JP2002194555A

JP2002194555A - 無電解金めっき方法および電子部品

Info

Publication number: JP2002194555A
Application number: JP2000392944A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kamibayashi; 義広上林; Tatsuo Kunishi; 多通夫国司
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-25
Also published as: JP4839509B2

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック素体に無電解金めっきを施す際に、
被めっき物であるセラミック素体の溶出を抑制すること
が可能な無電解金めっき方法を提供する。【解決手段】アルカリ土類金属を含有するセラミック素
体に無電解金めっきを施す際に、無電解金めっき浴に硫
酸イオンを含有させることで、セラミック素体のアルカ
リ土類金属成分の溶出を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ土類金属
を含有するセラミック素体に無電解金めっきを施す無電
解金めっき方法に関するもので、詳しくは、セラミック
素体のアルカリ土類金属成分の溶出を抑制するための無
電解金めっき方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無電解金めっきは、接合の信頼性の高さ
などの点から、セラミック電子部品やセラミック基板の
電極形成にしばしば用いられている。具体的には、セラ
ミック電子部品の外部電極や電子部品実装様のセラミッ
ク基板の電極にニッケルめっきを施し、その上に無電解
金めっき層を形成する。無電解金めっきのメカニズム
は、めっき浴中の金イオンが、被めっき物上の下地金属
層から電子を受け取り、下地金属が溶出すると同時に金
めっき層が析出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記無電解金めっきは
通常５０〜９５℃の高温で行われるため、電子部品のセ
ラミック素体部分が、錯化剤等のめっき浴成分によって
侵食されやすいという問題がある。セラミック素体が侵
食されると電子部品の強度が劣化する他、電極との界面
のセラミック素体の溶出によって電極が剥離して、容量
変化等の特性劣化を引き起こすことになる。また、溶出
したセラミック成分が原因となって、形成される金めっ
き皮膜の膜厚の低下や膜質の劣化が生じることになる。

【０００４】そこで本発明は、セラミック素体に無電解
金めっきを施す際に、被めっき物であるセラミック素体
の溶出を抑制することが可能な無電解金めっき方法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、アルカリ土類金属を含有するセラミック素体に無
電解金めっきを施す際に、無電解金めっき浴に硫酸イオ
ンを含有させることでセラミック素体のアルカリ土類金
属成分の溶出が抑制できることを見出した。

【０００６】すなわち、本発明における無電解金めっき
方法は、金化合物と、金イオンの錯化剤と、金イオン錯
体の安定剤とを添加した無電解金めっき浴に、アルカリ
土類金属を含有するセラミック素体を浸漬して無電解め
っきを施す無電解金めっき方法において、前記無電解金
めっき浴は、セラミック素体のアルカリ土類金属成分の
溶出抑制剤として、硫酸イオンを含むことを特徴とす
る。

【０００７】また、本発明における無電解金めっき方法
は、金化合物と、金イオンの錯化剤と、金イオン錯体の
安定剤とを添加した無電解金めっき浴に、アルカリ土類
金属を含有するセラミック素体を浸漬して無電解めっき
を施す無電解金めっき方法において、前記無電解金めっ
き浴は、硫酸イオンを含み、前記セラミック素体の表面
には、セラミック素体のアルカリ土類金属成分と無電解
金めっき浴中に含まれる硫酸イオンとの反応化合物層が
形成されていることを特徴とする。

【０００８】このように、無電解金めっき浴中に硫酸イ
オンを含有させることで、セラミック素体の表面にセラ
ミック素体のアルカリ土類金属成分と硫酸イオンとの反
応化合物層が形成され、セラミック素体の溶出を防ぐこ
とができるものである。

【０００９】アルカリ土類金属は、バリウムであること
が好ましく、特に、セラミック素体は、チタン酸バリウ
ム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウ
ム、ホウ酸バリウム、ケイ酸バリウム、ホウケイ酸バリ
ウム、アルミン酸バリウム、アルミン酸ケイ酸バリウム
のいずれかを主成分として含むことが望ましい。

【００１０】また、硫酸イオンの濃度は０.００１〜
１．０ｍｏｌ／ｌであることが好ましく、硫酸イオンの
濃度がこの範囲であるときに、アルカリ土類金属成分の
溶出を抑制する効果が特に高いと考えられる。

【００１１】本発明は例えば、セラミック素体上に形成
された電極上に金めっき層を形成する場合などに用いる
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明における無電解金めっき浴
は、金化合物と、金イオンの錯化剤と、金イオン錯体の
安定剤と、セラミック素体の溶出抑制剤である硫酸イオ
ンとを含み、必要に応じて金イオンの析出と同時に溶出
する下地金属イオンの安定剤が添加される。

【００１３】金化合物は、金イオンを供給できるもので
あればよく、例えば、亜硫酸金ナトリウム、亜硫酸金カ
リウム、塩化金カリウム、塩化金酸、シアン化金ナトリ
ウム、シアン化金カリウム等を用いることができる。

【００１４】金イオンの錯化剤には、亜硫酸やチオ硫
酸、Ｌ‐アステルシステイン、チオシン等のイオウ化合
物や、シアン化ナトリウム、シアン化カリウム等のシア
ン化化合物を用いることができる。これらの錯化剤の中
でも、特に亜硫酸や亜硫酸化合物およびシアン化化合物
が好ましい。これらの錯化剤は金イオンとの錯安定度定
数が高く、めっき浴の長期安定性とめっき皮膜の析出速
度が特に良好となるためである。なお、めっき浴中の錯
化剤の濃度は、金イオンの濃度の２〜１０倍程度とす
る。

【００１５】錯化剤に亜硫酸や亜硫酸化合物を用いる場
合、金イオン錯体の安定剤にはアミノカルボン酸類を用
いることができ、これらの中でも特にＥＤＴＡ類が適し
ている。錯化剤にシアン化化合物を用いる場合、金イオ
ン錯体の安定剤にはアミンを用いることができ、これら
の中でも特にトリエタノールアミン類が適している。

【００１６】セラミック素体の溶出抑制剤としては、硫
酸と硫酸塩の少なくとも一方を添加する。具体的には、
硫酸ナトリウムや硫酸カリウム、硫酸アンモニウム等を
用いることができる。

【００１７】上記めっき浴に、さらにめっき皮膜の特性
改善のために界面活性剤を適宜添加してもよい。界面活
性剤はノニオン性、アニオン性、カチオン性、両性のい
ずれであってもよい。界面活性剤の添加量は、０.００
０５〜５ｇ／ｌ程度が好ましい。

【００１８】セラミック素体には、アルカリ土類金属、
特にバリウムを含有するものが用いられ、具体例として
は、チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸
ジルコン酸バリウム、ホウ酸バリウム、ケイ酸バリウ
ム、ホウケイ酸バリウム、アルミン酸バリウム、アルミ
ン酸ケイ酸バリウム等が挙げられる。

【００１９】

【実施例】（第１実施例）表１、２に示す無電解金めっ
き浴（実施例１〜１２、比較例１、２）を作製した。比
較例１、２は、溶出抑制剤である硫酸または硫酸塩を含
まないめっき浴を示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】表面に金属配線およびそれに接続された電
極の形成された、チタン酸バリウムを含有するセラミッ
ク基板を用意し、表１、２に示す無電解金めっき浴に浸
漬して、電極上に金めっき皮膜を形成した。基板上の金
属配線は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｐｄのいず
れかを材料として用い、印刷、電解めっき、無電解めっ
き等の各種方法で形成した。めっき皮膜形成後の基板と
めっき皮膜の状態を表３、４に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】

【００２５】表３、４において、基板溶出比とめっき膜
厚比は、それぞれ比較例に対する比を示しており、基板
溶出比（％）＝｛実施例の基板溶出量(mg)／比較例の基
板溶出量(mg) ｝×100、めっき膜厚比（％）＝｛実施例
のめっき膜厚(μm)／比較例のめっき膜厚(μm)｝×10
0、よりもとめた。なお、実施例１〜６は比較例１を、
実施例７〜１２は比較例２をそれぞれ基準とした。ま
た、めっき前後の基板強度比およびめっき前後の電極強
度比は、めっき前後の基板強度比（％）＝｛めっき後の
基板強度(kgf)／めっき前の基板強度(kgf) ｝×100、め
っき前後の電極強度比（％）＝｛めっき後の電極強度(k
gf)／めっき前の電極強度(kgf) ｝×100、よりもとめ
た。

【００２６】表３、４から明らかなように、比較例１、
２と比較して、硫酸ナトリウムを添加した実施例１〜１
２では、セラミック基板の溶出量が少なく、めっき前後
の基板強度比にあまり変化がみられないことがわかる。
すなわち、実施例１〜１２ではセラミック基板の表面
に、セラミック基板中のバリウム成分とめっき浴中の硫
酸ナトリウムとが反応した硫酸バリウム層が形成された
ことにより、セラミック基板の溶出が抑制されているも
のと考えられる。

【００２７】また、比較例１、２と比較して、実施例１
〜１２では、形成された金めっき被膜の膜厚が厚く、め
っき前後の電極強度比にあまり変化が見られないことが
わかる。すなわち、比較例１、２では、基板から溶出し
たセラミック成分が原因となって、形成される金めっき
皮膜の膜厚の低下や膜質の劣化が生じ、また、セラミッ
ク基板の電極との界面部分の溶出によって電極の剥離が
生じ、めっき後の電極強度が低下しているものと考えら
れる。これに対し、実施例１〜１２ではセラミック基板
の溶出が抑制されているため、金めっき皮膜の膜厚の低
下やめっき後の電極強度の低下がほとんど見られない。
このように、実施例１〜１２ではセラミック基板の溶出
が抑制されているが、硫酸ナトリウムの添加量が少なく
０．０００１ｍｏｌ／ｌである実施例１、７では、他の
実施例に比べてセラミック基板の溶出量が多く、セラミ
ック基板の溶出が抑制効果が小さいことがわかる。一
方、実施例６、１２のように硫酸ナトリウムの添加量が
１．０ｍｏｌ／ｌを越えた場合であっても、セラミック
基板の溶出抑制効果にあまり変化はない。一方、硫酸ナ
トリウムの添加量が増加するにしたがって、めっき浴の
粘度が高くなることから、硫酸ナトリウムの添加量が
１．０ｍｏｌ／ｌを越える場合は過剰の添加となりコス
トアップにつながる。したがって、硫酸ナトリウムの添
加量は０．００１〜１．０ｍｏｌ／ｌが適当であると考
えられる。また、硫酸ナトリウムのかわりに硫酸を添加
した場合であっても、同一の濃度範囲でセラミック基板
の溶出抑制効果が高いことが認められた。

【００２８】（第２実施例）表５、６に示す無電解金め
っき浴（実施例１３〜２４、比較例３、４）を作製し
た。比較例３、４は、溶出抑制剤である硫酸または硫酸
塩を含まないめっき浴を示す。

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】チタン酸バリウムを含有するセラミック基
体の両端部に外部電極の形成された積層セラミックコン
デンサを用意し、表５、６に示す無電解金めっき浴に浸
漬してバレルめっきを行い、外部電極上に金めっき皮膜
を形成した。外部電極は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａ
ｇ、Ｐｄのいずれかを材料とした電極上に、電解または
無電解Ｎｉめっきを施したものを用いた。めっき皮膜形
成後の基体とめっき皮膜の状態を表７、８に示す。

【００３２】

【表７】

【００３３】

【表８】

【００３４】表７、８において、基体溶出比とめっき膜
厚比は、それぞれ比較例に対する比を示しており、基体
溶出比（％）＝｛実施例の基体溶出量(mg)／比較例の基
体溶出量(mg) ｝×100、めっき膜厚比（％）＝｛実施例
のめっき膜厚(μm)／比較例のめっき膜厚(μm)｝×10
0、よりもとめた。なお、実施例１３〜１８は比較例３
を、実施例１９〜２４は比較例４をそれぞれ基準とし
た。また、めっき前後の容量変化は、セラミックコンデ
ンサの容量の変化を測定したもので、めっき前後の電極
強度比は、外部電極の強度を測定したもので、めっき前
後の電極強度比（％）＝｛めっき後の電極強度(kgf)／
めっき前の電極強度(kgf) ｝×100、よりもとめた。

【００３５】表７、８から明らかなように、比較例３、
４と比較して、硫酸ナトリウムを添加した実施例１３〜
２４では、セラミック基体の溶出量が少なく、電極剥
離、および、めっき前後の容量変化がみられないことが
わかる。すなわち、実施例１３〜２４ではセラミック基
体の表面に、セラミック基体中のバリウム成分とめっき
浴中の硫酸ナトリウムとが反応した硫酸バリウム層が形
成されたことにより、セラミック基体の溶出が抑制され
ているものと考えられる。また、セラミック基体の電極
との界面部分の溶出が抑制されることにより、電極の剥
離が防がれ、その結果、コンデンサの容量変化が防止さ
れていることがわかる。

【００３６】また、比較例３、４と比較して、実施例１
３〜２４では、形成された金めっき被膜の膜厚が厚く、
めっき前後の電極強度比にあまり変化が見られないこと
がわかる。すなわち、比較例１、２では、基体から溶出
したセラミック成分が原因となって、形成される金めっ
き皮膜の膜厚の低下や膜質の劣化が生じ、また、セラミ
ック基体の電極との界面部分の溶出によって電極の剥離
が生じ、めっき後の電極強度が低下しているものと考え
られる。これに対し、実施例１３〜２４ではセラミック
基体の溶出が抑制されているため、金めっき皮膜の膜厚
の低下やめっき後の電極強度の低下がほとんど見られな
い。

【００３７】また、実施例１３〜２４では、実施例１〜
１２の場合と同様に、硫酸ナトリウムの添加量を０．０
０１〜１．０ｍｏｌ／ｌとしたときに、セラミック基板
の溶出抑制効果が高いものと考えられる。

【００３８】なお、上記第１実施例および第２実施例で
は、被めっき物としてチタン酸バリウムを含有するセラ
ミック素体を用いたが、ジルコン酸バリウム、チタン酸
ジルコン酸バリウム、ホウ酸バリウム、ケイ酸バリウ
ム、ホウケイ酸バリウム、アルミン酸バリウム、アルミ
ン酸ケイ酸バリウムを含有するセラミック素体を用いた
場合であっても、同様にセラミック素体の溶出抑制効果
があることが確認できた。

【００３９】

【発明の効果】このように、本発明では、アルカリ土類
金属を含有するセラミック素体に無電解金めっきを施す
際に、無電解金めっき浴に硫酸イオンを含有させること
でセラミック素体のアルカリ土類金属成分の溶出を抑制
することができた。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金化合物と、金イオンの錯化剤と、金イオ
ン錯体の安定剤とを添加した無電解金めっき浴に、アル
カリ土類金属を含有するセラミック素体を浸漬して無電
解めっきを施す無電解金めっき方法において、前記無電解金めっき浴は、硫酸イオンを含み、前記硫酸イオンがセラミック素体のアルカリ土類金属成
分の溶出を抑制することを特徴とする無電解金めっき方
法。
【請求項２】金化合物と、金イオンの錯化剤と、金イオ
ン錯体の安定剤とを添加した無電解金めっき浴に、アル
カリ土類金属を含有するセラミック素体を浸漬して無電
解めっきを施す無電解金めっき方法において、前記無電解金めっき浴は、硫酸イオンを含み、前記セラミック素体の表面には、前記セラミック素体の
アルカリ土類金属成分と前記無電解金めっき浴中に含ま
れる硫酸イオンとの反応化合物層が形成されていること
を特徴とする無電解金めっき方法。
【請求項３】前記アルカリ土類金属は、バリウムである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無電
解金めっき方法。
【請求項４】前記セラミック素体は、チタン酸バリウ
ム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウ
ム、ホウ酸バリウム、ケイ酸バリウム、ホウケイ酸バリ
ウム、アルミン酸バリウム、アルミン酸ケイ酸バリウム
のいずれかを主成分として含むことを特徴とする請求項
３に記載の無電解金めっき方法。
【請求項５】前記硫酸イオンの濃度は０．００１〜１．
０ｍｏｌ／ｌであることを特徴とする請求項１ないし請
求項４のいずれかに記載の無電解金めっき方法。
【請求項６】前記セラミック素体上には電極が形成され
ており、前記電極上に金めっき層を形成することを特徴
とする請求項１ないし請求項５に記載の無電解金めっき
方法。
【請求項７】請求項１ないし請求項６に記載の無電解金
めっき方法を用いて形成された電子部品。
【請求項８】アルカリ土類金属を含有するセラミック素
体と、前記セラミック素体上に形成された電極と、前記
電極上に形成された金めっき層とを有する電子部品にお
いて、前記セラミック素体の露出部分には、前記セラミック素
体のアルカリ土類金属成分と硫酸イオンとの反応化合物
層が形成されていることを特徴とする電子部品。