JP2002146589A - 誘電体表面上に導電層を製造する方法 - Google Patents
誘電体表面上に導電層を製造する方法Info
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Abstract
する。 【解決手段】 ビスマス物質と硫黄物質で基体を処理
し、さらに該基体をめっきすることを含む、金属堆積方
法が開示される。
Description
特に、誘電体表面を導電体にすることに関する。本発明
は、例えば、誘電体表面に電気めっき、特にニッケルめ
っきを行う種々の産業領域において使用されることがで
きる。本発明の方法により金属被覆された誘電アイテム
は、例えば、装飾または保護機能が要求されるところ
で、ガルバノプラスチック法(galvanoplas
tic method)を用いたプレスフォーム(pr
ess−form)の製造において、または電磁放射を
遮蔽するためのアセンブリーのために使用されることが
できる。
ことが公知であり(ソビエト連邦特許第980858
号、B05D5/12 1982)、該方法において
は、誘電体表面が銅のアミン塩溶液で処理され、次いで
水に浸漬され、次いで硫化物溶液に浸漬され、次いで水
でリンスされる。この方法を用い、前記ソビエト連邦特
許に開示された操作シークエンスを少なくとも3回繰り
返すことによって、優良な導電表面が得られることがで
きる。これは、全体のプロセスの所用時間を長くし、水
および化学薬品の消費を増大させ、さらに自動化された
生産ラインの使用をより困難にする。硫化銅(II)の
導電表面を製造するための、他の特定の方法が存在する
ことも公知であり(ソビエト連邦特許第1762454
号、H05K3/42、3/18、1991)、該方法
においては誘電アイテムが1価の銅塩の溶液に浸漬さ
れ、次いで0.0025/0.025の過硫酸カリウ
ム、ヨードまたは亜硝酸カリウムの溶液に浸漬され、次
いで水でリンスされ、アルカリ金属の硫化物溶液に浸漬
される。このプロセスは室温で行われ、それぞれの操作
は2回繰り返される。ソビエト連邦特許第176245
4号に開示される方法の欠点は、先行する特許に開示さ
れる欠点と同じである。さらに、両方の出願に開示され
た方法では、アイテムの隔離された一部分を被覆せずに
残すことが不可能であり、すなわち、選択的な導電コー
ティングを達成することができない。また、リトアニア
国特許庁公報(VPB)No.5、2000に開示され
た、リトアニア国特許出願第98−161号も参照。該
文献が開示する方法は、コバルト溶液の使用という問題
を含む、顕著な欠点も有している。誘電体表面を導電性
にする新たな方法が望まれている。
monia hydroxide)またはアミンを使用
することなく、誘電体表面上に、優良な導電金属硫化物
コーティングを選択的に製造し、さらに、プロセスをよ
り短縮することを可能にする。本発明は、安定なイオン
溶液を使用して、導電コーティングを製造することも可
能にする。より詳細には、本発明の方法は、誘電体表面
を、ビスマスを含む組成物および硫黄(硫化物)で処理
することを含む。好ましくは、誘電基体はビスマスイオ
ン、特に3価ビスマスイオンを含む溶液で処理される。
次いで、処理された基体は、好ましくは、硫化物溶液で
処理される。ビスマス組成物での処理と硫黄処理との間
に、適切には、水でのリンスが行われることができる。
は好適にはエッチングされる。種々のエッチング剤が使
用されることができる。概して、好ましくは、例えば、
KIO4、またはK2S2O8、およびCrO3を含
む、酸性の水溶液である。種々の硫黄組成物が使用され
ることもできる。硫黄塩を含む水性溶液が概して好まし
く、例えば、硫化ナトリウムまたは硫化カリウム水溶液
である。本発明の方法は、重金属と強固な錯化合物を形
成する、アンモニアヒドロキシド、アミンまたは他の化
合物を使用することなく、優良な金属硫化物導電コーテ
ィングを、誘電体表面上に、選択的に製造することを可
能にする。さらに、本発明の方法は、高度に安定な金属
イオン溶液を使用して、導電コーティングを生じさせ
る。すなわち、先行のシステムと異なる点は、本発明の
ビスマス処理組成物が長期間高度に安定であることであ
る。例えば、後述する表1に示される結果を参照。
れた、その上部に金属めっきを有する物品も含む。本発
明の方法および物品は、例えばプリント回路板または他
の電子パッケージング基板をはじめとする、電気回路お
よび導電体を形成すること、金属仕上げ、および例え
ば、電磁遮蔽物の製造をはじめとする他の用途を含む、
広範囲の用途に有用である。本発明の方法は、装飾また
は保護ニッケルめっき、または他の装飾または保護金属
層を堆積させるのに特に有用である。本発明の他の観点
については後述される。
リロニトリルブタジエンスチレン)コポリマー基体、エ
ポキシ樹脂基体、ポリエーテルイミド基体等をはじめと
するポリマー基体をめっきするための新たな方法を提供
する。本発明の方法は、概して、ビスマス処理工程の使
用を含む。その後の硫化物物質または組成物での処理
が、例えば、電解ニッケル、銅、金、銀、白金または他
の金属めっき組成物溶液での基体の高品質の金属化を可
能にする。他の先行技術のシステムと異なり、金属層を
堆積させるために、Pd、またはPd/すず、白金また
は他の金属をはじめとするめっき触媒を使用する必要が
ない。また、コバルトのような不安定な処理溶液を使用
することが必要とされない。
めには、好ましくは、誘電基体はまず、その後のコンデ
ィショニングおよびめっきに最適化された、化学的およ
び物理的に改質されたを表面を提供できるような、エッ
チング溶液で処理される。そのような材料は、典型的に
は、強力な酸化剤を含み、さらに、上述のような酸性組
成物および過マンガン酸アルカリ塩組成物を含む。本発
明に従って使用される処理組成物は、スプレー適用およ
び浸漬を含む、種々の方法によって誘電基体に適用され
ることができる。処理組成物は、典型的には基体に溶液
として適用される。
使用されることができる。3価のビスマス種が特に好ま
しい。無機および有機ビスマス物質の両方が好適に使用
され、例えば、Bi(NO3)3、BiCl2、または
Bi(CH3COO)3が挙げられる。これらのビスマ
ス組成物は、好ましくは、酸性水性溶液中に存在し、例
えば、HCl、HNO3、または酢酸溶液である。該溶
液は比較的少量のビスマス物質を含むことができ、例え
ば、該溶液は好適には、水性処理溶液中で、0.000
1〜約1モル濃度(molar)のビスマスイオン濃度
であり、好ましくは、約0.005〜約0.5モル濃度
のビスマスイオン濃度であり、さらにより好ましくは、
約0.005〜約0.3モル濃度のビスマスイオン濃度
である。ビスマス組成物は誘電基体に室温で適用される
ことができ、良好な結果を達成できるが、ビスマス溶液
は高温であっても良い。
基体は硫黄組成物、好ましくは、硫化物種、例えば、N
a2SもしくはK2Sをはじめとする硫黄塩、またはア
ルキルスルフィドをはじめとする有機硫化物を含む水性
溶液で処理される。Na2SまたはK2Sが、概して好
ましい。硫化物組成物は誘電基体に室温で適用されるこ
とができ、良好な結果を達成できるが、硫化物組成物は
高温であっても良い。上記組成物での誘電基体の処理時
間は広範囲に変化することが可能であり、概して、0.
25〜10分の処理時間が好適であり、より典型的に
は、0.5〜約1、2、3、4もしくは5分、またはそ
れ以上である。好ましくは、処理された誘電基体は、処
理工程の間、すなわち、エッチング後、ビスマス処理
後、および続いての硫黄処理後に水でリンスされる。基
体は、好適には、めっきの前に乾燥されることができ
る。
とができる。めっき組成物は商業的に入手可能である。
例えば、好適な電解銅、ニッケルおよび金めっき組成物
はシプレイカンパニー(マルボロ、マサチューセッツ)
から入手可能である。好ましいニッケル電気めっき用め
っき組成物およびこれらに使用するための方法は後述の
実施例に記載される。Coombs、Printed
Circuits Handbook(第3版、McG
raw Hill)も参照。該文献における、好適なめ
っき組成物およびこれらの使用についてのさらなる記載
は本明細書の一部として参照される。本発明に従った使
用のための好ましい電解銅めっき組成物は、水性組成物
を含み、該組成物は60g/Lの濃度のCuSO45H
2O;225g/Lの濃度のH2SO4;および50p
pmの濃度のClイオンを含む。めっきされるべき処理
された基体は、好適には、複数のカソードレールおよび
一台の整流器が付設され、前記銅めっき溶液が充填され
た、空気撹拌されためっきタンク内に浸漬される。めっ
きの間、次の堆積条件が好適に使用される:電流密度は
14.5mA/cm2;DC波形はDC;およびめっき
浴温度は25℃である。
固体成分がその中に溶解されているような流動性物質、
および1以上の添加成分が該流体中に分散されるか、ま
たは充分に溶解されていないような前記流動性物質を含
む。好ましくは、ほとんどまたは全ての添加成分が、充
分に該流動性キャリア(典型的には水である)に溶解さ
れる。以下に示す非限定的な実施例は本発明を例示する
ものである。本明細書において示される全ての参考文献
は本明細書の一部として参照される。
ビニル、ジビニルおよびスチレンのコポリマー)プラス
チック物質からなる誘電プレートから製造された製造物
が、5分間室温で、13MのH3PO4および0.5M
のK2S2O8を含む溶液中でエッチングされるか、ま
たは5分間60℃の温度で、3.8MのH2SO4およ
び3.8MのCrO3を含む溶液中でエッチングされ、
さらに水でリンスされた。次の実施例においては、誘電
性耐衝撃性(dielectric−shock−re
sistant)ポリスチレン(SAPS)が、17M
のH2SO4および0.5MのKIO4を含む溶液中で
5分間、室温でエッチングされ、水でリンスされた。エ
ッチング後、製造物は、0.005/0.300MのB
i(NO3)3、またはBiCl3、またはBi(CH
3COO)3、および0.01/0.35MのHN
O3、またはHCl、またはCH3COOHを含む溶液
中で、2分間室温で処理された。この後、製造物は水で
リンスされ、0.01/0.25MのNa 2SまたはK
2Sを含む溶液中で、さらに30秒間、室温で処理され
た。プロセスが完了したときに、アイテムは蒸留水でリ
ンスされ、乾燥され、15分間、1/1.2MのNiS
O4;0.15/0.2MのNiCl2および0.4/
0.5MのH3BO3を含むWatts電解質中で、初
期電流密度0.3A/dm3であって、接点からのニッ
ケルコーティングの進展に従って、3A/dm3に増加
させて、40℃の電解質温度で、ニッケルめっきされ
た。
は、溶液が不安定であることを示す)、または沈殿物が
存在しないか(このことは、溶液が安定であることを示
す)を試験して、金属イオン溶液の安定性が評価され
た。導電硫化物コーティングの滑らかさが、処理直後
に、日光の下で、目視によって評価された。パラメータ
としては、「滑らか」または「滑らかでない」の2つを
使用した。コーティングの電気伝導性は、接点からの化
学的なニッケルめっき進展速度によって評価され、セン
チメートル/分で表した。誘電アイテム上に導電コーテ
ィングを選択的に生じさせる能力については、アイテム
の隔離された部分がニッケルで覆われるか否かを試験す
ることにより評価された。次の実施例1〜7において
は、実施例1、3および6はコントロール目的のもので
あるが、実施例2、4、5および7は、異なる濃度のビ
スマス成分イオンで、さらに異なる技術的手段を用い
て、本発明の方法に従って調製されたものである。実施
例3、4、5、6および7においては、処理されたの
は、表面積50cm 2のABSプラスチックプレートで
あるが、実施例2においては、表面積70cm2の耐衝
撃性ポリスチレン(SAPS)からなる異形材の(pr
ofiled)アイテムであった。
を、5分間、室温で、17MのH2SO4および0.5
MのKIO4を用いて、エッチングした。エッチング
後、アイテムは水でリンスされ、さらに、0.01Mの
CoF3および0.35MのNH4OHを含む溶液中
で、10分間、室温で処理された。この処理の後、アイ
テムは、pH5までの酢酸水中でリンスされ、さらに、
0.1MのNa2Sを含む硫化物溶液中で30秒間処理
された。処理後、アイテムは蒸留水でリンスされ、乾燥
され、1.2MのNiSO4;0.2MのNiCl2;
および0.5MのH3BO3を含むWatts電解質中
で、15分間、初期電流密度0.3A/dm2、温度4
0℃でニッケルめっきされた。
記載された方法に従ってエッチングされた。エッチング
後、アイテムは水でリンスされ、さらに、0.01Mの
Bi(NO 3)3および0.03MのHNO3を含む溶
液中で2分間、室温で処理された。その後、アイテムは
水でリンスされ、0.1MのNa2Sを含む硫化物溶液
中で30秒間処理された。処理後、アイテムは蒸留水で
リンスされ、乾燥され、実施例1に記載されたように、
Watts電解質中で、15分間ニッケルめっきされ
た。
ートが、13MのH3PO4および0.5MのK2S2
O8を含む溶液で、5分間、室温でエッチングされた。
エッチング後、プレートは水でリンスされ、0.25M
のCoCl2および0.7Mのトリエタノールアミンを
含む溶液で、10分間、室温で処理された。これに続い
て、プレートは水でリンスされ、Na2CO3によって
アルカリ度(alkalinity)をpH9.0に上
げ、さらに、0.01Mの硫化ナトリウムを含む硫化物
溶液中で30秒間、室温で処理した。処理後、アイテム
は蒸留水でリンスされ、乾燥され、実施例1に記載され
たように、Watts電解質中で、15分間ニッケルめ
っきされた。
および0.5MのK2S2O8を含む溶液で、5分間、
室温でエッチングされた。エッチング後、プレートは水
でリンスされ、0.3Mの酢酸ビスマスおよび0.35
Mの酢酸を含む溶液で、2分間、室温で処理された。こ
れに続いて、プレートは水でリンスされ、さらに、0.
01MのNa2Sを含む硫化物溶液中で30秒間、室温
で処理した。処理後、アイテムは蒸留水でリンスされ、
乾燥され、実施例1に記載されたように、Watts電
解質中で、15分間ニッケルめっきされた。
および0.5MのK2S2O8を含む溶液で、5分間、
室温でエッチングされた。エッチング後、プレートは水
でリンスされ、0.005MのBi(NO3)3および
0.01MのHNO3を含む溶液で、2分間、室温で処
理された。これに続いて、プレートは水でリンスされ、
さらに、0.01MのNa2Sを含む硫化物溶液中で3
0秒間、室温で処理した。処理後、アイテムは蒸留水で
リンスされ、乾燥され、実施例1に記載されたように、
Watts電解質中で、15分間ニッケルめっきされ
た。
4および3.8MのCrO3を含む溶液中で、5分間、
60℃でエッチングされた。エッチング後、プレートは
水でリンスされ、0.01MのCoF3および0.04
Mのモノエタノールアミンを含む溶液で、10分間、室
温で処理された。これに続いて、プレートは水でリンス
され、NaOHによってアルカリ度をpH14にされ、
さらに、0.25MのK2Sを含む硫化物溶液中で30
秒間、室温で処理した。処理後、アイテムは蒸留水でリ
ンスされ、乾燥され、実施例1に記載されたように、W
atts電解質中で、15分間ニッケルめっきされた。
4および3.8MのCrO3を含む溶液中で、5分間、
60℃でエッチングされた。エッチング後、プレートは
水でリンスされ、0.01MのBiCl3および0.0
3MのHClを含む溶液で、2分間、室温で処理され
た。これに続いて、プレートは水でリンスされ、さら
に、0.25MのK2Sを含む硫化物溶液中で30秒
間、室温で処理された。処理後、アイテムは蒸留水でリ
ンスされ、乾燥され、実施例1に記載されたように、W
atts電解質中で、15分間ニッケルめっきされた。
下の表1に示される。以下の表1に示されるデータは、
異なる誘電アイテムおよび異なるエッチング処理レジュ
メの下で、該新規なコーティングを生じさせる方法はよ
り短時間であり、さらに該コーティングの品質は公知の
方法により得られたものに比べて劣っておらず、ある場
合には該新規の方法のコーティングの品質は顕著に優れ
たものである。
明を例示するものであり、特許請求の範囲により規定さ
れる本発明の精神および範囲からはずれることなく、変
更および修飾が行われることができる。
Claims (26)
- 【請求項1】 ビスマス物質と硫黄物質で基体を処理
し、さらに該基体を金属めっきすることを含む、金属堆
積方法。 - 【請求項2】 基体が3価のビスマスで処理される請求
項1記載の方法。 - 【請求項3】 基体がまずビスマス物質で処理されて、
次いで、硫黄物質で処理される請求項1または2記載の
方法。 - 【請求項4】 基体が硫化物薬剤で処理される請求項1
〜3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 硫化物薬剤が無機または有機硫化物であ
る請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 硫化物が硫黄塩である請求項1〜5のい
ずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 基体がビスマス物質の溶液で処理され
る、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 ビスマス溶液が、約0.005〜約0.
3Mのビスマスイオン濃度を有する水性溶液である請求
項7記載の方法。 - 【請求項9】 基体が硫黄物質の溶液で処理される、請
求項1〜8のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 硫黄溶液が硫化物の水性溶液である請
求項9記載の方法。 - 【請求項11】 基体がニッケルで電解めっきされる請
求項1〜10のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 基体が銅で電解めっきされる請求項1
〜10のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 基体が金で電解めっきされる請求項1
〜10のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】 基体が、ビスマス物質で処理される前
に、エッチング剤で処理される請求項1〜13のいずれ
か1項記載の方法。 - 【請求項15】 基体の表面が誘電物質を含む請求項1
〜14のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項16】 基体の表面がエポキシ樹脂、ABSま
たはポリエーテルイミドを含む請求項1〜15のいずれ
か1項記載の方法。 - 【請求項17】 基体が電子パッケージング基体である
請求項1〜16のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項18】 金属めっきが装飾または保護機能を提
供する請求項1〜16のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項19】 基体が、ビスマス物質で処理された後
で、硫化物物質で処理される前に、水で処理される請求
項1〜18のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項20】 基体を含む製造物品であって、請求項
1〜19のいずれか1項記載の方法によって提供された
金属堆積物を該基体上に有する、前記物品。 - 【請求項21】 基体を含む製造物品であって、電解金
属堆積物を該基体上に有し、該金属堆積物の下層にビス
マス物質を有する前記物品。 - 【請求項22】 金属堆積物の下に硫黄がさらに存在す
る請求項21記載の物品。 - 【請求項23】 金属が誘電体層の上に堆積される請求
項21または22記載の物品。 - 【請求項24】 基体が電子パッケージング基体である
請求項21〜23のいずれか1項記載の物品。 - 【請求項25】 金属めっきが装飾または保護機能を提
供する請求項21〜23のいずれか1項記載の物品。 - 【請求項26】 基体が電磁遮蔽物質である請求項21
〜23のいずれか1項記載の物品。
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