CN111663123A - 化学镀金浴 - Google Patents

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CN111663123A CN202010140063.2A CN202010140063A CN111663123A CN 111663123 A CN111663123 A CN 111663123A CN 202010140063 A CN202010140063 A CN 202010140063A CN 111663123 A CN111663123 A CN 111663123A
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金子阳平
西村直志
前田刚志
田边克久
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C Uyemura and Co Ltd
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Abstract

本发明涉及化学镀金浴，公开了一种化学镀金浴，该化学镀金浴含有水溶性金盐、还原剂和下式所示的膦化合物，
Figure DDA0002398774610000011
式中，R1、R2、R3各自相同或不同，为苯基或碳原子数1‑5的烷基，上述苯基及烷基的至少一个被磺酸基或其盐、氰基、或羧基或其盐取代。本发明的化学镀金浴即使在镀覆加热时间达到长时间的情况下，也可以不使用氰化合物而防止金的析出所导致的镀浴的分解，镀浴稳定性优良。

Description

化学镀金浴
技术领域
本发明涉及一种化学镀金浴。
背景技术
镀金在印刷基板或电子部件等的安装工序中，作为要求高可靠性的用途的表面处理法而被广泛使用。作为形成金镀膜的代表性的化学镀方法，可以举出置换型镀金和置换还原型镀金。在这些方法中，前一种置换镀金是一种利用镍等的基底金属与镀浴中的氧化还原电位之差使金析出的方法。但是，由于置换反应，金将基底金属氧化(溶解)而腐蚀，因此存在金镀膜的厚膜化困难，基底金属的种类也受到限制等问题。另外，在置换型镀金中，由于基底金属在金镀膜上扩散，因此还存在引线键合(W/B)接合性降低的问题。
与此相对，后者的置换还原型镀金是在同一镀浴中进行置换反应和还原反应两者的方法，该镀金浴含有还原剂。作为上述置换还原型镀金的例子，例如有：在基底化学镀镍膜上形成置换镀金膜的化学镀镍/置换金(ENIG：Electroless Nickel Immersion Gold)、在基底化学镀镍膜与置换镀金膜之间设置化学镀钯膜的化学镀镍/化学镀钯/置换金(ENEPIG：Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold)、在化学镀钯膜上形成置换镀金膜的化学镀钯/置换金、在铜上形成直接置换镀金膜的直接置换金(DIG：Direct Immersion Gold)等。根据置换还原型镀金，可以消除上述置换型镀金引起的基底金属的腐蚀，得到被覆性优良的金镀膜。另外，能够实现金镀膜的厚膜化，也能够用于焊料接合、引线键合。
作为通过置换还原型镀金来改善基底金属的腐蚀的技术，例如可举出专利文献1和2。这些作为还原剂，可以列举甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物、规定的胺化合物(专利文献1)；醛化合物和规定的胺化合物(专利文献2)。
另外，专利文献3是鉴于“上述专利文献2的浴稳定性差，加热保持数小时金也析出、分解”的问题而完成的，公开了在化学镀金液的加热中补给氰化钠等的氰化合物，稳定地保持镀金液中的金的溶解性的方法。专利文献4也与上述专利文献3同样，添加氰化钾等氰化物离子源作为稳定化剂。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本发明专利公开公报特开2008-266668号
专利文献2：日本发明专利公开公报特开2008-144188号
专利文献3：国际公开第2016/174780号小册子
专利文献4：国际公开第2017/050662号小册子
发明内容
然而，在专利文献3和4中，由于使用毒性高的氰化合物，因此为了安全地进行镀覆处理作业，需要严格管理作业环境。因此，需要提供一种镀金浴，该镀金浴即使不使用氰化合物也能够防止镀浴的分解。
本发明是鉴于上述情况而成，其目的在于提供一种镀浴稳定性优良的化学镀金浴，该化学镀金浴即使在镀覆加热时间达到长时间的情况下，也可以不使用氰化合物而防止由于金的析出所导致的镀浴的分解。
解决上述问题的本发明涉及的化学镀金浴的构成如下。
1、一种化学镀金浴，其特征在于，该化学镀金浴含有水溶性金盐、还原剂和下式表示的膦化合物。
[化学式1]
Figure BDA0002398774590000031
式中，R1、R2、R3各自相同或不同，为苯基或碳原子数1-5的烷基，上述苯基和烷基的至少一个被磺酸基或其盐、氰基、或羧基或其盐取代。
2、根据上述1上述的化学镀金浴，其中，上述化学镀金浴为不含有氰化合物作为添加剂的镀金浴。
根据本发明，能够提供一种镀浴稳定性优良的化学镀金浴，该化学镀金浴即使在镀覆加热时间达到长时间的情况下，也可以不使用氰化合物而防止由于金的析出所导致的镀浴的分解。
附图说明
图1是表示镍镀膜表面有无腐蚀的SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)观察照片，是表1的No.16(有腐蚀)、表1的No.1(无腐蚀)的各自照片。
具体实施方式
本发明的发明人为了解决上述课题，对镀金浴的组成进行了各种研究。其结果发现，如果使用规定的膦化合物作为稳定化剂，则可以达成所期望的目的，从而完成了本发明。
(1)膦化合物
首先，对最具本发明特征的上式的膦化合物进行说明。
上述膦化合物作为水溶性膦化合物中即使长时间加热也能够防止金分解的稳定化剂，是通过本发明的发明人的基础实验而选择的，通过添加上述膦化合物，例如即使在如后述的实施例2那样在80℃下长时间加热镀液5天的情况下，也无需在镀覆中补给氰化合物，可以抑制镀浴分解的发生，维持良好的镀覆析出速度(参照后述的表5)。
上式中，构成R1、R2、R3的苯基及碳原子数1-5的烷基中的至少一个被磺酸基或其盐、氰基、或者羧基或其盐的取代基取代。在此，“其盐”例如包括钠盐、钾盐等碱金属盐；三乙胺盐等的胺盐；盐酸盐等。本发明中使用的膦化合物，上述R1、R2和R3中的至少一个可以被取代，两个或三个全部被取代也可。上述膦化合物可以具有水合物的形态。
另外，R1、R2、R3均不具有取代基，仅由苯基或碳原子数1-5的烷基构成的化合物并非水溶性，因此并不属于本发明中所使用的膦化合物。
另外，具有上述以外的取代基的膦化合物也不属于本发明中所使用的膦化合物。例如，R1、R2、R3为低级烷基，其中至少一个是本发明规定的取代基(磺酸基或其盐、氰基、羧基或其盐)以外的、被羟基或氨基取代的膦化合物不包括在本发明的范围内。例如，如后述的比较例18那样使用三(3-羟丙基)膦时，无法得到所期望的效果(参照表5)。
上式中，碳原子数1-5的烷基可以为直链状、支链状、环状，例如可以举出：甲基、乙基、丙基、异丙基、环丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基等。这些基团中优选为碳原子数1-3的烷基，优选为甲基、乙基、丙基、异丙基。
上式中，苯基和上述碳原子数1-5的烷基优选被相同的取代基取代。另外，上述苯基优选被磺酸基取代，上述烷基优选被羧基或其盐取代。
作为本发明中使用的膦化合物，例如可以举出：三苯基膦-3-磺酸钠、二水合双(对磺酰苯基)苯基膦化二钾、三苯基膦-3,3',3"-三磺酸三钠、二(叔丁基)(3-磺酰丙基)膦、(2-氰基苯基)二苯基膦、三(2-氰基乙基)膦、三(2-羧乙基)膦盐酸盐等。优选为三苯基膦-3-磺酸钠、三苯基膦-3,3',3"-三磺酸三钠、三(2-氰基乙基)膦、三(2-羧乙基)膦盐酸盐。本发明中所使用的膦化合物可以使用市售品。
本发明的化学镀金浴中上述膦化合物所占的浓度优选为0.0001-1mmol/L。更优选为0.001-0.1mmol/L。
(2)水溶性金盐
本发明的化学镀金浴含有水溶性金盐作为金源。具体地说，除了氰化金、氰化金钾、氰化金钠、氰化金铵等的氰化金盐之外，还可以举出金的亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫氰酸盐、硫酸盐、硝酸盐、甲磺酸盐、四胺络合物、氯化物、溴化物、碘化物、氢氧化物、氧化物等。这些可以单独使用或组合使用两种以上。它们中，特别优选氰化金盐。
本发明的化学镀金浴中上述水溶性金盐所占的浓度(单独含有时为单独的浓度，两种以上组合使用时为合计浓度)，以金(Au)浓度计，优选为0.00001-0.1mol/L，更优选为0.001-0.05mol/L。如果浓度低于上述范围，则镀覆析出速度可能会降低。另一方面，如果超过上述范围，镀浴的稳定性可能会降低，即使增加量效果也几乎没有变化，在经济上是浪费的。
(3)还原剂
本发明中使用的还原剂只要是具有金离子的还原析出作用的物质，则没有特别限定。例如可以举出：前述专利文献1中记载的还原剂(甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物与规定的胺化合物)；专利文献2中记载的还原剂(醛化合物和与上述专利文献1相同的规定的胺化合物)；抗坏血酸；肼类；甲酸或其盐等。另外，也可以使用上述专利文献1和2中记载的规定的胺化合物和甲醛前体作为还原剂。胺化合物的种类不限于上述，例如也可以使用前述的专利文献3中记载的式(1)的胺化合物、以及专利文献4中记载的式(1)的乙二胺衍生物。上述专利文献3中记载的胺化合物的详细情况参照该文献3的段落0048-0067即可。上述专利文献4中记载的式(1)的乙二胺衍生物的详细情况，参照该文献4的段落0014-0021即可。上述还原剂可以单独使用或组合使用两种以上。
本发明的化学镀金浴中上述还原剂所占的浓度(单独含有时为单独浓度，两种以上组合使用时为合计浓度)优选约0.00001-1mol/L，更优选0.0001-0.1mol/L。如果浓度低于上述范围，则镀覆析出速度可能会降低。另一方面，如果超过上述范围，镀浴的稳定性可能会降低，即使增加量效果也几乎没有变化，在经济上是浪费的。
作为上述肼类，可举出肼；水合肼一水合物等的水合肼；碳酸肼、硫酸肼、中性硫酸肼、盐酸肼等的肼盐；吡唑类、三唑类、酰肼类等肼的有机衍生物；等。作为上述吡唑类，除了吡唑以外，还可以使用3,5-二甲基吡唑、3-甲基-5-吡唑啉酮等的吡唑衍生物。作为上述三唑类，可以使用4-氨基-1,2,4-三唑、1,2,3-三唑等。作为酰肼类，可以使用己二酸二酰肼、马来酸酰肼、碳酰肼等。这些可以单独使用或组合2种以上使用。优选为水合肼一水合物等水合肼、硫酸肼。这些可以单独使用或组合使用两种以上。
作为上述甲酸的盐，例如可举出：甲酸钾、甲酸钠等的甲酸的碱金属盐；甲酸镁、甲酸钙等的甲酸的碱土金属盐；甲酸的铵盐、季铵盐、包含伯胺～叔胺的胺盐；等。这些可以单独使用或组合使用两种以上。
在本发明中，优选使用上述专利文献1和2中记载的还原剂、上述专利文献1和2中记载的由规定的胺化合物和甲醛前体的组合构成的还原剂。
(3-1)专利文献1中记载的还原剂
上述专利文献1中记载的还原剂是甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物、和下述通式(1)或(2)所示的胺化合物。甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物单独作为还原剂不发挥作用，通过与下述胺化合物并用，可以发挥还原作用。
R1-NH-C2H4-NH-R2 (1)
R3-(CH2-NH-C2H4-NH-CH2)n-R4 (2)
式(1)及式(2)中，R1、R2、R3及R4表示-OH、-CH3、-CH2OH、-C2H4OH、-CH2N(CH3)2、-CH2NH(CH2OH)、-CH2NH(C2H4OH)、-C2H4NH(CH2OH)、-C2H4NH(C2H4OH)、-CH2N(CH2OH)2、-CH2N(C2H4OH)2、-C2H4N(CH2OH)2或-C2H4N(C2H4OH)2，并且可以是相同的，也可以是不同的，n是1-4的整数。
作为上述甲醛亚硫酸氢盐加成物，具体地可以举出：甲醛亚硫酸氢钠、甲醛亚硫酸氢钾、甲醛亚硫酸氢铵等。
本发明的化学镀金浴中上述甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物所占的浓度优选为0.0001-0.5mol/L，更优选为0.001-0.3mol/L。如果浓度低于上述范围，则基底金属可能会腐蚀。另一方面，如果超过上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。
本发明的化学镀金浴中上述式(1)或(2)的胺化合物所占的浓度优选为0.001-1mol/L，更优选为0.01-0.5mol/L。如果浓度低于上述范围，则镀覆析出速度可能会降低。另一方面，如果超过上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。
另外，上述甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物与上述式(1)或(2)的胺化合物的各含量的摩尔比，优选为甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物：上述式(1)或(2)的胺化合物＝1：30-3：1，特别优选为1：10-1：1。甲醛和/或甲醛亚硫酸氢盐加成物超过上述范围时，镀浴可能会变得不稳定。另一方面，上述式(1)或(2)的胺化合物即使添加超过上述范围，也只是效果饱和，在经济上浪费。
(3-2)专利文献2中记载的还原剂
上述专利文献2中记载的还原剂是醛化合物和上述通式(1)或(2)表示的胺化合物。醛化合物单独不作为还原剂发挥作用，通过与上述胺化合物并用，发挥还原作用。
作为上述醛化合物，可以举出：甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛、α-甲基戊醛、β-甲基戊醛、γ-甲基戊醛等的脂肪族饱和醛；乙二醛、丁二醛等的脂肪族二醛；巴豆醛等的脂肪族不饱和醛；苯甲醛、邻硝基苯甲醛、间硝基苯甲醛、对硝基苯甲醛、邻甲基苯甲醛、间甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛、邻羟基苯甲醛、间羟基苯甲醛、对羟基苯甲醛、苯乙醛等的芳香族醛；葡萄糖、半乳糖、甘露糖、核糖、麦芽糖和乳糖等的具有醛基(-CHO)的糖类。特别优选甲醛。
本发明的化学镀金浴中上述醛化合物所占的浓度优选为0.0001-0.5mol/L，更优选0.001-0.3mol/L。如果浓度低于上述范围，则镀覆析出速度可能会降低。另一方面，如果超过上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。
另外，上述醛化合物与上述式(1)或(2)的胺化合物的含量的摩尔比，优选为醛化合物：胺化合物为＝1：30-3：1，特别优选为1：10-1：1。如果醛化合物低于上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。另一方面，上述式(1)或(2)的胺化合物即使添加超过上述范围，也只是效果饱和，在经济上浪费。
(3-3)专利文献1和2中记载的由胺化合物和甲醛前体的组合构成的还原剂
上述还原剂由甲醛前体和上述通式(1)或(2)表示的胺化合物构成。甲醛前体单独不作为还原剂发挥作用，通过与上述胺化合物并用，可以发挥还原作用。
在此，“甲醛前体”是指在水性镀浴中分解并由此形成甲醛的化合物。作为上述甲醛前体，例如可以举出：缩醛、半缩醛、缩醛胺和N,O-缩醛等。
具体地说，例如缩醛、半缩醛、缩醛胺和N,O-缩醛可为例如可以举出二羟甲基二醇、羟甲基甘氨酸钠、1,3-双(羟甲基)5,5-二甲基咪唑烷-2,4-二酮、1,3,5,7-四氮杂三环-[3.3.1.13,7]癸烷、苄基半缩甲醛、2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇、5-溴-5-硝基-1,3-二噁烷、1,3-双(羟甲基)-1-(1,3,4-三(羟甲基)-2,5-二氧代咪唑烷-4-基)脲、1,1'-亚甲基双{3-[1-(羟甲基)-2,5-二氧代咪唑烷-4-基]脲}、3,5,7-三氮杂-1-氮鎓三环[3.3.1.13,7]-癸烷-1-(3-氯-2-丙烯基)-氯、四羟甲基甘脲、1,3-双(羟甲基)2-咪唑啉酮、1,3-双(羟甲基)脲、2,2,2-三氯乙烷-1,1-二醇和5,5-二甲基-1,3-二噁烷等。上述甲醛前体的详细情况例如可以参照日本专利第6066131号公报。
本发明的化学镀金浴中上述甲醛前体所占的浓度优选为0.0001-0.5mol/L，更优选为0.001-0.3mol/L。如果浓度低于上述范围，则基底金属可能会腐蚀。另一方面，如果超过上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。
本发明的化学镀金浴中上述式(1)或(2)的胺化合物所占的优选浓度与上述专利文献1和2相同。
另外，上述甲醛前体与上述式(1)或(2)的胺化合物的含量的摩尔比，优选为甲醛前体：胺化合物为＝1：30-3：1，特别是1：10-1：1。如果甲醛前体低于上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。另一方面，上述式(1)或(2)的胺化合物即使添加超过上述范围，也只是效果饱和，在经济上浪费。
本发明的化学镀金浴，由于含有上述膦化合物作为稳定剂，不含氰化合物作为添加剂。在此，“不含有氰化合物作为添加剂”是指，在镀浴中除了来自氰化金钾等水溶性金化合物的氰化合物以外，不另外添加作为氰源的氰化合物。在通常的镀覆的情况下，在镀覆中，作为金的络合剂添加的氰化钾等氰化合物慢慢消失，镀浴分解，因此为了防止分解而补给氰化合物。与此相对，在本发明中，由于在镀浴中添加了能够防止金的分解的上述膦化合物，因此不需要例如上述专利文献3和4那样在镀覆中定期补给氰化合物。
(4)其他
本发明的化学镀金浴含有上述膦化合物、水溶性金盐和还原剂，不含有氰化合物作为添加剂。此外，本发明的化学镀金浴可含有通常用于化学镀金浴的添加剂作为选择成分。以下，对优选使用的添加剂进行说明。
(4-1)络合剂
作为本发明的化学镀金浴中所含的络合剂，可以使用在化学镀镀浴中使用的公知的络合剂，例如可以举出：磷酸、硼酸、柠檬酸、葡糖酸、酒石酸、乳酸、苹果酸、乙二胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、三亚乙基四胺六乙酸，1,3-丙二胺四乙酸、1,3-二氨基-2-羟基丙烷四乙酸、羟乙基亚氨基二乙酸、二羟基甘氨酸、乙二醇醚二胺四乙酸、二羧甲基谷氨酸、羟基亚乙基二膦酸、乙二胺四(亚甲基磷酸)、或者其碱金属(例如钠、钾)盐、碱土金属盐、铵盐等。这些可以单独使用或组合使用两种以上。
本发明的化学镀金浴中上述络合剂所占的浓度(单独使用时为单独浓度，两种以上组合使用时为合计浓度)优选为0.001-1mol/L，更优选0.01-0.5mol/L。如果浓度低于上述范围，则可能会由于溶出的金属而使镀覆析出速度降低。另一方面，即使添加超过上述范围，也只是效果饱和，在经济上浪费。
(4-2)稳定化剂
本发明的化学镀金浴中可以添加公知的化学镀中所使用的稳定剂。作为上述稳定剂，可举出2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并咪唑、巯基乙酸、巯基琥珀酸、硫代硫酸、巯基乙二醇、硫脲、硫代苹果酸等的硫化合物；苯并三唑、1,2,4-氨基三唑等氮化合物。这些可以单独使用或组合使用两种以上。
本发明的化学镀金浴中上述稳定化剂所占的浓度(单独含有时为单独的浓度，两种以上组合使用时为合计浓度)优选为0.0000001-0.01mol/L，更优选为0.000001-0.005mol/L。如果浓度低于上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。另一方面，如果超过上述范围，则镀覆析出速度可能会降低。
(4-3)其他
本发明的化学镀金浴还可以添加选自铊、砷化合物和铅化合物中的一种以上。这些化合物起到提高镀覆速度和结晶调整剂的作用。作为该化合物，具体地可举出构成化合物的金属(砷、铊、铅)的碳酸盐、乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐等。镀金浴中的上述结晶调节剂的浓度，以金属浓度计，例如优选以合计为0.0001-1mmol/L，更优选以合计为0.005-0.1mmol/L，进一步优选以合计为0.01-0.05mmol/L。
本发明的化学镀金浴的pH优选为5-10。如果pH低于上述范围，则镀覆析出速度可能会降低。另一方面，如果超过上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。上述pH可以通过pH调节剂来调节。本发明中使用的pH调节剂，只要是公知的镀浴中使用的pH调节剂，就没有特别限定，例如可以举出：氢氧化钠、氢氧化钾、氨、硫酸、磷酸、硼酸等。
本发明的化学镀金浴的使用温度(加热温度)优选为40-90℃。如果温度低于上述范围，则镀覆析出速度可能会降低。另一方面，如果超过上述范围，则镀浴可能会变得不稳定。
使用本发明的化学镀金浴，通过使金属表面与化学镀金浴接触，可以对基材的金属表面进行化学镀金处理。在该情况下，例如以5-60分钟的接触时间可以形成厚度0.01-2μm的金镀膜，例如可以以0.002-0.03μm/分钟的析出速度成膜金镀膜。
作为上述基体的金属表面(被镀面)的材质，可以以铜、铜合金、镍合金、钯、钯合金等为对象。作为上述镍合金，可以举出镍-磷合金、镍-硼合金等，作为钯合金，可以举出钯-磷合金等。这样的金属表面除了基体自身为金属(合金)的表面以外，也可以是在基体表面形成有金属膜的该膜的表面。金属膜可以是通过电镀形成的金属膜、通过化学镀形成的金属膜中的任一种，在镍、镍合金、钯、钯合金的情况下，一般是通过化学镀形成的金属膜。此外，还优选对隔着镍或镍合金膜形成于基体上的钯或钯合金膜表面进行化学镀金处理的情况。
本发明的化学镀金浴可通过例如以下方法进行制备：在ENIG(ElectrolessNickel Immersion Gold)，即(在铜上形成的)基底化学镀镍镀层上形成金镀膜的方法；DIG(Direct Immersion Gold)，即在铜上直接形成金镀膜的方法；ENEPIG(ElectrolessNickelElectroless Palladium Immersion Gold)，即在(形成于铜上的)基底化学镀镍膜上隔着化学镀钯膜形成金镀膜的方法中的任一种的金镀膜的形成中均可以使用，在任何情况下，通过使用本发明的化学镀金浴，都可以在镍表面上、铜表面上、钯表面上形成上述范围中规定厚度的金镀膜。
另外，本发明的化学镀金浴即使在金属表面(被镀面)为铜的情况下也能得到良好的膜，在基底为铜的情况下，铜的氧化、扩散被抑制，能得到良好的焊料接合特性。另外，通过进行厚膜化，也可以用于引线键合。此外，本发明的镀浴还可以在钯上析出良好的金膜，因此最适用于无铅焊料接合或引线键合。
本发明的化学镀金浴以及使用该镀浴的化学镀金方法，适合对印刷电路板、陶瓷基板、半导体基板、IC封装等电子部件的配线电路安装部分或端子部分进行镀金处理的情况。特别是针对晶片上的Al电极或Cu电极，适用于以焊料接合以及引线键合(W/B)接合为目的的UBM(Under Barrier Metal)形成技术。通过使用本发明的镀金浴，可以稳定地进行UBM形成技术的一部分即化学镀金的形成，其结果，可以实现稳定的膜特性。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受下述实施例限制，可以在能够符合前·后述的宗旨的范围内加以变更而实施，它们均包含在本发明的技术范围内。另外，以下只要没有特别说明，“份”是指“质量份”，“％”是指“质量％”。
实施例1
在本实施例中，通过目视观察短时间加热镀浴时有无还原剂的有无导致的浴分解。如上所述，在含有还原剂的置换还原型镀覆中发生镀浴的分解，但在不含还原剂的置换型镀覆中不发生镀浴的分解。另外，根据还原剂的种类，镀浴的分解程度也可以变化。本实施例是用于确认这一点的所谓确认实验。
详细而言，将表1中记载的各种镀液在80℃的热水浴中加热8小时后，通过目视观察镀液分解的有无。
表1中，No.1-10为使用表2中记载的膦化合物1的本发明例，No.11为使用表2中记载的膦化合物2的本发明例，No.12为使用表3中记载的膦化合物3的本发明例，No.13为使用表2中记载的膦化合物4的本发明例，No.20为使用表2中记载的膦化合物5的比较例。表2中，括号部分表示取代基。上述膦化合物5不是本发明中定义的膦化合物，而是使用三(3-羟丙基)膦的例子。No.14-19未添加膦化合物。
另外，表1中，胺化合物1和2是专利文献1和2中记载的式(1)所示的胺化合物，胺化合物3是专利文献1和2中记载的式(2)所示的胺化合物。胺化合物4是专利文献3中记载的式(1)所示的胺化合物中所含的N-甲基-1,3-二氨基丙烷。胺化合物5是专利文献4中记载的式(1)表示的乙二胺衍生物胺化合物中所含的N1,N2-二异丙基乙烷-1,2-二胺。
表1的No.17是以在加热后使相对于1L镀液的每1小时的补给量为15mg/L的方式补给KCN，除此以外的例子在加热中未补给KCN。
这些结果示于表3。
【表1】
Figure BDA0002398774590000141
【表2】
Figure BDA0002398774590000151
【表3】
Figure BDA0002398774590000152
根据表3，可以如下考察。
首先，表1的No.1-13是使用了还原剂及本发明中使用的膦化合物的本发明例。这些还原剂含有各种还原剂，但使用任何一种还原剂，由于上述膦化合物的防止镀液分解的作用，未发生镀液分解。
与此相反，表1的No.14和15，含有还原剂，由于不添加本发明中使用的膦化合物，因此发生浴分解。
No.16和17是使用还原作用小的肼(No.16)和抗坏血酸(No.17)的例子，在本实施例那样的短时间加热条件下，未发生浴分解。
No.18是不含还原剂的例子，未发生浴分解。
表1中，使用相同种类的还原剂，对比与pH＝7相同的No.2、14、19和20的结果时，在本实施例那样的短时间加热条件下，与膦化合物的种类无关地，添加膦化合物的No.2和20中，未发生浴分解。与此相反，在不添加膦化合物的No.14中发生浴分解。另外，No.19中，由于在加热时补给KCN，因此未发生浴分解。
实施例2
在本实施例中，使用表1中记载的一部分的镀浴在下述条件下进行连续镀覆，评价各种特性。
(1)稳定性的评价(浴分解的有无)
首先准备将覆铜层叠板(日立化成株式会社制的MCL-E-67)裁断成5cm见方的基板。在该基板上依次实施表4所示的镀覆工序，进行化学镀镍、化学镀钯，形成Ni/Pd镀膜后，浸渍于表1所记载的组成的化学镀金液中，连续地使金析出。在表4的各工序间进行水洗。加热后，目视观察1-5天的浴分解的有无。
表1所示的各镀金浴，在加热中，按金换算按照每0.1g/L消耗进行水溶性金盐和还原剂的补给。每20分钟更换基板。在镀覆处理期间，每天测定pH值，根据需要调节pH，以能够维持表1记载的pH。
(2)膜特性的评价
与上述[1]同样地制作具有5μm厚的Ni膜/0.1μm厚的Pd膜/0.1μm厚的Au膜的各试料，评价建浴初期的各试料中的各种膜特性[Ni腐蚀的有无、焊料接合性及引线键合[W/B]性]。膜的膜厚使用荧光X射线膜厚计(Fisher Instruments公司制的XDV-u)来测定。
(2-1)利用截面SEM观察的Ni镀膜的腐蚀的有无
对表1的No.1以及16的各试样，用聚焦离子束装置(日立高新技术公司制)对制作的Ni/Pd/Au镀膜进行截面加工后，用SEM以30μm window观察，确认有无腐蚀。图1(a)是观察到腐蚀的No.16(比较例)的SEM照片，图1(b)是未观察到腐蚀的No.1(本发明例)的SEM照片。
(2-2)焊料接合性的评价
在以下条件下评价各试料的焊料接合性。作为焊料接合强度，求出破坏模式的焊料断裂率，将焊料断裂率为85％以上的情况评价为焊料接合性“良”，将小于85％评价为焊料接合性“不良”。
(测定条件)
测定方式：球拉试验
焊球：千住金属工业制的SAC305(φ0.6mm)
回流焊装置：ANTOM制UNI-6116α
回流条件：Top 260℃
回流环境：Air
回流次数：5次
助熔剂：千住金属制529D-1(RMA型)
试验速度：5000μm/秒
在焊接设置后的老化：1小时
评价基板：BGA基板(Ball Grid Array：上村工业制、5cm×5cm、φ0.5mm)
(2-3)引线键合(W/B)性的评价
对于建浴初期的各试样，通过TPT公司制半自动引线键合器HB16进行引线键合，由Dage公司制Bondtester SERIES4000每一条件评价20点。具体地说，使用表1的一部分的镀金浴，测定20点的引线键合强度(W/B强度)，算出作为其平均值的W/B平均强度和标准偏差。进而，以此为基础求出变动系数(＝标准偏差÷平均值×100)。引线键合形成条件和引线键合性评价的条件如下上述。并且，将W/B平均强度为8gf以上且变动系数为15％以下的情况评价为引线键合性“良”，将上述W/B平均强度和变动系数中的至少一个在上述范围外的情况评价为引线键合性“不良”。
〔引线键合形成和引线键合性评价的条件〕
毛细管：B1014-51-18-12(PECO)
引线：1Mil-Gold
阶段温度：150℃
热处理条件：175℃，16h
超声波(mW)：250(1st)，250(2nd)
键合时间：(毫秒)：200(1st)，50(2nd)
拉力(gf)：25(1st)，50(2nd)
步长(从第一到第二长度)：0.700mm
测定方式：拉线测试
测试速度：170μm/秒
(3)析出速度的测定
与上述(1)同样地制作具有Ni/Pd/Au镀膜的各试样后，使用荧光X射线膜厚计(株式会社Fisher Instruments公司制的XDV-u)测定在80℃下镀覆20分钟时形成的金镀膜的镀覆析出速度(μm/20min)。
这些结果记载于表5。表5的各No.与表1的各No.对应。
【表4】
Figure BDA0002398774590000181
【表5】
Figure BDA0002398774590000191
从表5可以如下考察。
首先，No.2、4、9、11、12、13是使用了还原剂和本发明中使用的膦化合物的本发明例。这些通过上述膦化合物的浴分解作用，即使长期加热使用时也不会发生浴分解，能够维持良好的析出速度。另外，由于也没有观察到Ni腐蚀，因此焊料接合性和W/B性也良好。
与此相反，No.14和15含有还原剂，不添加本发明中使用的膦化合物，因此发生浴分解。还有，含有还原剂的上述No.14和15(以及No.16、17、19、20)中，由于没有观察到Ni腐蚀，因此，焊料接合性和W/B性也良好。
No.16和17是使用还原作用小的肼(No.16)和抗坏血酸(No.17)的例子，在本实施例这样的长时间加热条件下，第3天以后发生浴分解。
No.18是不含还原剂的例子，虽然浴分解未发生，但确认到Ni腐蚀，随之而来的是焊料接合性和W/B性也降低。
No.20是使用本发明范围外的膦化合物的例子，加热后第二天浴分解显著发生。而且，镀覆析出速度也显著降低。
No.19中，由于在加热时补给KCN，因此未发生浴分解。
由这些结果可知，本发明中所用的膦化合物，特别是对于防止连续进行长时间加热时的浴分解发生是有用的，也可以维持高的镀覆析出速度，因此可以大大有助于镀覆稳定性的提高。另外，根据本发明，即使不添加毒性高的氰化合物作为添加剂，也能得到上述效果，因此在作业效率和环境上也极为有用。

Claims (2)

1.一种化学镀金浴，其特征在于，该化学镀金浴含有水溶性金盐、还原剂和下式表示的膦化合物，
[化学式1]
Figure FDA0002398774580000011
式中，R1、R2、R3各自相同或不同，为苯基或碳原子数1-5的烷基，所述苯基及烷基的至少一个被磺酸基或其盐、氰基、或羧基或其盐取代。
2.根据权利要求1所述的化学镀金浴，其中，所述化学镀金浴为不含有氰化合物作为添加剂的化学镀金浴。
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