SurTec 865 Saures Glanzkupferverfahren

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1 SurTec 865 Saures Glanzkupferverfahren Eigenschaften zur Abscheidung von spiegelglänzenden Kupferschichten mit hervorragender Einebnung und Streuung, besonders bei niedrigeren Stromdichten duktile und stressarme Kupferschicht gut geeignet für Teile mit tiefen Kerben oder komplizierter Form für Trommel- und Gestellverfahren geeignet wirtschaftliches Kupferverfahren: sehr effiziente Zusätze und niedrige Instandhaltungskosten nicht anfällig für Pitting oder Porenbildung stabiles Glanzzusatzsystem mit stark reduzierten Abbauprodukten einfache Handhabung: alle Additive sind mischbar Anwendung Ansatzwerte: Kupfersulfat 5 aq Schwefelsäure (96 %) Na-Chlorid Ansatzlösung SurTec 865 C Glanzzusatz SurTec 865 A Einebner SurTec 865 B Analysensollwerte: Kupfer: Schwefelsäure (96 %): Chlorid: Ansatz: 200 g/l 60 g/l 100 mg/l 8 ml/l 0,8 ml/l 0,4 ml/l 50 g/l 60 g/l 60 mg/l Das Kupfersulfat in einem separaten Tank in 50 % des entionisierten Wassers auflösen und unter Rühren auf C aufheizen. Diese Lösung über Aktivkohle in einen Arbeitstank filtrieren. Abkühlen lassen auf C und 1-1,5 ml/l Wasserstoffperoxid (30 %) zugeben, für 2 h bei dieser Temperatur rühren. Anschliessend das Bad aufheizen auf 70 C und 2 h rühren, um das überschüssige Peroxid zu zerstören (Reste von Peroxid beeinträchtigen die Kupferabscheidung!). 4-6 g/l Aktivkohle-Granulat zugeben und für 2 h rühren (immer noch bei 70 C). Aktivkohle für 8-12 h absetzen lassen und die überstehende Badlösung vorsichtig in die Arbeitswanne filtrieren (Reste von Aktivkohle führen zu rauhen Abscheidungen!). Vorsichtig und unter Rühren die berechnete Menge an Schwefelsäure zugeben (Vorsicht: Lösung wird heiss, Schutzbrille tragen!). Bei 25 C das Natriumchlorid vorgelöst zugeben und zum Schluss die Additive SurTec 865 A, B und C. Temperatur: 23 C (20-30 C) ph-wert: < 1 muss nicht gemessen werden Baddichte: 1,17 g/cm 3 bei 20 C Abscheidungsrate: 0,65 µm/min bei 3 A/dm 2 Kathodische Stromdichte: 3 A/dm 2 (1-6 A/dm 2 )

2 Seite 2 Badspannung: 1,0-3,5 V (grössere Bäder bis zu 6 V) Anoden: Kupfer (99,9 %) mit 0,03-0,06 % P; Anodenbeutel aus säurebeständigem Material Bewegung: Badbehälter: Filtration: Heizung: Absaugung: Hinweis: Instandhaltung: Verbrauch: ölfreie Lufteinblasung mit ca m 3 /h pro Meter Kathodenlänge; zusätzliche Warenbewegung kann angewendet werden Stahl mit Hartplastik-Auskleidung, verstärkt mit PVC oder PE/PVC PP-Filterkartusche; 2-3 Badvolumen pro Stunde; Porengrösse: 5-10 µm; Filterhilfsmittel: Cellulose wenn nötig aus Teflon, Titan, PE oder PVC notwendig Bis ein stabiler Anodenfilm gebildet ist, sollte der Chloridgehalt regelmässig analysiert werden. Verdunstungsverluste müssen mit entionisiertem Wasser aufgefüllt werden. Der Gehalt an Kupfer, Schwefelsäure und Chlorid muss regelmässig analysiert und korrigiert werden. Die Additive werden entsprechend den Hullzelltests zugegeben. Um die Abbauprodukte und eingeschleppte Organik im Bad niedrig zu halten, empfehlen wir Aktivkohlebehandlungen in regelmässigen Abständen. Die Zusätze werden sowohl durch Verschleppung als auch elektrochemisch, d.h. durch anodische Oxidation und kathodischen Einbau, verbraucht. Zur genauen Ermittlung der Verschleppung siehe: SurTec Technischer Brief 11. Folgende Werte können zur Orientierung dienen: SurTec 865 A SurTec 865 B 0,8-1,6 l/ Ah 0,8-1,6 l/ Ah Effekte der Additive Um optimalen Glanz und Einebnung zu erreichen, müssen Glanzzusatz und Einebner im richtigen Verhältnis zueinander im Bad vorliegen. Da beide Additive einen wechselseitigen Einfluss aufeinander ausüben, muss dieses Verhältnis gut beobachtet werden. Ein Überschuss des einen Zusatzes hat die gleiche Auswirkung wie ein Mangel des anderen Zusatzes. Daher müssen alle Zugaben vorher in der Hullzelle getestet werden. SurTec 865 A Glanzzusatz Ein Mangel an Glanzzusatz reduziert die Einebnung und führt zu Schleiern im mittleren und niedrigen Stromdichtebereich. Überschuss an Glanzzusatz führt zu rauhen Abscheidungen in der hohen Stromdichte. SurTec 865 B Einebner Ein Mangel an Einebner führt zu rauhen Abscheidungen in der hohen Stromdichte. Überschuss an Einebner reduziert die Einebnung und führt zu Schleiern im mittleren und niedrigen Stromdichtebereich. Um wolkige Abscheidungen zu vermeiden, muss bei Zugabe von Einebner stets auch etwas Glanzzusatz dosiert werden (20 % der Einebnermenge). Wenn Kupferplatten statt Pellets als Anoden verwendet werden, kann der Verbrauch an Einebner sinken.

3 Seite 3 SurTec 865 C Ansatzlösung Dieser Zusatz wird nahezu nicht verbraucht durch Einbau in die Schicht, so dass nur der Verschleppungsausgleich zudosiert werden muss. Konzentrationsbestimmung Probenahme An einer gut durchmischten Stelle Probe entnehmen, auf Raumtemperatur abkühlen. Bei vorhandener Trübung absetzen lassen und dekantieren oder filtrieren. Kupfer Reagenzien: Ammoniaklösung 5 M, EDTA 0,05 M, Indikator: Murexid (1:100 in NaCl) Berechnung: Korrektur: Freie Schwefelsäure Reagenzien: 10 ml Bad in einen 250 ml Messkolben pipettieren, mit VE- Wasser zur Marke auffüllen und gut schütteln. Von dieser Lösung 25 ml in einen 500 ml Erlenmeyerkolben pipettieren, ca. 250 ml VE-Wasser zugeben und so viel verdünnte Ammoniaklösung, bis sich die Lösung nach tiefblau verfärbt. Eine Spatelspitze Indikator zugeben und mit 0,05 M EDTA von rot-gelb nach tiefviolett titrieren. Verbrauch in ml x 3,177 = g/l Kupfer Erhöhen des Cu-Gehaltes um 1 g/l = Zugabe von 3,9 g/l CuSO 4 5 aq 1 M NaOH-Lösung, Indikator: Methylorange 10 ml Bad in einen 250 ml Messkolben pipettieren, mit VE- Wasser zur Marke auffüllen und gut schütteln (siehe oben). Von dieser Lösung 25 ml in einen 300 ml Erlenmeyerkolben pipettieren, ca. 100 ml VE-Wasser und 5 Tropfen Indikatorlösung zugeben. Mit 1 M NaOH-Lösung von rot nach gelb titrieren. Berechnung: Verbrauch in ml x 4,9 = g/l H 2 SO 4 Chlorid Reagenzien: Berechnung: Hinweis: 0,01 N Quecksilber(II)-Nitratlösung, 0,1 M Silbernitratlösung, verdünnte Salpetersäure (1:1) 25 ml Bad in einen 250 ml Erlenmeyerkolben pipettieren, ca. 30 ml VE-Wasser und 30 ml der verdünnten Salpetersäure zugeben. 3-5 Tropfen der 0,1 M Silbernitratlösung zugeben, um eine bleibende Trübung zu erhalten. Sofort unter kräftigem Rühren mit 0,01 N Quecksilbernitratlösung titrieren, bis die trübe Lösung klar ist. Verbrauch in ml x 14,2 = mg/l Chlorid Die Chloridanalyse kann auch über Potentialänderung während der Titration mit Silbernitrat durchgeführt werden (Hg-freie Methode). Bitte wenden Sie sich wegen der Vorschrift an SurTec.

4 Seite 4 Hullzelltest Material: Auswertung: Gleichrichter mit V und 0-2,5 A, Kabel, luftbewegte Hullzelle, phosphorhaltige Cu-Anode, polierte Messing- Hullzellbleche (in der Mitte mit Sandpapier (Korngröße 200) eingeritzt) Die saubere Anode (evtl. aktiviert in HCl und gut gespült) in die Hullzelle geben und über Kabel mit dem (+) Pol des Gleichrichters verbinden. Die Hullzelle mit dem aktuellen Kupferbad bis zur Marke auffüllen. Die Plastikfolie des Messingbleches mechanisch entfernen und das Blech in der Mitte mit dem Sandpapier einritzten. Das so vorbereitete Blech elektrolytisch reinigen, sauer nachtauchen, jeweils gut spülen und in die Hullzelle geben. Leicht in der Hullzelle hin und her bewegen zur besseren Benetzung und über Kabel mit dem (-) Pol des Gleichrichters verbinden. Eine Aquarienpumpe anschliessen zur Lufteinblasung und das Blech bei 2 A für 10 min beschichten (Spannung voll aufdrehen, Stromstärke auf den gewünschten Wert bringen). Blech herausnehmen, gut spülen und mit Heissluft oder Druckluft trocknen. Wenn die Analyse der Badgrundwerte nicht die Sollwerte ergab, dann in einem ersten Schritt die Sollwerte der Anorganik einstellen und ein weiteres Blech beschichten. Das gut eingestellte SurTec 865-Bad sollte ein völlig glänzendes und eingeebnetes Blech ergeben. Korrekturen sind entsprechend der Punkte "Effekte der Additive" und mit Hilfe der Fehlertabelle durchzuführen. Fehlertabelle Fehler mögliche Ursache Massnahme Abscheidung neigt zur Anbrennung Abscheidung ist reliefartig im hcd matte Abscheidung im hcd Effekt der Einebnung ist zu gering a) Badtemperatur ist zu niedrig (unter 20 C) Erhöhen der Temperatur auf C b) Kupfergehalt ist zu niedrig Anodenfläche vergrössern oder Kupfersulfat zugeben Mangel an Chlorid a) zu hohe Badtemperatur (über 30 C) b) organische Verunreinigungen Überschuss an Chlorid (mehr als 150 mg/l) Chloridgehalt analysieren und korrigieren Elektrolyten abkühlen Zugabe von mg/l Natriumpersulfat Zugabe von 1%iger Silbersulfatlösung (4,4 ml/l fällen 10 mg/l Chlorid)

5 Seite 5 Fehler mögliche Ursache Massnahme Elektrolyt reagiert schlecht auf Glanzzusatz-Zugaben Verbrauch an Einebner ist zu hoch Nickel haftet nicht auf der Kupferschicht Kupfer haftet nicht auf Nickel-Strike Schicht feine Poren in der Kupferschicht kleine Partikel auf/in der Kupferschicht Anoden sind passiv organische Verunreinigungen Zugabe von mg/l Natriumpersulfat und anschliessende Aktivkohlebehandlung (5-10 g/l); dann das Bad in der Hullzelle neu einstellen a) Bad ist zu warm Elektrolyten abkühlen b) Einebner und Glanzzusatz Additive ins richtige liegen nicht im richtigen Verhältnis setzen anhand Verhältnis zueinander vor von Hullzelltests c) Filterhilfsmittel ist ungeeignet oder zu viel davon verwendet d) extrem viel Anodenschlamm zu viel Einebner im Bad (mehr als 0,8 ml/l) angegebenes Filterhilfsmittel verwenden (Menge: g/qm Filterfläche) nur geeinete Anoden verwenden bzw. anodische Stromdichte reduzieren (nicht höher als 2,5 A/qdm) nach Verkupferung kurz elektrolytisch reinigen; den Einebner reduzieren schwefelfreies Halbglanznickel verwenden Nickellösung enthält Schwefel a) Pumpe zieht Luft Pumpenansaugschlauch aus dem Bereich der Lufteinblasung entfernen b) das System der Lufteinblasung ist nicht korrekt a) Elektrolyt ist mit Partikeln verunreinigt (z.b. Aktivkohle) b) die eingeblasene Luft ist verunreinigt (Öl, Staub) c) Anbrennungen auf den Teilen (amorphes Cu) d) die Kupfersulfatlösung zur Nachdosierung ist nicht ausreichend filtriert e) ungeeignete Anoden (z.b. P-freie Anoden, erkennbar am dunkelroten Anodenschlamm) a) Gehalt an Schwefelsäure oder Kupfer ist zu hoch Bohrungen der Luftschläuche sind zu klein: Mindestdurchmesser 3 mm kontinuierlich filtrieren und angegebene Filterhilfsmittel verwenden Öl- und Schmutzfilter kontrollieren, Gebläse verwenden siehe unter "Abscheidung neigt zur Anbrennung" Filtrieren der Kupfersulfatlösung wie unter "Badansatz" beschrieben nur phosphorhaltige Anoden verwenden Elektrolyten verdünnen und in der Hullzelle neu einstellen b) Chloridgehalt ist zu hoch Zugabe von 1%iger Silbersulfatlösung (4,4 ml/l fällen 10 mg/l Chlorid) c) Poren der Anodenbeutel sind zugesetzt oder zu fein d) Elektrolyt ist sehr stark mit Eisen verunreinigt; die Baddichte ist dementsprechend zu hoch Anodenbeutel säubern oder ersetzen Elektrolyten verdünnen und in der Hullzelle neu einstellen

6 Technische Spezifikation bei 20 C Aussehen: Dichte: ph-wert: SurTec 865 A blau-violett 1,012 (g/ml) - SurTec 865 B hellgrün 1,010 (g/ml) - SurTec 865 C grün 1,009 (g/ml) - Seite 6 Vorratshaltung Um eine störungsfreie Produktion zu gewährleisten, ist eine Vorratshaltung unerlässlich. Wir empfehlen - pro l Bad - folgende Mengen auf Lager zu halten: Glanzzusatz SurTec 865 A 60 kg Einebner SurTec 865 B 60 kg Ansatzlösung SurTec 865 C 30 kg Umweltschutz Verbrauchte Lösungen von SurTec 865 sowie Spülwässer sind den örtlichen Bestimmungen entsprechend aufzubereiten bzw. zu entsorgen. SurTec 865 A, B und C selbst sind nach 19g WHG schwach wassergefährdende Zubereitungen, WGK 1 (Selbsteinstufung). Gewährleistung Für unsere Produkte haften wir nur im Rahmen der geltenden gesetzlichen Bestimmungen. Die Gewährleistung gilt ausschliesslich für den Anlieferungszustand eines Produktes. Gewährleistungs- und Schadensersatzansprüche nach Weiterverarbeitung unserer Produkte bestehen nicht. Für Anwendungsfragen wenden Sie sich bitte an die SurTec Schweiz in Schachen: Tel.: ; Fax: , oder an unser zentrales Entwicklungs- und Anwendungslabor in Deutschland, Tel.: 0049 / /SV,SiD/ /CH