DE3347038C2 - Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: a) Einbinden der abzuscheidenden Metalle als Kerne in eine oder mehrere metallorganische Sandwich-Verbindungen, b) Erzeugen einer diese metallorganischen Sandwich-Verbindungen enthaltenden, flüssigen oder pastösen Zubereitung, c) Auftragen der so erzeugten Zubereitung auf einen zu beschichtenden Träger, d) Freisetzen der als Kerne in die metallorganischen Sandwich-Verbindungen eingebundenen Metalle durch Zuführen von Energie zu der auf den Träger aufgetragenen Zubereitung, e) Entfernen der Reste der Zubereitung vom Träger.
Description
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmalen.
In der US-PS 31 59 658 ist die Herstellung von dimeren
Pd- und Pt-Verbindungen von Cyclopentenyl, Cyclohexenyl
und Cycloheptenyl sowie ihre thermische Zersetzung unter Metallabscheidung beschrieben. LJm
sie zur Metallabscheidung zu verwenden, werden die Verbindungen in organischen Lösungsmitteln gelöst.
Als konkrete Anwendung ist die Herstellung von Metallspiegeln genannt.
Aus der AT-PS 2 31 236, AT-PS 2 85 276 und aus der GB-PS 12 49 624 ist es bekannt, Substrate mit Metallen
zu beschichten, indem man die Substrate in Lösungen von Sandwichverbindungen dieser Metalle eintaucht,
die Sandwichverbindungen thermisch zersetzt, wobei die Metalle abgeschieden werden, und anschließend die
Reste der Plattierlösung vom Substrat entfernt.
In allen Fällen ist eine Metallabscheidung aus flüssigen Zubereitungen beschrieben. Solche flüssigen Zubereitungen
eignen sich für die vollflächige Beschichtung von Substraten, aber weniger für die selektive Beschichtung
von Substraten, denn selbst wenn man kein Tauchverfahren anwendet, besteht die Gefahr, daß eine nur
stellenweise auf das Substrat aufgetragene Plattierlösung in nicht zu beschichtende Bereiche verläuft.
Aus der DD-PS 1 04 563 ist es bereits bekannt, auf ein Substrat eine aus verschiedenen Metallen bestehende
Metallschicht durch thermische Zersetzung einer in einer flüssigen Zubereitung gelösten organischen Mehrkernkomplexverbindung
abzuscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen verfügbar zu machen, weiches auf relativ preiswerte Weise das selektive Abscheiden von Metallen aus metallorganischen Sandwichverbindungen ermöglicht
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen verfügbar zu machen, weiches auf relativ preiswerte Weise das selektive Abscheiden von Metallen aus metallorganischen Sandwichverbindungen ermöglicht
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Überraschenderweise hat es sich
gezeigt, daß man auch durch die Metallabscheidung aus metallorganischen Sandwich-Verbindungen enthaltenden
Pasten brauchbare und hinreichend fest haftende Metallüberzüge erzeugen kann, obwohl anders als beim
Eintauchen der Substrate in eine Lösung von metallorganischen Sandwich-Verbindungen die Abscheidung
der freigesetzten Metallatome behindert ist.
Die Zähigkeit der pastösen Zubereitung, welche die metallorganischen Sandwich-Verbindungen enthält,
richtet sich nach dem gewünschten Auftragsverfahren. Als Auftragsverfahren kommen jene in Betracht, die
auch zum Auftragen von Leitpasten bekannt sind (Pinseln, Aufstreichen, Spritzen, Siebdruck und ähnliches).
Die Zubereitungen sollen außer den metallorganischen Verbindungen allenfalls solche Substanzen enthalten,
die sich nach dem Abscheiden der Metalle aus den metallorganischen
Sandwich-Verbindungen möglichst rückstandslos von dem beschichteten Träger entfernen
lassen. Besonders geeignet sind Lösungsmittel, welche bereits während des Zersetzens der Sandwich-Verbindungen
verdunsten. Ferner eignen sich solche Substanzen als Bestandteil der Zubereitungen, welche sich leicht
in flüchtige Bestandteile zersetzen oder durch Lösungsmittel entfernen lassen.
Das Freisetzen der als Kerne in die metallorganischen Sandwich-Verbindungen eingebundenen Metalle kann
im einfachsten Fall durch thermische Zersetzung der Sandwich-Verbindungen erfolgen. Außerdem können
die Sandwich-Verbindungen dadurch zersetzt und die in ihnen als Kerne enthaltenen Metalle freigesetzt werden,
daß man sie gezielt mit einer Strahlung beaufschlagt und ihnen dadurch dosiert Energie zuführt. Hierzu eignet
sich jede Strahlung, deren Energieinhalt und Wechselwirkung mit der auf den Trägei aufgetragenen Zubereitung
ausreicht, um die als Kerne in die metallorganischen Sandwich-Verbindungen eingebauten Metalle
freizusetzen. Es kommen demnach insbesondere folgende Strahlungsarten in Betracht: Röntgenstrahlung, ultraviolette
Strahlung, Laser-Strahlung und Elektronenstrahlen. Da sich die genannten Strahlungsarten scharf
bündeln lassen, bieten sie die Möglichkeit, einen großflächig mit einer pastösen Zubereitung, welche die metallorganischen
Sandwich-Verbindungen enthält, beschichteten Träger nur selektiv mit Metallen zu beschichten,
indem man die gebündelten Strahlen nur an vorbestimmten Stellen des Trägers auf treffen läßt. Nur
an diesen Stellen werden dann die metallorganischen Sandwich-Verbindungen zersetzt und die in sie eingebundenen
Metalle freigesetzt, sodaß sie sich auf dem Träger festsetzen können. Letzteres tun die Metalle
sehr bereitwillig, da sie in atomarer Form aus den Sandwich-Verbindungen
freigesetzt werden, mithin sehr reaktiv sind. Dieses Vorgehen bietet die Möglichkeit, daß
die aufgetragenen Substanzen von nicht bestrahlten Flächen leicht abgelöst und einer weiteren Verwendung
zugeführt werden können.
Eine nur teilweise Beschichtung von Trägern mit Metallen
läßt sich außer durch selektives Bestrahlen des Trägers auch dadurch erzielen, daß man den Träger an
jenen Stellen, an welchen sich kein Metall niederschlagen soll, maskiert oder passiviert und anschließend die
Zubereitung vollflächig auf den Träger aufträgt. Man braucht den Träger dann nicht selektiv zu bestrahlen,
sondern kann ihn insgesamt einheitlich erwärmen und dadurch die Sandwich-Verbindungen zersetzen. Die
freigesetzten Metalle setzen sich dann lediglich an den nicht maskierten bzw. nicht passivierten Bereichen des
Trägers fest und können an den maskierten bzw. passivierten Bereichen leicht wieder entfernt werden. Mittel
zum Maskieren oder Passivieren von Trägern vor der Beschichtung sind im Bereich der Beschichtungstechnik
Stand der Technik und stehen dem Fachmann zur Verfügung.
Eine weitere Möglichkeit, einen Träger nicht vollflächig,
sondern lediglich in Teilbereichen zu beschichten, besteht darin, die pastöse Zubereitung, weiche die metallorganischen
Sandwich-Verbindungen enthält, nur in den zu beschichtenden Teilbereichen des Trägers aufzutragen
und danach durch Erwärmen die Metalle aus den Sandwich-Verbindungen freizusetzen. Als Auftragsverfahren
eignet sich hier besonders das Siebdruckverfahren, welches dem Fachmann z. B. aus Verfahren zur
Herstellung von elektrischen Leiterplatten bekannt ist.
Die einfachste Art und Weise der Freisetzung der Kerne aus den metallorganischen Sandwich-Verbindungen
ist — wie bereits erwähnt — das Erwärmen. Dieses hat den Vorteil, daß in demselben Verfahrensschritt in
der auf den Träger aufgetragenen Zubereitung enthaltene flüchtige Substanzen ausgetrieben werden können.
Außerdem beschleunigt erhöhte Temperatur die Abscheidung der Metalle aus den Sandwich-Verbindungen
und begünstigt Diffusionsvorgänge, welche zu einer besseren Haftung der abgeschiedenen Metalle auf dem
Träger führen können.
Enthält die Zubereitung eine Mischung von Sandwich-Verbindungen mit unterschiedlichen Metallkernen,
welche zur Legierungsbildung geeignet sind, dann kann sich beim Zersetzen der Sandwich-Verbindungen
auf der Oberfläche des Trägers unmittelbar eine Legierung aus diesen Metallen bilden, wobei die Legierungsbildung
durch erhöhte Temperatur noch begünstigt wird.
Enthält die Zubereitung, welche auf den Träger aufgetragen wird, eine Mischung von Sandwich-Verbindungen
mit unterschiedlichen Metallkernen, welche nicht zur Legierungsbildung neigen, dann scheiden sich
die Metalle beim Zersetzen der Sandwich-Verbindungen auf der Oberfläche des Trägers in Form eines sehr
fein verteilten Gemenges ab.
Durch mehrfaches Wiederholen des im Anspruch 1 definierten Beschichtungsverfahrens lassen sich auf einem
Träger auch mehrere metallische Schichten übereinander erzeugen. Dies ist besonders interessant zur
Erzeugung von Schichten aus unterschiedlichen Metallen.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß man der Zubereitung, welche die metallorganischen
Sandwich-Verbindungen enthält, polymerisierbare, insbesondere strahlenpolymerisierbare Monomere
zusetzen kann. Dies hat zur Folge, daß man beim Zersetzen der metallorganischen Sandwich-Verbindungen
durch Erwärmen oder Bestrahlen nicht nur Metalle aus den metallorganischen Sandwich-Verbindungen
freisetzt, sondern gleichzeitig die Monomere zur Polymerisation
anregt Es kommt deshalb zu einer gemeinsamen Abscheidung von Metallen und polymeren Substanzen
auf dem Träger. Hierfür gibt es interessante Anwendungen. Erwähnt sei, daß man auf diese Weise in
die abgeschiedenen Metalle z. B. Festschmierstoffe einlagern kann, weiche dem so behandelten Werkstück
selbstschmierende Eigenschaften verleihen. Solche Deckschichten mit selbstschmierenden Eigenschaften
können eingesetzt werden für lösbare Steckverbindungen, insbesondere für elektrische Steckkontakte, aber
auch für elektrische Gleitkontakte.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Beschichten von metallischen Trägern, z. B. von elektrischen
Kontaktmaterialien, sowie von nichtmetallischen Trägern. Besonders vielversprechend ist seine Anwendung
zur Herstellung von elektrischen Schaltungsmustern auf elektrisch isolierenden Trägern, z. B. von
Schichtschaltungen.
Nachstehend sind noch zwei Ausführungsbeispiele angegeben:
Der Palladium- Palladium-Zweikernkomplex
(μ-2-CH3C3H4)^-C5H5) Pd2(PPr3T)2
mit einem Zersetzungspunkt von 61° C wird als Pulver mit einer ungefähr gleich großen Menge handelsüblichen Paraffinöls (Siedpunkt 360°) zwischen zwei aufgerauhten Glasplatten zu einer Paste verrieben, in welcher der Pd-Zweikernkomplex in sehr feiner Form und gleichmäßiger Verteilung vorliegt. (In dieser Formel bezeichnet PrT eine Propylengruppe in trans-Stellung). Die so hergestellte Paste wird mit einer Klinge in dünner Schicht auf einen ebenen Träger aus CuSnö-Legierung aufgestrichen und an Luft mit einem Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 308 nm bestrahlt. Nach Bestrahlung mit 30 000 Laserimpulsen mit einer Energiedichte von mehr als 100 mj/cm2 wurde die Paste vom Träger durch Abwischen mit Pentan als Lösungsmittel entfernt.
(μ-2-CH3C3H4)^-C5H5) Pd2(PPr3T)2
mit einem Zersetzungspunkt von 61° C wird als Pulver mit einer ungefähr gleich großen Menge handelsüblichen Paraffinöls (Siedpunkt 360°) zwischen zwei aufgerauhten Glasplatten zu einer Paste verrieben, in welcher der Pd-Zweikernkomplex in sehr feiner Form und gleichmäßiger Verteilung vorliegt. (In dieser Formel bezeichnet PrT eine Propylengruppe in trans-Stellung). Die so hergestellte Paste wird mit einer Klinge in dünner Schicht auf einen ebenen Träger aus CuSnö-Legierung aufgestrichen und an Luft mit einem Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 308 nm bestrahlt. Nach Bestrahlung mit 30 000 Laserimpulsen mit einer Energiedichte von mehr als 100 mj/cm2 wurde die Paste vom Träger durch Abwischen mit Pentan als Lösungsmittel entfernt.
Untersuchungen des Trägers mit einem Rasterelektronenmikroskop und mittels Auger-Mikrosonde (AES)
zeigten eine zwischen 50,0 nm und 80,0 nm dicke, im bestrahlten Bereich zusammenhängende, spiegelnde
Palladiumschicht, welche durch nachfolgendes kräftiges Abreiben mit Äthanol, Aceton und Trichloräthan nicht
abgelöst werden konnte.
Das Beispiel 1 wurde dahingehend abgewandelt, daß als Trägerwerkstoff anstelle CuSnö-Legierung eine
CuZnLegierung genommen wurde. Die Laserbestrahlung wurde nicht in Luft, sondern unter Helium als
Schutzgas durchgeführt. Es wurde eine Palladiumschicht abgeschieden, deren Erscheinungsbild jener aus
dem 1. Beispiel ähnelte.
Claims (4)
1. Verfahren zum Beschichten von Trägern mit Metallen durch
a) Einbinden der abzuscheidenden Metalle als Kerne in eine oder mehrere metallorganische
Sandwich-Verbindungen,
b) Erzeugen einer diese metallorganischen Sandwich-Verbindungen enthaltenden Zubereitung.
c) Auftragen der so erzeugten Zubereitung auf einen zu beschichtenden Träger,
d) Freisetzen der als Kerne in die metallorganischen
Sandwich-Verbindungen eingebundenen Metalle durch Zuführen von Energie zu
der auf den Träger aufgetragenen Zubereitung,
e) Entfernen der Reste der Zubereitung von Träger,
dadurch gekennzeichnet, daß metallorganische Sandwich-Verbindungen enthaltenden pastöse Zubereitungen
verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zubereitung vollflächig oder wenigstens
in einem Teilbereiche umfassenden größeren Bereich auf den Träger aufgetragen wird und
danach nur die zu beschichtenden Teilbereiche des Trägers zur Freisetzung der Metalle mit energiereichen
Strahlen bestrahlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zubereitung nur in Teilbereichen
auf den Träger aufgetragen wird und danach die Metalle durch Erwärmen freigesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zubereitung,
die zusätzliche polymerisierbare insbesondere strahlenpolymerisierbare Monomere enthält,
verwendet wird.
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1983
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KEMP, MANFRED, DIPL.-ING., 7534 BIRKENFELD, DE KEHRER, HANS-PETER, DIPL.-ING. DR. FREY, PETER, DIPL.-PHYS. DR. KOEHLER, ERNST, DIPL.-ING. DR., 7530 PFORZHEIM, DE |
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| D2 | Grant after examination | ||
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