DE4024764C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stabiles, stromloses, wäßriges, saures Goldbad zur Abscheidung von Gold und dessen Verwendung. Das erfindungsgemäße Bad, enthaltend das Anion Tetracyanogold(III), einen Komplexbildner oder ein Gemisch mehrerer Komplexbildner, eine Säure oder ein Säuregemisch eignet sich zur stromlosen Abscheidung von Gold auf Metallen, die unedler als Gold sind, sowie auf Legierungen dieser Metalle.

Goldbäder zur stromlosen Abscheidung von Gold sind bereits bekannt, beispielsweise in den DE-PS 36 40 028, US-PS 48 30 668 und GB-PS 20 99 460. Es handelt sich um Goldbäder, die vorwiegend ein Alkalidicyanoaurat(I) oder Alkalitetracyanoaurat(III), einen Komplexbildner und ein Reduktionsmittel enthalten. Alle diese Bäder haben in der Regel eine unbefriedigende Stabilität und zersetzen sich unter Abscheidung von metallischem Gold. Allen diesen Bädern ist gemeinsam, daß bei niedrigen pH-Werten eine Zersetzung des Goldkomplexes einsetzt und unter gleichzeitiger Entwicklung von Blausäure eine Abscheidung von schwerlöslichem Gold(I)-cyanid stattfindet.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, im sauren Bereich aus dem Tetracyanogold-(III) Gold auf Metallen bzw. deren Legierungen abzuscheiden und gleichzeitig ein stabileres Goldbad bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das Goldbad gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Es wurde gefunden, daß die Stabilität des Goldbades dadurch erhöht wird, daß Komplexbildner oder Gemische mehrerer Komplexbildner verwendet werden, die pro Molekül verschiedene Gruppen enthalten, die komplexierend und reduzierend wirken. Es handelt sich dabei um solche Verbindungen, die pro Molekül ein oder mehrere Carboxylgruppen und ein oder mehrere Phosphonsäuregruppen enthalten. Insbesondere sind es Verbindungen der allgemeinen Formeln I und II, gemäß den Patentansprüchen 2 und 3.

Als Komplexbildner in den erfindungsgemäßen Bädern haben sich besonders N,N-Bis(carboxymethylen)-1-aminoethan-1,1- diphosphonsäure und 2-Phosphonbutan-1,2,4-tricarbonsäure bewährt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Bades besteht darin, daß Schichten bis 0,5 µm bereits mit Goldgehalten im Bad von 1,0 g/l Gold erhalten werden. Das Bad ermöglicht u. s. die Vergoldung von Legierungen, wie sie in der Halbleiterindustrie üblich sind, zum Beispiel Eisen-Nickel-Cobalt-Legierungen und chemisch reduktiv abgeschiedene Nickellegierungen wie Nickel- Phosphor, Nickel-Bor und Reinstnickel.

Überraschenderweise wurde außerdem gefunden, daß eine Direktbeschichtung von Wolfram ebenfalls möglich ist, was zu völlig neuen Schichtaufbauten in der Chipcarrier-Industrie führen wird.

Als Komplexbildner dienen erfindungsgemäß Carboxymethylen-amino-­ alkyl-phosphonsäuren und/oder Phosphonalkylcabonsäuren, die eine wesentliche Erhöhung der Abscheidungsgeschwindigkeit und höhere Schichtdicken ermöglichen, was nicht vorhersehbar war.

Bei den eingesetzten Säuren handelt es sich beispielsweise um Schwefelsäure oder Phosphorsäure oder deren Gemische.

Die Grundzusammensetzung des erfindungsgemäßen Bades ist beispielsweise wie folgt:

Gold als Metall
0,05-30 Gramm/Liter
Komplexbildner	5,0-100 Gramm/Liter
Säure	10-100 ml/Liter

Die Arbeitstemperatur des Bades liegt in der Regel bei 70° bis 90°C. Festgestellt wurde, daß auch bei höheren Temperaturen es nicht zu einer Zersetzung des Bades kommt, z. B. zur Ausfällung von elementarem Gold. Ein weiterer Vorteil des Bades ist, daß es sich wiederholt verwenden läßt, und daß das Goldsalz beliebig nachdosiert werden kann.

Das erfindungsgemäße Bad hat bis zu Schichtstärken von 0,5 µm eine konstante Abscheidungsgeschwindigkeit, die abhängig vom Goldgehalt und von der Temperatur ist.

Das erfindungsgemäße Bad läßt sich für Goldschichten von Lötverbindungen, die durch Kristall- oder Drahtboden entstehen, einsetzen, was technisch von besonderem Wert ist.

Die hohe Abscheidungsgeschwindigkeit ermöglicht auch den Einsatz bei der dekorativen Vergoldung. Eine gleichmäßig gelbe Schicht ist nach Sekunden zu beobachten.

Aus den nachstehend aufgeführten stabilen Badzusammensetzungen lassen sich unter den aufgeführten Arbeitsbedingungen sehr gleichmäßige und duktile Überzüge abscheiden.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Goldbäder zur Abscheidung von Gold auf Metalle, die unedler als Gold sind, oder auf Legierungen dieser Metalle.

Beispiel 1
Kaliumtetracyanoaurat-III|1,0 g/l
Komplex 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure	10 g/l
Schwefelsäure D 1,84	20 ml/l
pH-Wert	kleiner 1
Temperatur	90°C
Abscheidungsgeschwindigkeit	0,5 µm in 30 min

Beispiel 2
Kaliumtetracyanoaurat-III|6,0 g/l
Komplex 2-Phosphonobutan-1,4-tricarbonsäure	40,0 ml/l
Schwefelsäure/Phosphorsäure 1 : 1	50,0 ml/l
pH-Wert	kleiner 1
Temperatur	60°C
Abscheidungsgeschwindigkeit	0,2 µm/30 min.
besonders gute Haftfestigkeit

Claims (5)

1. Stabiles, stromloses, wäßriges, saures Goldbad, enthaltend das Anion Tetracyanogold-(III), einen Komplexbildner oder ein Gemisch mehrerer Komplexbildner und eine Säure oder ein Säuregemisch, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komplexbildner Verbindungen enthält, die pro Molekül Komplexbildner ein oder mehrere Carboxylgruppen und ein oder mehrere Phosphonsäuregruppen enthalten.

2. Stabiles, stromloses, wäßriges, saures Goldbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komplexbildner mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel I, wobeiA = H, -CH₃, -(CH₂)_n-PO(OH)₂,
B = H, -(CH₂)n-COOH,
n = 1-5bedeuten, enthält.

3. Stabiles, stromloses, wäßriges, saures Goldbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Komplexbildner mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel II, wobeiB = H, -(CH₂)n-COOH und
n = 1-5bedeuten, enthält.

4. Stabiles, stromloses, wäßriges, saures Goldbad nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Komplexbildner oder das Gemisch der Komplexbildner in Summe in einer Konzentration von 1-100 g/l enthalten ist.

5. Verwendung des Goldbades nach den Ansprüchen 1-4 zur Abscheidung von Gold auf Metallen oder ihren Legierungen, die
unedler als Gold sind.