[发明专利]用于铜-锡合金无氰化物沉积的含焦磷酸盐的镀液

说明书

技术领域

本发明涉及用于铜-锡合金在基底表面上无氰化物沉积的含焦磷酸盐的镀液，其包含仲单胺与二环氧甘油醚的反应产物作为添加剂。

可以用该镀液无氰化物地沉积均匀、有光泽的铜-锡合金层，该合金层的合金比率可以根据电解质内所用的金属盐比率直接调节。

背景技术

用于替代镍沉积的锡合金，特别是铜-锡合金，已成为关注的焦点。电沉积的镍层通常不仅用于装饰用途，还用于功能用途。

尽管它们的性质优秀，但由于它们的致敏性，镍层在健康方面成问题，特别是就直接皮肤接触而言。因此，替代品最受关注。

除电子领域中已确立的但在生态上成问题的锡-铅合金外，铜-锡合金在最近几年被考虑作为替代品。Manfred Jordan的文献″The Electrodeposition of Tin and its Alloys″(Eugen G.Leuze Publ.，第1版，1995)的第13章(第155至163页)给出关于铜-锡合金沉积所用的已知类型的镀液的综述。

含氰化物的铜-锡合金镀液是工业上既定的。由于越来越严格的规章和这些含氰化物的镀液的高毒性以及成问题的和昂贵的弃置，日益需要无氰铜-锡电解质。

为此，已经零星开发了无氰化物的含焦磷酸盐的电解质。JP 10-102278 A描述了基于焦磷酸盐的铜-锡合金镀液，其含有胺和表卤代醇衍生物(摩尔比1∶1)的反应产物、醛衍生物和任选地，根据用途，表面活性剂作为添加剂。US 6416571 B1也描述了基于焦磷酸盐的镀液，其还含有胺和表卤代醇衍生物(摩尔比1∶1)的反应产物、阳离子型表面活性剂、任选另一表面活性剂和抗氧化剂作为添加剂。

上述镀液的缺点在于，特别就轮镀而言，没有获得均匀合金层，因此该产品没有均匀的着色和光泽。

为了解决这一问题，WO 2004/005528提出了一种含焦磷酸盐的铜-锡合金镀液，其含有胺衍生物(特别优选为哌嗪)、表卤代醇衍生物(特别是表氯醇)和缩水甘油醚的反应产物作为添加剂。为了制造这种反应混合物，将由表氯醇和缩水甘油醚构成的混合物在精确温度控制下缓慢添加到哌嗪水溶液中，由此必须保持65至80℃的温度。该添加剂的缺点是反应程序难以控制，特别是在高温下，因为此类反应产物在太高反应温度和/或储存温度下倾向于后反应，因此倾向于形成高分子的并因此部分不溶于水的和无效的聚合物。摆脱这种困境的一种方式只能通过在非常高的稀释度(＜1重量％)下的反应程序实现。如果添加数剂，则这种低浓度添加剂溶液造成电解质的不利的溶液形成。如果该电解质更长时间使用，这可能造成沉积波动。

此外，这种电解质在用于挂镀时表现出弱点。例如，常常显示出混浊的沉积层品质非常强烈地取决于电解过程中的物体运动方式。此外，由此获得的铜-锡涂层常常表现出孔隙，这在装饰性涂层的情况下特别成问题。

WO 2004/005528的第26页中的实施例A-11描述了使用二胺哌嗪与乙二醇二环氧甘油醚的反应产物。这种反应产物仅提供无光泽的白青铜色层。

发明概要

因此，本发明的目的是开发一种用于铜-锡合金的电镀液，该镀液能够制造光学上吸引人的铜-锡合金层。

要另外调节更均匀的铜-锡合金金属分布和优化的铜/锡金属比率。此外，要在大的电流密度范围内保持均匀的层厚度以及高光泽度和合金组分在该涂层中的分布规则性。

本发明的主题是用于铜合金在基底表面上的无氰化物沉积的含焦磷酸盐的镀液，其包含仲单胺与二环氧甘油醚的反应产物。

仲单胺和二环氧甘油醚由此可单独或以混合物使用，以制造反应产物。本发明的优选实施方案描述

优选的仲胺是二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺、二戊胺、二异丙胺、哌啶、硫代吗啉、吗啉及其混合物。特别优选使用吗啉。特别优选的二环氧甘油醚是甘油二环氧甘油醚、聚(乙二醇)二环氧甘油醚、聚(丙二醇)二环氧甘油醚及其混合物。

特别优选用在本发明的镀液中的反应产物是吗啉与甘油二环氧甘油醚的反应产物。