本发明专利技术涉及包括阳极、阴极和电解液的电镀浴，特别是酸电镀浴。为了改进普通电镀浴，本发明专利技术提出了阳极是两相或多相的且电解液含有超过７０ｍｇ／ｌ氯化物和５至５０００ｍｇ／ｌ，优选２００至１２００ｍｇ／ｌ的选自由钼、钒、锆、钽、钨、铪或钛组成的组中的至少一种元素，所述元素为其含氧酸的阴离子或多阴离子形式、其酸酐的阳离子形式或其杂多阴离子形式。
【技术实现步骤摘要】
电镀浴
本专利技术涉及包括阳极，阴极和电解液的电镀浴，特别是酸电镀浴。
技术介绍
上述类型的电镀浴是现有技术中已知的，因此本专利技术无需列出单独的文献证据。电镀法如镀铜、镀镍、镀锌或镀锡是通过可溶性阳极或不溶性阳极进行的。可溶性阳极，也被称为活性阳极系统，在电解过程中进入溶液中。不溶性阳极，也被称为惰性阳极系统，在电解过程中不进入溶液且该不溶性阳极通常是由载体材料和施加在该载体材料上的涂层构成的，所述涂层被称为活性层。其中，通常使用钛、铌、不锈钢或其它惰性金属作载体材料，但在使用该材料的任何情况下，其在电解条件下变为惰性。作为活性层材料，通常使用导电材料如铂、铱或其它贵金属，其混合氧化物或上述元素的化合物。其中，可将活性层直接施加于载体材料的表面或将其置于与载体材料隔开的衬底上。衬底也可使用上述用作载体材料的材料，即例如不锈钢、钛等。通常电镀可通过直流(direct current)、脉冲电流(pulse current)或脉冲反向电流(pulse reverse current)进行。在现有技术中已知向电镀浴中加入添加剂，所述添加剂起到诸如光亮剂、提高硬度和/或分散的作用。其中，优选使用有机化合物作添加剂。在电镀操作过程中，在不溶性阳极上产生诸如氧气和氯气的气-->体。上述气体能够引起电镀浴中所含添加剂的氧化，从而导致上述添加剂部分或者甚至全部分解。在这种情况下有两方面的缺点。一方面必须不断更换添加剂，另一方面添加剂的降解产物会造成麻烦，例如需要不断地经常更新或提纯或再生电镀浴，这是不经济的而且也是不合乎生态要求的。为解决该问题，EP 1 102 875B1提出通过离子交换膜将不溶性阳极与阴极分离。这种设计的优点在于可以使有机化合物与阳极分开，从而几乎避免了添加剂的氧化。然而，该设计的缺点在于需要更多的装置，这是由于电镀浴需要具有在阳极周围的阳极电解液、和在阴极周围的阴极电解液的密闭箱(closed box)。此外还需要更高的电压(tension)，这使该设计的经济效益成为问题。但是其决定性缺陷在于EP 1 102 875B1所提出的解决方案对于那些情况根本不能使用，其中对于诸如管的内涂层使用上述得到的阳极。因此，DE 102 61 493A1提供了由阳极基体和阳极基体隔板构成的阳极。与EP 1 102 875B1的设计相比，该阳极的使用虽然使得所需装置减少，但在工件即阴极上仅以不利的方式可以得到减少的层厚度分布。而且，其缺点在于虽然有隔板，但在阳极上仍产生诸如氧气的气体从而使电镀浴中所含的反应物如添加剂氧化。结果，DE 102 61 493A1中所述的沉积仍然消耗过量的反应物，这是不经济的而且还需要更多的装置。WO 2004/038070A2公开了在由酸性铜电镀浴沉积铜中用脉冲反向电流。其示例性使用的电解液具有10至500mg/l，通常约为80mg/l的氯化物含量。US 2002/0036144公开了用于沉积铜的含聚乙烯吡咯烷酮的铜电解液。其公开的电解液含有70mg/l HCl，这相应于68mg/l氯化物含量。-->US 2003/085133公开了用于电沉积铜的电解液，其氯化物含量为20至200mg/l。US 6,610,192公开了铜电解液。其中所述的电解液可以含有1至300g/l，优选150至250g/l酸。还公开了盐酸作为合适的酸。实施例中所述氯化物含量为约50mg/l。US 5,972,192公开了用于脉冲电镀法的含氯化物铜电解液。
技术实现思路
基于上述现有技术，本专利技术的目的是提出一种改进的使用直流、脉冲电流或脉冲反向电流的电镀浴(electroplating bath)，该电镀浴能够克服前述的缺点。本专利技术目的是如此实现的：本专利技术提出一种具有阳极、阴极和电解液的电镀浴(electroplating bath)，尤其是酸电镀浴，其中阳极是两相或多相的，以及其中电解液含有超过70mg/l的氯化物和5至5000mg/l，优选200至1200mg/l的选自由离子形式的钼、钒、锆、钽、钨、铪或钛组成的组中的至少一种元素。其中，上述元素可以以其含氧酸的阴离子或多阴离子形式、强酸性溶液形式、其酸酐的阳离子形式、或杂多阴离子形式如硅金属酸盐形式使用(the mentioned elementscan be used in form of anions or polyanions of their oxy-acids，in highlyacid solution also as cations of their acid anhydrides or also as hetero-polyanions，such as for example as silicometallates)。现已令人吃惊的发现，两相或多相阳极与高氯化物含量即超过70mg/l氯化物的组合使用得到优良的涂覆效果。本专利技术尤其适合于铜电解液，这是由于高氯化物含量导致更好的铜晶体结构以及层厚度的较好分布。-->而且，可以施加的更高电流密度引起更快的铜沉积。本专利技术的实施也可以得到更便宜的氧化铜品质(copper oxide quality)，这使得本专利技术的实施特别经济。选自由钼、钒、锆、钽、钨、铪或钛组成的组中的元素以其含氧酸的阴离子或多阴离子形式、强酸性溶液形式、其酸酐的阳离子形式或杂多阴离子形式如硅金属酸盐形式的加入更明显改进了结晶度(cristallinity)和层厚度分布。本专利技术取得的优点是不可预料的，这是由于具有活性电极系统的电解液中氯化物含量通常为约80mg/l，否则铜电极就会变为钝态。此外，如果使用活性电极系统，高氯化物含量导致降解产物的富集，这就需要在较短时间内至少进行活性炭处理。本专利技术的实施克服了现有技术中与高氯化物含量相关的上述缺点，这是由于本专利技术将两相或多相惰性电极系统和高氯化物含量组合使用。本专利技术中，电解液含有90mg/l至5000mg/l，优选100mg/l至300mg/l，更优选120mg/l至250mg/l氯化物。本专利技术中的“两相或多相”阳极意指由阳极基体(anode base body)和阳极基体隔板(screen for the anode base body)构成的阳极。在本专利技术中，阳极基体是第一相，隔板(screen)是第二相。阳极基体本身由载体材料(carrier material)和活性层(active layer)构成。其中，载体材料可以是钛、铌、不锈钢或其它惰性金属。活性层可以是涂层或者可以直接施加于载体材料上。适合的活性层具体为铱、铂、其它贵金属、其化合物和其混合氧化物。隔板优选与载体材料间隔且是由塑料或金属制成的。该隔板可以是组织(tissue)、格栅(grid)或网状物(network)。在第一个实施方案中，隔板由钛制格栅或网状物构成。在第二个实施方案中，隔板-->由聚丙烯制组织形成。优选使用两部分隔板，其中隔板的第一部分由钛制格栅或网状物形成，隔板的第二部分由聚丙烯制组织形成。在本专利技术中，将聚丙烯制组织置于阳极基体和钛制格栅或网状物之间。具有两部分隔板的阳极是三相的。两相或多相电极系统避免了氧对电解液的过高污染而消耗过多的反应物。因此本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
电镀浴，特别是酸电镀浴，包括阳极（１），阴极和电解液，其中所述阳极（１）是两相或多相的，以及其中电解液含有超过７０ｍｇ／ｌ的氯化物以及５至５０００ｍｇ／ｌ，优选２００至１２００ｍｇ／ｌ的选自由钼、钒、锆、钽、钨、铪或钛组成的组中的至少一种元素，所述元素为其含氧酸的阴离子或多阴离子形式、其酸酐的阳离子形式或其杂多阴离子形式。
【技术特征摘要】
EP 2005-4-27 05009183.41.电镀浴，特别是酸电镀浴，包括阳极(1)，阴极和电解液，其中所述阳极(1)是两相或多相的，以及其中电解液含有超过70mg/l的氯化物以及5至5000mg/l，优选200至1200mg/l的选自由钼、钒、锆、钽、钨、铪或钛组成的组中的至少一种元素，所述元素为其含氧酸的阴离子或多阴离子形式、其酸酐的阳离子形式或其杂多阴离子形式。2.根据权利要求1的电镀浴，其特征在于电解液含有90mg/l至5000mg/l，优选100mg/l至300mg/l，更优选120mg/l至250mg/l氯化物。3.根据权利要求1或2的电镀浴，其特征在于所述阳极(1)由阳极基体(2)和隔板(3)构成。4.根据权利要求3的电镀浴，其特征在于所述阳极基体(2)由载体材料(4)，优选不锈钢或钛，和施加于其上的涂层(5)，优选铱混合氧化物或铂构成。5.根据权利要求3或4的电镀浴，其特征在于所述隔板(3)与所述载体材料(4)间隔且由塑料或金属制成。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔里希施默格尔，吉恩拉斯穆森，
申请(专利权)人：恩通公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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