skal metalliseres, til stadighed indstillet således, at det på disse overflader dannede potentiale er tilstrækkeligt stort 15 til at forhindre en kobberaflejring på disse overflader.10 Then a copperless deposition is made in the areas to be copper plated. During this deposition process, the current supplied to the non-metallized surfaces is kept constant so that the potential formed on these surfaces is sufficiently large to prevent a copper deposit on these surfaces.

Strømtætheden på de overflader, der ikke skal kobberplette- -4 2 res, ligger fortrinsvis mellem 10 og 4 mA/cm .The current density on the surfaces which do not need to be copper plated is preferably between 10 and 4 mA / cm.

De overflader, der ikke skal kobberpletteres, forbindes med strømkilden gennem mindst én katode, der er anbragt i bad-20 opløsningen. Når strømmen indkobles, sluttes strømkredsen gennem badopløsningen. Strømstyrken indstilles til en sådan værdi, at det potentiale, der opbygges på de overflader, som ikke skal kobberpletteres, er større end badopløsningens blandingspotentiale, hvilket forhindrer aflejring af kobber 25 på disse overflader. Under aflejringsforløbet reguleres strømforsyningen således, at modstandsdygtigheden af de overflader, der er forbundet med strømkilden, imod metalaflejringer forbliver sikret.The surfaces not to be copper plated are connected to the power source through at least one cathode placed in the bath solution. When the power is turned on, the power circuit is connected through the bath solution. The current is set to a value such that the potential built up on the surfaces which do not need to be copper plated is greater than the mixing potential of the bath solution, which prevents the deposition of copper 25 on these surfaces. During the deposition process, the power supply is regulated so that the resistance of the surfaces associated with the power source to metal deposits remains assured.

Udtrykket "blandingspotentiale" eller "blandet potentiale", 30 således som det anvendes i den nærværende beskrivelse, betegner det elektriske potentiale, ved hvilket kobber begynder at aflejres fra strømløst arbejdende kobberpletteringsbade på katalytisk aktive eller for metalaflejring sensibiliserede overflader. Med andre ord betegner dette udtryk potentialet 11 151233 mellem et metalemne, på hvilket kobber aflejres strømløst, og en standard-reference-elektrode, som begge befinder sig i opløsningen. Der kendes flere fremgangsmåder til måling af blandingspotentialet, og en af dem skal beskrives i det føl-5 gende.The term "mixing potential" or "mixed potential", as used herein, refers to the electrical potential at which copper begins to deposit from powerless copper plating baths on catalytically active or metal-sensitized surfaces. In other words, this term denotes the potential between a metal blank on which copper is deposited wirelessly and a standard reference electrode, both of which are in solution. Several methods for measuring the mixing potential are known, and one of them will be described below.

I almindelighed har kobberaflejringsbade af den art, som kan anvendes ifølge opfindelsen, et blandingspotentiale mellem -500 og -800 mV som målt i forhold til en standardiseret sølvchlorid/sølv-elektrode og mellem -550 og -850 mV som 10 målt i forhold til en standardiseret kalomel-elektrode, i begge tilfælde målt ved aflejringsopløsningens arbejdstem-peratur.In general, copper deposition baths of the kind that can be used according to the invention have a mixing potential between -500 and -800 mV as measured relative to a standard silver chloride / silver electrode and between -550 and -850 mV as measured relative to a standard calomel electrode, in both cases measured by the working temperature of the deposition solution.

Ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen kræves spændinger mellem -500 og +500 mV - fortrinsvis ligger de 15 mellem -250 og -100 mV som målt imod en referenceelektrode -for at holde de overflader, der ikke skal metalliseres, fri for uønskede kobberaflejringer. Disse overfladepotentialer er tilstrækkelige til at passivere alle de metaloverflader, der står i berøring med badvæsken, mod en kobberaflejring, 20 altså også eventuelt foreliggende udfældt kobber såvel som kobber, der allerede befinder sig på kredsløbspladernes randområder .In practicing the method according to the invention, voltages between -500 and +500 mV are required - preferably they are between -250 and -100 mV as measured against a reference electrode - to keep the surfaces which are not to be metallized free of unwanted copper deposits. These surface potentials are sufficient to passivate all of the metal surfaces that are in contact with the bath liquid to a copper deposit, ie also any precipitated copper as well as copper already present on the peripheral areas of the circuit boards.

Opfindelsens principper kan med fordel anvendes til at holde metalliske overflader næsten eller helt fri fra uønskede 25 kobberaflejringer. Dette gælder især for holdestativer for plader, der skal kobberpletteres, og som nedsænkes i badopløsningen. Disse holdestativer er forbundet med en strømkilde, f.eks. en ensretter, der er således dimensioneret, at den kan levere det ovenfor omtalte potentiale ved strøm-30 styrker på op til f.eks. 200 A, medens strømkildens anden udgangsklemme er direkte forbundet med en katode, der befinder sig i badvæsken. Den tilførte strøm er tilstrækkelig til at frembringe et passiverende elektrisk potentiale på holdeindretningens overflade. Derpå udfældes kobber strøm- 12 151233 løst på de i holdestativerne fastgjorte bæreplader (kredsløbsplader) , medens stativerne tilføres en strøm, der er tilstrækkelig til at passivere dem mod kobberaflejringen.Advantageously, the principles of the invention can be used to keep metallic surfaces almost or completely free of unwanted copper deposits. This is especially true for holding racks for copper-plated plates that are immersed in the bath solution. These holding racks are connected to a power source, e.g. a rectifier designed to deliver the above-mentioned potential at currents up to e.g. 200 A, while the second output terminal of the power source is directly connected to a cathode located in the bath liquid. The applied current is sufficient to produce a passivating electrical potential on the surface of the holding device. Copper current is then precipitated loosely on the support plates (circuit boards) fixed in the holding racks, while the racks are supplied with a current sufficient to passivate them against the copper deposit.

Selv om det ganske vist er muligt at anvende den samme 5 strømkilde både til tankvæggene og yderligere overflader, der ikke skal kobberpletteres, anbefales det at anvende en særskilt strømkilde for hver del af udstyret for at passivere samtlige dele mod uønskede kobberaflejringer.While it is possible to use the same power source for both the tank walls and additional surfaces that do not need to be copper plated, it is recommended to use a separate power source for each part of the equipment to passivate all parts against unwanted copper deposits.

Den ovenfor omtalte teknik kan også anvendes til at for-10 hindre kobberaflejring på områder af selve bærepladen (kredsløbspladen) , hvor der ikke ønskes nogen kobberaflejring. Dette er især af betydning for trykte kredsløb, der fremstilles ved den såkaldte "additive"-metode. Ved denne metode kan det forekomme, at de kredsløbsplader, der er tilskåret, for-15 synet med en maske og blevet sensibiliseret for strømløs metalaflejring, udviser ubeskyttede områder ved kanterne.The above-mentioned technique can also be used to prevent copper deposition in areas of the support plate itself (the circuit board) where no copper deposition is desired. This is especially important for printed circuits produced by the so-called "additive" method. By this method, the circuit boards that are cut, provided with a mask and sensitized to powerless metal deposition, may exhibit unprotected areas at the edges.

Ved den efterfølgende metallisering kan der blive aflejret kobber både ved disse kanter og på de tilliggende overfladeområder, og lagtykkelsen kan blive lige så stor som ved de 20 ønskede ledertræk. Resultatet er, at der sker en fuldstændig metallisering af randområdet. Normalt bliver de kobberpletterede randområder, der ikke tilhører ledertrækmønsteret, bortskåret og kasseret efter metalliseringen. Denne kobberplettering af randområderne kan imidlertid undgås ved 25 fremgangsmåden ifølge opfindelsen, dersom der etableres elektrisk kontakt mellem pladens randområder og holdeindretningen og opretholdes en tilstrækkelig strøm, således at både holdeorganerne og pladens randområder holdes i alt væsentligt eller fuldstændigt fri for kobber.In the subsequent metallization, copper can be deposited at both these edges and on the adjacent surface areas, and the layer thickness may be as great as at the desired conductor features. The result is a complete metallization of the peripheral area. Usually, the copper-plated edge areas that do not belong to the conductor pattern are cut off and discarded after the metallization. However, this copper plating of the peripheral regions can be avoided by the method according to the invention if electrical contact is established between the peripheral regions of the plate and the holding device and a sufficient current is maintained so that both the retaining means and the peripheral regions of the plate are kept substantially or completely free of copper.

30 Eventuelt udskilt kobber, der f.eks. har lagt sig på bunden af tanken, kan let fjernes ved at aflejringsforløbet afbrydes, tankens tømmes, og det udfældte kobber fjernes, f.eks. ved børstning, fejning eller støvsugning. En sådan rengøring kan også udføres uden at afbryde aflejringsprocessen, der-35 som det udfældte kobber opsuges.30 Possibly separated copper, e.g. has settled on the bottom of the tank, can be easily removed by interrupting the deposition process, emptying the tank, and removing the precipitated copper, e.g. by brushing, sweeping or vacuuming. Such cleaning can also be performed without interrupting the deposition process, which the precipitated copper is aspirated.

13 15123313 151233

Det skal kraftigt understreges, at der - i modsætning til de kendte fremgangsmåder - ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen ikke dannes noget fasthæftende udfældt kobber på de passiverede overflader, heller ikke dersom aflejringsforløbet 5 varer meget længe. Det metalliske kobber, der udfældes under forløbet af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hæfter ikke fast til overfladen og kan derfor som ovenfor omtalt let fjernes, uden at det hertil er nødvendigt at anvende ætsemidler eller lignende kraftige rengøringsmidler. Ved udøvelse 10 af fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil det normalt ske, at der også på katoden eller katoderne dannes en tynd kobberaflejring, der kan undgås fuldstændigt eller i det mindste for størstepartens vedkommende ved mellem katoden og den strømløse kobberaflejringsopløsning at anbringe en membran, 15 der tillader elektrisk strøm at flyde mellem katoden og aflejringsopløsningen, men som er uigennemtrængelig for kobberioner. Dersom badet indeholder en kompleksdanner for kobberioner, såsom f.eks. aminosyrer, hvormed kobberet danner negative komplekser, anvendes en kationisk ionbyttermembran.It should be strongly emphasized that, contrary to the known methods, in the process according to the invention no adherent precipitated copper is formed on the passivated surfaces, even if the deposition process 5 lasts very long. The metallic copper precipitated in the course of the process of the invention does not adhere to the surface and can, as mentioned above, be easily removed without the need to use etchants or similar powerful detergents. In practice of the method according to the invention, it will usually occur that a thin copper deposit is also formed on the cathode or cathodes which can be avoided completely or at least for the most part by placing a membrane between the cathode and the electroless copper solution. electric current to flow between the cathode and the deposition solution but which is impervious to copper ions. If the bath contains a copper ion complexing agent, such as e.g. amino acids with which the copper forms negative complexes, a cationic ion exchange membrane is used.

20 Dersom de med kobber dannede komplekser er positive, anvendes en anionisk ionbyttermembran. Dersom alkanolaminer tjener som kompleksdannere, så vil de med kobber dannede komplekser være neutrale, og det er derfor muligt at anvende enten en anionisk eller kationisk ionbyttermembran.If the copper-formed complexes are positive, an anionic ion exchange membrane is used. If alkanolamines serve as complexing agents, then the copper-formed complexes will be neutral, and it is therefore possible to use either an anionic or cationic ion exchange membrane.

25 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan ligeledes anvendes til aflejringstanke eller forrådsbeholdere, der indeholder badopløsningen, og hvis vægge består af uædle metaller, som f.eks. stål, jern, nikkel, cobalt, titan, tantal, chrom eller lignende og - dersom det Ønskes - også kobber. Svarende 30 hertil kan fremgangsmåden også anvendes på andre pletterings-dele, der er fremstillet af sådanne metaller.The method according to the invention can also be used for deposition tanks or storage containers containing the bath solution and whose walls consist of base metals, such as e.g. steel, iron, nickel, cobalt, titanium, tantalum, chromium or the like and - if desired - also copper. Similarly, the method can also be applied to other plating parts made of such metals.

Den strømløst kobberaflejrende badopløsnings pH-værdi ligger sædvanligvis ved 10, fortrinsvis ved 11 eller mere.The pH value of the streamless copper depositing bath solution is usually at 10, preferably at 11 or more.

14 15123314 151233

Opfindelsen, forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et anlæg, som kan anvendes ved udøvelse af opfindelsen, og som omfatter en 5 belægningstank med metalliske beholdervægge, belægningsopløsning, strømkilde, elektroder, substrat, der skal belægges, og et bæreorgan, fig. 2 mere detaljeret viser et anlæg beregnet til automatisk styring, hvilket er nyttigt ved ud-10 øvelsen af opfindelsen, fig. 3 er en kurve for strømmen som funktion af spændingen for rustfrit stål i en strømløs kobberaflejringsopløsning og fig. 4 er en kurve for strømmen som funktion af spæn-15 dingen på kobber i en strømløs kobberaflejrings opløsning af samme art som i fig. 3.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which fig. 1 is a schematic representation of a plant which can be used in the practice of the invention, comprising a coating tank with metallic container walls, coating solution, power source, electrodes, substrate to be coated, and a carrier; FIG. Fig. 2 shows in more detail an apparatus for automatic control which is useful in the practice of the invention; Fig. 3 is a graph of the current as a function of the voltage of stainless steel in a copper-free copper deposition solution; 4 is a graph of the current as a function of the voltage on copper in a solution of copper-free copper deposition of the same kind as in FIG. Third

I fig. 1 indeholder en belægningstank 2, hvis beholdervægge er fremstillet af stål, fortrinsvis rustfrit stål, eller andet passende elektrisk ledende materiale, strømløs kob-20 beraflejringsopløsning 4. En metalelektrode 6 er neddyp-pet i aflejringsopløsningen 4 og elektrisk forbundet til en negativ klemme 8 på en jævnstrømsforsyningsenhed 10.In FIG. 1, a coating tank 2, the container walls of which are made of steel, preferably stainless steel, or other suitable electrically conductive material, contains powerless copper deposition solution 4. A metal electrode 6 is immersed in the deposition solution 4 and electrically connected to a negative terminal 8 of a DC power supply unit 10.

Tankens overflade 12 er elektrisk forbundet gennem en variabel modstand 16 til en positiv klemme 18 på strøm-25 forsyningsenheden 10. Et mV-meter 20 er også forbundet til beholdervæggen 12 og til en standardreferenceelek-trode 22. Et arbejdsstykke 24 bæres af et metalstativ 26.The tank surface 12 is electrically connected through a variable resistor 16 to a positive terminal 18 on the power supply 10. An mV meter 20 is also connected to the container wall 12 and to a standard reference electrode 22. A workpiece 24 is supported by a metal stand 26 .

Stativet 26 er i elektrisk forbindelse med overfladen 12a af tanken 2 og er neddyppet i aflejringsopløsningen 4.The frame 26 is electrically connected to the surface 12a of the tank 2 and is immersed in the deposition solution 4.

30 Arbejdsstykket 24 er elektrisk isoleret fra stativet 26 ved hjælp af en isolator 27.The workpiece 24 is electrically insulated from the frame 26 by an insulator 27.

Fortrinsvis før aflejringsopløsningen 4 gøres virksom, f.eks. ved at tilføre reducerende middel eller ved at forøge pH eller temperaturen, tilføres der overfladerne 12a og 35 12b af tanken 2 en spænding mere positiv end det forventede, 15 151233 blandede potentiale af den virksomme aflejringsopløsning ved at justere modstanden 16 efter behov. Sammensætningen eller tilstanden af aflejringsopløsningen 4 justeres ved kendte midler for at starte strømløs belægning, f.eks. ved 5 at tilføre reducerende middel, forøge pH eller forøge temperaturen. Arbejdsstykket 24 nedsænkes i aflejringsopløsningen 4, og belægningen begynder. Det elektriske potentiale af overfladen 12 i forhold til referenceelektroden 22 overvåges under belægningen ved at følge mV-meteret 20, og dette 10 potentiale opretholdes mere positivt end det blandede potentiale af aflejringsopløsningen 4. Dette potentiale kan reguleres manuelt som ved udførelsesformen i fig. 1 eller automatisk, som vist i fig. 2.Preferably before the deposition solution 4 is made effective, e.g. by adding reducing agent or by increasing the pH or temperature, the surfaces 12a and 35b of the tank 2 are supplied with a voltage more positive than the expected mixed potential of the active deposition solution by adjusting the resistance 16 as needed. The composition or condition of the deposition solution 4 is adjusted by known means to start powerless coating, e.g. by adding a reducing agent, increasing the pH or increasing the temperature. The workpiece 24 is immersed in the deposition solution 4 and the coating begins. The electrical potential of the surface 12 relative to the reference electrode 22 is monitored during the coating by following the mV meter 20, and this potential is more positively maintained than the mixed potential of the deposition solution 4. This potential can be controlled manually as in the embodiment of FIG. 1 or automatically, as shown in FIG. 2nd

I fig. 2 er en 220 V-vekselstrømsledning 28 forbundet til 15 en jævnstrømsforsyningsenhed 30, som er i stand til at frembringe en strøm på f.eks. 200 A ved 7 V. En negativ klemme 32 på strømforsyningsenheden 30 er elektrisk forbundet gennem en ledning 34 til elektroder 36, som er nedsænket i metaltanken 38. Tanken 38 indeholder aflejrings-20 opløsning 40 og er jordforbundet gennem en jordledning 42.In FIG. 2, a 220 V AC line 28 is connected to 15 a DC power supply unit 30 capable of generating a current of e.g. 200 A at 7 V. A negative terminal 32 on the power supply unit 30 is electrically connected through a line 34 to electrodes 36 which are immersed in the metal tank 38. The tank 38 contains deposition 20 solution 40 and is grounded through an earth line 42.

En positiv klemme 44 på strømforsyningsenheden 30 er elektrisk forbundet gennem en ledning 46 til gennemgangstransi-storer 48, som er parallelt forbundet med og drevet af en Darlington-effekttransistor 50. Hver af gennemgangstransi-25 storerne 48 har fortrinsvis en udgangskapacitet på 50 A. Darlington-effekttransistoren 50 er fortrinsvis indstillet til en forstærkning på ca. 10.000:1.A positive terminal 44 of the power supply unit 30 is electrically connected through a line 46 to throughput transistors 48 which is connected in parallel to and powered by a Darlington power transistor 50. Each of the throughput transducers 48 preferably has an output capacity of 50 A. Darlington the power transistor 50 is preferably set to a gain of approx. 10,000: 1st

Gennemgangstransistorerne 48 er gennem en elektrisk ledning 52 forbundet til en måleshunt 54 og videre gennem en 30 elektrisk ledning 56 til tanken 38. Måleshunten 54 er gennem en ledning 58 forbundet til et amperemeter 60, som måler strømmen fra gennemgangstransistorerne 48 over måleshunten 54. En kondensator 62 med en kapacitet på fortrinsvis 2 mikrofarad er forbundet mellem den elektriske 35 ledning 34 og måleshunten for at reducere elektrisk baggrundsstøj.The through transistors 48 are connected through an electrical conduit 52 to a measurement shunt 54 and further through an electrical conduit 56 to the tank 38. The measurement shunt 54 is connected through a conduit 58 to an ammeter 60 which measures the current from the transistor transistors 48 over the measurement shaft 54. 62 with a capacity of preferably 2 microfarads is connected between the electrical conduit 34 and the measurement shunt to reduce electrical background noise.

16 15123316 151233

En elektrisk ledning 64 går fra tanken 38 og er forbundet til en positiv indgangsklarme 74 på en spændingsforstærker 68.An electrical line 64 exits the tank 38 and is connected to a positive input alarm 74 on a voltage amplifier 68.

En elektrisk ledning 70 går fra en referenceelektrode 72 og er forbundet til en negativ indgangskletine 66 på forstærkeren 68.An electrical line 70 passes from a reference electrode 72 and is connected to a negative input terminal 66 on the amplifier 68.

5 Forstærkeren 68 er indstillet til en forstærkning på 10:1. Referenceelektroden 72 er en almindelig sølv/sølvchlorid-elektrode eller lignende referenceelektrode i elektroly-tisk forbindelse med aflejringsopløsningen 40 i tanken 38.5 Amplifier 68 is set to a 10: 1 gain. The reference electrode 72 is an ordinary silver / silver chloride electrode or similar reference electrode in electrolytic connection with the deposition solution 40 in the tank 38.

Forstærkeren 68 er gennem en elektrisk ledning 76 forbundet 10 til en negativ klemme 78 på en styreforstærker 80. Udgangsspændingen fra forstærkeren 68 til forstærkeren 80 måles over et voltmeter 82, der gennem en ledning 84 er forbundet til ledningen 76. En positiv indgangsklemæ 86 på styreforstærkeren 80 er gennem en ledning 88 forbundet til et poten-15 tiometer 90 og til en FET-kobler 92. Potentiometeret 90 har et maksimalt indstillingsområde fra fortrinsvis 3 V positiv til 2 V negativ.Amplifier 68 is connected through electrical line 76 to negative terminal 78 on control amplifier 80. Output voltage from amplifier 68 to amplifier 80 is measured over a voltmeter 82 connected through line 84 to line 76. A positive input terminal 86 on control amplifier 80 is connected through a conduit 88 to a potentiometer 10 and to a FET switch 92. The potentiometer 90 has a maximum setting range from preferably 3 V positive to 2 V negative.

Elektriske ledninger 94 og 96 går fra klemmer henholdsvis 98 og 100 på måleshunten 54 til en spændingsforstærker 102, 20 idet ledningen 94 er forbundet til en positiv indgangsklemme 104/ og ledningen 96 er forbundet til en negativ indgangskletine 106 på forstærkeren 102. Udgangsspændingen fra forstærkeren 102 går gennem en ledning 108 til en positiv indgangsklemme 110 på en styreforstærker 112. Forstærkeren 112 er indstillet 25 til en forstærkning på 20:1. En negativ indgangsklemme 114 på styreforstærkeren 112 er forbundet til armen på et potentiometer 116. En elektrisk ledning 118 går fra udgangen på forstærkeren 112 til FET-kobleren 92.Electrical wires 94 and 96 go from terminals 98 and 100, respectively, on the measurement shunt 54 to a voltage amplifier 102, 20, the line 94 being connected to a positive input terminal 104 / and the line 96 being connected to a negative input terminal 106 on the amplifier 102. The output voltage from the amplifier 102 passes through a line 108 to a positive input terminal 110 of a control amplifier 112. The amplifier 112 is set 25 to a gain of 20: 1. A negative input terminal 114 of the control amplifier 112 is connected to the arm of a potentiometer 116. An electrical wire 118 passes from the output of the amplifier 112 to the FET coupler 92.

I kredsløbet er indføjet en kondensator 120 med en kapa-30 citet på fortrinsvis 1 mikrofarad og en modstand 122 med en modstandsværdi på fortrinsvis 1 ohm med det formål at reducere baggrundsstøj.Inserted into the circuit is a capacitor 120 having a capacity of preferably 1 microfarad and a resistor 122 having a resistance value of preferably 1 ohms for the purpose of reducing background noise.

17 15123317 151233

Por at forhindre overopvarmning er gennemgangstransistorerne 48, effekttransistorsn 50, kondensatorerne 120 og 62, modstanden 122 og amperemeteret 60 anbragt i en varmebeskyttelses-kappe 124 antydet ved punkterede linier og kølet af en 5 ventilator 126, der er forbundet til en vekselstrømsledning 128 på 110 V. Varmebeskyttelseskappen 124 er fremstillet af aluminium eller andet varmeabsorberende materiale.To prevent overheating, the through transistors 48, power transistors 50, capacitors 120 and 62, resistor 122 and ammeter 60 are arranged in a heat protection jacket 124 indicated by dashed lines and cooled by a fan 126 connected to an alternating current line 128 of 110V. The heat protection cap 124 is made of aluminum or other heat absorbing material.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen udøves i praksis på følgende måde, idet der henvises til fig. 2. Veksel-10 strøm fra 220 V-ledningen 28 omdannes til jævnstrøm i jævnstrømsforsyningsenheden 30. Negativt potentiale fra strømforsyningsenheden 30 tilføres elektroderne 36 i tanken 38. Elektroderne er således gjort katodiske. Positiv potentiale fra strømforsyningsenheden 30 sendes gennem 15 effekttranssistoren 50, gennemgangstransistorerne 48, ledningen 52, måleshunten 54 og ledningen 56 til tanken 38. Tanken 38 er således gjort anodisk. Strømmen gennem måleshunten 54 overvåges ved anvendelse af amperemeteret 60.The method according to the invention is practiced in the following manner, with reference to FIG. 2. Alternating 10 current from the 220 V line 28 is converted to direct current in the DC power supply unit 30. Negative potential from the power supply unit 30 is supplied to the electrodes 36 in the tank 38. The electrodes are thus made cathodic. Positive potential from the power supply unit 30 is transmitted through the power transistor 50, the through transistors 48, the line 52, the measurement shunt 54 and the line 56 to the tank 38. The tank 38 is thus made anodic. The current through the measurement shunt 54 is monitored using the ammeter 60.

Sølv/sølvchlorid-referenceelektroden 72 er nedsænket i tan-20 ken 38 og holdt i forbindelse med aflejringsopløsningen 40 på sædvanlig måde ved hjælp af en mellemliggende, porøs membran. Ved at forbinde referenceelektroden 72 og tanken 38 til hver sin klemme på forstærkeren 68 på den viste måde, bliver potentialet på væggene i tanken 38 således 25 kontinuerligt overvåget og desuden styret på følgende måde:The silver / silver chloride reference electrode 72 is immersed in tank 38 and held in conjunction with the deposition solution 40 in the usual manner by an intermediate porous membrane. Thus, by connecting the reference electrode 72 and the tank 38 to each terminal of the amplifier 68 in the manner shown, the potential of the walls of the tank 38 is continuously monitored and further controlled in the following manner:

Hvis spændingen fra forstærkeren 68 til styreforstærkeren 80 er overvejende positiv,vil forstærkeren 80 have tilbøjelighed til at afgive en positiv spænding.If the voltage from the amplifier 68 to the control amplifier 80 is predominantly positive, the amplifier 80 will tend to output a positive voltage.

Hvis på den anden side spændingen fra forstærkeren 68 til 30 styreforstærkeren 80 er overvejende negativ, vil forstærkeren 80 have tilbøjelighed til at afgive en negativ spænding. En positiv spænding til effekttransistoren 50 får denne til at frembringe en strøm. En negativ spænding til effekttransistoren 50 får denne til at lukke 35 og standse i det væsentlige al strøm. Når potentialet 18 151233 eller spændingen af tanken 38 under aflejringsoperationen bliver mindre negativt, dvs. mere positivt, i forhold til referenceelektroden 72, tilfører forstærkeren 68 en positiv spænding til styreforstærkeren 80, som på sin 5 side tilfører en negativ spænding til effekttransistoren 50. Ved justering af potentiometeret 90 reguleres den positive udgangsspænding fra styreforstærkeren 80 efter behov for at indstille den samlede udgangseffekt fra forstærkeren 80 således, at den ønskede strøm til tanken 38 10 opnås, nemlig den strøm, der er nødvendig for at opretholde et potentiale på tanken 38, som er mere positivt end det blandede potentiale af opløsningen 40.On the other hand, if the voltage of the amplifier 68 to 30 of the amplifier 80 is predominantly negative, the amplifier 80 will tend to output a negative voltage. A positive voltage to the power transistor 50 causes it to generate a current. A negative voltage to the power transistor 50 causes it to shut down 35 and stop substantially all current. When the potential 18 or the voltage of the tank 38 during the deposition operation becomes less negative, i.e. more positively, relative to the reference electrode 72, the amplifier 68 supplies a positive voltage to the control amplifier 80, which in turn supplies a negative voltage to the power transistor 50. When adjusting the potentiometer 90, the positive output voltage of the control amplifier 80 is adjusted as required. the total output power of the amplifier 80 such that the desired current to the tank 38 10 is obtained, namely the current needed to maintain a potential of the tank 38 which is more positive than the mixed potential of the solution 40.

For megen strøm til tanken 38 forhindres ved hjælp af spændingsforstærkeren 102 og styreforstærkeren 112. Po-15 tentialet eller spændingen over måleshunten 54 er direkte proportional med strømmen fra effekttransistoren 50 og gennemgangstransistorerne 48. Denne spænding forstærkes i forstærkeren 102 og yderligere i styreforstærkeren 112.Too much current to the tank 38 is prevented by the voltage amplifier 102 and the control amplifier 112. The potential or voltage across the measurement shunt 54 is directly proportional to the current from the power transistor 50 and the through transistors 48. This voltage is amplified in the amplifier 102 and further in the control amplifier 112.

Hvis den forstærkede spænding fra forstærkeren 112 til 20 styreelektroden i FET-kobleren 92 stiger over tærskelværdien, sluttes FET-kobleren 92, hvorved spændingen fra potentiometeret 90 reducerer den indstillede forstærkning af forstærkeren 80, og derved bringes systemet i ligevægt.If the amplified voltage of the amplifier 112 to 20 of the control electrode in the FET coupler 92 rises above the threshold, the FET coupler 92 is terminated, thereby reducing the voltage from the potentiometer 90 to the set gain of the amplifier 80, thereby balancing the system.

25 Udgangssignalet fra forstærkeren 102 udbalanceres af potentiometeret 116, som etablerer den indstillede forstærkning af forstærkeren 112. Justering af potentiometeret 116 bestemmer den maksimale strøm, der tillades, før den indstillede forstærkning af styreforstærkeren 80 reduceres.The output of amplifier 102 is balanced by potentiometer 116 which establishes the set gain of amplifier 112. Adjustment of potentiometer 116 determines the maximum current allowed before the set gain of control amplifier 80 is reduced.

30 Funktionen af forstærkerne 102 og 112 er at begrænse den maksimale strøm, der tilføres tanken og katoderne for at beskytte hele systemet.The function of amplifiers 102 and 112 is to limit the maximum current supplied to the tank and cathodes to protect the entire system.

På den nævnte måde opretholdes den spænding, der påtrykkes tanken 38, mere positiv end det kendte, blandede potentiale 151235 19 af aflejringsopløsningen 40, således at der i det væsentlige ikke aflejres noget metal på væggene af tanken 38.In the aforementioned manner, the voltage applied to the tank 38 is maintained more positively than the known mixed potential of the deposition solution 40, so that substantially no metal is deposited on the walls of the tank 38.

I den ovenfor beskrevne, særlige procedure kan der anvendes metalliske stativer til at bære substraterne, der 5 skal belægges, og disse stativer kan gøres modstandsdygtige mod strømløs kobberaflejring ved anvendelse af de beskrevne principper. I så fald er det ønskeligt at anvende et særskilt styrekredsløb til at forsyne stativerne med strøm. Hvis de i stativerne anbragte substrater, der 10 skal belægges, er plader med kobberborter, vil der kræves en stor strømforsyning for at holde det passiverende, elektriske potentiale på stativerne og kobberborterne på pladerne. Hvis det på den anden side er ønskeligt at belægge hele substratet, eller hvis kobberborterne på pladen 15 danner del af eller er i forbindelse med kredsløbsmønsteret, er det at foretrække at isolere substratet fra stativet ved mellemlæg af i det væsentlige elektrisk ikke-ledende materiale, se fig. 1.In the particular procedure described above, metallic racks can be used to support the substrates to be coated and these racks can be made resistant to powerless copper deposition using the principles described. In this case, it is desirable to use a separate control circuit to supply the racks with power. If the substrates to be coated in the racks to be coated are copper-borne plates, a large power supply will be required to maintain the passivating electrical potential of the racks and the copper-bored plates. On the other hand, if it is desirable to coat the entire substrate, or if the copper bores on the plate 15 form part of or are in connection with the circuit pattern, it is preferable to insulate the substrate from the rack by interposing substantially electrically non-conductive material. see fig. First

Pig. 3 og 4 viser strømmen som funktion af spændingen 20 for kobber og rustfrit stål i en strømløs kobberaflejringsopløsning med den i eksempel 1 angivne sammensætning.Pig. Figures 3 and 4 show the current as a function of the voltage 20 for copper and stainless steel in a currentless copper deposition solution of the composition of Example 1.

Positive strømme er oxiderende strømme, og negative strømme er reducerende, dvs. aflejrende strømme. Ved punkt "B" i fig. 4 (kobberelektrode) er der ingen resulterende strøm, 25 og dette potentiale er kendt som det blandede potentiale af aflejringsopløsningen. I området "A" reduceres flere kobberioner end det i opløsningen værende reducerende middel, her formaldehyd, bliver oxideret, således at der er en resulterende negativ (aflejrende) strøm. I område 30 "c" bliver mere formaldehyd oxideret, end kobberioner reduceret, således at der er en resulterende positiv (oxiderende) strøm. I område "D" dannes en hinde på overfladen af kobberelektroden. Denne hinde er ikke-kataly-tisk overfor oxidering af formaldehyd. Den maksimale, til 35 passivering nødvendige strøm er blevet fastslået at være 2 20 151233 4 mA pr. cm . Reducering af kobberioner optræder ikke ved potentialer, der er mere positive end ca. -450 mV i forhold til referenceelektroden, eller 250 mV mere positivt end det blandede potentiale. Område "E", der strækker sig fra 5 ca. -425 til -225 mV i forhold til referenceelektroden, kaldes det passiverende område. I dette område er potentialet for anodisk til at reducere kobberioner, og elektrodeoverfladen er ikke-katalytisk til oxidering af formaldehyd, så der kun er en lille strøm. Da strømmen i 10 dette område er omtrent den samme for opløsningen uden formaldehyd som for opløsningen med dette, forudsættes det, at strømmen i dette område i det væsentlige ikke er forårsaget af oxidering af formaldehyd. Strømmen i område "F" skyldes oxidering og delvis opløsning af elektrode-15 overfladen. Område "G" er et andet passiveringsområde.Positive currents are oxidizing currents and negative currents are reducing, ie. depositing streams. At point "B" in FIG. 4 (copper electrode), there is no resulting current, 25 and this potential is known as the mixed potential of the deposition solution. In the "A" range, more copper ions than the reducing agent in the solution, here formaldehyde, are oxidized so that there is a resulting negative (depositing) stream. In region 30 "c", more formaldehyde is oxidized than copper ions are reduced, so that there is a resulting positive (oxidizing) current. In region "D", a membrane is formed on the surface of the copper electrode. This membrane is non-catalytic to the oxidation of formaldehyde. The maximum current required for 35 passivation has been determined to be 2 mA per mA. cm. Reduction of copper ions does not occur at potentials that are more positive than approx. -450 mV relative to the reference electrode, or 250 mV more positive than the mixed potential. Area "E", extending from 5 ca. -425 to -225 mV relative to the reference electrode is called the passivating region. In this range, the potential is anodic to reduce copper ions, and the electrode surface is non-catalytic for the oxidation of formaldehyde, leaving only a small current. Since the flow in this range is about the same for the solution without formaldehyde as for the solution therewith, it is assumed that the flow in this range is essentially not caused by the oxidation of formaldehyde. The current in region "F" is due to oxidation and partial dissolution of the electrode surface. Area "G" is another passivation area.

Ud over område "G" kan adskillige komponenter blive oxideret, såsom OH -ioner, ethylendiamintetraeddikesyre (EDTA), kobber eller formaldehyd.In addition to region "G", several components may be oxidized, such as OH ions, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), copper or formaldehyde.

Fig. 3 viser, at en rustfri stålelektrode er forholdsvis 20 passiv fra -500 til +500 mV. Ved potentialer mere negative end -500 mV begynder kobber at aflejre sig på den rustfriFIG. 3 shows that a stainless steel electrode is relatively passive from -500 to +500 mV. At potentials more negative than -500 mV, copper begins to settle on the stainless

ståloverflade, der ændrer sine karakteristikker. Ved -325 mVsteel surface that changes its characteristics. At -325 mV

er strømtætheden 40 gange mindre for rustfrit stål end 2 for kobber, 0,02 mod 0,80 mA pr. cm . Rustfrit stål er meget 25 langsomt til at begynde aflejring i et strømløst kobberaflejringsbad. Dette skyldes, at det udviser forholdsvis ringe katalytisk aktivitet for oxidering af formaldehyd.the current density is 40 times less for stainless steel than 2 for copper, 0.02 versus 0.80 mA per meter. cm. Stainless steel is very slow to begin deposition in a powerless copper deposition bath. This is because it exhibits relatively little catalytic activity for the formaldehyde oxidation.

Er aflejringen imidlertid først begyndt, fortsætter den temmelig hurtigt, da kobberaflejringen på den rustfri stål-30 overflade tilvejebringer overfladeområder med høj katalytisk aktivitet overfor oxidering af det reducerende middel og dermed frembringelse af elektroner.However, once the deposition has begun, it proceeds fairly rapidly as the copper deposition on the stainless steel surface provides high catalytic surface areas for oxidation of the reducing agent and thus the generation of electrons.

Et potentiale på ca. -325 mV mod den mættede kalomel-elektrode er bedst for passivering af både rustfri stål 35 og kobber, fordi det er i midten af kobberpassiverings- området, og strømtætheden i rustfri stål ved dette potentiale er meget lav.A potential of approx. -325 mV against the saturated calomel electrode is best for passivation of both stainless steel 35 and copper because it is in the center of the copper passivation area and the current density of stainless steel at this potential is very low.

15123¾ 2115123¾ 21

Passiveringsorarådet kan forskydes lidt ved ændringer i pH. Forskydningen er i den samme retning som opløsningens blandede potentiale ved pH-ændringer og er af tilsvarende størrelse. I en udførelsesform for opfindelsen er der 5 derfor anvendt en sonde for blandet potentiale som den pågældende referenceelektrode.The passivation area can be slightly shifted by changes in pH. The displacement is in the same direction as the mixed potential of the solution at pH changes and is of similar magnitude. Therefore, in one embodiment of the invention, a mixed potential probe has been used as the reference electrode in question.

Ved målingerne i fig. 3 og 4 blev potentialværdierne målt med en polarografisk analysator model 174A fra Princetown Applied Research, og referencen for alle målinger var en 10 mættet kalomel-elektrode. Strømmen blev overvåget, medens potentialet blev skanderet under atmosfærisk luft og gengivet på en X/Y-skriver.In the measurements in FIG. 3 and 4, the potential values were measured with a Princetown Applied Research polarographic analyzer model 174A, and the reference for all measurements was a 10 saturated calomel electrode. The current was monitored while the potential was scanned under atmospheric air and reproduced on an X / Y printer.

For at måle det blandede potentiale anbringes en ren kobberflade i den strømløse kobberaflejringsopløsning, hvorved 15 metal vil begynde at aflejre sig på kobberfladen. Der skal hengå 3 til 4 minutter for at opnå en stabil tilstand. Kobberfladen forbindes til den ene klemme på et millivoltmeter med stor impedans, f.eks. som anvendt i pH-metre. En i opløsningen nedsænket referenceelektrode forbindes til den 20 anden klemme af millivoltmeteret. Forskellen i potentiale mellem kobberfladen og referenceelektroden måles for at opnå det blandede potentiale af kobberaflejringsopløsningen.To measure the mixed potential, a clean copper surface is placed in the streamless copper deposition solution, whereby 15 metal will begin to deposit on the copper surface. It should take 3 to 4 minutes to achieve a steady state. The copper surface is connected to one terminal of a large impedance millivolt meter, e.g. as used in pH meters. A reference immersed reference electrode is connected to the second terminal of the millivolt meter. The difference in potential between the copper surface and the reference electrode is measured to obtain the mixed potential of the copper deposition solution.

Opfindelsen illustreres ved følgende eksempler, som ikke har til hensigt at være begrænsende.The invention is illustrated by the following examples which are not intended to be limiting.

25 Eksempel 1Example 1

Et laminat af epoxy-glas med en tykkelse på 1,5 mm forberedes på kendt måde til fremstilling af et ledermønster for trykt kredsløb ved hjælp af strømløs kobberaflejring.A 1.5 mm thick epoxy glass laminate is prepared in a known manner to produce a printed circuit conductor pattern by electroless copper deposition.

30 Det således forberedte laminat er klar til neddypning i en strømløs kobberaflejringsopløsning med f.eks. følgende sammensætning: 22 151233The laminate thus prepared is ready for immersion in a streamless copper deposition solution with e.g. the following composition: 22 151233

CuS04.5H20 10 g/1 formaldehyd 4 ml/1 befugtningsmiddel 0,2 g/1 tetra-natriumsalt 5 af EDTA 35 g/1 natriumhydroxid (NaOH) til pH 11,7 (målt ved 25°C) natriumcyanid (NaCN) 0,005 g/1 10 vand ad 1 1CuSO4.5H2O 10 g / l formaldehyde 4 ml / l wetting agent 0.2 g / l tetra-sodium salt 5 of EDTA 35 g / l sodium hydroxide (NaOH) to pH 11.7 (measured at 25 ° C) sodium cyanide (NaCN) 0.005 g / l 10 water by 1 1

arbejdstemperatur 72°Coperating temperature 72 ° C

Kobberaflejringsopløsningen i dette eksempel har et blandet potentiale på -630 + 20 mV målt i forhold til en sølv/ sølvchlorid-elektrode.The copper deposition solution in this example has a mixed potential of -630 + 20 mV measured relative to a silver / silver chloride electrode.

15 Alle komponenter i den nævnte aflejringsopløsning med undtagelse af formaldehyd blandes sammen i et rustfrit stålkar. En rustfri stålkatode nedsænkes i opløsningen og forbindes til den negative klemme på en variabel jævnstrømsensretter med en maksimal kapacitet på 8 V og 20 200 A. En sølv/sølvchlorid-referenceelektrode nedsænkes i aflejringsopløsningen og forbindes til en ene side af et millivoltmeter. Den anden side af millivoltmeteret forbindes til en væg i det rustfrie stålkar.15 All components of said deposition solution except formaldehyde are mixed together in a stainless steel vessel. A stainless steel cathode is immersed in the solution and connected to the negative terminal of a variable DC rectifier with a maximum capacity of 8 V and 20 200 A. A silver / silver chloride reference electrode is immersed in the deposition solution and connected to one side of a millivolt meter. The other side of the millivolt meter is connected to a wall in the stainless steel vessel.

Det elektriske potentiale på karvæggen i forhold til 25 referenceelektroden justeres til -200 mV ved regulering af ensretteren. Den strømløse kobberaflejringsopløsning gøres virksom ved at tilføre formaldehydet. Epoxy-glas~ laminatet, som er blevet forudbehandlet. som beskrevet og bæres af et rustfrit stålstativ, neddyppes i den 30 strømløse kobberaflejringsopløsning. Kobber begynder at aflejre sig strømløst på laminatet. Efter 10 timer eller efter en kobberaflejring på 20 μιη er blevet opnået, tages laminatet op af aflejringsopløsningen. Det bemærkes, at under den strømløse belægningsreaktion er der i det 35 væsentlige ikke strømløst aflejret noget kobber på det 23 151233 rustfrie stålkars overflade eller det rustfrie stålstativ i berøring med den strømløse kobberaflejrings-opløsning .The electrical potential of the vessel wall relative to the reference electrode is adjusted to -200 mV by regulating the rectifier. The streamless copper deposition solution is made effective by adding the formaldehyde. The epoxy glass ~ laminate which has been pre-treated. as described and carried by a stainless steel frame, immersed in the 30 powerless copper deposition solution. Copper begins to settle on the laminate powerlessly. After 10 hours or after a copper deposit of 20 μιη has been obtained, the laminate is taken out of the deposition solution. It is noted that during the powerless coating reaction, substantially no copper is deposited on the surface of the stainless steel vessel or the stainless steel frame in contact with the powerless copper deposition solution.

Eksempel 2 5 I dette eksempel anvendes der kun to elektroder, dvs. ingen referenceelektrode.Example 2 In this example, only two electrodes are used, i. no reference electrode.

En strømløs kobberaflejringsopløsning med samme sammensætning som i eksempel 1 anbringes i et kar med beholdervægge af rustfrit stål. Karret har en kapacitet på 8000 1 2 10 og et indvendigt overfladeareal på ca. 60 m .A powerless copper deposition solution of the same composition as in Example 1 is placed in a vessel with stainless steel container walls. The tub has a capacity of 8000 1 2 10 and an internal surface area of approx. 60 m.

Ensretteren justeres for at opnå et potentiale på 0,45 V mellem den rustfrie stålkatode, der er nedsænket i aflejringsopløsningen , og de rustfri stålvægge i karret. Efter denne justering bemærkes det, at væggene i karret har et 15 potentiale på fra -300 til -400 mV i forhold til sølv/ sølvchlorid-referenceelektroden. Efter denne indledende måling frakobles referenceelektroden og fjernes. Den til opnåelse af 0,45 V mellem karvæggene og stålkatoden nød- -4 vendige strøm er 0,5 A svarende til en strømtæthed på 10 2 20 mA pr. cm .The rectifier is adjusted to achieve a potential of 0.45 V between the stainless steel cathode immersed in the deposition solution and the stainless steel walls in the tub. After this adjustment, it is noted that the walls of the tub have a potential of from -300 to -400 mV relative to the silver / silver chloride reference electrode. After this initial measurement, the reference electrode is disconnected and removed. The current required to obtain 0.45 V between the vessel walls and the steel cathode is 0.5 A corresponding to a current density of 10 2 20 mA per meter. cm.

Seks rustfrie stålstativer hver indeholdende 300 substrat-plader på 1860 cm anbringes i den strømløse kobberaflejringsopløsning. De fjernes efter strømløs dannelse af det forudbestemte ledermønster, f.eks. med intervaller på 18-22 timer, 25 og erstattes med nye substratplader, der skal belægges. I de første 24 timer af belægningsoperationen, hvor belagte substrater fjernes og nye substratplader indføres i aflejringsopløsningen, bemærkes det, at en udskilning omfattende metallisk kobber dannes i opløsningen. Noget 30 af denne udskilning kommer i berøring med overfladen af karret. Den strøm, der er nødvendig til at opretholde 0,45 V mellem karoverfladerne og stålkatodenfstiger. Efter flere dages drift bemærkes det, at den til opretholdelse af 0,45 V nødvendige strøm stiger og falder i 24 151233 området fra 2-100 A, da yderligere metallisk kobber udskilles, kommer i berøring med karoverfladerne og passiveres .Six stainless steel racks each containing 300 1860 cm substrate plates are placed in the copper-free copper deposition solution. They are removed after powerless formation of the predetermined conductor pattern, e.g. at intervals of 18-22 hours, 25 and replaced with new substrate plates to be coated. During the first 24 hours of the coating operation, where coated substrates are removed and new substrate plates are introduced into the deposition solution, it is noted that a precipitation comprising metallic copper is formed in the solution. Some 30 of these secretions come into contact with the surface of the tub. The current needed to maintain 0.45 V between the vessel surfaces and the steel cathode riser. After several days of operation, it is noted that the current required to maintain 0.45 V rises and falls in the range from 2-100 A, as additional metallic copper is separated, comes into contact with the vessel surfaces and is passivated.

Ved slutningen af f.eks. en uge afbrydes belægningsope-5 rationen. Udskilt kobber i berøring med de indre overflader af karret består af passiveret, ikke-fasthængende partikler, som let fjernes ved fejning med en børste eller ved støvsugning.At the end of e.g. for one week, the coating operation is interrupted. Separated copper in contact with the inner surfaces of the tub consists of passivated, non-stick particles which are easily removed by sweeping with a brush or by vacuuming.

Eksempel 3 10 I dette eksempel følges den i eksempel 1 og 2 beskrevne fremgangsmåde med undtagelse af, at de rustfrie stålstativer tillige er forbundet til en anden, passende ensretter og en anden rustfri stålelektrode anbragt i aflejringsopløsningen, og potentialet justeres og opret-^5 holdes ved ca. 0,4 til 0,5 V målt mellem stativet og den anden elektrode, hvorved overfladerne af stativerne og i visse tilfælde borterne af pladerne, der er belagt med kobber og i berøring med stativoverfladen, gøres uimodtagelig for strømløs metalaflejring.Example 3 In this example, the method described in Examples 1 and 2 is followed except that the stainless steel racks are also connected to another suitable rectifier and another stainless steel electrode placed in the deposition solution and the potential is adjusted and maintained at about. 0.4 to 0.5 V measured between the rack and the other electrode, thereby rendering the surfaces of the racks and in some cases the abrasions of the plates coated with copper and in contact with the rack surface, impermeable to powerless metal deposition.

Claims (4)

151233151233 1. Fremgangsmåde til undgåelse af uønskede kobberaflejringer fra strømløst arbejdende kobberpletteringsbade på metalliske pletteringshjælpemidler, såsom beholdere og 5 holdestativer, der er i berøring med aflejringsopløsningen, og hvis overflader tilligemed en modelektrode, der ligeledes står i berøring med aflejringsopløsningen, er elektrisk ledende forbundet med en strømkilde, hvorved de nævnte overflader til at begynde med i stor udstrækning er 10 fuldstændigt modstandsdygtige mod en kobberaflejring, kendetegnet ved, at der som strømkilde anvendes en sådan, hvis udgangsspænding er indstillet til at holde en værdi, der sikrer et potentiale, som til ethvert tidspunkt er mere positivt end det samtidigt målte blandede potentiale 15 som defineret i beskrivelsen, og som ved et potentiale på mellem -500 og +500 mV sikrer en overfladestrømtæthed på 2 mellem 0,1 og 4 mA/cm over hele overfladen.1. A method of avoiding unwanted copper deposits from powerless copper plating baths on metallic plating aids such as containers and holding racks which are in contact with the deposition solution and whose surfaces, as well as a model electrode which is also in contact with the deposition solution, are electrically conductive power source, whereby said surfaces are at first to a large extent completely resistant to a copper deposit, characterized in that such a power source is used whose output voltage is set to hold a value which ensures a potential which at any time is more positive than the simultaneously measured mixed potential 15 as defined in the specification and which at a potential between -500 and +500 mV ensures a surface current density of 2 between 0.1 and 4 mA / cm over the entire surface. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at potentialet på de nævnte overflader som målt mod 20 en referenceelektrode indstilles mellem -250 og -100 mV.Method according to claim 1, characterized in that the potential of said surfaces as measured against 20 a reference electrode is set between -250 and -100 mV. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at strømmen forøges, indtil potentialet har nået en værdi, der er tilstrækkelig til igen at bringe aflejrede kobberpartikler eller -kim i opløsning.Process according to claim 1, characterized in that the current is increased until the potential has reached a value sufficient to again bring into solution deposited copper particles or germs. 4. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at potentialet mellem de nævnte overflader og en referenceelektrode måles, idet strømstyrken indstilles som en funktion af det målte potentiale.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the potential between said surfaces and a reference electrode is measured, the current being adjusted as a function of the measured potential.
DK185080A 1979-04-30 1980-04-29 PROCEDURE TO AVOID UNDESIRABLE COPPER TRANSFER ON EQUIPMENT SURFACES EQUIPPED IN AIRLESS PLATING BATH DK151233C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US3481279A 1979-04-30 1979-04-30
US3481279 1979-04-30
US13045180A 1980-03-28 1980-03-28
US13045180 1980-03-28

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK185080A DK185080A (en) 1980-10-31
DK151233B true DK151233B (en) 1987-11-16
DK151233C DK151233C (en) 1988-12-12

Family

ID=26711403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK185080A DK151233C (en) 1979-04-30 1980-04-29 PROCEDURE TO AVOID UNDESIRABLE COPPER TRANSFER ON EQUIPMENT SURFACES EQUIPPED IN AIRLESS PLATING BATH

Country Status (11)

Country Link
AT (1) AT369037B (en)
AU (1) AU5767780A (en)
CA (1) CA1183101A (en)
CH (1) CH646732A5 (en)
DE (1) DE3016994C2 (en)
DK (1) DK151233C (en)
FR (1) FR2455641B1 (en)
GB (1) GB2052560B (en)
IT (1) IT1128151B (en)
NL (1) NL189769B (en)
SE (1) SE453925B (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3424660A (en) * 1964-01-14 1969-01-28 Bayer Ag Process for chemical plating
DE2639247A1 (en) * 1976-07-28 1978-02-02 Bbc Brown Boveri & Cie DEVICE FOR EXTERNAL ELECTROLESS METAL COATING OF OBJECTS

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1521246B2 (en) * 1965-12-30 1976-06-16 Bayer Ag, 5090 Leverkusen PROCESS AND CIRCUIT FOR THE PROTECTION OF METALLIC SURFACES AGAINST CHEMICAL METALLIZATION
GB1224047A (en) * 1968-12-10 1971-03-03 Tsniitmash Method of inhibiting the formation of a coating on chemical equipment
US4125642A (en) * 1977-08-25 1978-11-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for conducting electroless metal-plating processes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3424660A (en) * 1964-01-14 1969-01-28 Bayer Ag Process for chemical plating
DE2639247A1 (en) * 1976-07-28 1978-02-02 Bbc Brown Boveri & Cie DEVICE FOR EXTERNAL ELECTROLESS METAL COATING OF OBJECTS

Also Published As

Publication number Publication date
DE3016994C2 (en) 1983-09-08
AT369037B (en) 1982-11-25
DK151233C (en) 1988-12-12
DK185080A (en) 1980-10-31
CH646732A5 (en) 1984-12-14
ATA230980A (en) 1982-04-15
DE3016994A1 (en) 1980-11-06
NL189769B (en) 1993-02-16
FR2455641B1 (en) 1985-07-26
SE8003204L (en) 1980-10-31
GB2052560A (en) 1981-01-28
AU5767780A (en) 1980-11-06
CA1183101A (en) 1985-02-26
FR2455641A1 (en) 1980-11-28
NL8002515A (en) 1980-11-03
SE453925B (en) 1988-03-14
IT8048537A0 (en) 1980-04-29
GB2052560B (en) 1982-11-10
IT1128151B (en) 1986-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5803858B2 (en) Metal film forming apparatus and film forming method
JP2000507646A (en) Method and apparatus for electrochemically treating an object with a treatment liquid
CN101504911A (en) Plating apparatus and plating method
JP4521146B2 (en) Method and apparatus for the electrolysis of electrically conductive structures electrically isolated from each other on the surface of an electrically insulating foil material and the use of said method
JPH01165786A (en) Solid phase plating method
US11105014B2 (en) Distribution system for chemical and/or electrolytic surface treatment
DK151233B (en) PROCEDURE TO AVOID UNDESIRABLE COPPER TRANSFER ON EQUIPMENT SURFACES APPLIED IN AIRLESS PLATING BATH
US4391841A (en) Passivation of metallic equipment surfaces in electroless copper deposition processes
JP2671714B2 (en) Solid-phase plating method
US3826724A (en) Method of removing a metal contaminant
US4671968A (en) Method for electroless deposition of copper on conductive surfaces and on substrates containing conductive surfaces
GB2225791A (en) Electrolytic removal of protective coatings from sheets
JP2006274437A (en) Treatment method of surface roughening aluminum and aluminum alloy
JP3431931B2 (en) Copper and copper alloy surface treatment method
US3424660A (en) Process for chemical plating
JP2014122377A (en) Apparatus and method for depositing metal film
TW202231926A (en) Etching liquid for silver and manufacturing method for printed wiring board using same
WO2019073819A1 (en) Method for removing adhered metals from metal plate
JP2019203170A (en) Method of forming metal film
JPS59588B2 (en) Passivation of metal device surfaces in electroless copper deposition method
JP3087554B2 (en) Plating method
JPH0797719B2 (en) Method of forming electromagnetic wave shield layer
US5306389A (en) Method of protecting aluminum nitride circuit substrates during electroless plating using a surface oxidation treatment
JPH041067B2 (en)
JP3987514B2 (en) Method for selectively or completely deactivating workpieces and equipment parts with a non-reactive coating

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed