DE2439075A1

DE2439075A1 - Chemisches plattierverfahren

Info

Publication number: DE2439075A1
Application number: DE2439075A
Authority: DE
Inventors: Harold Edward Bellis; Donald Edward Booker
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1973-08-15
Filing date: 1974-08-14
Publication date: 1975-03-06
Also published as: SE7410276L; NL7410936A; GB1453174A; FR2240961A1; IT1019985B; ATA667574A; JPS5050235A; AT333564B; BE818613A; ES429298A1; FR2240961B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die chemische reduzierende Plattierung oder stromlose Plattierung mit Nickel oder Kobalt, insbesondere von Oberflächen von Materialien, welche normalerweise gegenüber dem Plattierbad nicht-katalytisch sind. Beispiele für solche Basismaterialien sind Kupfer, chromhaltige korrosionsbeständige Stähle, die Eisenlegierung Kovar (mit einem Gehalt an Nickel und Kobalt), Silber, elektrisch leitfähiges Molybdänmangan und Zinnoxid-Antimonoxid-Zusammensetzungen sowie andere Materialien.

Die chemische Abscheidung von Nickel oder Kobalt auf Oberflächen der vorgenannten Art kann dadurch vorgenommen werden, daß man die Oberfläche mit einem aktiven Metall (wie Stahl oder Aluminium) in Berührung bringt, ihr ein schwaches Kathodenpotentiai auferlegt oder sie in einer sauren Palladiumchloridlösung vorbehandelt. Diese Verfahren weisen jedoch Nachteile auf, insbesondere

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dann, wenn die Metalloberflächen in Form gesonderter isolierter Flächenbereiche vorliegen, wie es bei gedruckten Schalttafeln der Fall ist.

Mit Hilfe von Stahlschrot, der über die Oberfläche gerollt oder in einer Trommel geschleudert wird, können isolierte Flächenbereiche aktiviert v/erden. Wenn jedoch die Zahl der Flächenbereiche pro Tafel ansteigt und die Einzelflächen kleiner werden, benötigt nan größere Schrotmengen und der Anteil der effektiven Bedeckung verringert sich. Es ist nicht ungewöhnlich, wenn 186 dm (20 ft ) Schrot dazu verwendet werden, um 1,86 dm² (0,2 ft²) Schaltmuster in lOOprozentiger Ausbeute zu plattieren. Ferner kann mit Hilfe von StahlZahnstangen bzw. -rechen an einer Metallblechbahn (z.B. einer Kupferblechbahn) die dafür nötige lokale katalytische Aktivität erzeugt werden, daß die Plattierung an der Bahn einsetzen kann. Natürlich würde der Rechen'normalerweise nicht alle zu plattierenden Flächenbereiche auf einer Schalttafel berühren, weshalb diese Methode für eine derartige Plattierung nicht wirkungsvoll wäre.

Durch Auferlegen eines elektrischen Potentials werden die vorgenannten Oberflächen ebenfalls aktiviert. Diese Methode erfordert jedoch eine besondere konstruktions- und anwendungstechnische Sorgfalt, um eine lOOprozentige Aktivierung sicherzustellen, und läßt sich schwierig auf unzusammenhängende Muster, wie es bei den Leitern auf Schalttafeln der Fall ist, anwenden. Eine Palladiumbehandlung aktiviert im allgemeinen die vorgenannten Oberflächen, führt jedoch auch zu einer Aktivierung der Keramikoder Kunststoffoberflächen, auf welche Metall abgelagert wird; dies verschlechtert die Qualität unter Verkürzung des Abstands zwischen den Leiterwegen.

Die stromlose oder chemische reduzierende Plattierung mit Nickel und Kobalt ist bekannt und in zahlreichen Patentschriften sowie im sonstigen Schrifttum beschrieben. Zur einschlägigen Patentliteratur gehören die folgenden Patentschriften, auf welche hier ausdrücklich Bezug genommen wird:

_ 2 —

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Die USA-Patentschrift 3 O96 I82 beschreibt die Verwendung von Alkaliborhydriden als Reduktionsmittel in chemischen Plattierbädern. Die USA-Patentschrift 3 338 726 betrifft die Verwendung von Aminboranen als Reduktionsmittel. Die USA-Patentschrift 3 738 8^9 betrifft die Verwendung von Alkalicyanborhydriden bei der stromlosen Plattierung. Alle diese Patente sind Schutzrechte der Anmelderin der vorliegenden Erfindung. Auch die USA-Patentschrift 3 295 999 offenbart weitere diese Materialien betreffende Einzelheiten. In diesen Patentschriften werden Borverbindungen als Reduktionsmittel verwendet, was zum Einbau von Bor in den Nickel- oder Kobaltüberzug führt; vgl. die USA-Patentschriften 3 045 334 und 3 674 447 (Überzug enthält auch Thallium); beide vorgenannten !Patente sind Schutzrechte der Anmelderin der vorliegenden Erfindung.

Die Verwendung von Hypophosphit-Reduktionsmitteln ist ebenfalls bekannt. Eine Erörterung dieser Technologie findet sich in "Modern Electroplating", ed.F.A.Lowenheim, Seiten 699 Ms 708, Verlag John Wiley & Sons, Inc. (I968).

Dimethylaminboran- und Natriumhypophosphitlösungen wurden dazu verwendet, Aluminiumoberflächen nach geeigneten Behandlungen und vor der chemischen Plattierung mit Nickel oder Kobalt in präpariertem Zustand zu halten; vgl. die USA-Patentschrift 3 667 991· Aluminium ist jedoch normalerweise gegenüber chemischen Plattierbädern katalytisch, und die vorgenannten Lösungen dienen dazu, die Oxidbildung möglichst zu unterbinden und die Bildung eines gleichmäßigeren und fester haftenden Überzugs zu gewährleisten. Was diesen Anwendungszweck betrifft, werden Dimethylaminboran und Natriumhypophosphit als gleichwertig angesehen; Aluminium läßt sich ohne Behandlung mit den vorgenannten Lösungen mit Nickel oder Kobalt stromlos plattieren.

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einer ihrer Ausführungsformen ein Verfahren zum Aufplattieren von Nickel oder. Kobalt durch chemische Reduktion eines Plattierbades auf die Oberfläche eines elektrisch leitenden Materials, welches normalerweise gegenüber dem Plattierbad nicht-katalytisch ist, außer wenn es gemäß der Erfindung behandelt wird; dieses Verfahren besteht

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darin, daß man die Oberfläche vor der Plattierung mit einer Vorbehandlungslösung eines Reduktionsmittels in Form eines Alkalimetallborhydrids, Alkalimetallcyanborhydrids oder Aminborans in Berührung bringt und anschließend die Oberfläche mit dem Plattierbad in Berührung bringt, um die chemische Reduktion von Nickel bzw. dessen Abscheidung auf die Oberfläche zu erreichen.

Beim Aufplattieren von Nickel auf Kupfer, insbesondere in Form von Leitermustern auf Schalttafeln aus Polymeren oder Kunststoffen oder auf keramische Grundlagen, besteht die bevorzugte Arbeitsweise darin, daß man die Oberfläche durch eine Vorbehandlung mit einer oxidierenden Ammoniumpersulfatlösung leicht ätzt und anschließend mit einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von mindestens etwa 0,5 g/Liter (vorzugsweise 1 bis 20 g/Liter) Dimethylaminboran bei einer Temperatur von 25 bis 65°C und einem -p^-Wert von 3,5 bis 11,0 vorbehandelt. Das auf diese V/eise behandelte Werkstück wird dann nach herkömmlichen Methoden stromlos mit einem Überzug versehen, ohne daß irgendein gründliches Herunterspülen des Reduktionsmittels vom Werkstück erfolgt. Auf der Kunststoff-Schalttafel oder der keramischen Grundlage findet keine stromlose Plattierung statt. Diäthylaminboran bildet eine brauchbare Alternative für Dimethylaminboran.

Beispiele für elektrisch leitfähige Materialien, welche im allgemeinen gegenüber den Plattierbädern nicht-katalytisch sind, jedoch erfindungsgemäß verwendet werden können, sind Kupfer und dessen Legierungen mit einem Kupfergehalt von mindestens 50 $, Eisenlegierungen mit einem Eisengehalt von mindestens etwa 50 io und einem Chromgehalt von 12 ^, eine Eisenlegierung, die etwa 29 io Nickel, 17 $ Kobalt und als Rest im wesentlichen Eisen enthält, Silber, gesinterte, gefrittete Zusammensetzungen aus Oxidpulvern und mindestens einem Metall aus der Gruppe Gold, Silber, Platin und Legierungen mit einem Gehalt von mindestens 50 io eines oder mehrerer dieser Metalle, Zinnoxid mit einem kleinen, jedoch wirksamen Anteil von Antimonoxidzusammensetzungen zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, sowie eine im wesentlichen aus Molybdän und Manganoxid bestehende gesinterte Pulverzusammensetzung. Einige Zusammensetzungen von GoId-

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pulver in Fritten, insbesondere Wismutoxid enthaltenden Fritten, sind gegenüber den Plattierbädern nicht-katalytisch. Diese sowie ähnliche Zusammensetzungen von Edelmetallen, wie Platin- und Silberlegierungen, gehören zu den Plattiergrundlagen, auf welche die Erfindung anwendbar ist. Palladium verhält sich gegenüber den Plattierbädern normalerweise katalytisch. Die Prozentangaben beziehen sich hier auf das Gewicht, sofern es nicht anders angegeben ist.

Nachstehend werden die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen erläutert.

Die nachfolgende Beschreibung schildert die erfindungsgemäße Plattiertmg von Prüfkörpern aus verschiedenen Metallen. Man verwendet zwei Arten von Nickel-Bor-Plattiersystemen.

Für das Aminboran-Plattiersystem dient ein Plattierbad aus den nachstehenden Bestandteilen (in destilliertem Wasser):

Nickelacetat 50 g/Liter

Milchsäure 25 g/Liter

Natriumeitrat 25 g/Liter

Thiodiglykolsäure 0,1 g/Liter

Dimethylaminboran 2,5 g/Liter

Netzmittel 0,1 g/Liter

Das Bad arbeitet bei einem mittels Ammoniak eingestellten p„-Wert von 6,5 und einer Temperatur im Bereich von 55 bis 65°C unter Rühren. Obwohl verschiedene Netzmittel einsetzbar sind, verwendet man hier ein anionisches oberflächenaktives Mittel, nämlich lineares Dodecylbenzolnatriumsulfonat (in den Handel gebracht von Monsanto Chemical Co. als "Santomers S"). Weitere geeignete Aminborane sind in den vorgenannten USA-Patentschriften 3 338 726 und 3 295 999 beschrieben. Dimethylaminboran und Diäthylaminboran sind beide besonders gut brauchbar.

Für die Natriumborhydrid-Plattiersysteme dient ein Plattierbad

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aus den nachstehenden Bestandteilen (in destilliertem Wasser):

Nickelchlorid-Hexahydrat 30 g/Liter

Äthylendiamin βθ g/Liter

Natriumhydroxid kO g/Liter

Natriumborhydrid 0,3 g/Liter

Thalliumsulfat 50 mg/Liter

Das Bad arbeitet bei einem ρ -Wert von 14 und einer Temperatur

rl

von 92 C unter Rühren.

Die plattierten Metalle umfassen Kupfer, Typ 3l6-korrosionsbeständigen Stahl (17 % Cr, 12 JSNi, 2,5 % Mo), Kovar-Legierung (29 % Ni, 17 £ Co, 0,3 % Mn, Rest Fe), Silber in einer Glasfritte in Form einer elektrisch leitenden Metallisierung, chemisch abgeschiedenes Zinnoxid mit einem Gehalt von 2 % Antimonoxid (einem wirksamen Anteil, um ersteres elektrisch leitfähig zu machen), und Molybdän-Mangan-Oxid-Metallisierungen. Die letzten drei Zusammensetzungen befinden sich auf einem keramischen Untergrund. Die anderen Materialien liegen entweder in Form von Metallblechstreifen oder als leitfähige Muster auf einer Kunststoff- -Schalttafel vor. Die Molybdän-Mangan-Oxid-Metallisierungen werden dadurch erzeugt, daß man eine Fritte von Molybdän und Manganpulver in nassem Wasserstoff erhitzt. Das Mangan wird oxidiert und bildet wirksame Verbindungen (wie Spinelle) auf keramischen Untergründen, z. B. Aluminiumoxid oder Berylliumoxid. Diese Technologie ist bekannt und in "Ceramic to Metal Bonding", Helgesson, Boston Technical Publishers, Inc. (I968) beschrieben. Silber kann als Leiter auf Schalttafeln in verschiedenen Formen dienen. Bei einer vorteilhaften Form liegt es als Pulver in einer Glasfritte vor. Solche Anwendungsarten sind in den USA-Patentschriften 2 819 170, 2 822 279 und 2 385 580 beschrieben. Alle diese Patente sind Schutzrechte der Anmelderin der vorliegenden Erfindung; es wird hier auf sie ausdrücklich Bezug genommen.

Es wurde gefunden, daß bei kurzem Eintauchen der vorgenannten

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Materialien in verdünnte wäßrige Dimethylaminboranlösungen und anschließendes rasches Eintauchen in stromlose Nickel- oder Kobaltbäder die-Plattierung innerhalb einer Minute einsetzt, während ohne Vornahme der Aminboranbehandlung keine Überzugsbildung erfolgt. Die Konzentration des Aminborans in Wasser kann im Bereich von nur 1 g/Liter bis zu 20 g/Liter liegen. Man kann mit Eintauchzeiten von nur 15 Sekunden arbeiten. Die Lösungstemperatur beträgt vorzugsweise 25 bis 65°C. Der p„-Wert der Lösung soll im Bereich von 3,5 bis 11,0 liegen. Unter bestimmten Umständen, wie in Gegenwart von Milchsäure, ist ein ρ,,-Bereich von 7 bis 11 vorzuziehen. Nach dem Eintauchen in das Dimethylaminboran an der Oberfläche zurückgebliebenes Material soll nicht von dieser heruntergespült werden.

Der der Erfindung zugrundeliegende Mechanismus ist nicht aufgeklärt; die Erfindung soll nicht durch irgendeine spezielle theoretische Erklärung des Vorgangs beschränkt werden. Es ist jedoch möglich, daß der erfindungsgemäße Prozeß zu einer schwachen Adsorption des Aminborans in zur Initiierung des Plattiervorgangs wirksamen Anteilen führt, er kann auf der Schaffung aktiver Stellen und Verhinderung ihrer Rückoxidati on beruhen oder es können ihm andere Mechanismen zugrundeliegen.

Der Zustand des Metalls vor der Behandlung mit dem Aminboran kann das Ausmaß der Initiierung beeinflussen. Die Oberfläche muß sich in einem Zustand befinden, der gegenüber der Aminboran-Adsorption empfänglich ist. Im Falle von Kupfer ist eine vorhergehende Ätzung mit Ammoniumpersulfat günstig.

In der vorstehend beschriebenen Weise plattierte Leiter zeigen keine Aktivierung von keramischen oder Kunststoffoberflächen und nahezu keine Verbreiterung der Leiterwege, während sie eine gute Haftung und vollständige Bedeckung aufweisen.

Es sei festgestellt, daß andere üblicherweise Verwendete Reduktionsmittel, wie Hydrazin, Natriumhypophosphit und Formaldehyd

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•f.

keine die Kupferbeschichtung fördernde Wirkung zeigen, wenn man sie anstelle von Aminboranen einsetzt. Durch die Behandlung in einem Aminboran wird ein bestimmter Aminborananteil in das stromlose Bad übergeführt. Dies führt zu einer Herabsetzung des Nachfüllbedarfs, was sich günstig auswirken kann.

Beispiel 1

Eine Glasepoxytafel mit einem Kupferschaltmuster wird 30 Sekunden in 20prozentiger Ammoniumpersulfatlösung bei Raumtemperatur behandelt. Das Kupfer wird dabei gleichmäßig geätzt und weist eine einheitliche rosa Farbe auf. Die Tafel wird gründlich gespült, damit kein Ammoniumpersulfat in die Aminboranlösung verschleppt wird. Anschließend behandelt man die Tafel 2 Minuten in einer 0,2prozentigen Dimethylaminboranlösung bei Raumtemperatur. Dann wird die Tafel ohne Spülen in das Aminboran-Plattierbad eingetaucht. Nickel scheidet sich innerhalb von 10 Sekunden

am Kupfer ab, und es wird eine vollständige Bedeckung von etwa hundert einzelnen Leiterwegen festgestellt. Die Tafel wird während H5 Minuten plattiert, um einen 0,005 mm (0,2 mils) dicken Nickel-Bor-überzug aufzubringen. Eine Plattierung des Kunststoffs oder Verbreiterung der Leiterwege treten nicht auf. Die Haftung des Überzugs ist annehmbar.

Wenn man andere Tafeln in analoger Weise bearbeitet, wobei man jedoch die Ammoniumpersulfat-Behandlungsstufe wegläßt, erfolgt keine Aktivierung; auch eine Behandlung mit HCl oder HpSO₂, ergibt keinen brauchbaren Ersatz. Es erfolgt keine Plattierung, wenn man auf die Aminboran-Behandlungsstufe verzichtet oder wenn man die Tafel nach dieser Stufe gründlich spült.

Beispiel 2

Mehrere Kupferbleche (2,5*1 χ 5,08 cm) werden in Trichloräthylendämpfen gereinigt, anschließend etwa 30 Sekunden in 20g_ewichtsprozentiges Ammoniumpersulfat in der Kälte (Raumtemperatur) bzw.

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etwa 24 C) eingetaucht, etwa 30 Sekunden in destilliertem Wasser gespült, hierauf etwa 2 Minuten in eine Dimethylaminboran· lösung (1 g/Liter; ρ -Wert unterschiedlich) in der Kälte eingetaucht und schließlich ohne Spülen oder Zeitaufschub in ein frisches Aminboran-Plattierbad bei 65⁰C eingetaucht. Die Testerge"bnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

p.-Wert der

Dimethylaminboranlösung

Ergebnisse

5 6

7 8

10 11

keine Plattierung

vollständige Bedeckung 15 Sekunden

innerhalb von innerhalb von innerhalb von

innerhalb von innerhalb von innerhalb von innerhalb von innerhalb von

Man läßt die Aufplattierung der überzüge während etwa 5 Minuten erfolgen. Die Haftung des Nickel-Bor-überzugs an den Kupferblechen ist in allen Fällen zufriedenstellend.

Ein Vergleichsblech wird in der vorstehend beschriebenen V/eise bearbeitet, außer daß man das Eintauchen in eine Dimethylaminboranlösung wegläßt. Es erfolgt keine Plattierung des Bleches

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im Aminboran-Plattierbad, obwohl dieses sogar während der vorgenannten erfolgreichen Versuche im Bad belassen wird. Ein weiteres Vergleichsblech wird ebenfalls am Ende der vorgenannten Versuche bearbeitet. Es wird nicht in Dimethylaminboranlösung vorbehandelt und erhält ebenfalls keine Plattierschicht.

Dieses Beispiel zeigt, daß die Aktivierung des Kupfers auf die Dimethylaminboran-Vorbehandlungsstufe zurückzuführen ist. Beim Weglassen dieser Stufe bildet sich am Nickel kein überzug. Es zeigt sich, daß die Aktivierungsstufe innerhalb eines breiten ρ -Bereichs (unter Einschluß saurer, neutraler und alkalischer Bedingungen) wirksam durchgeführt werden kann.

Beispiel 3

Eine Glasepoxy-Schalttafel (2,5²^ x 10,2 cm) mit Kupferleitermustern wird gemäß Beispiel 1 mit einer Dimethylaminboranlösung (1 g/Liter; ρ -Wert 9) behandelt. Beim Eintauchen in das Aminboran-Plattierbad erfolgt innerhalb von 30 Sekunden die Plattierung. Es wird festgestellt, daß die ungefähr 100 isolierten Kupferleiterwege innerhalb von 15 Minuten einen überzug erhalten, während auf dem Kunststoff keine überzugsbildung stat?tfindet. Bei Verzicht auf die Dimethylaminboran-Behandlungsstufe erfolgt keine Nickelaufplattierung auf das Kupfer.

Dieses Beispiel zeigt, daß das Kupfer durch Dimethylaminboran aktiviert werden kann, selbst wenn es in Form zahlreicher isolierter Einzelflächen vorliegt.

Beispiel H

Mehrere Kupferbleche werden bearbeitet, indem man eine Reinigungs-, Ätz- und Aktivierungsstufe durchführt und die Tafeln dann 10 Minuten in ein frisches Aminboran-Plattierbad bei 60°C eintaucht. In den nachstehenden Tabellen bedeuten "APS" Ammoniumpersulfat, "DMAB" Dimethylaminboran und "NHP" Natriumhypophosphit.

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Tabelle

Reinigungsstufe

Äfczstufe Aktivierungsstufe Bemerkungen

Aceton

Methanol

H Methanol

Methanol

MOprozentige HCl, kalt, 2 min

20prozentiges APS, kalt, 15 sec

20prozentiges APS, kalt, 15 sec DMAB, 1 g/Liter,
min gespült,
kalt

DMAB, 1 g/Liter
2,5 min, kalt
P_H = 8,8

keine überzugsbildung; 0,2 mg Gewichtsverlust des Bleches

keine überzugsbildung; 0,1 mg Gewichtsverlust des Bleches

keine überzugsbildung; 0,2 mg Gewichtsverlust des Bleches

überzugsbildung; 31,9 mg Gewichtszunahme des Bleches

Dieses Beispiel veranschaulicht neuerlich die Bedeutung von Dimethylaminboran für die Aktivierung und zeigt, daß geringfügige Verfahrensabweichungen, wie eine gründliche Spülung nach der Dlmethylaminboran-Behandlungsstufe, zur Folge haben können, daß keine Aktivierung stattfindet.

Beispiel 5

Bei diesen Prüfungen wird die Dauer des Eintauchens in die Dimethylaminboranlösung variiert.

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Tabelle

Reinigungsstufe

Methanol

Ätzstufe

20prozentiges APS, kalt, 15 sec

20prozentiges APS₃ kalt, 15 sec

20prozentiges APS, kalt, 15 sec

Aktivierungsstufe

DMAB (Ig/' Liter), kalt, 1,5 min

DMAB (1 g/ Liter), kalt, 30 sec

DMAB (1 g/ Liter),kalt, *J0 sec

DMAB (1 g/ Liter), kalt, 15 sec

DMAB (1 g/ Liter), kalt, 5 sec

Bemerkungen

überzugsbildung; 5^,7 mg Gewichtszunahme des Bleches

überzugsbildung; 60,9 mg Gewichtszunahme des Bleches

überzugsbildung; 67,3 mg Gewichtszunahme des Bleches

Überzugsbildung

Dieses Beispiel zeigt, daß für die Aktivierung des Kupfers nur eine sehr kurze Verweilzeit in der Dimethylaminboran-Aktivatorlösung erforderlich ist.

Beispiel 6

Bei diesen Prüfungen wird die Konzentration des Dimethylaminborans in der Aktivatorlösung soweit herabgesetzt, bis sie nicht mehr zur Aktivierung des Kupfers ausreicht.

Tabelle

Reinigungsstufe

Ätzstufe

Aktivierungsstufe

Bemerkungen

Methanol

2Oprozentiges APS, kalt, 15 sec

20prozentiges APS, kalt, 15 sec

DMAB (35 g/ Liter), kalt, 1 min

DMAB (17,5 g/ Liter), kalt, 1 min

- 12 -

Plattierung innerhalb< 5sec

Plattierung innerhalb < 5 see

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Ports, der Tabelle

Reinigungs- Ätzstufe stufe

Aktivierungsstufe

Bemerkungen

Methanol
k Methanol

Methanol

20prozentiges APS, kalt, 15 see

20prozentiges AP5, kalt, 15 see

20prozentiges APS, kalt, 15 see

2 Op ro ζ ent i ge s APS, kalt, 15 see

20prozentiges APS, kalt, 15 see

20prozentiges APS, kalt, 15 see DMAB (8,8 g/ Liter), kalt, 1 min

DMAB (4,*J g/ Liter), kalt, 1 min

DMAB (2,2 g/ Liter), kalt, 1 min

DMAB(I,! g/ Liter), kalt, 1 min

DMAB(0,5 g/ Liter), kalt, 1 min

DMAB(O,25 g/ Liter),kalt, 1 min

DMAB (0,125. g/ Liter), kalt, 1 min

Pla-ttierung innerhalb < 5 see

Plattierung innerhalb < 5 see

Plattierung innerhalb <5 see

Plattierung innerhalb < 5 see

Plattierung innerhalb <5 see

eine Tafel wird plattiert, eine andere nicht

keine Plattierung auf zwei Tafeln

Dieses Beispiel zeigt, daß selbst verdünnte Dimethylaminboranlösungen die Aktivierung bewirken können; die untere Grenze der Dimethylaminborankonzentration liegt im Bereich von 0,25 bis 0,5 g/Liter.

Beispiel 7

In diesem Beispiel werden verschiedene leitfähige, jedoch nicht- -katalytische Oberflächen mit Trichloräthylendampf entfettet und anschließend 2 Minuten in eine 0,lprozentige Dimethylaminboran- -Aktivatorlösung (1 g/liter) in der Kälte bei einem p^Wert von

ri

8,5 und hierauf in das Aminboran-Plattierbad eingetaucht:

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a) Kovar-Dichtungen

b) Molybdän-Mangan-Dickfilmmetallisierung auf
Aluminiumoxidkeramik

c) Silber-Dickfilmmetallisierung auf Glas

d) elektrisch leitfähiges Zinnoxid auf Glas

e) korrosionsbeständiger Stahl vom Typ

In allen Fällen erfolgt die Nickel-Bor-Plattierung dieser Gegenstände im Bad innerhalb von 15 Sekunden. Ohne die Dimethylaminboran-Aktivierungsstufe erfolgt selbst nach 15minütigem Badaufenthalt an keinem dieser Gegenstände eine Plattierung. Dies
verdeutlicht den breiten Anwendungsbereich der Dimethylaminboran- -Aktivierungsstuf e.

Beispiel 8

In diesem Beispiel wird Natriumborhydrid versuchsweise als Aktivator für das Natriumborhydridbad verwendet. Als Testuntergründe werden Kupferbleche verwendet.

Reinigungs- Ä'tzstufe
stufe

Tabelle

Aktivierungsstufe

1 Methanol 2Oprozentiges
APS ,kalt, 1 min

2 Methanol 20prozentiges NBH, 25,6 g/Liter,

APS,kalt, 1 min kalt, 2 min

3 Methanol 20prozentiges NBH, 12,3 g/Liter,

APS,kalt, 1 min kalt, 2 min

4 Methanol 2Oprozentiges NBH, 6,2 g/Liter

APS,kalt,1 min kalt, 2 min '

5 Methanol 20ürozentiges NBH, 3,1 g/Liter,

APS,kalt, 1 min kalt, 2 min

-Ik-

Bemerkungen

keine Plattierung innerhalb von 10 min im frischen Natriumborhydridbad bei 920c

Plattierung innerhalb von 15 see

keine Plattierung innerhalb von 10 min

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Forts, der Tabelle

Reinigungs- Ätzstufe stufe

6 Methanol 20prozentiges APS, kalt, 1 min

Aktivierungsstufe

NBH, 5 min im Bad

Bemerkungen

keine Plattierung innerhalb von 10 min

Dieses Beispiel zeigt, daß durch die Vorbehandlung mit Natriumborhydrid eine Aktivierung der Nickel-Bor-Beschichtung von Kupferoberflächen erreicht werden kann.

Beispiel

In diesem Beispiel wird Dimethylaminboran zur Aktivierung des Kupferplattierprozesses in einem sauren Nickel-Phosphor-Plattierbad verwendet. Das Nickel-Phosphor-Bad enthält pro Liter 30 g Nickelchlorid.6 HpO, 50 g Natriumhydroxyacetat und 10 g Natriumhypophosphit. Der p_H~Wert des Bades beträgt 5, die Temperatur 90°C.

Tabelle

Reinigungs- Ätzstufe stufe

Aktivierungsstufe

Bemerkungen

1 Methanol 20prozentiges APS, kalt, 1 min

2 Methanol 20prozentiges NHP (10 g/Liter)

APS,kalt, 1 min

3 Methanol 20prozentiges DMAB (1 g/Liter)

APS,kalt, 1 min

keine Plattierung innerhalb von 60 min im Ni/P-Bad

keine Plattierung

Plattierung innerhalb von 5 see

Dieses Beispiel zeigt, daß die Nickel-Phosphor-Aufplattierung auf Kupfer durch vorhergehendes Eintauchen in Dimethylaminboranlösungen aktiviert werden kann.

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Vergleichstest

Bei diesem Test werden zusätzliche Versuche mit Natriumhypophosphit und Hydrazinhydrat als Reduktionsmittel anstelle von Dimethylaminboran in der Aktivierungsstufe durchgeführt.

Tabelle

Reinigungs	Ätzstufe	Aktivierungsstufe	Bemerkungen	Plattie
stufe
1 Methanol	20prozenti-	NHP (10 g/Liter),	keine
	ges APS,	kalt, 2 min,	rung	Plattie
	kalt, 1 min	P_H ⁴»5
2 Methanol	20prozenti-	NHP (10 g/Liter),	keine
	ges APS,	kalt, 2 min,	rung	Plattie
	kalt, 1 min	Ph ^k>⁵
3 Methanol	20prozenti-	NHP (10 g/Liter),	keine
	ges APS,	kalt, 2 min,	rung	Plattie
	kalt, 1 min	Ph ⁷-°
k Methanol'	20prozenti-	NHP (10 g/Liter),	keine
	ges APS,	kalt, 2 min,	rung	Plattie
	kalt, 1 min	P_n 9,0
5 Methanol	20prozenti-	Hydrazinhydrat	keine
	ges APS,	(50 ml/Liter),	rung
	kalt, 1 min	kalt, 2 min,		Plattie
		P_H 10,8
6 Methanol	20prozenti-	Hydrazinhydrat	keine
	ges APS,	(50 ml/Liter),	rung
	kalt, 1 min	kalt, 2 min,		Plattie
		P_H 7,0
7 Methanol	20prozenti-	Hydrazinhydrat	keine
	ges APS,	(50 ml/Liter),	rung
	kalt, 1 min	kalt, 2 min, FTT ~ 3 ~

Dieser Test verdeutlicht die Unwirksamkeit der vorgenannten anderen Reduktionsmittel innerhalb eines angemessenen p^-Bereichs und trotz einer hohen Lösungskonzentration.

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-η.

Vergleichstest 2

In diesem Test wird in der Aktivierungsstufe Formaldehyd anstelle von Dirnethylaminboran als Reduktionsmittel eingesetzt. Als Testuntergründe werden Kupferbleche verwendet.

Tabelle

Reinigungs- Ätzstufe stufe

Aktivierungsstufe Bemerkungen

Methanol

20prozentiges APS, kalt, 1 min

Formaldehyd , 50 ml/ Liter, kalt, p_u 4,3* 2 min ^M

Formaldehyd, 50 ml/ Liter, kalt, p_TT 8,5, 2 min . ⁿ

Formaldehyd, 50 ml/ Liter, kalt, p„ 10,5 2 mm

keine Platbierung innerhalb von min in frischem Sylek® 201-Bad bei 65⁰C

keine Plattierung

Dieser Test veranschaulicht die Unwirksamkeit von Formaldehyd als Reduktionsmittel innerhalb eines angemessenen p^-Bereichs und trotz einer hohen Lösungskonzentration.

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Claims

P 2k 39 075. 8 **** 31. Oktober 1974 E.I. du Pont de Nemours -änd Corünany IC-6131 2439075 P a t e η t a η s ρ r

1. Verfahren zum Aufplattieren von Nickel oder Kobalt durch chemische Reduktion eines Plattierbades auf die Oberfläche eines elektrisch leitenden Materials, welches normalerweise Gegenüber dem Plattierbad nicht-katalytisch ist, dadurch gekennzei cn net, daß man die Oberfläche vor dem Plattieren mit einer Vorbehandlungslösung eines Reduktionsmittels aus der Gruppe der Alkalimetallborhydride, Alkalimetallcyanborhydride und Aminborane in Berührung bringt und anschließend die Oberfläche mit dem Plattierbad in Berührung bringt, um die chemische Reduktion von Nickel oder Kobalt bzw. deren Abscheidung auf die Oberfläche zu erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel Dimethylaminboran bei einer Konzentration von mindestens etwa 0,5 g/Liter ist.

3. Verfahren zum Aufplattieren von Nickel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattierbad Wasser, ein lösliches Nickelsalz und ein Bor enthaltendes Reduktionsmittel beinhaltet.

h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattierbad Wasser, ein lösliches Nickelsalz und ein Phosphor enthaltendes Reduktionsmittel beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dimethylaminboran in der Vorbehandlungslösung in einer Konzentration im Bereich von etwa 1 bis 20 g/Liter vorliegt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material, welches normalerweise gegenüber dem Plattierbad nicht-katalytisch ist, der folgenden Stoffgruppe angehört (Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht):

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IC-6131

Kupfer und dessen Legierungen mit einem Kupfergehalt von mindestens 50 %;■

Eisenlegierungen mit einem Eisengehalt von mindestens 50 % und einem Chromgehalt von 12 %·>

eine Eisenlegierung, welche etwa 29 % Nickel, 17 % Kobalt und als Rest im wesentlichen Eisen enthält,

Silber;

eine gesinterte, gefrittete Zusammensetzung von Oxidpulvern und mindestens einem Metall aus der Gruppe Gold, Silber, Platin und Legierungen mit einem Gehalt von mindestens 50 % eines oder mehrerer dieser Metalle;

Zinnoxid mit einer geringen, jedoch für die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit wirksamen Menge von Antimonoxidzusammensetzungen; und

eine gesinterte Pulverzusammensetzung, welche im wesentlichen aus Molybdän und Manganoxid besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Material Kupfer ist und daß man dieses mit einer Lösung eines Oxidationsmittels in Berührung bringt, bevor es mit der Vorbehandlungslösung in Berührung gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel Ammoniumpersulfat ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Material in Form eines elektrisch leitfähigen Musters auf einem elektrisch nicht-leitfähigen Untergrund vorliegt, wobei Plächenbereiche des Untergrundes zwischen und angrenzend an Flächen des Musters der Oberfläche ausgesetzt sind und wobei der Kontakt mit der Vorbehandlungslösung eine Plattierung des ausgewählten Metalls mit Nickel im Plattierbad bewirkt, während der elektrisch nicht-leitfähige Untergrund, welcher ebenfalls mit der Vorbehandlungslösung in Berührung

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kommt, im Plattierbad nicht mit Nickel plattiert wird.

10. Verfahren zum Aufplattieren von Nickel durch chemische Reduktion eines Plattierbades auf die Oberfläche eines Kupfermusters auf einem elektrisch nicht-leitfähigen Untergrund, wobei das Muster und der Untergrund ein Werkstück bilden und wobei Plächenbereiche des Untergrundes zwischen und angrenzend an Flächen des Kupfermusters der Oberfläche ausgesetzt sind, gekennzeichnet durch die nachstehenden aufeinanderfolgenden Stufen:

1) Eintauchen des Werkstücks in eine wäßrige Lösung von Ammoniumpersulfat zur Oxidierung der Kupferanteile der Oberfläche und anschließendes Spülen;

2) Eintauchen des Werkstücks in eine wäßrige Lösung von Dimethylaminboran bei einer Konzentration von mindestens etwa 0,5 g/Liter zur Behandlung der Kupferanteile an der Oberfläche, um sie katalytisch gegenüber dem anschließend verwendeten Plattierbad zu machen, und

3) Eintauchen des Werkstücks in ein Plattierbad in Form einer Nickelacetat und Dimethylaminboran enthaltenden wäßrigen Lösung, um einen Nickelüberzug auf die Kupferanteile der Oberfläche abzuscheiden, wobei die elektrisch nicht-leitfähigen Plächenbereiche des Untergrundes unplattiert bleiben.

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