EP0493709A2 - Process for totally or partially coating with a gold layer - Google Patents

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EP0493709A2
EP0493709A2 EP91121137A EP91121137A EP0493709A2 EP 0493709 A2 EP0493709 A2 EP 0493709A2 EP 91121137 A EP91121137 A EP 91121137A EP 91121137 A EP91121137 A EP 91121137A EP 0493709 A2 EP0493709 A2 EP 0493709A2
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EP
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film
substrate
light
gold layer
irradiation
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EP91121137A
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Hilmar Dr. Esrom
Ulrich Dr. Kogelschatz
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ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C18/1607—Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning
    • C23C18/1612—Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning through irradiation means

Definitions

  • the invention relates to a method for producing full-area or partial gold layers from an organometallic compound applied to a substrate by irradiation with UV light of a defined wavelength, thereby causing a photolytic cleavage of the organometallic compound.
  • the invention relates to the use of tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in diethyl ether or in alcohol.
  • Gold is deposited photolytically from thin spin-on films, which films in a complicated way from a Nitrocellulose / amyl acetate mixture and an ammonium tetrachloroaurate / alcohol solution.
  • the films made from the mixing of the two solutions must be annealed at 80 ° C for 30 minutes in order to remove the excess solvent.
  • the invention is based on the object of specifying a method for producing full-area or partial gold layers which enables coating in a very simple manner without the use of complicated and time-consuming method steps and on any substrate surfaces.
  • an appropriate use of tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in diethyl ether or in alcohol should be mentioned.
  • FIG. A substrate 1 can be seen, the entire surface of which is covered with a film 2 of tetrachlorogold (III) acid trihydrate (H (AuCl4) 3H2O) dissolved in diethyl ether or alcohol is covered.
  • tetrachlorogold (III) acid trihydrate is dissolved in diethyl ether or in alcohol, for example 1 g of tetrachlorogold (III) acid trihydrate per 30 to 100 ml of diethyl ether or alcohol.
  • This solution is applied in a first process step by dipping, spraying, spin-on, roll coating or using a writing device.
  • Ceramic substrates Al203, AlN
  • quartz, glass and silicon light flexible plastics (Teflon, polyimides etc.)
  • rubber plastic or glass fleece
  • ceramic-filled or glass-fiber reinforced fluoroplastics pressboards and paper or cardboard with low temperature resistance
  • the film 2 (dip-coating) produced from the solution described above is already dry after a short time (at room temperature after a few minutes) after evaporation of the diethyl ether or the alcohol and can be photolytically split in a second process step by irradiation with UV light 4 through which a layer of gold is deposited.
  • This radiation causes the non-conductive organometallic compound to decompose and the gold layer to be deposited (UV-assisted deposition of a catalyst from organometallic adsorbates on the substrate surface). Since the ultraviolet light essentially only interacts with the activator on the substrate surface, the substrate material remains unaffected. The properties of the substrate material play only one in the deposition process immaterial role.
  • An incoherent excimer light source - preferably a xenon excimer UV source - with the desired wavelength - preferably 172 nm - is preferably used as the UV source.
  • the high-performance radiator consists of a discharge space which is delimited by a metal electrode and a dielectric or two dielectrics and is filled with a noble gas or gas mixture.
  • the dielectric and the second electrode lying on the surface of the dielectric facing away from the discharge space are transparent to the radiation generated by silent electrical discharge.
  • incoherent excimer UV sources with wavelengths between approximately 100 to 350 nm can be used.
  • UV lasers with the wavelengths 193 nm and / or 222 nm and / or 248 nm and / or 308 nm and / or 351 nm can be used.
  • a high-power radiator is used, the radiation field of which corresponds to the size of the substrate surface.
  • the irradiation can be carried out for a few seconds to a few minutes and is preferably 1 minute.
  • the geometry of the UV high-power lamp used can be adapted to the geometry of the substrates to be coated. For example, it is possible to coat rectangular substrates on a conveyor belt at a suitable time. For this purpose, the UV lamp geometry is matched to the rectangular cross section of the substrate to be coated. In addition, the distance of the UV lamp from the substrate and the speed of the belt on which the substrates are placed are coordinated with one another in such a way that the respective substrate is moved under a UV lamp just as long as it takes for the formation of the gold layer its surface is required.
  • the desired production rate can be selected by choosing the above Parameters can be achieved.
  • the UV light is irradiated through a suitably designed mask, optionally with a contact mask 3 located directly on the film 2 - as shown in FIG. 1 - or a mask 6 located at a predetermined distance in front of the substrate - as shown in FIG. 2 - can be used.
  • a contact mask 3 located directly on the film 2 - as shown in FIG. 1 - or a mask 6 located at a predetermined distance in front of the substrate - as shown in FIG. 2 - can be used.
  • a contact mask 3 located directly on the film 2 - as shown in FIG. 1 -
  • a mask 6 located at a predetermined distance in front of the substrate - as shown in FIG. 2 -
  • Fine structures can be realized using mask technology.
  • FIG. 3 shows, for example, a gold layer 7 structured using mask technology.
  • the partial areas of the film that are not irradiated by UV light 4 can be removed by a gas jet and / or suitable solvents, such as e.g. Diethyl ether or alcohol can be removed from the surface of the substrate 1.
  • the writing device and substrate can be displaced in any direction in the XYZ direction during application.
  • the substrate can, for example, be attached to a computer-controlled sliding table.
  • electroless chemical processes or direct galvanic processes are used in order to bring about the actual layer structure, ie in order to strengthen the gold layer deposited by photolytic cleavage.
  • a large number of metals such as Cu, Ni, Pd, Pt, Al, Au, Cr, Sn etc. can be deposited in a structured manner, whereby a layer thickness of up to several 100 nm can be achieved.
  • FIG. 4 shows an example that the gold layer 7 is reinforced with a copper layer 8.
  • the activated areas are electrolessly metallized in commercially available bathrooms. Typical bath temperatures are between room temperature and 100 ° C. Compared to the most widespread techniques, vacuum evaporation and sputtering, chemical metallization processes, in addition to the high layer thicknesses to be achieved, have the significant advantage that the metallization of complicatedly shaped workpieces with a homogeneous layer thickness distribution is possible.

Abstract

A process is proposed for totally or partially coating with a gold layer from an organo-metallic compound applied to a substrate by irradiation with UV light of a defined wavelength which brings about a photolytic cleavage of the organo-metallic compound. In particular, tetrachloroauric(III) acid trihydrate dissolved in diethyl ether or alcohol is applied to a substrate as a film and, after drying, this solution film is irradiated with UV light of an incoherent Xenon excimer UV source having a wavelength of 172 nm, resulting in the deposition of a gold layer. Fine structures can be obtained by forming images with masks. The gold layer deposited can then be electrolessly metallised, for example copper-plated. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von ganzflächigen oder partiellen Goldschichten aus einer auf einem Substrat aufgetragen metallorganischen Verbindung durch Bestrahlung mit UV-Licht einer definierten Wellenlänge, wodurch eine photolytische Spaltung der metallorganischen Verbindung bewirkt wird.The invention relates to a method for producing full-area or partial gold layers from an organometallic compound applied to a substrate by irradiation with UV light of a defined wavelength, thereby causing a photolytic cleavage of the organometallic compound.

Desweiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung von Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat gelöst in Diethyläther oder in Alkohol.Furthermore, the invention relates to the use of tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in diethyl ether or in alcohol.

Aus Appl. Phys. Lett. 51(25) 21 December 1987, Seite 2136 bis 2138 ist ein Verfahren zur Herstellung von ganzflächigen oder partiellen Goldschichten unter Einwirkung von UV-Licht bekannt. Dabei wird Gold photolytisch aus dünnen spin-on Filmen abgeschieden, wobei diese Filme auf eine komplizierte Art und Weise aus einer Nitrozellulose/Amylacetat-Mischung und einer Ammoniumtetrachloroaurat/Alkohol-Lösung hergestellt werden. Die aus der Vermischung der beiden Lösungen hergestellten Filme müssen für 30 Minuten bei 80°C getempert werden, um das überschüssige Lösungsmittel zu beseitigen.From appl. Phys. Lett. 51 (25) 21 December 1987, pages 2136 to 2138, a process for the production of all-over or partial gold layers under the action of UV light is known. Gold is deposited photolytically from thin spin-on films, which films in a complicated way from a Nitrocellulose / amyl acetate mixture and an ammonium tetrachloroaurate / alcohol solution. The films made from the mixing of the two solutions must be annealed at 80 ° C for 30 minutes in order to remove the excess solvent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von ganzflächigen oder partiellen Goldschichten anzugeben, das eine Beschichtung in sehr einfacher Weise ohne den Einsatz komplizierter und zeitaufwendiger Verfahrensschritte und auf beliebigen Substratoberflächen ermöglicht. Darüberhinaus soll eine zweckmäßige Verwendung von Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat gelöst in Diethyläther oder in Alkohol genannt werden.The invention is based on the object of specifying a method for producing full-area or partial gold layers which enables coating in a very simple manner without the use of complicated and time-consuming method steps and on any substrate surfaces. In addition, an appropriate use of tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in diethyl ether or in alcohol should be mentioned.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat gelöst in Diethyläther oder in Alkohol als Film auf ein Substrat aufgetragen wird und daß nach Trocknung des Lösungsfilms durch Bestrahlung mit UV-Licht eine Goldschicht abgeschieden wird.This object is achieved with respect to the process in that tetrachlorogold (III) acid trihydrate, dissolved in diethyl ether or in alcohol, is applied as a film to a substrate and that after the solution film has been dried, a gold layer is deposited by irradiation with UV light.

Ferner wird erfindungsgemäß die Verwendung von Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat gelöst in Alkohol oder in Diethyläther als der photolytischen Spaltung mittels UV-Licht zugängliche, auf ein Substrat auftragbare metallorganische Verbindung zur Herstellung einer ganzflächigen oder partiellen Goldschicht vorgeschlagen.Furthermore, the use of tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in alcohol or in diethyl ether as the photolytic cleavage accessible by means of UV light, which can be applied to a substrate, for the production of an all-over or partial gold layer is proposed according to the invention.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere in der einfachen Handhabung der Verfahrensschritte. Vorteilhaft können Diethyläther oder Alkohol als Lösungsmittel für Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat verwendet werden, wodurch die Lösung auch auf Kunststoffe aufgetragen werden kann, ohne daß dabei die Kunststoffe angelöst werden, wie dies z.B. bei Einsatz von Chloroform als Lösungsmittel bei einigen Kunststoffen der Fall ist. Das Verfahren ist wenig zeitaufwendig, umweltfreundlich und wirtschaftlich. Eine Trocknung oder Temperung des Films vor dem Bestrahlen mit UV-Licht ist nicht notwendig. Alle Substratmaterialien sind mit gleich guter Qualität beschichtbar. Die Goldschichten weisen eine gute Haftfestigkeit und elektrische Leitfähigkeit auf und sind problemlos löt- und bondbar. Da alle Verfahrensschritte im Bereich unter 100°C ablaufen, können auch wärmeempfindliche Substratmaterialien beschichtet werden.The advantages that can be achieved with the invention consist in particular in the simple handling of the method steps. Diethyl ether or alcohol can advantageously be used as a solvent for tetrachlorogold (III) acid trihydrate, which also results in the solution Plastics can be applied without the plastics being dissolved, as is the case, for example, when using chloroform as solvent for some plastics. The process is not very time-consuming, environmentally friendly and economical. It is not necessary to dry or temper the film before irradiating it with UV light. All substrate materials can be coated with the same good quality. The gold layers have good adhesive strength and electrical conductivity and are easily solderable and bondable. Since all process steps take place in the range below 100 ° C, heat-sensitive substrate materials can also be coated.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the method according to the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing.

Es zeigen:

Figur 1
die Bestrahlung eines beschichteten Substrats über eine Kontaktmaske,
Figur 2
die Bestrahlung eines beschichteten Substrats über eine in einem vorgegebenen Abstand vor dem Substrat befindliche Maske,
Figur 3
ein Substrat mit strukturierter Goldschicht,
Figur 4
ein Substrat mit verstärkter, strukturierter Goldschicht.
Show it:
Figure 1
the irradiation of a coated substrate via a contact mask,
Figure 2
the irradiation of a coated substrate via a mask located at a predetermined distance in front of the substrate,
Figure 3
a substrate with a structured gold layer,
Figure 4
a substrate with a reinforced, structured gold layer.

In Figur 1 ist die Bestrahlung eines beschichteten Substrats über eine Kontaktmaske dargestellt. Es ist ein Substrat 1 zu erkennen, dessen Oberfläche ganzflächig mit einem Film 2 aus Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat (H(AuCl₄)3H₂O) gelöst in Diethyläther oder Alkohol bedeckt ist. Zur Herstellung der Lösung wird Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat in Diethyläther oder in Alkohol gelöst, z.B. 1g Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat pro 30 bis 100 ml Diethyläther oder Alkohol. Der Auftrag dieser Lösung erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt durch Tauchen, Sprühen, Aufschleudern (spin-on), Rollcoating oder mit Hilfe einer Schreibvorrichtung.The irradiation of a coated substrate via a contact mask is shown in FIG. A substrate 1 can be seen, the entire surface of which is covered with a film 2 of tetrachlorogold (III) acid trihydrate (H (AuCl₄) 3H₂O) dissolved in diethyl ether or alcohol is covered. To prepare the solution, tetrachlorogold (III) acid trihydrate is dissolved in diethyl ether or in alcohol, for example 1 g of tetrachlorogold (III) acid trihydrate per 30 to 100 ml of diethyl ether or alcohol. This solution is applied in a first process step by dipping, spraying, spin-on, roll coating or using a writing device.

Als Substrate können beispielsweise keramische Substrate (Al203, AlN), Quarz, Glas und Silizium, leichte flexible Kunststoffe (Teflon, Polyimide etc.) Gummi, Kunststoff- oder Glasvliese, keramisch gefüllte oder glasgewebeverstärkte Fluorkunststoffe, Pressboards und Papier oder Pappe mit geringer Temperaturbeständigkeit verwendet werden.Ceramic substrates (Al203, AlN), quartz, glass and silicon, light flexible plastics (Teflon, polyimides etc.), rubber, plastic or glass fleece, ceramic-filled or glass-fiber reinforced fluoroplastics, pressboards and paper or cardboard with low temperature resistance can be used as substrates will.

Der aus der vorstehend beschriebenen Lösung hergestellte Film 2 (dip-coating) ist nach Verdampfen des Diethyläthers bzw. des Alkohols schon nach kurzer Zeit (bei Raumtemperatur nach wenigen Minuten) trocken und kann in einem zweiten Verfahrensschritt durch Bestrahlung mit UV-Licht 4 photolytisch gespalten werden, wodurch eine Goldschicht abgeschieden wird.The film 2 (dip-coating) produced from the solution described above is already dry after a short time (at room temperature after a few minutes) after evaporation of the diethyl ether or the alcohol and can be photolytically split in a second process step by irradiation with UV light 4 through which a layer of gold is deposited.

Durch diese Bestrahlung wird eine Zersetzung der nichtleitenden metallorganischen Verbindung erzielt und eine Abscheidung der Goldschicht bewirkt (UV-unterstützte Abscheidung eines Katalysators aus metallorganischen Adsorbaten auf der Substratoberfläche). Da das ultraviolette Licht im wesentlichen nur mit dem Aktivator auf der Substratoberfläche wechselwirkt, bleibt das Substratmaterial unbeeinflußt. Die Eigenschaften des Substratmaterials spielen bei dem Abscheideprozeß nur eine unwesentiche Rolle. Als UV-Quelle wird vorzugsweise eine inkohärente Excimerlichtquelle - vorzugsweise eine Xenon-Excimer-UV-Quelle - mit gewünschter Wellenlänge - vorzugsweise 172 nm - verwendet.This radiation causes the non-conductive organometallic compound to decompose and the gold layer to be deposited (UV-assisted deposition of a catalyst from organometallic adsorbates on the substrate surface). Since the ultraviolet light essentially only interacts with the activator on the substrate surface, the substrate material remains unaffected. The properties of the substrate material play only one in the deposition process immaterial role. An incoherent excimer light source - preferably a xenon excimer UV source - with the desired wavelength - preferably 172 nm - is preferably used as the UV source.

Eine detallierte Beschreibung eines solchen Hochleistungsstrahlers kann der EP-OS 0 254 111 entnommen werden. Der Hochleistungsstrahler besteht aus einem durch eine einseitig gekühlte Metallelektrode und ein Dielektrium oder zwei Dielektrika begrenzten und mit einem Edelgas oder Gasgemisch gefüllten Entladungsraum. Das Dielektrikum und die auf der dem Entladungsraum abgewandten Oberfläche des Dielektrikums liegende zweite Elektrode sind für die durch stille elektrische Entladung erzeugte Strahlung transparent. Durch diese Konstruktion und durch eine geeignete Wahl der Gasfüllung wird ein großflächiger UV-Hochleistungsstrahler mit hohem Wirkungsgrad geschaffen. Mit einer Gasfüllung aus Xenon kann mit dem Hochleistungsstrahler UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 160 und 190 nm erzeugt werden, wobei das Maximum hierbei bei 172 nm liegt. Der Hochleistungsstrahler arbeitet im quasigepulsten Betrieb.A detailed description of such a high-power radiator can be found in EP-OS 0 254 111. The high-performance radiator consists of a discharge space which is delimited by a metal electrode and a dielectric or two dielectrics and is filled with a noble gas or gas mixture. The dielectric and the second electrode lying on the surface of the dielectric facing away from the discharge space are transparent to the radiation generated by silent electrical discharge. This construction and a suitable choice of gas filling create a large-area UV high-performance lamp with high efficiency. With a gas filling made of xenon, UV radiation with a wavelength between 160 and 190 nm can be generated with the high-power radiator, the maximum being 172 nm. The high-performance radiator works in quasi-pulsed operation.

Allgemein können inkohärente Excimer-UV-Quellen mit Wellenlängen zwischen ungefähr 100 bis 350 nm einge setzt werden. Es können UV-Laser mit den Wellenlängen 193 nm und/oder 222 nm und/oder 248 nm und/oder 308 nm und/oder 351 nm verwendet werden.In general, incoherent excimer UV sources with wavelengths between approximately 100 to 350 nm can be used. UV lasers with the wavelengths 193 nm and / or 222 nm and / or 248 nm and / or 308 nm and / or 351 nm can be used.

Soll das zu beschichtende Substrat auf seiner gesamten Oberfläche mit einer Goldschicht versehen werden, so wird ein Hochleistungsstrahler verwendet, dessen Strahlungsfeld der Größe der Substratoberfläche entspricht.If the entire surface of the substrate to be coated is to be provided with a gold layer, a high-power radiator is used, the radiation field of which corresponds to the size of the substrate surface.

Die Bestrahlung kann je nach Gegebenheiten, Auftragungsdicke und Abstand zwischen Substratoberfläche und UV-Hochleistungsstrahler wenige Sekunden bis hin zu einigen Minuten lang durchgeführt werden und beträgt vorzugsweise 1 Minute.Depending on the circumstances, the thickness of the application and the distance between the substrate surface and the UV high-power lamp, the irradiation can be carried out for a few seconds to a few minutes and is preferably 1 minute.

Dabei kann die Geometrie des verwendeten UV-Hochleistungsstrahlers an die Geometrie der zu beschichtenden Substrate angepaßt werden. Es ist beispielsweise möglich, die Beschichtung von rechteckigen Substraten im geeigneten Zeittakt auf einem Fließband durchzuführen. Hierfür wird die UV-Strahlergeometrie auf den rechteckigen Querschnitt des zu beschichtenden Substrates abgestimmt. Zusätzlich werden der Abstand des UV-Strahlers vom Substrat und die Geschwindigkeit des Bandes, auf welches die Substrate gelegt werden, so aufeinander abgestimmt, daß das jeweilige Substrat gerade solange unter einem UV-Strahler hindurch bewegt wird, wie es für die Ausbildung der Goldschicht auf seiner Oberfläche erforderlich ist. Die gewünschte Produktionsrate kann durch Wahl der o.g. Parameter erzielt werden.The geometry of the UV high-power lamp used can be adapted to the geometry of the substrates to be coated. For example, it is possible to coat rectangular substrates on a conveyor belt at a suitable time. For this purpose, the UV lamp geometry is matched to the rectangular cross section of the substrate to be coated. In addition, the distance of the UV lamp from the substrate and the speed of the belt on which the substrates are placed are coordinated with one another in such a way that the respective substrate is moved under a UV lamp just as long as it takes for the formation of the gold layer its surface is required. The desired production rate can be selected by choosing the above Parameters can be achieved.

Soll das Substrat 1 nicht ganzflächig, sondern partiell und strukturiert mit einer Goldschicht versehen werden, so erfolgt die Bestrahlung mit UV-Licht über eine entsprechend ausgebildete Maske, wobei wahlweise eine direkt auf dem Film 2 befindliche Kontaktmaske 3 - wie in Figur 1 dargestellt - oder eine in einem vorgegebenen Abstand vor dem Substrat befindliche Maske 6 - wie in Figur 2 dargestellt - verwendet werden kann. In beiden Fällen werden lediglich die hinter den Maskenfenstern 5 befindlichen Teilflächen des Films 2 vom UV-Licht 4 bestrahlt und somit photolytisch gespalten. Mittels der Maskentechnik lassen sich feine Strukturen realisieren.If the substrate 1 is not to be provided with a gold layer over the entire surface, but rather partially and in a structured manner, then the UV light is irradiated through a suitably designed mask, optionally with a contact mask 3 located directly on the film 2 - as shown in FIG. 1 - or a mask 6 located at a predetermined distance in front of the substrate - as shown in FIG. 2 - can be used. In both cases, only the partial areas of the film 2 located behind the mask windows 5 are irradiated by the UV light 4 and thus split photolytically. Fine structures can be realized using mask technology.

Infolge der photolytischen Spaltung wird - wie vorstehend bereits erwähnt - eine Goldschicht auf dem Substrat 1 abgeschieden. In Figur 3 ist beispielsweise eine mitels Maskentechnik strukturierte Goldschicht 7 dargestellt. Die vom UV-Licht 4 nicht bestrahlten Teilflächen des Films können durch einen Gasstrahl und/oder geeignete Lösungsmittel, wie z.B. Diethyläther oder Alkohol von der Oberfläche des Substrats 1 entfernt werden.As a result of the photolytic cleavage, as already mentioned above, a gold layer is deposited on the substrate 1. FIG. 3 shows, for example, a gold layer 7 structured using mask technology. The partial areas of the film that are not irradiated by UV light 4 can be removed by a gas jet and / or suitable solvents, such as e.g. Diethyl ether or alcohol can be removed from the surface of the substrate 1.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von partiellen Goldschichten ist durch den Auftrag des Films mit Hilfe einer Schreibvorrichtung gegeben. Als Schreibvorrichtungen können Faserstifte, Kugelschreiber, Füllfederhalter, Tuscheschreiber oder spezielle Vorrichtungen verwendet werden, bei denen die Lösung mit Hilfe eines piezoelektrischen Umformers aus einer Düse gedrückt wird. Es wird auf die DE-Patentanmeldung P 40 35 080.0 verwiesen.Another possibility for the production of partial gold layers is given by applying the film with the aid of a writing device. Fiber pens, ballpoint pens, fountain pens, ink pens or special devices in which the solution is pressed out of a nozzle with the aid of a piezoelectric transducer can be used as writing devices. Reference is made to DE patent application P 40 35 080.0.

Um den Lösungsfilm in vorgegebener Struktur auf das Substrat aufzubringen, ist es zweckmäßig, wenn Schreibvorrichtung und Substrat während des Auftragens beliebig in XYZ-Richtung gegeneinander verschiebbar sind. Das Substrat kann beispielsweise auf einem computergesteuerten Verschiebetisch befestigt sein.In order to apply the solution film in a predetermined structure to the substrate, it is expedient if the writing device and substrate can be displaced in any direction in the XYZ direction during application. The substrate can, for example, be attached to a computer-controlled sliding table.

In einem dritten Verfahrensschritt werden stromlose chemische Verfahren oder direkte galvanische Verfahren angewendet, um den eigentlichen Schichtaufbau zu bewirken, d.h. um die durch photolytische Spaltung abgeschiedene Goldschicht zu verstärken. Dabei können eine Vielzahl von Metallen wie Cu, Ni, Pd, Pt, Al, Au, Cr, Sn etc. strukturiert abgeschieden werden, wobei eine Schichtdicke bis zu einigen 100 nm erreicht werden kann. In Figur 4 ist beispielhaft dargestellt, daß die Goldschicht 7 mit einer Kupferschicht 8 verstärkt ist.In a third process step, electroless chemical processes or direct galvanic processes are used in order to bring about the actual layer structure, ie in order to strengthen the gold layer deposited by photolytic cleavage. A large number of metals such as Cu, Ni, Pd, Pt, Al, Au, Cr, Sn etc. can be deposited in a structured manner, whereby a layer thickness of up to several 100 nm can be achieved. FIG. 4 shows an example that the gold layer 7 is reinforced with a copper layer 8.

Die aktivierten Bereiche werden in handelsüblichen Bädern stromlos metallisiert. Typische Badtemperaturen liegen im Bereich zwischen Raumtemperatur und 100 °C. Verglichen mit den am weitesten verbreiteten Techniken, Aufdampfen im Vakuum und Sputtern, haben chemische Metallisierungsverfahren neben den zu erzielenden hohen Schichtdicken den wesentlichen Vorteil, daß die Metallisierung kompliziert geformter Werkstücke mit einer homogenen Schichtdickenverteilung möglich ist.The activated areas are electrolessly metallized in commercially available bathrooms. Typical bath temperatures are between room temperature and 100 ° C. Compared to the most widespread techniques, vacuum evaporation and sputtering, chemical metallization processes, in addition to the high layer thicknesses to be achieved, have the significant advantage that the metallization of complicatedly shaped workpieces with a homogeneous layer thickness distribution is possible.

Mit Hilfe von Tauch-Goldbädern können z.B. hervorragende Goldschichten (Dicke 0,2 nm) abgeschieden werden. Das ist insbesondere für Verbindungstechnologien (Bonden) und dekorative Schichten von Bedeutung. Weitere Anwendungen liegen im Bereich der Optoelektronik (z.B. Compactdiscs) und im medizinischen Bereich (Gasdiffusionssperren für Ampullen).With the help of diving gold baths e.g. excellent gold layers (thickness 0.2 nm) are deposited. This is particularly important for connection technologies (bonding) and decorative layers. Other applications are in the field of optoelectronics (e.g. compact discs) and in the medical field (gas diffusion barriers for ampoules).

Claims (18)

Verfahren zur Herstellung von ganzflächigen oder partiellen Goldschichten aus einer auf einem Substrat aufgetragenen metallorganischen Verbindung durch Bestrahlung mit UV-Licht einer definierten Wellenlänge, wodurch eine photolytische Spaltung der metallorganischen Verbindung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat gelöst in Diethyläther oder in Alkohol als Film auf ein Substrat aufgetragen wird und daß nach Trocknung des Lösungsfilms durch Bestrahlung mit UV-Licht eine Goldschicht abgeschieden wird.Process for the production of whole or partial gold layers from an organometallic compound applied to a substrate by irradiation with UV light of a defined wavelength, thereby causing a photolytic cleavage of the organometallic compound, characterized in that tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in diethyl ether or is applied as a film in alcohol to a substrate and that after the solution film has dried, a gold layer is deposited by irradiation with UV light. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Films durch Tauchen erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the film is applied by dipping. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Films durch Sprühen erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the film is applied by spraying. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Films durch Aufschleudern erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the film is applied by spin coating. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Films durch Rollcoating erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the film is applied by roll coating. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag des Films mit Hilfe einer Schreibvorrichtung erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the film is applied with the aid of a writing device. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibvorrichtung und das Substrat während des Auftragens des Films beliebig in XYZ-Richtung gegeneinander verschiebbar sind.Method according to Claim 6, characterized in that the writing device and the substrate can be displaced in any direction in the XYZ direction during the application of the film. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit UV-Licht durch eine Maske erfolgt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the irradiation with UV light takes place through a mask. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Einsatz einer direkt auf dem aufgetragenen Film befindlichen Kontaktmaske.A method according to claim 8, characterized by the use of a contact mask located directly on the applied film. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung mit UV-Licht mittels einer inkohärenten Excimer-UV-Quelle mit Welleniängen zwischen ungefähr 100 bis 350 nm, vorzugsweise einer Xenon-Excimer-UV-Quelle bei 172 nm, erfolgt.Method according to one of claims 1-9, characterized in that the irradiation with UV light is carried out by means of an incoherent excimer UV source with wavelengths between approximately 100 to 350 nm, preferably a xenon excimer UV source at 172 nm . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein UV-Laser mit den Wellenlängen 193 nm und/oder 222 nm und/oder 248 nm und/oder 308 nm und/oder 351 nm verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that a UV laser with the wavelengths 193 nm and / or 222 nm and / or 248 nm and / or 308 nm and / or 351 nm is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungszeit ungefähr eine Minute beträgt.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the irradiation time is approximately one minute. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß 1 g Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat pro 30 bis 100 ml Diethyläther oder Alkohol gelöst sind.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that 1 g of tetrachlorogold (III) acid trihydrate per 30 to 100 ml of diethyl ether or alcohol are dissolved. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedene Goldschicht durch stromlose oder galvanische Metallisierung verstärkt wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the deposited gold layer is reinforced by electroless or galvanic metallization. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Metalle wie Cu, Ni, Pd, Pt, Al, Au, Cr, Sn abgeschieden werden.A method according to claim 14, characterized in that metals such as Cu, Ni, Pd, Pt, Al, Au, Cr, Sn are deposited. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Goldschichten auf die Oberfläche von Substraten aus organischen oder anorganischen Werkstoffen aufgetragen werden.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that the gold layers are applied to the surface of substrates made of organic or inorganic materials. Verwendung von Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat gelöst in Alkohol als der photolytischen Spaltung mittels UV-Licht zugängliche, auf ein Substrat auftragbare metallorganische Verbindung zur Herstellung einer ganzflächigen oder partiellen Goldschicht.Use of tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in alcohol as a metal-organic compound which can be applied to a substrate and is accessible to photolytic cleavage by means of UV light for the production of an all-over or partial gold layer. Verwendung von Tetrachlorogold(III)säure-Trihydrat gelöst in Diethyläther als der photolytischen Spaltung mittels UV-Licht zugängliche, auf ein Substrat auftragbare metallorganische Verbindung zur Herstellung einer ganzflächigen oder partiellen Goldschicht.Use of tetrachlorogold (III) acid trihydrate dissolved in diethyl ether as the photolytic cleavage accessible by UV light and applied to a substrate organometallic compound to produce a full or partial gold layer.
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