DE19745797A1

DE19745797A1 - Aqueous electroless gold plating solution contains a trivalent gold salt and formaldehyde

Info

Publication number: DE19745797A1
Application number: DE1997145797
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Weber; Thomas Dr Brinz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: DE19745797C2

Abstract

An aqueous, formaldehyde-containing, electroless gold plating solution contains a trivalent gold salt. An Independent claim is also included for gold plating of substrates using the above electroless gold plating solution at 20-90 (preferably 60-80) deg C.

Description

Die Erfindung betrifft eine stromlose Vergoldungslösung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to an electroless gold plating solution the genus of independent claim.

State of the art

Es ist bekannt, mittels stromloser Vergoldungslösungen, die beispielsweise Kaliumgoldcyanid oder ein Goldsalz neben Kaliumcyanid und Kaliumhydroxid sowie Borane als Reduktionsmittel enthalten, Substrate zu vergolden. Diese Lösungen liefern autokatalytisch stromlos abgeschiedene Goldfilme auf Substraten und finden großen Einsatz, um beispielsweise elektronische Teile, Wafer und Metallpulver zu vergolden. In der EP 0 225 041 B1 wird ein Vergoldungsbad beschrieben, welches das hochgiftige Goldcyanid enthält. Weiterhin ist aus der DD 244 767 A1 bekannt, Siliziumoberflächen mittels eines Vergoldungsbades mit Gold zu beschichten, wobei dieses Goldbad eine Vielzahl von teilweise hochgiftigen Verbindungen, wie beispielsweise Thalliumnitrat enthält und darüberhinaus als Reduktionsmittel Amine enthält. Diese beiden vorgenannten Lösungen besitzen den Nachteil, daß Spuren der Reduktionsmittel, beispielsweise die entstehenden Stickstoff-, Bor- oder Phosphorverbindungen sich teilweise in die abgeschiedene Goldschicht einlagern können. Dies stört insbesondere in der Sensorik oder in der Elektronik, wo hochreine Goldschichten, oft sogar nur Monolagen, benötigt werden. Darüberhinaus wirft der Einsatz hochtoxischer Verbindungen Probleme hinsichtlich Entsorgung und der Arbeitsplatzsicherheit auf. Es bestand daher die Aufgabe, eine stromlose Vergoldungslösung zu finden, die die vorgenannten Nachteile der bisher bekannten Vergoldungslösungen, insbesondere deren Verwendung von hochgiftigen Verbindungen und der durch Reduktionsmittel bedingten Verunreinigung der abgeschiedenen Goldschichten vermeidet.It is known to use electroless gold plating solutions that for example potassium gold cyanide or a gold salt alongside Potassium cyanide and potassium hydroxide as well as boranes Contain reducing agents to gold-plate substrates. This Solutions supply electrolessly deposited electrocatalytically Gold films on substrates and are widely used to for example electronic parts, wafers and metal powder to gild. EP 0 225 041 B1 describes a gold plating bath described, which contains the highly toxic gold cyanide. It is also known from DD 244 767 A1 Silicon surfaces using a gold plating bath with gold to coat, this gold bath a variety of partially highly toxic compounds, such as Contains thallium nitrate and also as Contains reducing agents amines. These two above Solutions have the disadvantage that traces of Reducing agents, for example those that arise Some nitrogen, boron or phosphorus compounds can store in the deposited gold layer. This interferes particularly in sensors or in electronics, where high-purity gold layers, often even only monolayers, are needed. In addition, the stake throws highly toxic compounds Disposal problems and job security. It therefore existed Task to find an electroless gold plating solution that the aforementioned disadvantages of the previously known Gilding solutions, especially their use by highly toxic compounds and those caused by reducing agents conditional contamination of the deposited gold layers avoids.

Advantages of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Vergoldungslösung zum Vergolden von Materialien, beispielsweise keramische und metallische Pulver, Polymere, oder Oberflächen, wie beispielsweise Si- Wafern oder Kunststoffsubstrate, verwendet, die mindestens ein dreiwertiges Goldsalz enthält. Darüberhinaus ist nur die Verwendung von Formaldehyd vorgesehen. Damit wird ein sehr einfach zusammengesetztes Vergoldungsbad zur Verfügung gestellt, welches weiterhin vermeidet, daß durch den Einsatz bor-, stickstoff- oder phosphorhaltiger Reduktionsmittel störende Fremdatome in der Goldschicht mitabgeschieden werden. Außerdem gestaltet sich die Entsorgung der Vergoldungslösung nach Gebrauch besonders einfach, da nur ungiftige Verbindungen zum Einsatz kommen.According to the invention, a gilding solution is used for gilding of materials, for example ceramic and metallic Powders, polymers, or surfaces, such as Si Wafers or plastic substrates, used at least contains a trivalent gold salt. Furthermore, only that Use of formaldehyde is provided. This will be a very simply composed gilding bath available posed, which further avoids that through the use Reducing agents containing boron, nitrogen or phosphorus interfering foreign atoms also deposited in the gold layer become. In addition, the disposal of the Gilding solution especially easy after use, because only non-toxic compounds are used.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in der Unteransprüchen beschrieben.Advantageous refinements and developments of Invention are described in the subclaims.

Besonders bevorzugt wird eine dreiwertiges Gold-Chlor- Verbindung ist, insbesondere HAuCl₄, welches kommerziell leicht erhältlich und kostengünstig ist eingesetzt. Die Nachteile von Gold-Cyanidverbindungen, insbesondere deren Toxizität und aufwendige Entsorgung cyanidhaltiger Abwässer werden dadurch vorteilhaft vermieden.A trivalent gold-chlorine compound is particularly preferred, in particular HAuCl ₄ , which is commercially available and inexpensive. The disadvantages of gold cyanide compounds, in particular their toxicity and complicated disposal of waste water containing cyanide, are advantageously avoided in this way.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Vergoldungslösung werden 2 bis 20 g/l berechnet als elementares Gold des Goldsalzes sowie 40 bis 100 g/l Formaldehyd eingesetzt. Dies ermöglicht eine gezielte Variation der abzuscheidenden Schichtdicke und der Geschwindigkeit, mit der die Goldschicht abgeschieden werden kann. Es ist insbesondere vorteilhaft, 8 bis 12 g/l berechnet als elementares Gold des Goldsalzes und 60 bis 80 g/l Formaldehyd einzusetzen, so daß die Abscheidung besonders schnell von statten geht.In a particularly advantageous embodiment of the Gold plating solution are calculated as 2 to 20 g / l elemental gold of the gold salt and 40 to 100 g / l Formaldehyde used. This enables targeted Variation of the layer thickness to be deposited and the The speed at which the gold layer is deposited can. It is particularly advantageous to 8 to 12 g / l calculated as elemental gold of the gold salt and 60 to Use 80 g / l formaldehyde, so that the separation goes particularly quickly.

Vorteilhafterweise wird Formaldehyd in Form seiner 37%igen wäßrigen Lösung eingesetzt, welches handelsüblich erhältlich ist und damit einfach gehandhabt werden kann, wenngleich es auch möglich ist, Formaldehyd in fester Form einzusetzen, welches als Paraformaldehyd in Form seines Trimeren ebenfalls einfach dosierbar und kommerziell leicht erhältlich ist.Advantageously, formaldehyde is in the form of its 37% aqueous solution used, which is commercially available is available and can be easily handled, although it is also possible to use formaldehyde in solid form use which as paraformaldehyde in the form of its Trimers are also easy to dose and commercially easy is available.

Es ist möglich, daß die Vergoldung mit der erfindungsgemäßen Vergoldungslösung bei Raumtemperatur abläuft, in besonders bevorzugter Ausgestaltung findet die Vergoldung jedoch bei einer Temperatur von 20°C bis 90°C statt, vorzugsweise von 60°C bis 80°C. Durch dieses Temperaturintervall, welches besonders bevorzugt ist, wird eine schnellere Abscheidung erreicht. Damit können die Substrate besonders schnell beschichtet werden.It is possible that the gilding with the invention Gilding solution expires at room temperature, in particular however, the gold plating is preferred a temperature of 20 ° C to 90 ° C instead of, preferably 60 ° C to 80 ° C. Through this temperature interval, which faster deposition is particularly preferred reached. This allows the substrates to be particularly quick be coated.

Es ist auch möglich, daß das Formaldehyd in Form seiner wäßrigen Lösung zu der Goldlösung während des Vergoldens zuzugegeben. Damit kann eine langsamere, jedoch kontrolliertere Abscheidung der Goldschicht erreicht werden, so daß insbesondere die Dicke der Goldschicht besonders einfach eingestellt werden kann.It is also possible that the formaldehyde is in the form of its aqueous solution to the gold solution during gold plating admitted. This can make it slower, however more controlled deposition of the gold layer can be achieved, so in particular the thickness of the gold layer especially can be easily adjusted.

Description of an embodiment

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung, werden 5 g HAuCl₄, entsprechend 2,5 g Au und 50 ml einer 37%igen Formaldehydlösung in ein Gefäß gebracht und anschließend auf 250 ml Lösung mit Wasser aufgefüllt. In dieses Bad wird ein hochreines Platinpulver, welches in der Sensorik, insbesondere zum Drucken von Leiterbahnen verwendet wird, eingebracht. Die vollständige Umsetzung des Bades kann an dessen vollständiger Entfärbung leicht verfolgt werden. Anschließend wird das derart vorlegierte Platinpulver, welches nunmehr eine Goldschicht aufweist, abfiltriert und getrocknet. Diese Platinpulver zeichnen sich nach dem Vergolden durch eine verkürzte Temperzeit bis zur vollständigen Legierungsbildung aus, was dazu führt, daß beispielsweise aktivere Elektroden, beispielsweise bei einem Einsatz als Elektrode für Gassensoren, erhalten werden können.In a particularly preferred embodiment, 5 g of HAuCl ₄ , corresponding to 2.5 g of Au and 50 ml of a 37% formaldehyde solution, are placed in a vessel and then made up to 250 ml of solution with water. A high-purity platinum powder, which is used in sensors, in particular for printing conductor tracks, is introduced into this bath. The complete implementation of the bath can easily be followed by its complete decolorization. The platinum powder which has been alloyed in this way and which now has a gold layer is then filtered off and dried. After gold plating, these platinum powders are distinguished by a shortened annealing time until the alloy has completely formed, which means that, for example, more active electrodes can be obtained, for example when used as an electrode for gas sensors.

Selbstverständlich stellt das Ausführungsbeispiel keine Beschränkung der Erfindung dar. Es ist erfindungsgemäß ebenso möglich andere Pulver, beispielsweise metallische und keramische Pulver mit dem erfindungsgemäßen Bad zu vergolden, oder auch Oberflächen, beispielsweise Siliziumwafer mit einer feinen Goldschicht zu überziehen.Of course, the exemplary embodiment does not constitute one Limitation of the invention. It is according to the invention other powders, for example metallic and ceramic powder with the bath according to the invention gild, or surfaces, for example To coat silicon wafers with a fine gold layer.

Claims

1. Electroless aqueous gilding solution containing at least one gold salt and formaldehyde, characterized in that the gold salt is a trivalent gold salt.

2. Gilding solution according to claim 1, characterized characterized that the trivalent gold salt is a gold Is chlorine compound.

3. Gilding solution according to claim 2, characterized in that the gold-chlorine compound is HAuCl ₄ .

4. Gilding solution according to claim 1, characterized characterized that 1 to 20 g / l calculated as elementary Gold of the gold salt and 40 to 100 g / l formaldehyde are.

5. Gilding solution according to claim 4, characterized characterized in that the formaldehyde as 37% aqueous Formaldehyde solution is used.

6. Process for gilding substrates with a Gilding solution according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the gilding at a temperature of 20 ° C to 90 ° C, preferably at 60 ° C to 80 ° C.

7. The method according to claim 6, characterized in that the formaldehyde as an aqueous solution to the gold solution is added during gilding.