JP2003147542A - Electroless substitution type gold plating solution - Google Patents

Electroless substitution type gold plating solution

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JP2003147542A
JP2003147542A JP2001348522A JP2001348522A JP2003147542A JP 2003147542 A JP2003147542 A JP 2003147542A JP 2001348522 A JP2001348522 A JP 2001348522A JP 2001348522 A JP2001348522 A JP 2001348522A JP 2003147542 A JP2003147542 A JP 2003147542A
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Japan
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acid
gold
plating solution
salt
gold plating
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Japanese (ja)
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Shigeki Shimizu
水 茂 樹 清
Takaharu Takasaki
崎 隆 治 高
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Japan Pure Chemical Co Ltd
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Japan Pure Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroless substitution type gold plating solution which can form a uniform gold plated layer having no unevenness on a copper metal. SOLUTION: The electroless substitution type gold plating solution forming a gold plated layer on the surface of copper or a copper alloy consists of an aqueous solution containing gold salt, conductive salt and a complexing agent. As the conductive salt, an acidic compound whose acid dissociation constant (pKa) in water is <=2.0 is contained, and, as the complexing agent, the one whose complex forming constant (pK) with copper ions is >=13 is contained.

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、金メッキ液、特に
電子部品の接続端子部に使われる、置換型の無電解金メ
ッキ液に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gold plating solution, and more particularly to a substitution type electroless gold plating solution used for connecting terminals of electronic parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】金メッキは、金の優れた耐食性、耐熱
性、機械特性、電気特性等の理由により、電子部品の端
子接続部の表面を保護する用途に広く用いられており、
適用される基板材料もプラスチック、セラミック、金
属、フイルムと多様である。
2. Description of the Related Art Gold plating is widely used for protecting the surface of a terminal connecting portion of an electronic component because of its excellent corrosion resistance, heat resistance, mechanical properties, electrical properties, etc.
The applicable substrate materials are various such as plastic, ceramic, metal, and film.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品が小型
化、高密度化されるにつれ、電気回路から孤立している
端子にもメッキが可能な無電解メッキの需要が高まって
きている。無電解メッキには、置換型と還元型とがあ
り、置換型は通常0.1ミクロン以下の薄いメッキ層形
成に用いられ、還元型はこれ以上の厚いメッキ層形成に
用いられている。
In recent years, with the miniaturization and high density of electronic parts, there is an increasing demand for electroless plating capable of plating even terminals isolated from an electric circuit. The electroless plating includes a substitution type and a reduction type. The substitution type is usually used for forming a thin plating layer of 0.1 μm or less, and the reduction type is used for forming a thicker plating layer.

【0004】本発明での置換型無電解金メッキは、端子
金属と金とのイオン化傾向の差を利用したメッキ法に関
連するものであって、イオン化しやすい端子金属が電子
を放出してイオンとなってメッキ液に溶出し、代わりに
メッキ液中に溶解している金イオンが電子を受け取って
端子表面に析出する、電気化学反応である。 M(端子金属) + Au = M(溶出) +
Au(析出) 端子金属としては銅が最も広く用いられているが、置換
金メッキは銅表面に無電解ニッケルメッキを施した後に
行なわれるので、従来の置換金メッキの電気化学反応は
Ni + 2Au = Ni+2 + 2Auとい
う化学式で記述されることになる。
The substitutional electroless gold plating according to the present invention relates to a plating method utilizing a difference in ionization tendency between a terminal metal and gold, in which the terminal metal which is easily ionized emits electrons to form ions. This is an electrochemical reaction in which gold ions dissolved in the plating solution and instead dissolved in the plating solution receive electrons and deposit on the surface of the terminal. M (terminal metal) + Au + = M + (elution) +
Copper (deposition) Copper is most widely used as a terminal metal, but since the displacement gold plating is performed after electroless nickel plating on the copper surface, the conventional electrochemical reaction of displacement gold plating is Ni + 2Au + = It will be described by the chemical formula of Ni +2 + 2Au.

【0005】置換金メッキで被覆された接続端子部には
ハンダボールが搭載され、このハンダボールを融着させ
ることにより他の電子部品との接続が行なわれる訳であ
るが、最近電子部品の小型化に伴い端子面積が小さくな
るにつれ、ハンダボールの接着性の不足が指摘されるよ
うになって来た。ハンダ融着の際、金はハンダボール内
に拡散してゆくが、ニッケルは拡散することなく残留す
るので、ハンダと端子との接着力は主としてハンダと無
電解ニッケルメッキ表面との接着力により決定されるこ
とになる。無電解ニッケルメッキは通常2〜5ミクロン
程度の厚さで、銅表面に形成され、還元型のニッケルメ
ッキが使われる。ニッケルメッキの還元剤として最も広
く利用されているのは、次亜リン酸ソーダで、主反応は
NiCl+NaHPO+HO = Ni+Na
PO+2HClであるが、副反応として NaH
PO+H = P+NaOH+HOなどがあり、
結果として無電解ニッケルメッキ層には5〜10%のP
が不純物として混入する場合が多い。かつ、ニッケルは
析出時に結晶粒を形成するのでニッケル皮膜中の局所的
なP濃度のバラツキ(ニッケル粒子と粒界との濃度差)
は更に大きくなる。このような理由で、ニッケル皮膜の
組成は不均一となり、これを解消することは非常に難し
い。これが無電解ニッケル+無電解金にてメッキ処理さ
れた端子表面のハンダボール接着性が不安定といわれる
主因となっている。
Solder balls are mounted on the connection terminal portions covered by the displacement gold plating, and fusion of these solder balls enables connection with other electronic components. Recently, electronic components have been downsized. As the terminal area has become smaller, the lack of adhesion of solder balls has come to be pointed out. When solder is fused, gold diffuses into the solder ball, but nickel remains without diffusing, so the adhesive force between the solder and terminals is determined mainly by the adhesive force between the solder and the electroless nickel plated surface. Will be done. The electroless nickel plating is usually formed on the copper surface with a thickness of about 2 to 5 μm, and reduction type nickel plating is used. The most widely used reducing agent for nickel plating is sodium hypophosphite whose main reaction is NiCl 2 + NaH 2 PO 2 + H 2 O = Ni + Na.
H 2 PO 3 + 2HCl, but NaH as a side reaction
2 PO 2 + H = P + NaOH + H 2 O, etc.,
As a result, the electroless nickel plating layer has a P content of 5 to 10%.
Are often mixed as impurities. Moreover, since nickel forms crystal grains during precipitation, there is a local variation in the P concentration in the nickel film (concentration difference between nickel particles and grain boundaries).
Will be even larger. For this reason, the composition of the nickel film becomes non-uniform and it is very difficult to eliminate this. This is the main reason why the solder ball adhesion on the terminal surface plated with electroless nickel + electroless gold is unstable.

【0006】このような問題を解決するための手段とし
て、無電解ニッケルメッキ層を介することなく、直接銅
表面上に置換メッキが可能な、無電解金メッキ液を適用
することが考えられる。メッキ基板の銅は無電解ニッケ
ルのような多量の不純物を含有することがないので、ハ
ンダボールを融着してもその接着力は安定している。
As a means for solving such a problem, it may be considered to apply an electroless gold plating solution capable of displacement plating directly on the copper surface without interposing an electroless nickel plating layer. Since the copper of the plated substrate does not contain a large amount of impurities such as electroless nickel, its adhesive force is stable even if the solder balls are fused.

【0007】それでは、現在実用化されているニッケル
を置換するタイプの置換金メッキ液を銅に応用できるか
というとそうではない。銅はニッケルに比べてイオン化
傾向が低いので、メッキ液にイオンとなって溶出しにく
いことから、置換メッキをおこなうのにニッケルの通常
3〜10倍もの時間を要し、かつムラの多い不均一なメ
ッキ皮膜しか得られないのが普通である。また、メッキ
液を使用するにつれ溶出してくる銅イオンが濃縮され
て、金と一緒に再度析出するが、金メッキヘの銅の共析
は、ニッケルの共析以上にボンディング工程の不良を起
こしやすい。
Then, it is not so true that the substitutional gold plating solution of the type which replaces nickel currently in practical use can be applied to copper. Since copper has a lower ionization tendency than nickel, it is difficult to elute into the plating solution as an ion, so it usually takes 3 to 10 times as long as nickel to perform displacement plating, and unevenness is uneven. It is normal to obtain only a plated film. Also, as the plating solution is used, the eluted copper ions are concentrated and re-deposited together with gold, but copper eutectoid on gold plating is more likely to cause defects in the bonding process than nickel eutectoid. .

【0008】本発明の目標は、従来の置換メッキと同等
の速度で(処理時間10分以下)、直接銅金属上にムラ
のない均一な置換メッキが可能な技術手段を見出すこと
であり、かつ得られた金メッキ液はメッキ液中に蓄積さ
れる溶出銅イオン(500ppm以上)の影響を受けに
くいものでなければならない。
The object of the present invention is to find a technical means capable of performing uniform displacement plating without any unevenness directly on the copper metal at the same speed as the conventional displacement plating (processing time is 10 minutes or less), and The obtained gold plating solution should be less susceptible to the influence of eluted copper ions (500 ppm or more) accumulated in the plating solution.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】置換金メッキ液の主要構
成成分は、金塩、伝導塩、錯化剤であるが、本発明者ら
は伝導塩成分の水中の酸解離定数(pKa)と錯化剤の
銅イオンとの錯体形成定数(pK)とが、特定の条件を
満足したときに、所期の目標が達成されることを見出
し、本発明に到達した。
The main constituent components of the displacement gold plating solution are a gold salt, a conducting salt and a complexing agent, and the present inventors have complexed the acid dissociation constant (pKa) of the conducting salt component with water. The present inventors have found that the desired target is achieved when the complexing constant (pK) of the agent with the copper ion satisfies a specific condition, and have reached the present invention.

【0010】従って、本発明による無電解置換型金メッ
キ液は、銅または銅合金の表面に金メッキ層を形成する
金メッキ液であって、金塩、伝導塩および錯化剤を含有
する水溶液からなり、この伝導塩として水中での酸解離
定数(pKa)が2.0以下の酸性化合物を含有し、前
記錯化剤として銅イオンとの錯体形成定数(pK)が1
3以上のものを含有すること、を特徴とするものであ
る。
Therefore, the electroless displacement type gold plating solution according to the present invention is a gold plating solution for forming a gold plating layer on the surface of copper or a copper alloy, and is composed of an aqueous solution containing a gold salt, a conductive salt and a complexing agent, The conductive salt contains an acidic compound having an acid dissociation constant (pKa) of 2.0 or less in water, and the complexing agent has a complex formation constant (pK) with copper ion of 1 as the complexing agent.
It is characterized by containing 3 or more.

【0011】通常、無電解置換型金メッキ液では、伝導
塩成分は水中でHA = H + A のように解
離するが、この反応の平衡定数Kaは Ka=(H濃度)(A濃度)/(HA濃度) ……(1) となり、酸の強度を示す酸解離定数として、通常対数
(pKa)で表示されている。
[0011] Normally, in the electroless substitute gold plating solution, conductive salt component is HA = H + + A in water - but dissociates as the equilibrium constant Ka for this reaction Ka = (H + concentration) (A - (Concentration) / (HA concentration) (1), which is usually expressed in logarithm (pKa) as an acid dissociation constant showing the strength of the acid.

【0012】一方、錯化剤(Y−1)は、水中で金属イ
オン(M+n)と反応して、錯体(MYn−1)を形成
するが、 〔 M+n + Y−1 = MYn−1 〕 ……(2) この反応の平衡定数Kは、 K=(MYn−1濃度)/(M+n濃度)(Y−1
度) となり、錯体の安定性を示す錯体形成定数として、通常
対数(pK)で表示されている。
On the other hand, the complexing agent (Y -1 ) reacts with the metal ion (M + n ) in water to form a complex (MY n-1 ), but [M + n + Y -1 = MY n −1 ] (2) The equilibrium constant K of this reaction is K = (MY n-1 concentration) / (M + n concentration) (Y -1 concentration), and as a complex formation constant showing the stability of the complex, It is usually displayed in logarithm (pK).

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明による金メッキ液は、金塩
と、酸解離定数pKaが2以下の酸性化合物を伝導塩と
して含有し、かつ、銅イオンとの錯体形成定数pKが1
3以上の錯化剤を含有するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The gold plating solution according to the present invention contains a gold salt and an acidic compound having an acid dissociation constant pKa of 2 or less as a conductive salt, and has a complex formation constant pK of 1 with copper ions.
It contains 3 or more complexing agents.

【0014】本発明による金メッキ液の金塩としては、
シアン化第1金カリウム、シアン化第2金カリウム、塩
化第1金カリウム、塩化第2金カリウム、亜硫酸金カリ
ウム、亜硫酸金ナトリウム、チオ硫酸金カリウム、チオ
硫酸金ナトリウム、およびこれらの混合物を例示するこ
とが出来る。この中では、シアン化第1金カリウムおよ
び亜硫酸金ナトリウムが特に好ましい。
The gold salt of the gold plating solution according to the present invention includes:
Illustrative examples of potassium 1st gold potassium cyanide, 2nd gold potassium cyanide, 1st gold potassium chloride, 2nd gold potassium chloride, potassium gold sulfite, sodium gold gold sulfite, potassium gold thiosulfate, sodium gold thiosulfate, and mixtures thereof. You can do it. Of these, potassium gold cyanide and sodium gold sulfite are particularly preferable.

【0015】これらの金塩のメッキ液中の濃度は、0.
1g/L〜50g/Lの範囲、特に好ましくは0.2g
/L〜15g/Lの範囲である。金塩のメッキ液中の濃
度が0.1g/L未満である場合にはメッキ速度が低下
し、一方50g/L超過の場合は製造コストアップであ
ることから好ましくない。
The concentration of these gold salts in the plating solution is 0.
Range of 1 g / L to 50 g / L, particularly preferably 0.2 g
/ L to 15 g / L. If the concentration of the gold salt in the plating solution is less than 0.1 g / L, the plating rate will decrease, while if it exceeds 50 g / L, the manufacturing cost will increase, which is not preferable.

【0016】本発明における伝導塩は、pKaが2.0
以下の酸性化合物である。本発明では、pKaが1.8
以下のものが好ましく、1.5以下であるものが特に好
ましい。pKaの下限は−0.5である。
The conductive salt of the present invention has a pKa of 2.0.
The following acidic compounds. In the present invention, pKa is 1.8.
The following are preferred, and those of 1.5 or less are particularly preferred. The lower limit of pKa is -0.5.

【0017】そのような好ましい化合物の具体例として
は、下記の酸性有機化合物およびその塩を例示すること
ができる。参考のために、各化合物のpKaの値を併記
した。尚、本願発明における伝導塩の水中の酸解離定数
(pKa)」は、前述に式(1)で定義されるものであ
って、pKa=log10Kaから求められるものであ
る。
Specific examples of such preferred compounds include the following acidic organic compounds and salts thereof. For reference, the pKa value of each compound is also shown. The “acid dissociation constant (pKa) of water for the conductive salt in the present invention” is defined by the above-mentioned formula (1) and is obtained from pKa = log 10 Ka.

【0018】ベンゼンスルホン酸(pKa 0.7
0)、トリクロロ酢酸(pKa 0.70)、蓚酸(p
Ka 1.23)、ジクロロ酢酸(pKa 1.4
8)、ニトロ酢酸(pKa 1.46)、ニトロアニリ
ン(pKa 0.99)、グリセリンリン酸(pKa
1.34)、ビピリジン(pKa −0.2)、ピラジ
ン(pKa 0.6)、グルコースリン酸(pKa
1.46)、ピクリン酸(pKa0.33)、ピリジン
カルボン酸(pKa 1.03)、ヒスチジン(pKa
1.7)、アミノエチレンホスホン酸(pKa 1.
1)、マレイン酸(pKa 1.83)、イソニコチン
酸(pKa 1.79)、およびこれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩など。
Benzenesulfonic acid (pKa 0.7
0), trichloroacetic acid (pKa 0.70), oxalic acid (pKa
Ka 1.23), dichloroacetic acid (pKa 1.4
8), nitroacetic acid (pKa 1.46), nitroaniline (pKa 0.99), glycerin phosphoric acid (pKa
1.34), bipyridine (pKa -0.2), pyrazine (pKa 0.6), glucose phosphate (pKa)
1.46), picric acid (pKa 0.33), pyridinecarboxylic acid (pKa 1.03), histidine (pKa
1.7), aminoethylenephosphonic acid (pKa 1.
1), maleic acid (pKa 1.83), isonicotinic acid (pKa 1.79), and their sodium salts, potassium salts, ammonium salts and the like.

【0019】この中では、ベンゼンスルホン酸および蓚
酸アンモニウムが特に好ましい。これらの伝導塩は、単
独であるいは2種以上混合して用いることができる。
Of these, benzenesulfonic acid and ammonium oxalate are particularly preferable. These conductive salts may be used alone or in combination of two or more.

【0020】伝導塩のメッキ液中での濃度は、1g/L
〜300g/Lの範囲で、好ましくは5g/L〜150
g/Lの範囲である。伝導塩のメッキ液中の濃度が1g
/L未満である場合にはメッキの未析部が発生すること
があり、一方300g/L超過の場合は金メッキの色調
が不良になる場合がある。
The concentration of the conductive salt in the plating solution is 1 g / L.
To 300 g / L, preferably 5 g / L to 150
It is in the range of g / L. Conductive salt concentration in plating solution is 1g
If it is less than / L, undeposited part of the plating may occur, while if it exceeds 300 g / L, the color tone of the gold plating may be poor.

【0021】本発明における錯化剤は、銅イオンとの錯
体形成定数(pK)が13以上の化合物である。本発明
では、pKが15以上のものが好ましく、17以上であ
るものが特に好ましい。pKの上限は35である。
The complexing agent in the present invention is a compound having a complex formation constant (pK) with copper ions of 13 or more. In the present invention, a pK of 15 or more is preferable, and a pK of 17 or more is particularly preferable. The upper limit of pK is 35.

【0022】そのような好ましい化合物の具体例として
は下記のものを例示することができる。参考のために、
各化合物のKaの値を併記した。尚、本願発明における
錯化剤の銅イオンとの錯体形成定数(pK)」は、前述
の式(2)で定義されるものであって、pK=log
10Kから求められるものである。
Specific examples of such preferable compounds include the following. for reference,
The Ka value of each compound is also shown. The complex formation constant (pK) of the complexing agent with copper ions in the present invention is defined by the above-mentioned formula (2), and pK = log
It is calculated from 10 K.

【0023】ニトリロ3酢酸(pK 13.2)、ヒド
ロキシエチルエチレンジアミン3酢酸(pK 17.
6)、エチレンジアミン4酢酸(pK 18.8)、ジ
エチレントリアミン5酢酸(pK 21.1)、トリエ
チレンテトラミン6酢酸(pK32.6)、アミノトリ
メチレンホスホン酸(pK 13.8)、エチレンジア
ミンテトラ(メチレンホスホン酸)(pK 14.
7)、ジメチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン
酸)(pK 17.3)、およびこれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩など。
Nitrilotriacetic acid (pK 13.2), hydroxyethylethylenediamine triacetic acid (pK 17.2)
6), ethylenediamine tetraacetic acid (pK 18.8), diethylenetriamine pentaacetic acid (pK 21.1), triethylenetetramine 6 acetic acid (pK32.6), aminotrimethylenephosphonic acid (pK 13.8), ethylenediaminetetra (methylene). Phosphonic acid) (pK 14.
7), dimethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid) (pK 17.3), and their sodium, potassium, ammonium salts and the like.

【0024】この中では、エチレンジアミン4酢酸のカ
リウム塩、アンモニウム塩およびナトリウム塩が特に好
ましい。これらの錯化剤は、単独であるいは2種以上混
合して用いることができる。
Among these, potassium salt, ammonium salt and sodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid are particularly preferable. These complexing agents can be used alone or in admixture of two or more.

【0025】錯化剤のメッキ液中の濃度は、0.1g/
L〜100g/Lの範囲、好ましくは1g/L〜50g
/Lの範囲である。錯化剤のメッキ液中の濃度が0.1
g/L未満である場合にはメッキの未析部が発生するこ
とがあり、一方100g/L超過の場合はメッキ廃液処
理にトラブルが生ずる場合がある。
The concentration of the complexing agent in the plating solution is 0.1 g /
L to 100 g / L range, preferably 1 g / L to 50 g
The range is / L. The concentration of the complexing agent in the plating solution is 0.1
If it is less than g / L, un-deposited part of the plating may occur, while if it exceeds 100 g / L, trouble may occur in the treatment of the plating waste liquid.

【0026】本発明による置換金メッキ液は、上記必須
成分以外に、必要に応じて各種の任意成分(例えば緩衝
剤、pH調整剤、酸化防止剤、光沢剤、色素、沈殿防止
剤、界面活性剤、結晶調整剤など)を含有することが出
来る。
The substituted gold plating solution according to the present invention contains various optional components (eg, buffer, pH adjuster, antioxidant, brightener, dye, suspending agent, surfactant, etc.) in addition to the above essential components. , A crystal modifier, etc.).

【0027】このような必須成分および任意成分からな
る本発明による金メッキ液は、常法に従って調製するこ
とができ、かつ使用することが出来る。例えば、水(好
ましくはイオン交換水)に所定の上記成分を同時にある
いは別々に投入、溶解させて均一溶液とし、用途に応じ
てpHを調節することによって本発明による金メッキ液
を用意することができる。メッキ浴温は30℃から90
℃の範囲に加温し、ここに銅表面を有するメッキ材料を
1〜10分の範囲で浸漬することによって、銅表面は置
換反応により金メッキされる。
The gold plating solution of the present invention comprising such essential components and optional components can be prepared and used according to a conventional method. For example, the gold plating solution according to the present invention can be prepared by adding the above-mentioned components to water (preferably ion-exchanged water) simultaneously or separately and dissolving them to form a uniform solution, and adjusting the pH according to the application. . Plating bath temperature is 30 ℃ to 90
The copper surface is gold-plated by the substitution reaction by heating in the range of ° C and immersing the plating material having the copper surface in the range of 1 to 10 minutes.

【0028】メッキ作業により消費された金塩および必
要成分は定期的にあるいは連続的に補充し、同時にp
H、比重の調節をすることも常法に従って行なうことが
可能である。
The gold salt and necessary components consumed by the plating operation are replenished periodically or continuously, and at the same time p
It is also possible to adjust H and specific gravity according to a conventional method.

【0029】[0029]

【実施例】以下の実施例は、本発明による無電解金メッ
キ液の好ましい具体例に関するものである。従って、本
発明は下記実施例に開示された範囲内のもののみに限定
されないことは言うまでもない。
The following examples relate to preferred specific examples of the electroless gold plating solution according to the present invention. Therefore, it goes without saying that the present invention is not limited only to the scope disclosed in the following examples.

【0030】(メッキ処理条件)以下の実施例及び比較
例を行なうに当たり、銅回路を有する基板はいずれも、
下記の脱脂、エッチング処理が施された後、置換金メッ
キ処理を行なった。
(Plating Treatment Conditions) In carrying out the following Examples and Comparative Examples, all substrates having a copper circuit were
After the following degreasing and etching treatments were performed, a displacement gold plating treatment was performed.

【0031】 (1)基板用意 0.6mm厚のガラエポ基板上に、BGA(Ball Gr id Array)回路を35μ厚の電解銅にて形成させた。 (2)脱脂 PAC200(ムラタ) 50℃×5分 (3)水洗 イオン交換水 室温×30秒 (4)エッチング MEOX(ムラタ) 50℃×3分 (5)水洗 イオン交換水 室温×30秒 (6)置換金メッキ[0031] (1) Substrate preparation On a 0.6 mm thick glass epoxy substrate, BGA (Ball Gr id Array) circuit was formed with 35 μ thick electrolytic copper. (2) Degreasing PAC200 (Murata) 50 ° C x 5 minutes (3) Washing with water Ion-exchanged water at room temperature for 30 seconds (4) Etching MEOX (Murata) 50 ° C x 3 minutes (5) Washing with water Ion-exchanged water at room temperature for 30 seconds (6) Substitution gold plating

【0032】 (評価装置) メッキ液中の金属分析 ICPS−1000 島津製作所製 メッキ膜厚測定 SFT−800 セイコーインスツルメンツ製 メッキ皮膜の表面観察 S−8000 日立製作所製 ハンダヌレ測定 SAT−5000 レスコ製 メッキ表面の元素分析 AAS−200 日電アネルバ製 リフロー装置 RF−430−M2 日本パルス技研製 <実施例1>下記の組成の水溶液を用意し、pHを5.
0に調節後、脱脂、エッチング処理した基板を90℃×
5分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行なった。
(Evaluation apparatus) Metal analysis in plating liquid ICPS-1000 Shimadzu plating film thickness measurement SFT-800 Seiko Instruments plating film surface observation S-8000 Hitachi Co. soldering measurement SAT-5000 Resco plating surface Elemental analysis AAS-200 Nidec Anerva reflow device RF-430-M2 Nippon Pulse Giken <Example 1> Prepare an aqueous solution having the following composition and adjust the pH to 5.
After adjusting to 0, degreased and etched substrate 90 ℃ ×
It was immersed under the condition of 5 minutes and plated.

【0033】 ベンゼンスルホン酸 15g/L クエン酸3カリウム 40g/L エチレンジアミン4酢酸3カリウム 20g/L シアン化第1金カリウム 6g/L 得られた基板の銅配線上には0.06ミクロンのレモン
イエローの金皮膜が均一に形成されており、ハンダヌレ
速度を測定したところ0.5秒と良好であった。次に、
この基板を230℃×30秒のリフロー炉で10回加熱
処理を行なった後に、メニスコグラフ(SAT500
0)にてハンダヌレ時間を測定したが0.5秒のまま
で、劣化は認められなかった。
Benzenesulfonic acid 15 g / L Tripotassium citrate 40 g / L Ethylenediaminetetraacetic acid 3 potassium 20 g / L Potassium first gold cyanide 6 g / L On the copper wiring of the obtained substrate, 0.06 micron lemon yellow Was uniformly formed, and the solder wet speed was measured to be as good as 0.5 seconds. next,
This substrate was heat-treated 10 times in a reflow oven at 230 ° C. for 30 seconds and then subjected to meniscograph (SAT500).
The solder wet time was measured in 0), but it was 0.5 seconds and no deterioration was observed.

【0034】<実施例2>下記の組成の水溶液を用意
し、pHを5.0に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を90℃×5分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
Example 2 An aqueous solution having the following composition was prepared, the pH was adjusted to 5.0, and the degreased and etched substrate was immersed at 90 ° C. for 5 minutes for plating treatment. .

【0035】 蓚酸アンモニウム 25g/L クエン酸2アンモニウム 40g/L エチレンジアミン4酢酸2アンモニウム 20g/L シアン化第1金カリウム 5g/L 得られた基板の銅配線上には0.07ミクロンのレモン
イエローの金皮膜が均一に形成されていた。シアン化第
1金カリウムを補充しながら、メッキ液中の銅イオン濃
度が500ppmに達するまでメッキ作業を繰り返し行
なった。レモンイエローの金皮膜は安定して形成され、
かつハンダヌレ時間の劣化も見られず、常に1秒以下を
維持した。
Ammonium oxalate 25 g / L Diammonium citrate 40 g / L Ethylenediaminetetraacetic acid diammonium 20 g / L Potassium primary gold cyanide 5 g / L On the copper wiring of the obtained substrate, 0.07 μm of lemon yellow The gold film was formed uniformly. The plating operation was repeated while supplementing the first potassium potassium cyanide until the concentration of copper ions in the plating solution reached 500 ppm. The lemon yellow gold film is stably formed,
Moreover, the deterioration of the soldering time was not observed, and it was always maintained at 1 second or less.

【0036】<比較例1>下記の組成の水溶液を用意
し、pHを5.0に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を90℃×5分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
Comparative Example 1 An aqueous solution having the following composition was prepared, the pH was adjusted to 5.0, and the degreased and etched substrate was immersed at 90 ° C. for 5 minutes for plating treatment. .

【0037】 クエン酸3カリウム(pKa 3.14) 25g/L エチレンジアミン4酢酸3カリウム 20g/L シアン第1金カリウム 6g/L 得られたメッキ基板上に金皮膜は0.02ミクロンしか
形成されず、赤いむらがあり、メッキ外観としては満足
のいくものではなかった。伝導塩としてのクエン酸のp
Kaが不足している為と考えられる。
Tripotassium citrate (pKa 3.14) 25 g / L Ethylenediaminetetraacetic acid 3 potassium 20 g / L Cyanide 1st potassium potassium 6 g / L A gold film was formed only on 0.02 micron on the obtained plated substrate. , There was red unevenness, and it was not satisfactory as the plating appearance. P of citric acid as conductive salt
It is considered that Ka is insufficient.

【0038】<比較例2>下記の組成の水溶液を用意
し、pHを5.0に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を90℃×5分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
Comparative Example 2 An aqueous solution having the following composition was prepared, the pH was adjusted to 5.0, and the degreased and etched substrate was immersed at 90 ° C. for 5 minutes for plating treatment. .

【0039】 マレイン酸 15g/L クエン酸3カリウム 25g/L ジヒドロキシエチルグリシン(pK 8.2) 15g/L シアン化第1金カリウム 6g/L 得られたメッキ基板の金メッキ皮膜は0.05ミクロン
であったが、赤味とムラのある外観で満足のいくもので
はなかった。錯化剤のpKが不足していた為と考えられ
る。
Maleic acid 15 g / L Tripotassium citrate 25 g / L Dihydroxyethylglycine (pK 8.2) 15 g / L Potassium first potassium cyanide 6 g / L The gold-plated film on the obtained plated substrate had a thickness of 0.05 μm. However, it was not satisfactory because of its reddish and uneven appearance. It is considered that the complexing agent pK was insufficient.

【0040】<比較例3>下記の組成の水溶液を用意
し、pHを5.0に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を90℃×5分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
Comparative Example 3 An aqueous solution having the following composition was prepared, the pH was adjusted to 5.0, and the degreased and etched substrate was immersed at 90 ° C. for 5 minutes for plating treatment. .

【0041】 マレイン酸 15g/L クエン酸3カリウム 25g/L シアン化第1金カリウム 6g/1 得られたメッキ基板上は、黒点部が残存するムラのある
外観となり、正しいメッキ膜厚の測定はできなかった。
錯化剤が添加されていなかったのが原因と考えられる。
Maleic acid 15 g / L Tripotassium citrate 25 g / L Potassium first gold cyanide 6 g / 1 The obtained plated substrate had an uneven appearance in which black spots remained, and the correct plating film thickness was measured. could not.
It is considered that the reason was that no complexing agent was added.

【0042】<比較例4>無電解メッキ上に使用される
市販の置換金メッキ液(JH−GOLD、日本高純度化
学社製)を用いて、脱脂、エッチング処理した基板を9
0℃にてメッキ処理したが、メッキ膜厚0.05μに達
するのに12分を要し、かつ得られたメッキ品の中央部
は黒変していた。
<Comparative Example 4> A substrate that had been degreased and etched using a commercially available substitutional gold plating solution (JH-GOLD, manufactured by Japan Kojundo Chemical Co., Ltd.) used for electroless plating was used.
Although the plating treatment was performed at 0 ° C., it took 12 minutes to reach the plating film thickness of 0.05 μ, and the central portion of the obtained plated product was blackened.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明による無電解置換型金メッキ液に
よれば、銅金属上にムラのない均一な置換金メッキ層を
形成させることが可能となり、そして従来の置換メッキ
法と同等の速度で金メッキ層を形成させることが可能と
なる。したがって、本発明によれば、従来行われてきた
ような例えばニッケル等の下地メッキを介することなく
銅金属上に直接金メッキ層を形成することができるの
で、ニッケルまたはこの反応生成物等に由来する不純物
による問題点を避けつつ効率的に金メッキ作業を行うこ
とが可能になる。
According to the electroless displacement type gold plating solution of the present invention, it is possible to form a uniform displacement gold plating layer on copper metal without unevenness, and gold plating can be performed at a speed equivalent to that of the conventional displacement plating method. It is possible to form layers. Therefore, according to the present invention, the gold plating layer can be directly formed on the copper metal without using the undercoating of nickel or the like which has been conventionally performed. Therefore, it is derived from nickel or its reaction product. It is possible to efficiently perform the gold plating work while avoiding the problems caused by impurities.

【0044】そして、本発明による金メッキ液は、液中
に蓄積される溶出銅イオンの影響を受けにくいものなの
で、良好な特性の金メッキ層を安定的かつ長期にわたっ
て形成可能なものである。
Since the gold plating solution according to the present invention is not easily affected by the eluted copper ions accumulated in the solution, a gold plating layer having good characteristics can be formed stably and for a long time.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年11月19日(2001.11.
19)
[Submission date] November 19, 2001 (2001.11.
19)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0017】そのような好ましい化合物の具体例として
は、下記の酸性有機化合物およびその塩を例示すること
ができる。参考のために、各化合物のpKaの値を併記
した。尚、本願発明における伝導塩の水中の酸解離定数
(pKa)」は、前述に式(1)で定義されるものであ
って、pKa=−log10Kaから求められるもので
ある。
Specific examples of such preferred compounds include the following acidic organic compounds and salts thereof. For reference, the pKa value of each compound is also shown. The “acid dissociation constant (pKa) of water for the conductive salt in the present invention” is defined by the above-mentioned formula (1), and is obtained from pKa = −log 10 Ka.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】銅または銅合金の表面に金メッキ層を形成
する金メッキ液であって、金塩、伝導塩および錯化剤を
含有する水溶液からなり、この伝導塩として水中での酸
解離定数(pKa)が2.0以下の酸性化合物を含有
し、前記錯化剤として銅イオンとの錯体形成定数(p
K)が13以上のものを含有することを特徴とする、無
電解置換型金メッキ液。
1. A gold plating solution for forming a gold plating layer on the surface of copper or a copper alloy, which comprises an aqueous solution containing a gold salt, a conductive salt and a complexing agent, and as the conductive salt, an acid dissociation constant in water ( It contains an acidic compound having a pKa of 2.0 or less, and has a complex formation constant (p
An electroless substitution type gold plating solution, characterized in that K) contains 13 or more.
【請求項2】金塩が、シアン化第1金カリウム、シアン
化第2金カリウム、塩化第1金カリウム、塩化第2金カ
リウム、亜硫酸金カリウム、亜硫酸金ナトリウム、チオ
硫酸金カリウム、チオ硫酸金ナトリウム、およびこれら
の混合物からなる群から選ばれたものである、請求項1
に記載の無電解置換型金メッキ液。
2. A gold salt is a first gold potassium cyanide, a second gold potassium cyanide, a first gold potassium chloride, a second gold potassium chloride, a gold gold sulfite, a sodium gold sulfite, a potassium gold thiosulfate, or a thiosulfate. 2. A sodium selected from the group consisting of gold and mixtures thereof.
The electroless displacement type gold plating solution according to.
【請求項3】伝導塩が、ベンゼンスルホン酸、トリクロ
ロ酢酸、蓚酸、ジクロロ酢酸、ニトロ酢酸、ニトロアニ
リン、グリセリンリン酸、ビピリジン、ピラジン、グル
コースリン酸、ピクリン酸、ピリジンカルボン酸、ヒス
チジン、アミノエチレンホスホン酸、マレイン酸、イソ
ニコチン酸、これらのナトリウム塩、カリウム塩、アン
モニウム塩、およびこれらの混合物からなる群から選ば
れたものである、請求項1または2に記載の無電解置換
型金メッキ液。
3. The conductive salt is benzenesulfonic acid, trichloroacetic acid, oxalic acid, dichloroacetic acid, nitroacetic acid, nitroaniline, glycerin phosphoric acid, bipyridine, pyrazine, glucose phosphoric acid, picric acid, pyridinecarboxylic acid, histidine, aminoethylene. The electroless displacement type gold plating solution according to claim 1 or 2, which is selected from the group consisting of phosphonic acid, maleic acid, isonicotinic acid, their sodium salts, potassium salts, ammonium salts, and mixtures thereof. .
【請求項4】錯化剤が、ニトリロ3酢酸、ヒドロキシエ
チルエチレンジアミン3酢酸、エチレンジアミン4酢
酸、ジエチレントリアミン5酢酸、トリエチレンテトラ
ミン6酢酸、アミノトリメチレンホスホン酸、エチレン
ジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジメチレント
リアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、これらのナト
リウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、およびこれら
の混合物からなる群から選ばれたものである、請求項1
〜3のいずれか1項に記載の無電解置換型金メッキ液。
4. The complexing agent is nitrilotriacetic acid, hydroxyethylethylenediamine triacetic acid, ethylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, triethylenetetramine hexaacetic acid, aminotrimethylenephosphonic acid, ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), dimethylene. 3. A compound selected from the group consisting of triamine penta (methylenephosphonic acid), sodium salt, potassium salt, ammonium salt thereof, and a mixture thereof.
4. The electroless displacement type gold plating solution according to any one of 3 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007023382A (en) * 2005-06-16 2007-02-01 Ne Chemcat Corp Electroless gold plating liquid for forming gold plating film for wire bonding
JP2007031740A (en) * 2005-07-22 2007-02-08 Shinko Electric Ind Co Ltd Electronic component, and its manufacturing method
US7974042B2 (en) 2007-04-18 2011-07-05 Tdk Corporation Thin film device having lead conductor film
KR101857596B1 (en) * 2018-01-31 2018-05-14 (주)엠케이켐앤텍 Substitution type electroless gold plating bath using a nitrogen-containing heteroarylcarboxylic acid and substitution type electroless gold plating using the same

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