JP2001348671A - Electroless gold plating solution and electroless gold plating method - Google Patents

Electroless gold plating solution and electroless gold plating method

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JP2001348671A
JP2001348671A JP2000168457A JP2000168457A JP2001348671A JP 2001348671 A JP2001348671 A JP 2001348671A JP 2000168457 A JP2000168457 A JP 2000168457A JP 2000168457 A JP2000168457 A JP 2000168457A JP 2001348671 A JP2001348671 A JP 2001348671A
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gold
plating
plating solution
gold plating
solution
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JP2000168457A
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Yuichi Sato
祐一 佐藤
Kenji Nomiya
健司 野宮
Kazuki Shinpo
一樹 新保
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Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prepare an electroless gold plating solution excellent in stability and capable of performing a plating without being added with an addition agent. SOLUTION: This electroless gold plating solution contains gold salt consisting of a bis (thiourea) gold (I) complex ([Au(NH2NHCS)2]X (wherein, X is a monovalent anion selected from the groups consisting of a halogen ion such as Cl- and a nitric ion) and a reducing agent. As the reducing agent, one kind selected from sodium hydpophosphite, thiourea and tartaric acid or their mixture is preferable. Further, in the electroless gold plating method using the gold plating solution, preferably, the plating is performed in such a manner that the pH of the gold plating solution is controlled to 2.0 to 5.0, and the temperature is controlled to room temperature to 80 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、無電解金めっき法
に用いられる金めっき液、特に、非シアン系の無電解金
めっき液に関する。また、この金めっき液を用いた無電
解金めっき方法に関する。
The present invention relates to a gold plating solution used for an electroless gold plating method, and more particularly to a non-cyanide electroless gold plating solution. The present invention also relates to an electroless gold plating method using the gold plating solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】金めっきは、古くから装飾用に用いられ
るだけでなく、その優れた電気的特性、耐食性、はんだ
付性等から電気・電子部材の回路パターン形成に広く利
用されている。
2. Description of the Related Art Gold plating has not only been used for decorations since ancient times, but also has been widely used for forming circuit patterns of electric and electronic members because of its excellent electrical properties, corrosion resistance, solderability, and the like.

【0003】従来行われている金めっき方法としては、
ほとんどが被めっき物をめっき液に浸漬し、これを通電
することで皮膜を形成する電解めっき方法よるものであ
る。しかし、電解めっきによってめっきを行う場合、複
雑な回路パターンを形成しようとすると、被めっき物へ
の給電線が複雑となる。近年、電気・電子部品の高密度
化が要求されており、これらに実装される回路基板もよ
り微細化・集積化が求められていることを鑑みれば、電
解めっきの適用は装置、プロセスの複雑化、高コスト化
を招くこととなるばかりか、現実的には超微細なパター
ン形成を不可能とする。
Conventional gold plating methods include:
Most of the methods are based on an electrolytic plating method in which an object to be plated is immersed in a plating solution and energized to form a film. However, in the case of performing plating by electrolytic plating, if an attempt is made to form a complicated circuit pattern, a power supply line to an object to be plated becomes complicated. In recent years, the demand for higher density of electric and electronic components and the need for finer and more integrated circuit boards mounted on them have been increasing. In addition to increasing the cost and cost, it is practically impossible to form an ultrafine pattern.

【0004】そこで、回路基板の微細化・集積化に対応
可能なめっき方法として無電解めっきの適用が考えられ
る。この無電解めっきは、被めっき物を浸漬した際に生
じる局部電池作用による置換反応を利用した置換型無電
解めっきと、めっき液に還元剤を混合し還元剤の還元作
用を利用して金属を析出させる還元型無電解めっきとに
区別されるが、いずれも外部電力を供給することなくめ
っきが可能であることから、複雑な回路パターンの形成
をする際にも給電線は不要となり、めっき装置、めっき
プロセスが複雑化することはない。
Therefore, application of electroless plating is considered as a plating method that can cope with miniaturization and integration of circuit boards. This electroless plating is a substitution type electroless plating using a substitution reaction by a local battery action that occurs when an object to be plated is immersed, and a metal is mixed with a plating solution by using a reducing agent and a reducing agent. Although it is distinguished from reduction type electroless plating to be deposited, plating can be performed without supplying external power, so feed lines are unnecessary even when forming complex circuit patterns, and plating equipment In addition, the plating process does not become complicated.

【0005】ところで、金めっきで使用されるめっき液
には、一般にシアン化物を含むシアン系金めっき液が一
般に用いられているが、シアン系金塩は毒性が強いこと
から作業安全、排水処理の観点から好ましくない。ま
た、シアン系金めっき液を使用した場合、余剰シアン化
物が半導体部品のレジストパターンを剥離、損傷させる
ことから微細な回路パターンを形成させにくいという問
題もある。従って、無電解めっきにおいても、シアン化
物を含有しないめっき液の適用が望ましいと考えられて
おり、例えば、亜硫酸金塩(NaAu(SO
溶液等といった非シアン系金めっき液の適用が検討され
ている。
[0005] By the way, as a plating solution used for gold plating, a cyan-based gold plating solution containing cyanide is generally used. However, since cyan-based gold salts are highly toxic, work safety and wastewater treatment are difficult. Not desirable from a viewpoint. Further, when a cyan-based gold plating solution is used, there is a problem that it is difficult to form a fine circuit pattern because excess cyanide peels and damages a resist pattern of a semiconductor component. Therefore, in electroless plating, it is considered that it is desirable to use a plating solution containing no cyanide. For example, gold sulfite (Na 3 Au (SO 3 ) 2 ) is considered.
Application of a non-cyanide gold plating solution such as a solution is under study.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で知られている非シアン系金めっき液はいずれも安定性
が低いという問題がある。例えば、上記亜硫酸金塩で
は、溶液中の亜硫酸イオンが大気中の酸素により酸化さ
れてその濃度が減少することにより、金(I)錯体の安
定性が低下しめっき液の分解が生じるということがあ
る。そして、この安定性の低いめっき液の使用によりめ
っき液槽又は配管にめっき液の金が析出、沈殿する金沈
現象が生じ、めっき作業に支障をきたすこととなる。
However, any of the non-cyanide gold plating solutions known so far has a problem of low stability. For example, in the above-mentioned gold sulfite, the sulfite ions in the solution are oxidized by oxygen in the atmosphere and the concentration thereof is decreased, so that the stability of the gold (I) complex is reduced and the plating solution is decomposed. is there. Then, the use of the plating solution having low stability causes a gold sedimentation phenomenon in which gold of the plating solution precipitates and precipitates in the plating solution tank or the piping, which hinders the plating operation.

【0007】そこで、非シアン系の無電解めっきにおい
ては、めっき液中に安定剤や錯化剤といった添加剤を添
加することでめっき液の分解を防止し、めっき処理を行
うこととしているが、このような対策は、安定剤のコス
ト及びめっき液製造工程が複雑となる為、そのコストが
上昇することとなる。そのため、非シアン系金めっき液
を用いた無電解めっきはあまり実用化が図られていない
のが現状である。
Therefore, in non-cyanide electroless plating, plating is performed by adding additives such as a stabilizer and a complexing agent to the plating solution to prevent decomposition of the plating solution. Such measures increase the cost of the stabilizer because the cost of the stabilizer and the plating solution manufacturing process become complicated. Therefore, at present, electroless plating using a non-cyanide-based gold plating solution has not been practically used.

【0008】本発明は、以上のような背景の下になされ
たものであり、安定性に優れ、添加剤を添加することな
くめっき作業が可能な無電解金めっき液を提供すること
を目的とする。また、このめっき液を用いた作業性に優
れ、良好な性質の皮膜を製造することができる金めっき
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to provide an electroless gold plating solution having excellent stability and capable of performing a plating operation without adding an additive. I do. Another object of the present invention is to provide a gold plating method which is excellent in workability using the plating solution and can produce a film having good properties.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、無電解金
めっき法に対して適用可能な非シアン系の金めっき液を
開発すべく鋭意研究を行った。ここで、無電解金めっき
法に適用可能な非シアン系の金めっき液に求められる特
性としては、上述したように、安定性を有すること、つ
まり、実際のめっき条件下(液温度)においてめっき液
を構成する化合物が分解することがないことがまず第1
に挙げられるが、これに加えて、その製造に複雑な工
程を要せず安価に製造可能であること、還元型無電解
めっき法に使用し還元剤を混合させたとき容易に金を析
出することができること、即ち、めっき液を構成する金
塩の還元電位が十分貴であり、金塩と還元剤との間に十
分なレドックス電位差が生じるものであること、の2つ
の特性が必要である。本発明者らは、この点を考慮し、
以上の条件を具備する非シアン系無電解金めっき液とし
て最適なものを見出すべく検討を行い、本願発明を想到
するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to develop a non-cyanide gold plating solution applicable to the electroless gold plating method. Here, as a characteristic required for the non-cyanide-based gold plating solution applicable to the electroless gold plating method, as described above, it is required to have stability, that is, to perform plating under actual plating conditions (solution temperature). First, the fact that the compounds constituting the liquid do not decompose is
In addition to this, in addition to that, it can be manufactured at low cost without requiring complicated steps in its manufacture, and easily deposits gold when mixed with a reducing agent used in the reduction type electroless plating method That is, two characteristics are required, that is, the reduction potential of the gold salt constituting the plating solution is sufficiently noble and a sufficient redox potential difference occurs between the gold salt and the reducing agent. . The present inventors have considered this point,
Investigation was made to find the most suitable non-cyanide electroless gold plating solution satisfying the above conditions, and came to the present invention.

【0010】本願請求項1記載の発明は、次式で示され
るビス(チオ尿素)金(I)錯体からなる金塩と、還元
剤とを含んでなる無電解金めっき液である。
The first aspect of the present invention is an electroless gold plating solution containing a gold salt comprising a bis (thiourea) gold (I) complex represented by the following formula and a reducing agent.

【0011】[0011]

【化2】 (式中、XはCl等のハロゲンイオン及び硝酸イオン
からなる群より選択される1価の陰イオンを示す。)
Embedded image (In the formula, X represents a monovalent anion selected from the group consisting of halogen ions such as Cl and nitrate ions.)

【0012】本発明において、その主要な要素となる金
塩であるビス(チオ尿素)金(I)錯体は、その構成元
素から明らかなように、シアン化物(CN)を含まない
非シアン系化合物である。従って、作業安全、排水処理
の点において問題もなく、非シアン系金めっき液として
の特性をそのまま有するものである。
In the present invention, the bis (thiourea) gold (I) complex, which is a gold salt as a main component thereof, is a non-cyanide compound containing no cyanide (CN), as is apparent from its constituent elements. It is. Therefore, there is no problem in terms of work safety and wastewater treatment, and the material has the characteristics as a non-cyanide-based gold plating solution as it is.

【0013】そして、本発明の第1の目的である、めっ
き液としての安定性についても、このビス(チオ尿素)
金(I)錯体は、大気中で熱及び光に対して安定であ
り、水等の溶媒に溶解させた場合においても安定に存在
し得る化合物である。従って、本発明によれば、安定剤
といった添加剤の添加がなくても安定した状態でめっき
作業が可能であり、添加剤を使用することなくめっき液
を製造することができ、そのコストを低減することがで
きる。
[0013] The stability of the plating solution, which is the first object of the present invention, also relates to the bis (thiourea).
The gold (I) complex is a compound that is stable to heat and light in the atmosphere and can exist stably even when dissolved in a solvent such as water. Therefore, according to the present invention, a plating operation can be performed in a stable state without the addition of an additive such as a stabilizer, and a plating solution can be manufactured without using an additive, thereby reducing the cost. can do.

【0014】また、このビス(チオ尿素)金(I)錯体
は、金のハロゲン化物(塩化金酸等の塩化物)又は金の
硝酸塩とチオ尿素とを混合し、チオ尿素の還元作用を利
用して反応させることで製造可能である。従って、複雑
な工程を経ることなく製造可能である。また、原料とな
る金塩化物の量に対する製造量、即ち、収率も比較的高
いことから、本発明に係る金めっき液は工業的生産に適
し、安価に大量生産することができる。
The bis (thiourea) gold (I) complex is obtained by mixing thiourea with a halide of gold (a chloride such as chloroauric acid) or a nitrate of gold and utilizing the reduction action of thiourea. The reaction can be carried out. Therefore, it can be manufactured without going through complicated steps. Further, since the production amount relative to the amount of gold chloride as a raw material, that is, the yield is relatively high, the gold plating solution according to the present invention is suitable for industrial production and can be mass-produced at low cost.

【0015】更に、還元型無電解めっき液とした場合の
適性についても、このビス(チオ尿素)金(I)錯体
は、後述するようにその還元電位が比較的貴であり、一
般的に使用される還元剤の酸化電位との間に十分なレド
ックス電位を有する。従って、本発明に係る金めっき液
は還元型無電解めっきのめっき液として使用可能であ
り、膜厚の大きい皮膜を効率的に製造することが可能で
あると考えられる。
Further, regarding the suitability of a reduction type electroless plating solution, the bis (thiourea) gold (I) complex has a relatively noble reduction potential as described later, and is generally used. Has a sufficient redox potential with the oxidation potential of the reducing agent to be used. Therefore, it is considered that the gold plating solution according to the present invention can be used as a plating solution for reduction-type electroless plating, and a film having a large film thickness can be efficiently produced.

【0016】そして、本発明に係る金めっき液は請求項
1の記載にあるように、還元剤の添加を前提とする。つ
まり、本発明は、還元型の無電解めっき方法に適用され
るものである。これは、還元剤を添加しない置換型無電
解めっきで製造される皮膜は厚さが薄いためであり、電
気・電子部材の回路パターンとして求められる膜厚の皮
膜を製造する為には還元型無電解めっき法によるのが効
率的であるからである。
The gold plating solution according to the present invention is based on the premise that a reducing agent is added. That is, the present invention is applied to a reduction type electroless plating method. This is because the film produced by the substitutional electroless plating without adding a reducing agent is thin, and in order to produce a film having a film thickness required for a circuit pattern of an electric / electronic member, the reduction type electroless plating is not necessary. This is because the electroplating method is efficient.

【0017】この還元剤としては、還元作用を有し一般
に還元剤と称されるものを使用することができる。従っ
て、L−アスコルビン酸、テトラヒドロホウ酸ナトリウ
ムといった還元作用の強い還元剤を使用しても金を析出
させることができるが、これら還元作用の強い還元剤を
用いた場合、めっき液中に沈殿物が生じると共に、めっ
き液の着色が生じることとなり良好な品質の皮膜が製造
できないことがある。
As the reducing agent, those having a reducing action and generally called a reducing agent can be used. Therefore, gold can be precipitated even by using a reducing agent having a strong reducing action such as L-ascorbic acid and sodium tetrahydroborate. Occurs, and the plating solution is colored, so that a film of good quality cannot be produced in some cases.

【0018】そこで、本発明に係る金めっき液に適用す
る還元剤としては、請求項2記載のように、次亜リン酸
ナトリウム(NaPH)、酒石酸(C
)、チオ尿素(CS(NH)の少なくとも
1種を使用するのが好ましい。本発明者らの検討によれ
ば、これらの還元剤を使用した場合には沈殿物の生成、
めっき液の着色は生じないからである。そして、これら
3種の還元剤のうち特に好ましいものとしては、酒石酸
が好ましい。還元剤として酒石酸を用いためっき液を用
いた場合、最も平滑性に優れた良好な皮膜を製造するこ
とができるからである。
Therefore, as the reducing agent applied to the gold plating solution according to the present invention, sodium hypophosphite (NaPH 2 O 2 ), tartaric acid (C 4 H)
It is preferable to use at least one of 6 O 6 ) and thiourea (CS (NH 2 ) 2 ). According to the study of the present inventors, when these reducing agents are used, formation of a precipitate,
This is because coloring of the plating solution does not occur. And tartaric acid is preferable as a particularly preferable one of these three reducing agents. This is because when a plating solution using tartaric acid as a reducing agent is used, a good film having the most excellent smoothness can be produced.

【0019】また、本発明に係る金めっき液の各成分の
濃度は、請求項2記載のように、ビス(チオ尿素)金
(I)錯体を5.0×10−4〜1.0×10−1M、
還元剤を1.0×10−3〜1.0Mとするのが好まし
い。金塩であるビス(チオ尿素)金(I)錯体の濃度に
ついて上記範囲とするのは、5.0×10−4M以下で
あると金の析出が生じないからであり、1.0×10
−1M以上添加しても金の析出速度、析出量に影響はな
いからである。そして、めっき液のコストをも考慮すれ
ば、ビス(チオ尿素)金(I)錯体の濃度は、5.0×
10−3〜1.0×10−2Mの範囲とするのが特に好
ましい。一方、還元剤の濃度について上記範囲とするの
は、1.0×10−3M以下であると還元作用に乏し
く、金の析出が生じないからであり、1.0M以上添加
しても還元作用に差異はなく1.0M以上の添加は還元
剤の無駄となるからである。そして、還元剤濃度につい
ては5.0×10−2Mとするのが特に好ましい。
Further, the concentration of each component of the gold plating solution according to the present invention is as follows: the bis (thiourea) gold (I) complex is 5.0 × 10 −4 to 1.0 ×. 10 -1 M,
It is preferable to use a reducing agent of 1.0 × 10 −3 to 1.0M. The reason why the concentration of the bis (thiourea) gold (I) complex, which is a gold salt, is set to the above range is that if the concentration is 5.0 × 10 −4 M or less, gold does not precipitate, and 1.0 × 10 −4 M or less. 10
This is because addition of -1 M or more does not affect the deposition rate and the amount of gold deposition. In consideration of the cost of the plating solution, the concentration of the bis (thiourea) gold (I) complex is 5.0 ×
It is particularly preferred to be in the range of 10 −3 to 1.0 × 10 −2 M. On the other hand, the reason why the concentration of the reducing agent is in the above range is that when the concentration is 1.0 × 10 −3 M or less, the reducing action is poor and gold is not deposited. This is because there is no difference in the action and addition of 1.0 M or more wastes the reducing agent. The concentration of the reducing agent is particularly preferably 5.0 × 10 −2 M.

【0020】尚、本発明に係る金めっき液は、水等の溶
媒に金塩であるビス(チオ尿素)金(I)錯体と還元剤
とを溶解させることで製造されるものであるが、その際
には、溶媒に還元剤を溶解させた還元剤溶液に、溶媒に
金塩を溶解させた金塩溶液とを別々に製造し、還元剤溶
液に金塩溶液を添加するようにするのが好ましい。固体
状態の金塩を還元剤溶液に添加することによっても製造
可能であるが、還元剤の種類によってはビス(チオ尿
素)金(I)錯体の溶解度が低下するためビス(チオ尿
素)金(I)錯体を十分溶解させることができないこと
があるからである。
The gold plating solution according to the present invention is produced by dissolving a bis (thiourea) gold (I) complex as a gold salt and a reducing agent in a solvent such as water. In this case, a reducing agent solution in which a reducing agent is dissolved in a solvent, a gold salt solution in which a gold salt is dissolved in a solvent are separately manufactured, and the gold salt solution is added to the reducing agent solution. Is preferred. It can be produced by adding a solid state gold salt to a reducing agent solution. However, depending on the type of the reducing agent, the solubility of the bis (thiourea) gold (I) complex decreases, so that bis (thiourea) gold ( This is because I) the complex may not be sufficiently dissolved.

【0021】このように、本発明に係る金めっき液は、
非シアン系の無電解めっき液として求められる特性を十
分具備するものである。そして、本発明に係る金めっき
液を用いためっき処理方法としては、通常の無電解めっ
き方法、即ち、金めっき液中に非めっき物に浸漬し、必
要な膜厚が得られるまで所定時間保持することによる。
ここで、本発明のような還元型無電解めっき法で使用さ
れるめっき液においては、めっき液の温度、pHにより
成膜速度、皮膜の性状が影響されるものと考えられる。
本発明者らは、このめっき条件による成膜速度、皮膜に
ついて検討し、本発明に係るめっきを使用した場合の最
適なめっき方法を見出した。
As described above, the gold plating solution according to the present invention comprises:
It has sufficient characteristics required for a non-cyanide electroless plating solution. As a plating method using the gold plating solution according to the present invention, a normal electroless plating method, that is, immersion in a non-plating material in a gold plating solution, and holding for a predetermined time until a required film thickness is obtained. By doing.
Here, in the plating solution used in the reduction type electroless plating method as in the present invention, it is considered that the film formation rate and the properties of the film are affected by the temperature and pH of the plating solution.
The present inventors have studied the film formation rate and the film under these plating conditions, and have found an optimal plating method when the plating according to the present invention is used.

【0022】まず、めっき液のpHについては2.0〜
5.0の範囲で行うのが好ましい。本発明で使用する金
塩であるビス(チオ尿素)金(I)錯体溶液のpHは約
4.0であること、及び、ビス(チオ尿素)金(I)錯
体は低pH域で安定であり、高pHでは不安定であり、
特にpH5.0以上では分解し沈殿が生じることがある
からである。
First, the pH of the plating solution is 2.0 to
It is preferable to carry out in the range of 5.0. The pH of the bis (thiourea) gold (I) complex solution which is a gold salt used in the present invention is about 4.0, and the bis (thiourea) gold (I) complex is stable in a low pH range. Yes, unstable at high pH,
In particular, if the pH is 5.0 or more, it may decompose and precipitate.

【0023】また、めっき作業時のめっき液の温度につ
いては、室温〜80℃の範囲で行うのが好ましい。本発
明に係るビス(チオ尿素)金(I)錯体をするめっき方
法においては、めっき液温度を高くすることでめっき速
度を上昇させることができるものの、80℃を超えると
めっき速度が速すぎ、皮膜の性状悪化することとなるか
らである。また、80℃以上ではビス(チオ尿素)金
(I)錯体が分解しないまでも着色することがあるから
である。
The temperature of the plating solution during the plating operation is preferably in the range of room temperature to 80 ° C. In the plating method using the bis (thiourea) gold (I) complex according to the present invention, the plating rate can be increased by increasing the plating solution temperature, but if the temperature exceeds 80 ° C., the plating rate is too high. This is because the properties of the film deteriorate. At 80 ° C. or higher, the bis (thiourea) gold (I) complex may be colored even if it is not decomposed.

【0024】尚、本発明に係る無電解めっき法において
は、めっき液を攪拌することなく静止状態でめっき処理
を行うのが好ましい。めっき液を攪拌することで基板表
面への金イオンの供給が促進されることとなりめっき速
度が高くなるものの、この場合、過剰な金析出が生じ皮
膜の性状が悪くなるからである。
In the electroless plating method according to the present invention, it is preferable to perform the plating treatment in a stationary state without stirring the plating solution. This is because, by stirring the plating solution, the supply of gold ions to the substrate surface is promoted and the plating rate is increased, but in this case, excessive gold precipitation occurs and the properties of the film deteriorate.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面と共に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】第1実施形態:本実施形態では、ビス(チ
オ尿素)金(I)錯体として、ビス(チオ尿素)金
(I)塩化物を製造し、その溶液の特性評価を行った
後、各種の還元剤を混合しためっき液を建浴し、各めっ
き液におけるめっき速度、皮膜の性状を検討した。
First Embodiment : In the present embodiment, bis (thiourea) gold (I) chloride is produced as a bis (thiourea) gold (I) complex, and the properties of the solution are evaluated. A plating solution mixed with various reducing agents was put into a bath, and the plating speed and film properties of each plating solution were examined.

【0027】ビス(チオ尿素)金(I)塩化物の製造及
び特性評価:塩化金水和物(H〔AuCl〕・4H
O)30gを水に溶解した水溶液と、チオ尿素22.2
gを水に溶解した水溶液とを混合し1時間攪拌した。そ
して、この混合溶液を濾過し、濾液をエバポレータで温
度50℃で結晶が析出するまで濃縮し、更に0℃以下で
30分氷冷して結晶を成長させた。精製した結晶をフィ
ルターで捕集しこの結晶をアセトン、ジエチルエーテル
で数回洗浄し、乾燥機で2時間真空乾燥した。この結
果、ビス(チオ尿素)金塩化物の白色粉末が得られた。
Production of bis (thiourea) gold (I) chloride
And characteristic evaluation : gold chloride hydrate (H [AuCl 4 ] .4H 2
O) an aqueous solution in which 30 g is dissolved in water, and thiourea 22.2
g in water and mixed with water and stirred for 1 hour. Then, the mixed solution was filtered, the filtrate was concentrated at a temperature of 50 ° C. using an evaporator until crystals were precipitated, and further cooled with ice at 0 ° C. or lower for 30 minutes to grow crystals. The purified crystals were collected by a filter, washed with acetone and diethyl ether several times, and dried in a drier for 2 hours under vacuum. As a result, a white powder of bis (thiourea) gold chloride was obtained.

【0028】このビス(チオ尿素)金(I)塩化物につ
いて、還元電位の評価を行った。この評価は、ビス(チ
オ尿素)金(I)塩化物水溶液のサイクリックボルタン
メトリー曲線(以下、CV曲線という。)を測定するこ
とにより行った。CV曲線は、上記方法にて製造したビ
ス(チオ尿素)金(I)塩化物を純水に溶解し、0.5
mM、1.0mMの水溶液とし、これらに指示電解質と
して硝酸カリウムを0.5Mとなるように添加した電解
液を電解することにより測定した。測定は、作用極及び
対極に金板(寸法1×1cm、表面積2cm)を用
い、参照電極として銀/塩化銀電極(Ag/AgCl)
を用いた。また、CV曲線の測定はポテンショスタット
/ガルバノスタットにより行い、電位値の掃引速度は1
00mV/secとした。
The bis (thiourea) gold (I) chloride was evaluated for reduction potential. This evaluation was performed by measuring a cyclic voltammetry curve (hereinafter, referred to as a CV curve) of the bis (thiourea) gold (I) chloride aqueous solution. The CV curve is obtained by dissolving bis (thiourea) gold (I) chloride produced by the above method in pure water,
The measurement was carried out by electrolyzing an electrolytic solution prepared by preparing an aqueous solution of 1 mM or 1.0 mM and adding potassium nitrate as an indicator electrolyte to the aqueous solution to a concentration of 0.5 M. For the measurement, a gold plate (dimension 1 × 1 cm, surface area 2 cm 2 ) was used for the working electrode and the counter electrode, and a silver / silver chloride electrode (Ag / AgCl) was used as a reference electrode.
Was used. The CV curve was measured with a potentiostat / galvanostat, and the potential value was swept at 1 speed.
00 mV / sec.

【0029】図1は、0.5mM、1.0mM−ビス
(チオ尿素)金(I)塩化物水溶液のCV曲線を示す。
図1には、参照曲線として指示電解質である硝酸カリウ
ム水溶液のCV曲線も同時に示している。この図1から
わかるように、ビス(チオ尿素)金(I)塩化物水溶液
のCV曲線においては、硝酸カリウムのCV曲線にはみ
られない還元ピークが+0.2V(vs.Ag/AgC
l)及び−0.7v(vs.Ag/AgCl)でみられ
るが、ビス(チオ尿素)金(I)塩化物の濃度を増加さ
せるに従い+0.2V(vs.Ag/AgCl)のピー
クが鋭くなっている。よって、ビス(チオ尿素)金
(I)塩化物の還元電位は+0.2V(vs.Ag/A
gCl)であることがわかった。このことは、ビス(チ
オ尿素)金(I)塩化物水溶液は、還元型無電解めっき
液として、一般的に用いられている還元剤のほとんどと
併用することができることを示している。
FIG. 1 shows CV curves of aqueous solutions of 0.5 mM and 1.0 mM bis (thiourea) gold (I) chloride.
FIG. 1 also shows a CV curve of a potassium nitrate aqueous solution as an indicator electrolyte as a reference curve. As can be seen from FIG. 1, in the CV curve of the bis (thiourea) gold (I) chloride aqueous solution, a reduction peak not found in the CV curve of potassium nitrate was +0.2 V (vs. Ag / AgC
1) and -0.7 v (vs. Ag / AgCl), but the peak of +0.2 V (vs. Ag / AgCl) becomes sharper as the concentration of bis (thiourea) gold (I) chloride is increased. Has become. Therefore, the reduction potential of bis (thiourea) gold (I) chloride is +0.2 V (vs. Ag / A
gCl). This indicates that the bis (thiourea) gold (I) chloride aqueous solution can be used together with most of the commonly used reducing agents as a reduction type electroless plating solution.

【0030】金めっき液の建浴:上記方法にて製造した
ビス(チオ尿素)金(I)塩化物を用いて、めっき液の
建浴を行った。純水20mLに還元剤として次亜リン酸
ナトリウム、チオ尿素、酒石酸を溶解させ、この溶液に
純水20mLにビス(チオ尿素)金(I)塩化物を溶解
させた溶液をゆっくりと加え両者を混合してめっき液を
建浴した。この際の、ビス(チオ尿素)金(I)塩化物
及び各還元剤の濃度はめっき液全量に対してそれぞれ、
0.005M,0.05Mとなるようにし、各還元剤毎
に3種類のめっき液を製造した。また、本実施形態にお
いては、還元剤溶液とビス(チオ尿素)金(I)塩化物
溶液とを混合することにより行ったが、既に述べたよう
に、還元剤溶液にビス(チオ尿素)金(I)塩化物を固
体の状態で加えても良い。
Bathing of gold plating solution : A bath of plating solution was prepared using bis (thiourea) gold (I) chloride produced by the above method. Sodium hypophosphite, thiourea, and tartaric acid are dissolved as reducing agents in 20 mL of pure water, and a solution of bis (thiourea) gold (I) chloride in 20 mL of pure water is slowly added to this solution, and both are added. The plating solution was mixed to form a bath. At this time, the concentrations of bis (thiourea) gold (I) chloride and each reducing agent were respectively based on the total amount of the plating solution.
The concentration was adjusted to 0.005M and 0.05M, and three types of plating solutions were produced for each reducing agent. In the present embodiment, the reduction is performed by mixing the reducing agent solution and the bis (thiourea) gold (I) chloride solution. However, as described above, the bis (thiourea) gold is added to the reducing agent solution. (I) The chloride may be added in a solid state.

【0031】めっき処理:このめっき液を用いてNiめ
っき基板に金めっき処理を行った。使用した基板は、N
iFe板(20×20×0.3mm)に0.5μm厚の
Niめっきを施したものを0.8×12×0.3mmに
切り出したものを用い、電解脱脂をし、50%塩酸溶液
に30sec浸漬してエッチングして酸化皮膜除去を行
った後直ちにめっき処理に供した。
Plating treatment : Using this plating solution, a Ni plating substrate was subjected to gold plating treatment. The substrate used was N
Using an iFe plate (20 × 20 × 0.3 mm) obtained by subjecting a 0.5 μm-thick Ni plating to a cut of 0.8 × 12 × 0.3 mm, electrolytic degreasing is performed, and a 50% hydrochloric acid solution is used. Immediately after the oxide film was removed by immersion for 30 sec and etching to remove the oxide film, it was subjected to plating treatment.

【0032】そして、上記方法により製造された3種の
めっき液を30mL採取してビーカーに入れ、このめっ
き液に基板を浸漬しめっき処理を行った。この際のめっ
き処理はめっき液の攪拌を行わずに行っている。またこ
の際のめっき条件としては、めっき液pHを4.0に調
整し、めっき液温度を室温とした。
Then, 30 mL of the three kinds of plating solutions produced by the above method were sampled and placed in a beaker, and the substrate was immersed in the plating solution to perform plating. The plating process at this time is performed without stirring the plating solution. As plating conditions at this time, the pH of the plating solution was adjusted to 4.0, and the temperature of the plating solution was set to room temperature.

【0033】その結果、本実施形態で製造しためっき液
のいずれにおいても金と思われる皮膜の析出が確認され
た。各めっき液中で析出した皮膜厚さの時間変化の測定
結果を図2に示す。この図2から、本実施形態で製造し
た3種のめっき液のうち、次亜リン酸ナトリウム、酒石
酸を還元剤としためっき液においては、皮膜厚さとめっ
き時間との間にほぼ直線関係が成り立ち一定のめっき速
度を示すことがわかった。一方、チオ尿素を還元剤とし
ためっき液では、めっき時間の増加と共に皮膜厚さがめ
っき時間の増加とともに増加しているものの、めっき速
度としては一定的ではないことがわかった。また、めっ
き速度がほぼ一定である次亜リン酸ナトリウム、酒石酸
を還元剤としためっき液とを比較すると、次亜リン酸ナ
トリウムを還元剤としためっき液の方が若干めっき速度
が速いことがわかった。
As a result, it was confirmed that any of the plating solutions manufactured in the present embodiment deposited a film which was considered to be gold. FIG. 2 shows the measurement results of the time change of the thickness of the film deposited in each plating solution. From FIG. 2, it can be seen that, among the three plating solutions manufactured in the present embodiment, the plating solution using sodium hypophosphite and tartaric acid as a reducing agent has a substantially linear relationship between the film thickness and the plating time. It was found that the plating rate was constant. On the other hand, in the plating solution using thiourea as a reducing agent, it was found that the plating rate was not constant, although the film thickness increased with the plating time with the plating time. In addition, when compared with a plating solution using sodium hypophosphite and tartaric acid as a reducing agent, the plating rate of which is almost constant, the plating rate using a sodium hypophosphite as a reducing agent is slightly higher. all right.

【0034】ここで、各めっき液にて析出した皮膜が金
であることを確認するため、皮膜析出後の基板表面につ
いてXRD(X線回折分析)を行ったところ、いずれの
皮膜も金であることが確認された。図3に、酒石酸を還
元剤としためっき液にて析出させた皮膜のX線回折プロ
ファイルを示す。
Here, in order to confirm that the film deposited by each plating solution was gold, XRD (X-ray diffraction analysis) was performed on the substrate surface after the film deposition, and all the films were gold. It was confirmed that. FIG. 3 shows an X-ray diffraction profile of a film deposited with a plating solution using tartaric acid as a reducing agent.

【0035】更に、酒石酸を還元剤としためっき液にて
析出させた皮膜について、SEM(走査型電子顕微鏡)
にて表面形態を観察した。その際のSEM像を図4に示
すが、この酒石酸を還元剤としためっき液にて析出させ
た金皮膜は比較的平滑であることがわかった。
Further, the film deposited with a plating solution using tartaric acid as a reducing agent was subjected to SEM (scanning electron microscope).
And the surface morphology was observed. FIG. 4 shows an SEM image at that time, and it was found that the gold film deposited with the plating solution using tartaric acid as a reducing agent was relatively smooth.

【0036】第2実施形態:本実施形態では、還元剤と
して酒石酸を用いためっき液について、めっき液のpH
を変化させてめっき処理を行い、pHのめっき速度に対
する影響を検討した。
Second Embodiment : In this embodiment, a plating solution using tartaric acid as a reducing agent is used.
The plating treatment was carried out while changing the pH, and the effect of pH on the plating rate was examined.

【0037】第1実施形態と同様の手法にて製造しため
っき液について、第1実施形態と同様の前処理をしたN
iFe基板を浸漬しめっき処理を行った。この際のめっ
き液のpHは、調整処理を行っていないめっき液(pH
=2.3)と調整処理を行っためっき液(pH=4.
0)の2種類を用いた。図5は、この際の膜厚の変化を
示す図である。この図5より、本発明に係る金めっき液
は、pH値が大きくなることでめっき速度が上昇するこ
とがわかった。これは、めっき液のpHが上昇するのに
伴い、還元剤である酒石酸の酸化電位が卑な方向へシフ
トし、金(I)錯体とのレドックス電位差が大きくなる
為と考えられる。
The plating solution manufactured by the same method as in the first embodiment was subjected to the same pretreatment as in the first embodiment.
The iFe substrate was immersed and plated. At this time, the pH of the plating solution is adjusted by a plating solution (pH
= 2.3) and the plating solution (pH = 4.
0) were used. FIG. 5 is a diagram showing a change in the film thickness at this time. From FIG. 5, it was found that the plating rate of the gold plating solution according to the present invention was increased by increasing the pH value. This is considered to be because the oxidation potential of tartaric acid as a reducing agent shifts to a lower direction as the pH of the plating solution increases, and the redox potential difference with the gold (I) complex increases.

【0038】第3実施形態:本実施形態では、還元剤と
して酒石酸を用いためっき液について、めっき液の温度
を変化させてめっき処理を行い、温度のめっき速度に対
する影響を検討した。
Third Embodiment In the present embodiment, a plating treatment was performed on a plating solution using tartaric acid as a reducing agent while changing the temperature of the plating solution, and the effect of the temperature on the plating rate was examined.

【0039】ここでのめっき液は第1実施形態で製造し
ためっき液と同様である。また、めっき処理を行う基板
も第1実施形態と同様の処理を行った基板を用いた。そ
して、めっき液の温度を室温、40℃、60℃の3つの
温度でめっき処理を行った。図6は、各めっき液温度で
めっき処理を行ったときの皮膜の厚さ変化を示す。この
図6から、本発明に係る金めっき液は、液温度の上昇に
伴いめっき速度が増加することが確認され、液温度によ
りめっき速度の調整が可能であることがわかった。
The plating solution here is the same as the plating solution manufactured in the first embodiment. Further, a substrate on which the same treatment as in the first embodiment was performed was used as a substrate on which plating was performed. Then, the plating treatment was performed at three temperatures: room temperature, 40 ° C., and 60 ° C. FIG. 6 shows a change in the thickness of the film when plating is performed at each plating solution temperature. From FIG. 6, it was confirmed that the plating rate of the gold plating solution according to the present invention increased with increasing solution temperature, and it was found that the plating rate could be adjusted by the solution temperature.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る金め
っき液は安定性に優れ、めっき時に添加剤を添加しなく
とも分解することなくめっき処理が可能である。また、
本発明に係るめっき液は、めっき液pH、液温を調整す
ることでめっき速度を制御することができ、適当な範囲
内における作業により安定的に良好な性質の皮膜を製造
することができる。
As described above, the gold plating solution according to the present invention is excellent in stability and can be plated without being decomposed without adding an additive during plating. Also,
In the plating solution according to the present invention, the plating rate can be controlled by adjusting the plating solution pH and the solution temperature, and a film having good properties can be stably manufactured by an operation within an appropriate range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】0.5mM及び1.0mM−ビス(チオ尿素)
金(I)塩化物水溶液のCV曲線を示す図。
FIG. 1: 0.5 mM and 1.0 mM bis (thiourea)
The figure which shows the CV curve of gold (I) chloride aqueous solution.

【図2】各めっき液中で析出した皮膜厚さの時間変化の
測定結果
Fig. 2 Measurement result of time change of film thickness deposited in each plating solution

【図3】酒石酸を還元剤としためっき液にて析出させた
皮膜のX線回折プロファイルを示す図。
FIG. 3 is a view showing an X-ray diffraction profile of a film deposited with a plating solution using tartaric acid as a reducing agent.

【図4】酒石酸を還元剤としためっき液にて析出させた
皮膜のSEM像を示す図。
FIG. 4 is a view showing an SEM image of a film deposited with a plating solution using tartaric acid as a reducing agent.

【図5】2種のpHのめっき液(pH=2.3、pH=
4.0)中でめっき処理を行ったときの膜厚の変化を示
す図。
FIG. 5 shows two types of plating solutions (pH = 2.3, pH =
The figure which shows the change of the film thickness when plating processing is performed in 4.0).

【図6】各めっき液温度でめっき処理を行ったときの膜
厚の変化を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a change in film thickness when plating is performed at each plating solution temperature.

フロントページの続き Fターム(参考) 4K022 AA02 AA42 AA47 BA03 DA01 DB02 DB04 DB07 DB08 DB24 5E343 BB23 CC78 DD33 DD36 GG06Continued on the front page F term (reference) 4K022 AA02 AA42 AA47 BA03 DA01 DB02 DB04 DB07 DB08 DB24 5E343 BB23 CC78 DD33 DD36 GG06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次式で示されるビス(チオ尿素)金
(I)錯体からなる金塩と、還元剤とを含んでなる無電
解金めっき液。 【化1】 (式中、XはCl等のハロゲンイオン及び硝酸イオン
からなる群より選択される1価の陰イオンを示す。)
1. An electroless gold plating solution comprising a gold salt comprising a bis (thiourea) gold (I) complex represented by the following formula, and a reducing agent. Embedded image (In the formula, X represents a monovalent anion selected from the group consisting of halogen ions such as Cl and nitrate ions.)
【請求項2】 化1のビス(チオ尿素)金(I)錯体を
5.0×10−4〜1.0×10−1M、還元剤を1.
0×10−3〜1.0Mの濃度で含有する請求項1記載
の無電解金めっき液。
2. The bis (thiourea) gold (I) complex of the formula (1) is used in an amount of 5.0 × 10 −4 to 1.0 × 10 −1 M, and the reducing agent is used in an amount of 1.10 × 10 −1 M.
The electroless gold plating solution according to claim 1, wherein the electroless gold plating solution is contained at a concentration of 0 × 10 −3 to 1.0 M.
【請求項3】 還元剤は、次亜リン酸ナトリウム、チオ
尿素、酒石酸の1種又はこれらの混合物である請求項1
又は請求項2記載の無電解金めっき液。
3. The reducing agent is one of sodium hypophosphite, thiourea, tartaric acid or a mixture thereof.
Or the electroless gold plating solution according to claim 2.
【請求項4】 請求項1〜請求項3記載の金めっき液に
被めっき物を浸漬することにより被めっき物をめっきす
る無電解金めっき方法であって、 該金めっき液のpHを2.0〜5.0としてめっきする
無電解金めっき方法。
4. An electroless gold plating method for plating an object to be plated by immersing the object in the gold plating solution according to claim 1, wherein the pH of the gold plating solution is 2. An electroless gold plating method of plating with 0 to 5.0.
【請求項5】 金めっき液の温度を室温〜80℃として
めっきする請求項4記載の無電解金めっき方法。
5. The electroless gold plating method according to claim 4, wherein the plating is performed by setting the temperature of the gold plating solution at room temperature to 80 ° C.
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