EP0352721A2 - Verfahren zum galvanischem Metallisieren eines Substrats - Google Patents
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- EP0352721A2 EP0352721A2 EP89113671A EP89113671A EP0352721A2 EP 0352721 A2 EP0352721 A2 EP 0352721A2 EP 89113671 A EP89113671 A EP 89113671A EP 89113671 A EP89113671 A EP 89113671A EP 0352721 A2 EP0352721 A2 EP 0352721A2
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- C25D5/04—Electroplating with moving electrodes
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- C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
Definitions
- the invention relates to a method for the galvanic metallization of a substrate according to the preamble of claim 1.
- a metal layer with high adhesive strength has to be applied to difficult substrates.
- a substrate is e.g. a glass plate coated with an indium tin oxide - usually known under the name ITO (indium tin oxide) - as used as an electrode for liquid crystal displays (LCDs).
- ITO indium tin oxide
- LCDs liquid crystal displays
- the invention has for its object to provide a method for electroplating with which metal layers of high adhesive strength can be applied to difficult to coat substrates.
- This object is achieved according to the invention in the method mentioned above in that enough air is blown through the surfactant-containing metal salt bath to form a stable foam layer on its surface, into which the metal anode is immersed while the substrate is being drawn past it.
- the advantages of the invention are, in particular, that it can achieve a very high adhesive strength of the metal layer on difficult materials. In addition, a very uniform thickness of the metal layer is achieved.
- a glass plate 1 coated with ITO is slowly immersed in a reduction bath 2, the glass plate 1 being connected as a cathode (FIG. 1).
- a stainless steel electrode 3 dips about 2 to 3 mm into it Reduction bath 2 a. It has the same width as the glass plate 1. The immersion movement is indicated by an arrow 4.
- the horizontal distance between the anode and the cathode is about 3 cm.
- the voltage U between them is about 6 to 12 V.
- This pre-reduction improves the electrical conductivity of the ITO layer.
- a pre-nickel plating is then carried out.
- the ITO glass plate 1 immersed in a moving nickel salt bath 5 is pulled past a nickel anode 6 by means of a pulling device (FIG. 2). This movement is indicated by an arrow 7.
- the nickel bath contains surfactants that facilitate foaming.
- Anionic surfactants e.g. alkyl sulfates
- alkyl sulfates are preferred.
- a bath temperature of approximately 55 to 60 ° C. has proven to be advantageous. With a 15 cm long glass plate, a pre-nickel plating time of about 2 to 3 minutes is sufficient. If a moving nickel bath without foaming was used or if the nickel anode was immersed in the liquid nickel salt bath, the quality of the nickel layer would be considerably poorer.
- the process according to the invention is so effective that it is often possible to dispense with pre-reduction and pre-metallization, especially with somewhat lower surface quality requirements.
- the foam is moved between the anode and the substrate to be coated, so that fresh foam always reaches the surface of the substrate.
- the chemical properties of the metal ions are changed compared to the homogeneous solution, since the environment of an ion in the foam is completely different than in the liquid phase.
- a piece of foam bubble 10 is shown enlarged in FIG. 3.
- the wall of this foam bubble 10 consists of liquid 11, to which air 12 is connected on the outside and inside.
- the proportion of surfactant molecules 13 is increased in the foam.
- the surfactant molecules 13 are mostly on the wall of the foam bubble 10.
- the metal salt ions 14 are presumably bound more strongly by the surfactant molecules 13 or - in the case of nonionic surfactants - even complexed. This creates a layer structure of the metal ions, as can be seen in FIG. 3.
- the electric field strength in the foam is greater than in the homogeneous solution.
- the fact that the moving foam, due to its many liquid-gaseous interfaces, has a "harder” rubbing effect on the substrate surface than a homogeneous and thus “soft” solution. This activates the substrate surface and also better removes adhering dirt.
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Abstract
Bei konventionellen Galvanisierverfahren wird das Substrat, z.B. eine mit einem halbleitenden Material beschichtete Glasplatte (1), in einem bewegten Metallsalzbad (2) metallisiert, z.B. vernickelt, wobei die Glasplatte als Kathode und eine Metallelektrode (3) als Anode geschaltet ist. Die Glasplatte wird langsam an der Metallanode vorbeigezogen Das Problem liegt darin, schwierig zu galvanisierende Substratmaterialien, wie z.B. ITO (Indium-Tin Oxide), mit einer genügend haftfesten Metallschicht (z.B. Nickel) zu versehen. Diese Problem wird dadurch gelöst, daß in das für die Metallisierung verwendete, Tenside enthaltende Nickelbad (5) von unten soviel Luft eingeblasen wird, daß sich an der Badoberfläche eine beständige Schaumschicht (8) bildet. In diese Schaumschicht taucht die Nickelanode (6) ein, an der die zu vernickelnde ITO-Glasplatte (1) langsam vorbeigezogen wird. Damit wird eine sehr haftfeste Nickelschicht gleichmäßiger Dicke erreicht.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum galvanischen Metallisieren eines Substrats gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Bei bekannten Galvanisierverfahren kann es Probleme geben, wenn eine Metallschicht hoher Haftfestigkeit auf schwierige Substrate aufzubringen ist. Ein solches Substrat ist z.B. eine mit einem Indium-Zinn-Oxid - üblicherweise unter der Bezeichnung ITO (Indium-Tin Oxide) bekannt - beschichtete Glasplatte, wie sie als Elektrode für Flüssigkristallanzeigen (LCDs) verwendet wird. Diese Elektroden müssen mit Kontakten verbunden werden, über die sie angesteuert werden. Da das ITO selbst schlecht lötbar ist, muß es mit metallisierten Stellen z.B. Nickelflächen versehen werden, auf die die Kontakte aufgelötet werden können.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum galvanischen Metallisieren zu schaffen, mit dem Metallschichten hoher Haftfestigkeit auf schwierig zu beschichtende Unterlagen aufgebracht werden können.
- Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch das Tenside enthaltende Metallsalzbad soviel Luft geblasen wird, daß sich an seiner Oberfläche eine beständige Schaumschicht bildet, in die die Metallanode eingetaucht wird, während das Substrat an ihr vorbeigezogen wird.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß mit ihr eine sehr hohe Haftfestigkeit der Metallschicht auf schwierigen Materialien erreicht werden kann. Außerdem wird eine sehr gleichmäßige Dicke der Metallschicht erreicht.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden erläutert, wobei zum besseren Verständnis auch eine Zeichnung verwendet wird. Es zeigen in schematischer Darstellung:
- Fig. 1 ein zum Vorreduzieren verwendetes Reduktionsbad,
- Fig. 2 ein zum Vernickeln verwendetes Nickelsalzbad, und
- Fig. 3 einen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung dienenden Ausschnitt aus einer Schaumblase in stark vergrößerter Darstellung.
- Eine mit ITO beschichtete Glasplatte 1 wird langsam in ein Reduktionsbad 2 eingetaucht, wobei die Glasplatte 1 als Kathode geschaltet ist (Fig. 1). Eine Edelstahlelektrode 3 taucht etwa 2 bis 3 mm in das Reduktionsbad 2 ein. Sie weist die gleiche Breite wie die Glasplatte 1 auf. Die Eintauchbewegung ist durch einen Pfeil 4 angedeutet.
- Der horizontale Abstand zwischen der Anode und der Kathode beträgt etwa 3 cm. Die Spannung U zwischen ihnen beträgt etwa 6 bis 12 V.
- Durch diese Vorreduktion wird die elektrische Leitfähigkeit der ITO-Schicht verbessert. Anschließend wird eine Vorvernickelung durchgeführt.
- Mittels einer Ziehvorrichtung wird die in ein bewegtes Nickelsalzbad 5 eingetauchte ITO-Glasplatte 1 an einer Nickelanode 6 vorbeigezogen (Fig. 2). Diese Bewegung wird durch einen Pfeil 7 angedeutet.
- Das Nickelbad enthält Tenside, die eine Schaumbildung erleichtern. Bevorzugt werden anionische Tenside (z.B. Alkylsulfate).
- Durch das Nickelbad 5 wird von unten soviel Luft geblasen, daß die aufsteigenden Luftblasen 9 an der oberen Flüssig-Luft-Grenzfläche eine dauerhafte Schaumschicht 8 bilden. Nur in diese Schaumschicht 8 taucht die Nickelanode 6 ein, und zwar etwa 2 bis 3 mm. Die angelegte Badspannung beträgt auch hier 6 bis 12 V.
- Auf diese Weise wird eine einwandfreie Vorvernickelung der mit ITO beschichteten Glasplatte 1 erreicht. Anschließend erfolgt die Endvernickelung. Es wird eine Nickelanode verwendet, die die gleiche Form wie die ITO-Glasplatte 1 aufweist. Während des Vernickelungsvorgangs hängt die ITO-Glasplatte 1 ruhend gegenüber der Nickelanode in einem bewegten Nickelbad.
- Als vorteilhaft hat sich eine Badtemperatur von etwa 55 bis 60oC erwiesen. Bei einer 15 cm langen Glasplatte genügt bei der Vorvernickelung eine Vorbeiziehzeit an der Nickelelektrode von etwa 2 bis 3 min. Bei Verwendung eines bewegten Nickelbades ohne Schaumbildung oder bei Eintauchen der Nickelanode in das flüssige Nickelsalzbad wäre die Qualität der Nickelschicht erheblich schlechter.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist so wirksam, daß oft von der Vorreduktion und von der Vormetallisierung abgesehen werden kann, insbesondere bei etwas geringeren Anforderungen an die Oberflächengüte.
- In dem mittels Tensiden aufgeschäumten Galvanisierbad (Nickelbad) 5 wird der Schaum zwischen der Anode und dem zu beschichteten Substrat bewegt, so daß immer frischer Schaum auf die Oberfläche des Substrats gelangt.
- Im Schaum sind die chemischen Eigenschaften der Metallionen gegenüber der homogenen Lösung verändert, da die Umgebung eines Ions im Schaum ganz anderes als in der flüssigen Phase ist. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 3 ein Stück Schaumblase 10 vergrößert dargestellt. Die Wand dieser Schaumblase 10 besteht aus Flüssigkeit 11, an die sich außen und innen Luft 12 anschließt. Der Anteil an Tensidmolekülen 13 ist im Schaum erhöht. Zudem sitzen die Tensidmoleküle 13 größtenteils an der Wand der Schaumblase 10. Vermutlich werden die Metallsalzionen 14 durch die Tensidmoleküle 13 verstärkt gebunden oder - bei nichtionischen Tensiden - sogar komplexiert. Dadurch entsteht eine Schichtstruktur der Metallionen, wie sie aus Fig. 3 ersichtlich ist.
- Weiterhin ist die elektrische Feldstärke im Schaum größer als in der homogenen Lösung. Zusätzlich kann sich auswirken, daß der sich bewegende Schaum aufgrund seiner vielen Grenzflächen flüssig-gasförmig "härter" reibend auf die Substratoberfläche wirkt als eine homogene und damit "weiche" Lösung. Die Substratoberfläche wird so aktiviert und auch besser von anhaftendem Schmutz befreit.
- Dies alles verbessert die Haftfähigkeit der galvanisch aufgebrachten Metallschicht und verkürzt den Galvanisiervorgang.
Claims (6)
1. Verfahren zum galvanischen Metallisieren eines Substrats in einem Metallsalzbad, wobei das Substrat metallisiert wird, indem es in einem Metallsalzbad als Kathode geschaltet und an einer Anode aus dem entsprechenden Metall langsam vorbeigezogen wird, die in das Metallbad eingetaucht ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch das Tenside enthaltende Metallsalzbad soviel Luft geblasen wird, daß sich an seiner Oberfläche eine beständige Schaumschicht bildet, in die die Metallanode eingetaucht wird, während das Substrat an ihr vorbeigezogen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß durch das Tenside enthaltende Metallsalzbad soviel Luft geblasen wird, daß sich an seiner Oberfläche eine beständige Schaumschicht bildet, in die die Metallanode eingetaucht wird, während das Substrat an ihr vorbeigezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat vor dem Metallisieren vorreduziert wird, indem es als Kathode geschaltet in ein Reduktionsbad eingetaucht wird, in das eine als Anode geschaltete Elektrode eingeführt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in dem eine Schaumschicht aufweisenden Metallsalzbad vormetallisiert wird, und daß es danach endgültig metallisiert wird, indem es in ein bewegtes Metallsalzbad eingebracht und dort gegenüber der Metallkathode ruhend belassen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorreduzieren eine Anode verwendet wird, die die gleiche Breite wie das Substrat aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode beim Vorreduzieren nur einige Millimeter in das Reduktionsbad eingetaucht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat in einem Abstand von etwa 3 cm von der Anode angeordnet bzw. an ihr vorbeigezogen wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3825845 | 1988-07-29 | ||
DE19883825845 DE3825845A1 (de) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Verfahren zum galvanischen metallisieren eines substrats |
Publications (2)
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---|---|
EP0352721A2 true EP0352721A2 (de) | 1990-01-31 |
EP0352721A3 EP0352721A3 (de) | 1991-02-06 |
Family
ID=6359868
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Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0352721A3 (de) |
DE (1) | DE3825845A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2006114564A1 (en) * | 2005-04-23 | 2006-11-02 | Eastman Kodak Company | A method of forming mirrors on a conducting substrate |
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DE2353936A1 (de) * | 1973-10-27 | 1975-05-07 | Rudolf Schmidt | Verfahren und vorrichtung zur verbesserung und/oder beschleunigung chemischer vorgaenge in fluessigkeiten und baedern |
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-
1988
- 1988-07-29 DE DE19883825845 patent/DE3825845A1/de not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-07-25 EP EP19890113671 patent/EP0352721A3/de not_active Withdrawn
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 12, Nr. 299 (C-520)[3146], 15. August 1988; & JP-A-63 069 999 (MITSUBISHI ELECTRIC CORP.) 30-03-1988 * |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3825845A1 (de) | 1990-02-01 |
EP0352721A3 (de) | 1991-02-06 |
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