DE3856429T2

DE3856429T2 - Zinn, Blei- oder Zinn-Blei-Legierungselektrolyten für Elektroplattieren bei hoher Geschwindigkeit

Info

Publication number: DE3856429T2
Application number: DE3856429T
Authority: DE
Inventors: Neil D. Brown; David J. Esterl; Robert A. Schetty; Michael P. Toben
Original assignee: LeaRonal Inc
Current assignee: Shipley Co Inc
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2008-12-10
Also published as: DE3856429D1; EP0652306B1; DE3854551T2; US4880507A; EP0652306A3; DE3854551D1; HK117697A; EP0652306A2; EP0319997B1; HK1010400A1; EP0319997A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrolyte auf Basis von Alkyl-oder Alkylolsulfonsäuren oder von deren Derivaten für ein Schnellelektroplattier-Verfahren mit Zinn, Blei oder Zinn/Blei-Legierungen, insbesondere zum Einsatz in Schnellelektroplattier-Vorrichtungen.

Hintergrund der Erfindung

Elektroplattierbäder zur Abscheidung von Zinn, Blei oder von deren Legierungen sind viele Jahre lang in Elektroplattiervorrichtungen eingesetzt worden. Schnellelektroplattier-Vorrichtungen sowie entsprechende Verfahren sind in der Industrie wohlbekannt und beruhen im allgemeinen darauf, daß man das zu plattierende Werkstück in die Elektroplattierzelle laufen und danach aus der Zelle am anderen Ende austreten läßt. Die Elektroplattierlösung wird entfernt und verläßt die Elektroplattierzelle durch Überfließen in ein Reservoir, und die Lösung wird aus dem Reservoir in die Elektroplattierzelle zurückgepumpt, um eine kräftige Durchrührung sowie Zirkulation der Lösung zu ergeben. Es kann viele Variationen dieser Elektroplattierzellen geben. Die allgemeinen Merkmale sind aber die nun zu beschreibenden.
Es gibt einige erwünschte Merkmale, die die Elektroplattierlösung für eine verbesserte Arbeitsweise in der genannten Vorrichtungsart oder bei einem entsprechenden Verfahren aufweisen sollte, und zwar sind dies die folgenden:
1. Die Lösung muß dazu befähigt sein, durch ein Elektroplattierverfahren die gewünschte Legierung bei den geforderten hohen Geschwindigkeiten abzuscheiden.
2. Die Abscheidung bzw. Beläge sollten glänzend und fein gekörnt beschaffen sein, sogar bei den hohen Stromdichten, die für Schnellplattierungen notwendig sind.
3. Der Belag sollte gute Lötbarkeitseigenschaften aufweisen und dazu befähigt sein, die für solche Beläge spezifizierten Lötbarkeitserfordernisse zu erfüllen.
4. Die Lösung sollte stabil sein, und die Additive müssen gegenüber der Lösung einer starken Säure sowie gegenüber dem Eintritt bzw. der Einwirkung von Luft beständig sein, wobei die Lufteinwirkung aufgrund der in Schnellplattiervorrichtungen kräftigen Bewegung der Lösung eintritt.
5. Die Lösung sollte klar und frei von Trübung bleiben, sogar bei erhöhten Temperaturen wie von ca. 120 bis 130ºF oder höher. Wegen der angewandten hohen Stromdichten sowie wegen der relativ kleinen Volumina der Lösung neigen die Bäder dazu, in einer Schnellelektroplattier-Vorrichtung erhitzt zu werden, bis die Lösung einen Gleichgewichtszustand bei einer erhöhten Temperatur erreicht, Die eingesetzten Additive müssen so beschaffen sein, daß sie die Lösung bei diesen erhöhten Temperaturen nicht trüb machen.
6. Wegen der kräftigen Bewegung der Lösung sowie einer Durchmischung der Lösung mit Luft besteht eine starke Tendenz dazu, daß ein Schaum erzeugt wird, der nachteilig für das Elektroplattierverfahren ist. Unter extremen Bedingungen kann sich dieser Schaum im Reservoirbehälter aufbauen, wobei sich dann ein Überfließen auf den Boden ergibt, wodurch eine große Menge an Lösung an den Abflußstrom verlorengeht. In einigen Anwendungsfällen eines "Plattierverfahrens in gesteuerter Tiefe" werden die zu elektroplattierenden Teile nur teilweise eingetaucht, wobei sich nur ein Teilbereich des Werkstücks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Lösung befindet. Es ist erwünscht, daß eine exakte und einheitliche Demarkationslinie vorliegt, welche die Trennlinie zwischen unplattiertem und plattiertem Teilbereich des Werkstücks darstellt. Falls die Lösung einen Schaum erzeugt, wird durch diesen Schaum die Bildung einer guten Demarkationslinie verhindert. Der Schaum kann auch den Betriebsablauf der Pumpe stören, die zum Durchrühren eingesetzt ist. Eine Bogenentladung zwischen der Anode und der Kathode ist wegen der Schaumbildung ebenfalls möglich. Wegen dieser Probleme sollten die eingesetzten Additive keinen Schaum in der Plattiervorrichtung erzeugen.
Es sind viele Elektrolyte vorgeschlagen worden, um mit Zinn, Blei und Zinn/Blei-Legierungen ein Elektroplattierverfahren durchzuführen, und einer dieser Elektrolyte ist in US 4,701,244 beschrieben. Dieses Patent offenbart das Elektroplattieren mit Zinn, Blei oder Zinn/Blei-Legierungen aus Niedrigalkylsulfonsäure aufweisenden Bädern, welche aufhellende Additive sowie viele Benetzungsmittel verschiedener Typen enthalten. Die zu verwendenden beanspruchten Tenside sind Betaine, Alkylenoxid-Polymere, Imidazoliniumverbindungen, quaternäre Ammoniumverbindungen, Ethylenoxidderivate von Aminen, Phosphonate, Amide und viele weitere.
US 4,662,999 offenbart eine Elektroplattierbad zur Elektroabscheidung von Zinn, Blei oder Zinn/Blei-Legierungen aus Alkan- oder Alkanolsulfonsäure-Bädern, die auch noch Tenside plus weitere Additive enthalten. In diesem Patent kann das Tensid nichtionisch, kationisch, anionisch oder amphoter sein. Es sind sehr viele Beispiele für die verschiedenen Typen von Tensiden angegeben, und im Patent wird eine große Zahl verschiedener Typen von Benetzungsmitteln, die eingesetzt werden können, aufgezählt.
US 4,673,470 beschreibt ein Zinn-, Blei- oder Zinn/Blei- Legierungs-Plattierbad auf Basis einer aliphatischen oder aromatischen Sulfocarboxylsäure. Anstatt der in früheren Patenten offenbarten Alken- oder Alkanolsulfonsäuren ist in diesem Patent eine einen Carboxylsäurerest aufweisende organische Sulfonsäureverbindung genannt. Die beschriebenen Elektroplattierbäder enthalten Aufhellungsmittel plus ein Tensid, unter besonderer Hervorhebung derjenigen Tenside, die nichtionisch sind. Eine sehr breite Gruppe nichtionischer Tenside wird als geeignet beschrieben, und es werden viele verschiedene Benetzungsmittel genannt.
FR-A-2 534 279 offenbart ein Zinn-, Blei- oder Zinn/Blei- Legierungs-Plattierbad, das umfassen kann:
(A) ein Hauptplattierbad enthaltend eine Alkansulfon- oder eine Alkanolsulfonsäure und entweder ein zweiwertiges Zinnsalz oder ein zweiwertiges Bleisalz davon oder beides;
(B) ein nichtionisches Tensid, das das Kondensationsprodukt von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid mit einem styrolisierten Phenol, einem höheren Alkohol, einem Alkylphenol, einem Alkylnaphthol, einem Fettsäureamid, einem Sorbitan und einem Phosphat ist; und
(C) ein Egalisierungsmittel ausgewählt aus einer Alkylidensulfaminsäure eines Chinolinolderivats, ein Benzotriazolderivat, ein Dialkyliden-o-phenylendiamin, ein Benzaldehydderivat, ein Triazinderivat, ein Salicylsäurederivat und ein Nitril.
In allen Bädern des Standes der Technik, die vorgeschlagen worden sind, sind die Benetzungsmittel, die als geeignet zur Herstellung von entweder hellen oder matten Belägen beschrieben worden sind, breit gefaßt und sollten gleichwertig untereinander sein. Es sind zahlreiche Beispiele in einer jeden der Schriften des Standes der Technik angegeben, die auf eine breite Vielfalt von Agentien vieler unterschiedlicher Typen gerichtet sind, von denen die meisten irgendeinen Typ einer Oxid- oder ähnlichen Kondensationsverbindung enthalten.
Die große Mehrzahl der Benetzungsmittel des Standes der Technik sind für ein Schnellplattierverfahren in einer Schnellplattiervorrichtung moderner Prägung ungeeignet. Diese Benetzungsmittel sind im großen und ganzen nicht dazu befähigt, einige oder alle der oben für diese Elektrolyte aufgelisteten Erfordernisse zu erfüllen. Durch die vorliegende Erfindung wird dieses Problem gelöst, indem besonders bevorzugte Agentien bereitgestellt werden, die sich in Schnellelektroplattier-Vorrichtungen und entsprechenden Verfahren als in hohem Maße geeignet erweisen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyt zum Schnellelektroplattieren von Zinn, Blei oder einer Zinn/Blei- Legierung, der
eine Basislösung einer Alkylsulfonsäure,
eine lösliche Zinnverbindung und/oder eine lösliche Bleiverbindung, und
ein Tensid einer organischen Verbindung mit mindestens einer Hydroxylgruppe und 20 Kohlenstoffatomen oder weniger, kondensiert mit einer Alkylenoxidverbindung, oder ein lösliches Derivat davon, umfaßt, die organische Verbindung ist eine Ein- oder Zweiring aromatische Verbindung, bei der das aromatische Ringsystem mit der mindestens einen Hydroxylgruppe und gegebenenfalls mit einem Alkylteil mit 6 oder weniger Kohlenstoffatomen substituiert ist, unter der Voraussetzung, daß die organische Verbindung nicht Bisphenol A ist,
das Tensid verleiht dem Elektrolyt einen Trübungspunkt von über 43,3ºC (110ºF), und
der Elektrolyt im wesentlichen nicht schäumend ist, wenn er bei der Schnellelektroplattierung verwendet wird, so daß keine Schaumbildung während des Elektroplattierens, bei dem der Elektrolyt im wesentlichen die Elektroplattierungszelle füllt, kontinuierlich in ein Reservoir überläuft und kontinuierlich in die Zelle zurückgeführt wird, so daß es zu einem kräftigen Umrühren und Zirkulieren des Elektrolyten in der Zelle kommt, entsteht.
Der Elektrolyt kann ein Aufhellungsmittel enthalten, wenn helle Beläge angestrebt werden.
Zum Erreichen des angestrebten Trübungspunkts kann die Alkylenoxidverbindung Ethylenoxid sein, worin ca. 4 bis 40, vorzugsweise 6 bis 28, Mol Ethylenoxid zur Bildung der Kondensationsverbindung verwendet sind. Einige der Mole an Ethylenoxid können durch Propylenoxid ersetzt sein.
Die aromatische organische Verbindung enthält bevorzugt zwischen 10 und 12 Kohlenstoffatome, wenn sie zwei Ringe hat. Weiterhin ist die aromatische organische Verbindung ggf. mit einem Alkylanteil von 6 Kohlenstoffatomen oder weniger substituiert. Bevorzugt ist die aromatische organische Verbindung Phenol, styrolisiertes Phenol, Naphthol oder ein alkyliertes Derivat davon.
Die Erfindung schließt auch ein Verfahren zum Schnellelektroplattieren von Zinn, Blei oder Zinn/Blei- Legierungen ein. In diesem Verfahren wird die Schnellelektroplattier-Ausrüstung des oben beschriebenen Typs angewandt. Die entsprechenden Ausrüstungsgegenstände schließen eine Elektroplattierzelle, ein an die Zelle angrenzendes Überlaufreservoir, eine Pumpe zur Umwälzung der Lösung aus dem Reservoir in die Zelle durch eine oder mehrere Zerstäuber sowie Vorrichtungen zur Führung eines zu plattierenden Substrats von einem Eingangspunkt an dem einen Ende der Zelle zu einem Ausgang an einem zweiten Ende der Zelle ein. Die Elektrolyte der Erfindung werden in die Vorrichtung so eingebracht, daß die Zelle mit dem Elektrolyt im wesentlichen gefüllt ist. Auch fließt der Elektrolyt kontinuierlich in das Reservoir über und wird kontinuierlich in die Zelle rückgeführt, so daß eine kräftige Umwälzung und Zirkulation des Elektrolyten innerhalb der Zelle bewerkstelligt werden. Somit werden die Substrate kontinuierlich beim Durchlaufen der Zelle elektroplattiert.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Es werden Zinn-, Blei- und Zinn/Blei-Legierungs- Elektroplattierzusammensetzungen hierin beschrieben, die spezifisch ausgestaltet sind, um gute matte oder helle Beläge aus Elektrolyten zur Abscheidung zu bringen, wobei sich die Elektrolyte für Arbeitsweisen bei hohen Geschwindigkeiten in modernen Schnellelektroplattier-Anlagen eignen. Nur eine beschränkte Anzahl entsprechender Benetzungsmittel kann alle oben aufgeführten Anforderungen für ein erfolgreich durchgeführtes Schnellelektroplattier-Verfahren erfüllen. Diese Verbindungen umfassen relativ niedermolekulare Ethylenoxidderivate von aromatischen Alkoholen enthaltend maximal zwei aromatische Ringe, die Alkyl substituiert sein können, vorausgesetzt die Alkylgruppe enthält 6 oder weniger Kohlenstoffatome und einschließend Bis-Verbindungen, wieder vorausgesetzt, daß die Alkylgruppe 6 oder weniger Kohlenstoffatome enthält. Die aromatische Verbindung, ob alkyliert oder nicht, enthält nicht mehr als 20 Kohlenstoffatome vor der Kondensation mit der Alkylenoxidverbindung.
Die für die vorliegende Erfindung geeigneten Sulfonsäuren schließen jede Alkyl- oder Alkylolsulfonsäure mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen ein. Die Alkansulfonsäuren und insbesondere Methansulfonsäure sind bevorzugt. Diese Säuren liegen im allgemeinen in einer Menge von 10 bis 30 Vol.% des Elektrolyten vor, so daß freie Säure vorhanden ist. Somit beträgt der pH-Wert des Elektrolyten 2 oder weniger, gewöhnlich weniger als 0,5.
Die für die vorliegende Erfindung geeigneten Tenside sind jene, die alle oben angegebenen Erfordernisse bzw. Bedingungen erfüllen, nämlich; daß die Beläge eine gute Lötbarkeit und eine gute matte oder glänzende Endoberfläche mit guter Kornfeinheit aufweisen; die Lösung sollte stabil im Säurebad sein und eine Elektroplattierung bei hohen Geschwindigkeiten ermöglichen, der Trübungspunkt der Lösung sollte oberhalb ca. 43,3ºC (110ºF) liegen, und die Lösung sollte wenig oder keinen Schaum während des Betriebs des Elektroplattierverfahrens ergeben.
Die Schäumung wird im Labor ermittelt, indem man eine Basislösung heranzieht, die für jene typisch ist, die in Schnellelektroplattier-Vorrichtungen eingesetzt werden. Die Lösung enthält die folgenden Bestandteile:
Zinn-Metall (als Zinnmethansulfonat): 20 g/l
Methansulfonsäure: 15 Vol.%
Tensid unter Test: 1 Vol.%
Temperatur: Umgebungstemperatur bei 23,9ºC (75ºF)
Das relative Ausmaß, bis zu dem die Tenside in der Basislösung einen Schaum bilden, wird getestet, indem man 100 ml der Lösung in einen 250 ml Meßzylinder gibt.
Luft wird durch einen handelsüblichen Labor- oder Fischbehälter-Belüfter geliefert und in den Bodenteil der Lösung im Meßzylinder durch einen Verteiler eingeführt. Es werden zwei Tests durchgeführt. Der erste Test macht es erforderlich, daß man Luft 2 min lang durchpumpt, um zu ermitteln, ob die Schaumhöhe 150 ml übersteigt oder aus dem Meßzylinder überläuft. Falls dies eintritt, wird das Tensid als ungeeignet betrachtet, und es wird keine weitere Arbeit mehr durchgeführt. Der zweite Test beinhaltet, daß man Luft in eine frische Lösung 10 sec lang blubbern läßt. Am Ende von 10 sec wird die maximale Schaumhöhe am Meßzylinder abgelesen, und es wird die Zeit festgehalten, die der Schaum braucht, um vollständig bis herab auf die ursprüngliche 100 ml Marke abgebaut zu sein. Damit ein Tensid einen solchen Test besteht, sollten die maximale Schaumhöhe 150 ml und die Zeit zum Abbau des Schaums 20 sec nicht übersteigen.
Der Trübungspunkt wird gemessen, indem man die Basislösung heranzieht, die 1% des Tensids enthält, und man die Temperatur langsam ansteigen läßt, bis die Lösung beginnt, trüb zu werden. Ein Trübungspunkt oberhalb ca. 48,9ºC (120ºF) ist in hohem Maße zufriedenstellend. Diejenigen mit 43,3ºC (110ºF) oder darunter werden im allgemeinen als ungenügend befunden.
Die Basislösung zum erfindungsgemäßen Einsatz in Schnellelektroplattier-Vorrichtungen und entsprechenden Verfahren enthält im allgemeinen relativ hohe Konzentrationen an Metallen und Säure. Solch hohe Konzentrationen beeinflussen auch den Trübungspunkt der Elektrolyte. Beispielsweise kann ein zur Verdünnung der Elektrolyte eingesetztes Tensid, das einen hohen Trübungspunkt verleihen würde, diesen konzentrierten Elektrolyten einen niedrigen Trübungspunkt verleihen. Deshalb ist es wichtig, den Trübungspunkt für den spezifischen Gesamtelektrolyten zu bestimmen, der für den durch Elektroplattierung erzeugten angestrebten Belag in Betracht gezogen wird.
Die Schnellelektroplattier-Eigenschaften und das Feinkorn- Abscheidungsvermögen der Lösung werden in einer Hull-Zelle ermittelt, die bei 5 A Gesamtstromstärke 1 min lang bei 48,9ºC (120ºF) unter Paddel-Rührung betrieben wird. Die Lösung enthält:
Zinn-Metall (als Zinnmethansulfonat): 70 g/l
Gesamt-Methansulfonsäure: 30 Vol.
Tensid: 1 bis 10 ml/l, wie erforderlich.
Unter diesen Bedingungen sollte das Hull-Zellen-Paneel eine Abscheidung mit nicht mehr als 1/4" Ausbrand im Bereich hoher Stromdichte zeigen, und der Belag auf den Paneelen sollte matt oder etwas glänzend sein, mit einem angenehmen Grauton und glatter Endoberfläche.
Die Stabilität des Elektrolyten, enthaltend das Tensid, wird bestimmt, indem man eine Elektrolyse im Bad mindestens 20 Amperestunden lang pro Liter durchführt. Die Eigenschaften der Elektroplattierlösung und ihrer Abscheidung sollten nicht durch Elektrolyse beeinflußt werden.
Die Lötbarkeit des Belags wird gemäß Verfahren bestimmt, die in Mil-Std 202 F vom April 1986, Verfahrensweise 208 F, angegeben sind. Der Belag muß den in dieser Militär- Spezifikation angegebenen Test bestehen.
Die in der vorliegenden Erfindung beinhalteten Tenside schließen alle eine hydrophobe organische Verbindung ein, die mit einer ausreichenden Menge eines Alkylenoxids, vorzugsweise Ethylenoxid, kondensiert ist, um die Bedingungen eines hohen Trübungspunkts, der Stabilität und der Kornfeinheit bei hoher Stromdichte zu erfüllen. Propylenoxid kann ebenfalls zusammen mit dem Ethylenoxid enthalten sein; allerdings müssen die Menge an eingesetztem Propylenoxid und ihr Verhältnis zum eingesetzten Ethylenoxid so sein, daß der Trübungspunkt noch hoch genug ist, um den obigen Anforderungen bzw. Bedingungen gerecht zu werden. Propylenoxid kann enthalten sein, um die Schäumungseigenschaften eines Tensids zu verringern; es kann jedoch nur eine eingeschränkte Menge verwendet werden, da Propylenoxid auch den Trübungspunkt des entstandenen Elektrolyten erniedrigt. Ein Fachmann kann leicht die Menge an Propylenoxid durch ein Routmetestverfahren ermitteln.
Die organische Verbindung kann eine aromatische Ringverbindung, wie Benzol, Naphthalin, Phenol, Toluol, styrolisiertes Phenol und dgl. sein, vorausgesetzt, daß nicht mehr als zwei Ringe vorhanden sind und die Länge der substituierten Alkylkette auf 6 Kohlenstoffatome oder weniger begrenzt ist. Weiterhin kann der Ring mit ein oder mehreren Hydroxylgruppen substituiert sein.
Als ein Beispiel spezifischer Verbindungen würde sich Octylphenolethoxylat mit 12 Mol Ethylenoxid für die vorliegende Erfindung nicht eignen, weil dessen Schäumungseigenschaften wegen der zu großen Alkylkettenlänge zu groß sind. Beta-Naphthol mit 13 Mol Ethylenoxid ist erfindungsgemäß geeignet und fähig, alle Voraussetzungen zu erfüllen. Styrolisiertes Phenol mit 2 oder mehr Molen Styrol kondensiert mit 12 Mol Ethylenoxid ist nicht geeignet, da es 3 aromatische Ringe hat. Ethyloxyliertes Bisphenol A ist ebenfalls erfindungsgemäß geeignet und fähig, alle obigen Voraussetzungen zu erfüllen. Diese Verbindung hat 2 aromatische Ringe und 3 Alkylkohlenstoffatome.
In der vorliegenden Erfindung enthält das Plattierbad in der Lösung lösliche Zinn- und/oder Bleimetalle, vorzugsweise als Alkylsulfonate oder Alkanolsulfonate plus etwas überschüssige oder freie Alkan- oder Alkanolsulfonsäure. Die für die vorliegende Erfindung geeigneten Tenside sind beschrieben worden, um geeignete Beläge zu erzeugen, die matt oder halbglänzend sind: es ist aber auch möglich, die Helligkeit des Belags zu verbessern, indem man bekannte Aufhellungsmittel wie die in jeder der vorher angegebenen Patentschriften des Standes der Technik offenbarten zufügt. Das sich ergebende Plattierbad weist dann alle wünschbaren Eigenschaften eines hellen oder halb-hellen Belags auf.
Die Tenside können durch im Stand der Technik allgemein bekannte Verfahrensweisen noch besser in der Lösung löslich gemacht werden. Solche in der Lösung lösliche Derivate der erwünschten Tenside können z. B. durch Sulfation, Sulfonation, Phosphation, Phosphonation, Carboxylierung usw. hergestellt werden, unter der Voraussetzung, daß das Derivat die Eignung des Materials für die vorstehend aufgeführten Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt.
Es gibt eine große Vielzahl von Schnellelektroplattier- Vorrichtungen, die heute im Handel erhältlich sind. Eine der typischen Vorrichtungen ist in US 3,819,502 von Meuldjik offenbart, während weitere in Artikeln beschrieben sind, mit den Titeln "High Speed Electrogalvanizing Line with Insoluble Anode at Kimitsu Works of Nippon Steel Corporation" von M. Morimoto et al., "Swim Plating as a Continuous Process" von J. J. Miles et al. und "Continuous Plating of Copper, Nickel and Chromium on Wide Steel Strip for Decorative and Function Application" von H. Wettner. Eine Schnellvorrichtung zum Elektroplattieren in gesteuerter Tiefe ist in einem Artikel unter dem Titel "How to Save Gold with Selective Deposits" von C. D. Eidschun beschrieben. Jede dieser Schriften wurde beim American Electroplater's Society's Second Continuous Plating Seminar, Chicago, Illinois, January 24-26, 1977, präsentiert. Es muß herausgestellt werden, daß diese Schnellelektroplattier-Einheiten lediglich beispielhaft sind und unter die allgemeine Beschreibung der vorliegendenden Patentschrift fallen. Die Fachleute kennen einen weiten Bereich ähnlicher Vorrichtungen, die beim Schnellelektroplattier-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.

Beispiele

Der Umfang der Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den folgenden Beispielen des weiteren beschrieben, die zum einzigen Zweck einer Verdeutlichung der bevorzugten Ausgestaltungsformen der Erfindung angegeben sind und den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen.
Drei Vorratslösungen wurden in jedem Beispiel eingesetzt, um die Befähigung eines jeden Tensids zu testen, reines Zinn, eine 90/10 Zinn/Blei-Legierung und eine 60/40 Zinn/Blei- Legierung zu elektroplattieren. Diese Lösungen waren die folgenden:
Die Tenside eines jeden Beispiels wurden in Anteilen zugefügt, bis die Optimalmenge erreicht war. Es wurden Tests der Lösungen und der Elektrobeläge durchgeführt, wobei alle oben aufgelisteten Testverfahren angewandt wurden:
1) Schäumung
2) Trübungspunkt der Lösung
3) Kornfeinheit (glatte, hellgraue Satin-Endoberfläche)
4) Geschwindigkeit der Elektroplattierung
5) Lötbarkeit der Beläge
6) Stabilität der Lösung
Jede der Lösungen dieser Beispiele wies einen pH von weniger als 0,5 auf.

Beispiel 1

Beta-Naphthol mit 13 Mol Ethylenoxid wurde in einer Menge von 0,5 bis 1 ml eingesetzt. Lösungen mit diesem Tensid bestanden alle Tests.

Beispiel 2 (Vergleich)

Polystyrolisiertes Phenol mit 12 Mol Ethylenoxid wurde in einer Menge von 3 bis 6 ml/l eingesetzt. Dieses Tensid bildet zu viel Schaum und ist ungenügend, davon abgesehen bestand es die anderen Tests.

Beispiel 3

Helle Beläge können erhalten werden, indem man bekannte Aufheller wie aromatische Aldehyde wie Chlorbenzaldehyd oder Derivate davon oder Benzalaceton einer jeden der obigen Lösungen zufügt, welche alle Tests bestanden.
Während es offensichtlich ist, daß die hier offenbarte Erfindung gut definiert ist, um die oben angegebenen Aufgabenstellungen zu lösen, sollte klar sein, daß zahlreiche Modifikationen und Ausgestaltungen von den Fachleuten vorgenommen werden können, und die beigefügten Ansprüche sollen alle diese Modifikationen und Ausgestaltungen abdecken, wie sie unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims

1. Elektrolyt zum Schnellelektroplattieren von Zinn, Blei oder einer Zinn/Blei-Legierung, der:

eine Basislösung einer Alkylsulfonsäure,

eine lösliche Zinnverbindung und/oder eine lösliche Bleiverbindung, und

ein Tensid einer organischen Verbindung mit mindestens einer Hydroxylgruppe und 20 Kohlenstoffatomen oder weniger, kondensiert mit einer Alkylenoxidverbindung, oder ein lösliches Derivat davon, umfaßt, die organische Verbindung ist eine Ein- oder Zweiring aromatische Verbindung, bei der das aromatische Ringsystem mit der mindestens einen Hydroxylgruppe und gegebenenfalls mit einem Alkylteil mit 6 oder weniger Kohlenstoffatomen substituiert ist, unter der Voraussetzung, daß die organische Verbindung nicht Bisphenol A ist,

das Tensid verleiht dem Elektrolyt einen Trübungspunkt von über 43,3ºC (110ºF), und

der Elektrolyt im wesentlichen nicht schäumend ist, wenn er bei der Schnellelektroplattierung verwendet wird, so daß keine Schaumbildung während des Elektroplattierens, bei dem der Elektrolyt im wesentlichen die Elektroplattierungszelle füllt, kontinuierlich in ein Reservoir überläuft und kontinuierlich in die Zelle zurückgeführt wird, so daß es zu einem kräftigen Umrühren und Zirkulieren des Elektrolyten in der Zelle kommt, entsteht.

2. Elektrolyt gemäß Anspruch 1, worin das aromatische Ringsystem der organischen Verbindung 6 bis 12 Kohlenstoffatome enthält.

3. Elektrolyt gemäß Anspruch 1, worin die aromatische Verbindung Phenol, styrolisiertes Phenol, Benzol oder Naphthalen substituiert mit mindestens einer Hydroxylgruppe ist; oder ein alkyliertes Derivat von irgendeinem davon, bei dem der Alkylteil 6 oder weniger Kohlenstoffatome hat.

4. Elektrolyt gemäß Anspruch 2 oder 3, worin die aromatische Verbindung einen Alkylteil mit 6 oder weniger Kohlenstoffatomen einschließt.

5. Elektrolyt gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher weiterhin einen Glanzbildner umfaßt.

6. Elektrolyt gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Alkylenoxidverbindung Ethylenoxid ist und worin zwischen 4 und 40 Mol Oxid verwendet wird, um die Kondensationsverbindung zu bilden.

7. Elektrolyt gemäß Anspruch 5, worin das Ethylenoxid teilweise durch Propylenoxid ersetzt ist.

8. Elektrolyt gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Tensid durch Sulfation, Sulfonation, Phosphation, Phosphonation oder Carboxylierung der Kondensationsverbindung erhalten wird.

9. Verfahren zur Schnellelektroplattierung von Zinn, Blei oder Zinn/Blei-Legierungen, welches umfaßt:

Benutzen einer Schnellelektroplattierungs-Ausrüstung umfassend eine Elektroplattierungszelle, ein Überlaufreservoir neben dieser Zelle, Vorrichtung zum Zurückführen der Lösung aus dem Reservoir in die Elektroplattierungszelle und Vorrichtung zum Dirigieren eines zu plattierenden Substrats von einem Eingangspunkt an einem Ende der Zelle zu einem Ausgang an einem zweiten Ende dieser Zelle;

Zugeben eines Elektrolyten gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zu dieser Ausrüstung; und

kontinuierliches Elektroplattieren der Substrate mit Zinn, Blei oder Zinn/Blei-Legierung bei einer ausreichenden Stromdichte und bei einer ausreichenden Temperatur zum Schnellelektroplattieren, wenn diese Substrate durch die Elektroplattierungslösung in dieser Zelle gehen.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, umfassend den Schritt des Zurückführens des Elektrolyten der Zelle mit Vorrichtungen umfassend eine Pumpe.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, umfassend den Schritt des Zurückführens des Elektrolyten zu der Zelle durch Vorrichtungen umfassend einen oder mehrere Zerstäuber, die in dieser Zelle unterhalb der Pumpe positioniert sind.