JP2004149824A

JP2004149824A - 金めっき液と該金めっき液を使用しためっき方法、及び電子部品の製造方法、並びに電子部品

Info

Publication number: JP2004149824A
Application number: JP2002314130A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Takano; 良比古高野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】浴安定性を損なうこともなく、耐薬品性の低い被めっき物に対しても均一で析出ムラが生じず、緻密性が良好で所望のはんだ濡れ性を有し、密着性に優れた金皮膜を形成する。
【解決手段】ガラスセラミック基板６の表面に形成された銅電極７上にニッケル皮膜８を形成し、該ニッケル皮膜８上に金皮膜９を形成する。そして、該金皮膜９の形成に使用される金めっき液が、（１）非シアン金源、（２）金の錯化剤として亜硫酸塩、（３）金の安定剤としてアミノカルボン酸類、（４）隠蔽剤としてオキシカルボン酸類、（５）析出促進剤としてアンチモン化合物、及び／又はビスマス化合物、（６）析出調整剤としてチオール化合物及びその誘導体、及び／又は含窒素複素環式化合物を含有している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金めっき液と該金めっき液を使用しためっき方法、及び電子部品の製造方法、並びに電子部品に関し、より詳しくは置換型の無電解金めっきに好適な金めっき液と該金めっき液を使用しためっき方法、及び該めっき方法を使用した電子部品の製造方法、及び該製造方法を使用して製造されるセラミック多層基板等の電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品関連の技術分野では、コネクタやリードフレームなどの機能性薄膜として金皮膜が使用されている。また、プリント配線基板の高密度化、表面実装基板（独立回路基板）の増加に伴い、無電解金めっきの需要が増大している。例えば、一般に独立回路基板では、予めレジストで微細回路を形成した後、はんだレベラー処理を施したり、或いは前記微細回路上に所定の前処理を施し、この後Ｃｕ等の導電部上にニッケル皮膜及び金皮膜を形成している。
【０００３】
ところで、前記金皮膜は、通常、還元剤を使用することなく下地金属との間で置換反応を生じさせ、これにより金を析出させる置換型の無電解金めっきにより形成される。したがって、斯かる無電解金めっきに使用される金めっき液には、浴安定性、金析出の均一性、はんだ濡れ性、及び下地金属であるニッケル皮膜との密着性に優れていることが要求される。
【０００４】
そして、従来の置換型無電解金めっき液には人体に有害なシアン化合物が含有されていたため、作業性が悪く、このため環境保全上の観点から、近年、シアン化合物を含有しない無電解金めっき液が開発されてきている（特許文献１〜４）。
【０００５】
このうち、特許文献１は、非シアン金源、亜硫酸塩、窒素及びカルボン酸（又はカルボン酸塩）を含む金属錯化剤を含有し、アンモニウムイオン、塩素イオン、硫酸イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンが所定濃度となるように調製したものであり、特許文献２は、亜硫酸金や塩化金等の非シアン金源と、所定のメルカプトカルボン酸又はこれらのアルカリ金属塩等の安定化錯化剤と、所定のオキシカルボン酸や多価カルボン酸等の隠蔽錯化剤を含有している。
【０００６】
また、特許文献３は、水溶性亜硫酸金化合物、亜硫酸塩、水溶性ポリアミノカルボン酸又はその塩、オキシカルボン酸又はその塩、ホスホン酸類、並びにアンチモン化合物及びテルル化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物を含有している。
【０００７】
さらに、特許文献４は、メルカプト基とカルボキシル基を含む有機化合物と金化合物とを含む置換金めっき液が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２２８７６１号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１７１５７号公報
【特許文献３】
特開平７−３４２５８号公報
【特許文献４】
特開平５−１５６４６０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１では、浴温が３０〜９５℃とされているものの、その実施例では浴温を８５℃の高温に設定して金めっきを施したものが記載されており、また、上記特許文献２でも、浴温を５０〜９５℃に設定して金めっきを施している。すなわち、これら特許文献１及び２では、いずれも浴温が高く、析出速度が遅いため、所望膜厚の金皮膜を得るには長時間のめっき処理を行なう必要があり、したがって耐薬品性に劣る被めっき物、例えば、ガラス成分を含有したセラミックス基板（以下、「ガラスセラミック基板」という）に無電解金めっきを施した場合、金めっき液中に被めっき物が溶解してしまい、その結果電子部品の特性が劣化したり、金めっき液の浴安定性や浴寿命が低下して金皮膜の特性が劣化するという問題点があった。
【００１０】
また、上記特許文献３では、析出促進剤としてのアンチモン化合物やテルル化合物を金めっき液に添加することにより、析出速度を向上させているが、ホスホン酸類を金めっき液に添加しても十分な浴安定性を得ることができず、このためシアン化合物を含有した金めっき液に比べ、置換析出した金皮膜は緻密性に欠け、はんだ濡れ性に劣るという問題点があった。
【００１１】
すなわち、金ははんだ接合時には速やかにはんだ中に拡散し、下地金属であるニッケル皮膜の酸化を抑制する作用を奏するので、金皮膜が緻密であれば、前記ニッケル皮膜の酸化や拡散を効果的に抑制することができ、良好なはんだ濡れ性を得ることができる。
【００１２】
しかしながら、上記特許文献３では、上述したように金皮膜が緻密性を欠くため、下地金属であるニッケル皮膜の拡散が生じ易くなり、このためはんだ濡れ性が低下するという問題点があった。
【００１３】
さらに、上記特許文献４では、メルカプト基とカルボキシル基とを含む有機化合物を金めっき液に添加することによりニッケル皮膜との密着性に優れた置換金皮膜を得ようとしているが、該特許文献４では、浴温が７０〜９０℃と高く、しかも析出促進剤も含まれていないため、上記特許文献１及び２と同様、長時間のめっき処理を要するという問題点があった。すなわち、はんだ接合を目的として金めっき皮膜を形成する場合、金めっき皮膜は、通常、約０．１μｍの膜厚が必要となるが、該特許文献４では、浴温が高くしかも析出速度も遅いため、３０分程度のめっき処理時間を要し、その結果、ガラスセラミックス基板に無電解金めっきを施した場合、金めっき液中に被めっき物が溶解してしまい、電子部品の特性劣化を招来するという問題点があった。
【００１４】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、浴安定性を損なうこともなく、耐薬品性の低い被めっき物に対しても均一で析出ムラが生じず、緻密性が良好で所望のはんだ濡れ性を有し、密着性に優れた金皮膜を形成することができる金めっき液と、該金めっき液を使用しためっき方法、及び該めっき方法を使用した電子部品の製造方法、並びに該製造方法により製造された電子部品を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明者は鋭意研究した結果、金の供給源として非シアン系化合物、金の錯化剤として亜硫酸塩、安定剤としてアミノカルボン酸類、ニッケルイオンの隠蔽剤としてオキシカルボン酸類を含有しためっき液に、さらに、析出促進剤としてアンチモン化合物及び／又はビスマス化合物、析出調整剤としてメルカプト基（−ＳＨ）を含有した化合物及びその誘導体、及び／又は含窒素複素環式化合物を添加することにより、比較的低温で金めっき処理を行なうことができ、析出速度を速めると共に、金皮膜の緻密性を向上させることができるという知見を得た。
【００１６】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る金めっき液は、非シアン系金源と、亜硫酸塩と、アミノカルボン酸類と、オキシカルボン酸類とが含有された金めっき液において、アンチモン化合物及びビスマス化合物の中から選択された少なくとも１種以上の析出促進剤と、メルカプト基を含有した化合物及びその誘導体、又は含窒素複素環式化合物の中から選択された少なくとも１種以上の析出調整剤とが添加されていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の金めっき液は、前記メルカプト基を含有した化合物及びその誘導体には、チオグリコール酸又はチオジグリコール酸の内の少なくとも１種以上が含まれていることを特徴とし、また、前記含窒素複素環式化合物には、ピリジン、ビピリジル又はフェナントロリンの内の少なくとも１種以上が含まれていることを特徴としている。
【００１８】
上記金めっき液によれば、所定の析出促進剤と析出調製剤とが金めっき液に添加され、金の析出を調整することにより適度な析出速度で金を析出させることができ、析出外観が均一で緻密性の良好な金皮膜を形成することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係るめっき方法は、上記金めっき液と被めっき物とを接触させて前記被めっき物上に置換反応を生じさせ、前記被めっき物上に金めっき皮膜を形成することを特徴としている。
【００２０】
上記めっき方法によれば、上記金めっき液を使用してめっき処理することにより、被めっき物の表面に均一で緻密性の良好な金皮膜を置換析出させることが可能となる。
【００２１】
また、本発明のめっき方法は、前記金めっき皮膜の形成に先立ち、前記被めっき物の表面にはニッケル皮膜を形成することを特徴としている。
【００２２】
上記めっき方法によれば、下地金属としてのニッケル皮膜上に均一で緻密性の良好な金皮膜を形成することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明のめっき方法は、前記金皮膜を形成した後、還元剤を含有した無電解金めっき液を使用して前記被めっき物に無電解金めっきを施し、前記金皮膜上にさらに金皮膜を重層することを特徴としている。
【００２４】
上記めっき方法によれば、置換析出して形成された金皮膜上に還元剤を使用した自己触媒型の無電解金めっきを施すことにより、均一で緻密性の良好な所望膜厚の金皮膜を形成することができる。
【００２５】
また、本発明に係る電子部品の製造方法は、上記めっき方法を使用し、部品素体上に形成された導電部にめっき処理を施すことを特徴としている。
【００２６】
上記製造方法によれば、上記めっき方法により、導電部上に所望の均一で緻密性に優れた金皮膜を有する電子部品を容易に製造することができる。
【００２７】
また、本発明に係る電子部品は、上記製造方法により製造されていることを特徴としている。
【００２８】
上記電子部品によれば、均一で緻密な金皮膜を有し、はんだ濡れ性が良好で、且つ下地金属との密着性も良好で、信頼性に優れた電子部品を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００３０】
本発明の一実施の形態としての金めっき液は、（１）金を析出させるための非シアン系金源、（２）金の錯化剤として亜硫酸塩、（３）金の安定剤としてアミノカルボン酸類、（４）隠蔽剤としてのオキシカルボン酸類を含有し、さらに（５）析出促進剤としてアンチモン化合物及びビスマス化合物の中から選択された少なくとも１種以上、及び（６）析出調整剤としてメルカプト基（−ＳＨ）を含有した化合物（以下、「チオール化合物」という）及びその誘導体、又は含窒素複素環式化合物の中から選択された少なくとも１種以上が添加されており、これにより浴温を低く抑制することができ、短時間で均一且つ緻密な金めっき皮膜を形成することができる。
【００３１】
以下、上記（１）〜（６）について詳述する。
【００３２】
（１）非シアン系金源
本実施の形態では、良好な作業環境を確保する観点から、人体に有害なシアン化合物を含有していない非シアン系金源を使用している。
【００３３】
しかしながら、金めっき液中の非シアン系金源の濃度が金換算で０．２ｋｇ／ｍ^３未満の場合は、金の析出速度が極端に遅くなって金皮膜が不均一となる虞がある。一方、前記非シアン系金源の濃度が金換算で１０ｋｇ／ｍ^３を超えると、逆に析出速度が速くなり過ぎて金皮膜の緻密性が低下したり、或いはニッケル等の下地金属との密着性が低下し、まためっき液の浴安定性も低下する虞がある。
【００３４】
そこで、本実施の形態では、金めっき液中の金濃度が０．２〜１０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは０．５〜５ｋｇ／ｍ^３となるように非シアン金源を金めっき液に添加している。
【００３５】
尚、非シアン金源としては、亜硫酸金ナトリウム、亜硫酸金カリウム、塩化金ナトリウム等を使用することができる。
【００３６】
（２）錯化剤
金めっき液中で金イオンとの間で安定な可溶性錯体を形成するために、本実施の形態では、錯化剤として亜硫酸塩を添加している。
【００３７】
しかしながら、金めっき液中の亜硫酸塩濃度が５ｋｇ／ｍ^３未満の場合は、析出速度が速くなり過ぎてニッケル等の下地金属との密着性が低下し易くなり、また、めっき液の浴安定性が低下する虞がある。一方、金めっき液中の亜硫酸塩濃度が１５０ｋｇ／ｍ^３を超えると析出速度が遅くなり、めっき皮膜（金皮膜）が不均一となる虞がある。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、金めっき液中の亜硫酸塩濃度を５〜１５０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは、１０〜１２０ｋｇ／ｍ^３としている。
【００３９】
尚、亜硫酸塩としては、例えば、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等を使用することができる。
【００４０】
（３）安定剤
金めっき液中で金−亜硫酸錯体を安定的に保持するために、本実施の形態では、安定剤としてアミノカルボン酸類を添加している。
【００４１】
しかしながら、金めっき液中のアミノカルボン酸類濃度が２ｋｇ／ｍ^３未満の場合は、溶解した下地金属イオン（銅イオンやニッケルイオン等）などの不純物の影響を受け易くなってめっき液の浴安定性が低下し、また、置換対象となる下地金属（ニッケル等）の溶解が遅くなって析出速度が低下する虞がある。一方、金めっき液中のアミノカルボン酸類濃度が７５ｋｇ／ｍ^３を超えて添加しても析出速度が稍低下する程度で、安定剤としての顕著な作用効果を奏することができず、経済的観点から過剰な添加は好ましくない。しかも被めっき物が耐薬品性に劣るガラスセラミック基板のような場合は、該被めっき物を溶解させてしまう虞も生じる。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、金めっき液中のアミノカルボン酸類濃度を２〜７５ｋｇ／ｍ^３、好ましくは４〜４０ｋｇ／ｍ^３としている。
【００４３】
尚、アミノカルボン酸類としては、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸等の遊離酸或いはこれらのアルカリ金属塩を使用することができる。
【００４４】
（４）隠蔽剤
被めっき物から溶出した下地金属イオン（銅イオンやニッケルイオン等）が錯体を形成してこれら下地金属イオンが金めっき液中で安定的に保持するために、本実施の形態では、隠蔽剤としてオキシカルボン酸類を添加している。
【００４５】
しかしながら、金めっき液中のオキシカルボン酸類濃度が３ｋｇ／ｍ^３未満の場合は、上記安定剤と同様、溶解した下地金属（銅イオンやニッケルイオン等）の影響を受け易くなってめっき液の安定性が低下する。一方、金めっき液中のオキシカルボン酸類濃度が１００ｋｇ／ｍ^３を超えて添加しても、上記安定剤と同様、析出速度が稍低下する程度であり、隠蔽剤としての顕著な作用効果を奏することができず、経済的観点から過剰に添加するは好ましくない。しかも被めっき物が耐薬品性に劣るガラスセラミック基板のような場合は、該被めっき物を溶解させてしまう虞がある。
【００４６】
そこで、本実施の形態では、金めっき液中のオキシカルボン酸類濃度を３〜１００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは５〜５０ｋｇ／ｍ^３としている。
【００４７】
尚、アミノカルボン酸類としては、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、ギルコン酸等の遊離酸或いはこれらのアルカリ金属塩を使用することができる。
【００４８】
（５）析出促進剤
析出促進剤としてのアンチモン化合物及び／又はビスマス化合物を、後述するチオール化合物及びその誘電体、及び／又は含窒素複素環式化合物からなる析出調整剤と共に、金めっき液中に添加することにより、所望の均一で緻密な金皮膜を被めっき物表面に形成することができ、このため本実施の形態では上記析出調整剤と共に、アンチモン化合物及び／又はビスマス化合物を金めっき液に添加している。
【００４９】
しかしながら、アンチモン化合物及び／又はビスマス化合物の濃度が１．０×１０^−３ｋｇ／ｍ^３未満となると、析出速度が遅くなり、析出外観が不均一となってムラが発生する。一方、アンチモン化合物及び／又はビスマス化合物の濃度が１．０×１０^−１ｋｇ／ｍ^３を超えると、析出速度が速くなって金皮膜の緻密性が低下し、はんだ濡れ性の劣化を招来したり、下地金属との密着性が低下する。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、アンチモン化合物及び／又はビスマス化合物の濃度を、１．０×１０^−３〜１．０×１０^−１ｋｇ／ｍ^３、好ましくは２．０×１０^−３〜５．０×１０^−２ｋｇ／ｍ^３としている。
【００５１】
尚、アンチモン化合物としては、具体的には酒石酸アンチモニルナトリウム、酒石酸アンチモニルカリウム、オキシ硫酸アンチモン、塩化アンチモンを使用することができ、ビスマス化合物としては、クエン酸ビスマス、塩化ビスマス、硝酸ビスマス等を使用することができ、これらアンチモン化合物及びビスマス化合物をそれ単独で又は適宜組み合わせて添加することができる。
【００５２】
（６）析出調整剤
析出促進剤は、金の析出速度を速くする作用を有するが、析出促進剤のみを金めっき液に添加しても析出皮膜の緻密性や密着性が低下し易くなるため、上述したように、析出調製剤としてのチオール化合物及びその誘電体、及び／又は含窒素複素環式化合物を前記析出促進剤と併用する必要がある。
【００５３】
すなわち、上記析出調整剤は下地金属や金皮膜上に吸着して金の析出を抑制し、これにより下地金属への析出作用を緩和することができ、したがって上記析出促進剤の作用と相俟って、適度な析出速度を維持した状態で緻密性に優れた密着性の良い金皮膜を形成することができる。しかも、斯かる作用は、下地金属の種類によって差異が生じ難く、金の析出性も均一なものとなる。
【００５４】
しかしながら、析出調整剤としてのチオール化合物及びその誘電体、及び／又は含窒素複素環式化合物の濃度が１．０×１０^−４ｋｇ／ｍ^３未満になると析出速度が速くなり過ぎて金皮膜の緻密性が低下し、はんだ濡れ性が劣化したり、下地金属との密着性が低下する。一方、チオール化合物及びその誘電体、及び／又は含窒素複素環式化合物の濃度が１．０×１０^−２ｋｇ／ｍ^３を超えると析出速度が遅くなり、析出外観が不均一となってムラの発生する虞がある。
【００５５】
そこで、本実施の形態では、上述した析出促進剤と同様、析出調製剤としてのチオール化合物及びその誘電体、及び／又は含窒素複素環式化合物の濃度を、１．０×１０^−４〜１．０×１０^−２ｋｇ／ｍ^３、好ましくは２．０×１０^−４〜５．０×１０^−３ｋｇ／ｍ^３としている。
【００５６】
尚、チオール化合物及びその誘電体としては、例えば、チオグリコール酸（ＣＨ_２（ＳＨ）ＣＯＯＨ）、チオジグリコール酸（Ｓ（ＣＨ_２ＣＯＯＨ）_２等を使用することができ、また、含窒素複素環式化合物としては、化学構造式（１）で示されるピリジン、化学構造式（２）で示されるビピリジル（２，２−ピピリジル）、化学構造式（３）で示されるフェナントロリン（１，１０−フェナントロリン）等を使用することができ、これらチオール化合物及びその誘電体、又は含窒素複素環式化合物をそれ単独で又はこれらの組み合わせを適宜添加することができる。
【００５７】
【化１】

【００５８】
【化２】

【化３】

このように本実施の形態では、上記析出促進剤と上記析出調整剤とを併用することにより、適度な析出速度を維持することができ、浴温を３５〜７０℃、好ましくは４０〜６０℃の範囲に制御しながら金めっきを施すことができる。すなわち、金めっき液の浴温が３５℃未満になると、析出速度が遅くなって析出外観が不均一となり析出ムラの発生する虞があり、また、金めっき液の浴温が７０℃を超えると被めっき物が溶出する虞があるが、本実施の形態では、上記析出促進剤と上記析出調整剤とを併用することにより、めっき液の浴温を３５℃〜７０℃、好ましくは４０℃〜６０℃の範囲に設定して無電解金めっきを行なうことができ、これにより被めっき物の溶出が生じることもなく、析出外観が均一で析出ムラが生じないようにしている。
【００５９】
また、本実施の形態では、亜硫酸水、硫酸、塩酸、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム等のｐＨ調製剤を使用することにより、金めっき液の水素イオン指数ｐＨが５．０〜９．０に調製される。
【００６０】
すなわち、水素イオン指数ｐＨが５．０未満の低い値になると、錯化剤として添加されている亜硫酸塩が分解してめっき液の浴安定性を損なう虞があり、一方、水素イオン指数ｐＨが９．０を超えて高くなると、析出速度が速くなって金皮膜の緻密性が低下し、はんだ濡れ性が劣化したり、下地金属との密着性が低下する虞がある。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、上述したｐＨ調整剤を金めっき液に添加することにより、水素イオン指数ｐＨを５．０〜９．０、好ましくは６．０〜８．０に調製している。
【００６２】
次に、上記金めっき液を使用して製造された電子部品について詳述する。
【００６３】
図１は上記金めっき液を使用して製造された電子部品としてのセラミック多層基板の一実施の形態を示す断面図であって、該セラミック多層基板は、複数のセラミックシート（第１〜第５のセラミックシート１ａ〜１ｅ）が積層されてセラミック素体６を形成している。
【００６４】
そして、セラミック素体６の表面には外部導体４（４ａ〜４ｃ）が形成されると共に、該セラミック素体６の内部には所定パターンの内部導体３（３ａ〜３ｈ）が埋設されており、ビアホール５（５ａ〜５ｋ）を介して各内部導体間３、又は内部導体３と外部導体４とが電気的に接続されている。そして、本実施の形態では、第４のセラミックシート１ｄを介して内部導体３ｇと内部導体３ｅとが対向状に配されてコンデンサ部を形成し、外部導体４ｃ及び内部導体３ｈ、３ｆ、３ｄ、３ｂはビアホール５ｋ、５ｇ、５ｅ、５ｃを介して電気的に接続されインダクタ部を形成している。
【００６５】
また、外部導体４は、図２に示すように、銅電極７の表面にＮｉ−Ｐ皮膜やＮｉ−Ｂ皮膜等のニッケル皮膜８が形成され、該ニッケル皮膜８の表面に金皮膜９が形成されている。
【００６６】
次に、上記セラミック多層基板の製造方法を説明する。
【００６７】
まず、所定形状に成形されたセラミックシート１に対し、必要に応じてビアホール５を形成し、次いで、導電性ペーストを使用し、所定の配線パターンをセラミックシート１ａ〜１ｄ上にスクリーン印刷して内部導体３を形成し、その後、第１〜第５のセラミックシート１ａ〜１ｅを積層し、所定温度で焼成処理してセラミック素体６を形成する。
【００６８】
次いで、セラミック素体６の表面に銅を主成分とする導電性ペーストを塗布して焼付処理を行ない、所定パターンの銅電極７を形成して被めっき物を作製する。
【００６９】
そしてこの後、被めっき物に一連の前処理を行なった後、無電解めっき処理を行なう。
【００７０】
すなわち、まず、被めっき物に脱脂処理を施し、被めっき物から有機物質や無機物質による汚染を除去すると共にめっき液と銅電極７との濡れ性を向上させる。次いで、被めっき物を硫酸塩やクエン酸等の酸性水溶液に浸漬して銅電極７の表面に固着している酸化物をエッチング除去し、また表面形状を適度に平滑化或いは粗化等して表面形状の微調整を行い、さらに、エッチング処理時に銅電極７の表面に形成されたスマットを酸性処理液で除去し、銅電極７とめっき皮膜との密着性を向上させ、この後、無電解ニッケルめっきを行う。
【００７１】
すなわち、ホスフィン酸塩やホウ素化合物等の所定の還元剤が添加されたニッケルめっき液に被めっき物を浸漬し、酸化還元反応を生じさせて銅電極７の表面にＮｉ−ＰやＮｉ−Ｂ等のニッケルを主成分としたニッケル皮膜８を形成する。
【００７２】
尚、ニッケルめっき液には、上記還元剤の他、硫酸ニッケルなどのニッケル塩、コハク酸やグリシン、クエン酸などの錯化剤、その他微量の添加剤が含有され、水素イオン指数ｐＨが４．５〜８．０に調製されている。
【００７３】
次に、浴温が３５〜７０℃、水素イオン指数ｐＨが５．０〜９．０に調製された上記金めっき液に被めっき物を浸漬し、金めっきを施す。
【００７４】
すなわち、ニッケル皮膜８が形成された被めっき物を金めっき液に浸漬すると、電気化学的に卑な金属であるＮｉが溶出して電子（ｅ⁻）を放出し、該放出された電子（ｅ⁻）によって貴なＡｕ^＋或いはＡｕ^３＋が還元され、金がニッケル皮膜８上に析出し、これにより金皮膜９が形成される。
【００７５】
このように本実施の形態では、析出促進剤としてアンチモン化合物及びビスマス化合物の中から選択された少なくとも１種以上、及び析出調整剤としてチオール化合物及びその誘導体、又は含窒素複素環式化合物の中から選択された少なくとも１種以上が添加された金めっき液を使用してニッケル皮膜８上に金皮膜９を形成しているので、上記析出調整剤がニッケル皮膜８や金皮膜９上に吸着して金の析出を抑制することができ、これにより適度な析出速度を維持しつつ金めっきを施すことができ、均一で析出ムラがなく、緻密性に優れ、はんだ濡れ性が良好で、且つ密着性の良好な金皮膜９を形成することができる。
【００７６】
しかも、適度な析出速度を維持しつつ金皮膜を形成しているので、Ｎｉ−Ｐ皮膜やＮｉ−Ｂ皮膜等のニッケルめっき皮膜の種類に限定されることもなく、例えば、Ｐ含有率に差異のあるＮｉ−Ｐ皮膜上に金めっきを施した場合であっても均一で緻密性に優れた金皮膜９を形成できる。
【００７７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では上記金めっき液を使用した置換めっき処理によりめっき工程を完了させているが、ワイヤーボンディング実装が必要な場合には、チオ尿素、アスコルビン酸などの還元剤を使用して自己触媒型めっき反応を生じさせ、前記置換金めっきで形成された金皮膜９の表面に金薄膜を重層し、所望厚膜の金皮膜を形成することができる。
【００７８】
【実施例】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００７９】
〔第１の実施例〕
本発明者は、まず、縦３０ｍｍ、横１０ｍｍ、板厚０．３ｍｍの無酸素銅板を用意し、該無酸素銅板に無電解ニッケルめっきを施し、該無酸素銅板の表面全域に膜厚約５μｍのＮｉ−Ｐ皮膜（Ｐ含有率７ｗｔ％）を形成した。そして、該Ｎｉ−Ｐ皮膜の形成された無酸素銅板に下記めっき組成及びめっき条件下で置換金めっきを施し、Ｎｉ−Ｐ皮膜上に金皮膜を形成し、実施例試験片を作製した。
【００８０】

また、比較例として、上記めっき組成中、析出調整剤（チオジグリコール酸）を含有していない金めっき液を作製し、上記実施例試験片と同様の方法・手順でＮｉ−Ｐ皮膜上に金皮膜を形成し、比較例試験片を作製した。
【００８１】
次に、本発明者は、上記実施例及び比較例について、膜厚、析出外観、金の析出状態、密着性、めっき液の安定性、はんだ濡れ性を測定した。
【００８２】
ここで、膜厚は、蛍光Ｘ線膜厚計により測定し、析出外観及び金の析出状態は目視で判定した。
【００８３】
また、密着性は、実施例試験片及び比較例試験片を各５個づつ用意し、各試験ＪＩＳＺ−１５２２に準拠し、セロハン粘着テープを使用した剥離試験で評価した。
【００８４】
また、めっき液の安定性は、２ＭＴＯ（ＭｅｔａｌＴｕｒｎＯｖｅｒ）連続使用時のめっき液の安定性を目視で評価した。すなわち、本第１の実施例では金換算で２ｋｇ／ｍ^３の亜硫酸金ナトリウム溶液が金めっき液中に含有されており、金めっき液中の金イオンは金めっき処理を施すことにより減少する。したがって、めっき液の品質や特性を安定的に保持するためには、金めっき液中の金イオン濃度を一定の範囲に制御する必要があり、本第１の実施例では、金換算で１．５〜２．０ｋｇ／ｍ^３の範囲で制御した。すなわち、亜硫酸金ナトリウムが１．５ｋｇ／ｍ^３まで減少すると０．５ｋｇ／ｍ^３の亜硫酸金ナトリウムを補給して２．０ｋｇ／ｍ^３とし、亜硫酸金ナトリウムが２．０ｋｇ／ｍ^３となった時点を１ＭＴＯとして２ＭＴＯ連続使用時で金めっき液中に沈殿物や濁りの生成の有無、めっき浴槽の壁面への析出物（金）の付着有無によりめっき液の浴安定性を評価した。
【００８５】
また、はんだ濡れ性は、実施例試験片及び比較例試験片を各５個づつ用意し、高温高湿下、試験片を所定時間放置した後、メニスコグラフ法によりはんだの引張力とはんだの排斥力とが等しくなるゼロクロス時間で評価した。
【００８６】
すなわち、温度８５℃、湿度８５％の高温高湿条件で、各試験片を試験槽に１００時間放置し、次いで、浸漬速度２５ｍｍ／ｓｅｃ、浸漬深さ３ｍｍ、浸漬時間２０ｓｅｃで浴温２３５℃のはんだ溶融槽（６０％Ｓｎ−４０％Ｐｂ）に浸漬し、前記ゼロクロス時間を測定し、はんだ濡れ性を評価した。
【００８７】
実施例試験片は、金皮膜の膜厚は０．０８μｍ、析出外観は綺麗なレモンイエローであり、無酸素銅板上には未析出箇所は確認されなかった。また、剥離試験でも金皮膜がＮｉ−Ｐ皮膜又は無酸素銅板から剥離する試験片はなく、また金皮膜が緻密であるためゼロクロス時間も１ｓｅｃ以下と短く、したがってはんだ濡れ性も良好であり、さらにめっき液中に沈殿物等も生じず、めっき液の浴安定性も良好であることが確認された。
【００８８】
これに対して比較例試験片は、金皮膜の膜厚は０．４０μｍ、析出外観は少し赤味を帯びたイエローであり、無酸素銅板上には未析出箇所は確認されなかったが、密着性及びはんだ濡れ性が悪化していることが確認された。
【００８９】
すなわち、剥離試験で比較例試験片中３個の試験片が、Ｎｉ−Ｐ皮膜又は無酸素銅板から金皮膜が剥離し、素地との密着性が悪いことが分かった。
【００９０】
また、ゼロクロス時間も約２ｓｅｃと長く、金皮膜の緻密性も悪くはんだ濡れ性に劣ることが分かった。
【００９１】
〔第２の実施例〕
本発明者は、縦３０ｍｍ、横１０ｍｍ、板厚０．３ｍｍのガラスセラミック基板を用意した。
【００９２】
そして、ガラスセラミック基板の表面に膜厚約２０μｍの厚膜銅電極パターンをスクリーン印刷し、焼付処理を行い、次いで、上記第１の実施例と同様、無電解ニッケルめっきを施した後、下記めっき組成及びめっき条件下で置換金めっきを施し、Ｎｉ−Ｐ皮膜上に金皮膜を形成し、実施例試験片を作製した。
【００９３】

また、比較例として、上記めっき組成で析出促進剤（塩化アンチモン）及び析出調整剤（ピピリジル）を含有していない金めっき液を作製し、該金めっきの水素イオン指数ｐＨを７．０、浴温を８０℃に調製し、めっき処理時間２５分で、上記実施例試験片と同様、Ｎｉ−Ｐ皮膜上に金皮膜を形成し、比較例試験片を作製した。
【００９４】
次に、本発明者は、上記実施例及び比較例について、上記第１の実施例と同様の方法で、膜厚、析出外観、金の析出状態、密着性、めっき液の浴安定性を測定した。
【００９５】
また、本第２の実施例では、はんだ濡れ広がり試験を行ってはんだ濡れ性を評価した。すなわち、各試験片にクリームはんだ印刷を施し、リフロー炉を通過させてはんだの濡れ広がり面積を測定し、はんだ濡れ性を評価した。
【００９６】
実施例試験片は、金めっきで形成された金皮膜の膜厚は０．０７μｍ、析出外観は綺麗なレモンイエローであり、ガラスセラミック基板上に未析出箇所は確認されなかった。また、剥離試験でも金皮膜がＮｉ−Ｐ皮膜又は無酸素銅板から剥離する試験片はなく、ゼロクロス時間も１ｓｅｃ以下と短く、したがってはんだ濡れ性も良好であり、まためっき液中に沈殿物等も生じず、めっき液の安定性も良好であることが確認された。
【００９７】
これに対して比較例試験片は金膜厚が０．０８μｍ、析出外観は綺麗なレモンイエローであり、ガラスセラミック基板上に未析出箇所は確認されず、また、剥離試験でも金皮膜が下地金属（銅電極、Ｎｉ−Ｐ皮膜）やガラスセラミック基板から剥離する試験片はなく、密着性は良好であり、またゼロクロス時間も１ｓｅｃ以下と短く、金皮膜も緻密であり、はんだ濡れ性も良好であった。
【００９８】
しかしながら、本比較例試験片では、金めっき液に析出促進剤としての塩化アンチモン及び析出調整剤としてのピピリジルが添加されていないので、金めっき液中に沈殿物が生じたり濁りが生じ、液安定性が悪化することが分かった。
【００９９】
また、浴温８０℃でめっき処理を行ったので、耐薬品性に劣るガラスセラミックス基板が溶解し、このため銅電極のガラスセラミック基板への固着力が低下したり、抗折強度の低下を招来し、電気的特性が劣化する虞のあることが分かった。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る金めっき液は、非シアン系金源と、亜硫酸塩と、アミノカルボン酸類と、オキシカルボン酸類とが含有された金めっき液において、アンチモン化合物及びビスマス化合物の中から選択された少なくとも１種以上の析出促進剤と、チオグリコール酸やチオジグリコール酸等のチオール化合物及びその誘導体、或いはビピリジルやフェナントロリン等の含窒素複素環式化合物の中から選択された少なくとも１種以上の析出調整剤が添加されているので、析出調整剤が下地金属や金皮膜上に吸着して金の析出を抑制し、下地金属への析出作用を緩和することができ、適度な析出速度を維持した状態で金皮膜を形成することができ、均一で緻密性に優れた密着性の良い金皮膜を形成することができる。しかも、耐薬品性に劣るガラスセラミック基板の場合であっても被めっき物が溶解するのを回避することができる。
【０１０１】
本発明に係るめっき方法は、上記金めっき液と被めっき物とを接触させて前記被めっき物上に置換反応を生じさせ、前記被めっき物上に金めっき皮膜を形成し、また、前記金めっき皮膜の形成に先立ち、前記被めっき物の表面にはニッケル皮膜を形成するので、ニッケル皮膜上に緻密で析出外観も均一な金皮膜を形成することができる。
【０１０２】
また、本発明のめっき方法は、前記金めっき皮膜を形成した後、還元剤を含有した金めっき液を使用して前記被めっき物に無電解金めっきを施し、前記金皮膜上にさらに金皮膜を重層することにより、所望の厚膜を有する緻密な金皮膜をニッケル皮膜上に形成することができ、ワイヤーボンディング実装等を容易に行うことができる。
【０１０３】
また、本発明に係る電子部品の製造方法は、上記めっき方法を使用し、部品素体上に形成された導電部にめっき処理を施すので、導電部上に所望の均一で緻密性に優れた金皮膜を有する電子部品を容易に製造することができる。
【０１０４】
また、本発明に係る電子部品は、上記製造方法により製造されているので、金皮膜が均一で良好な緻密性を有しており、信頼性に優れた電子部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金めっき液を使用して製造された電子部品としてのセラミック多層基板の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【符号の説明】
６セラミック素体（部品素体）
７銅電極（導電部）
８ニッケル皮膜
９金皮膜

Claims

非シアン系金源と、亜硫酸塩と、アミノカルボン酸類と、オキシカルボン酸類とが含有された金めっき液において、
アンチモン化合物及びビスマス化合物の中から選択された少なくとも１種以上の析出促進剤と、メルカプト基を含有した化合物及びその誘導体、又は含窒素複素環式化合物の中から選択された少なくとも１種以上の析出調整剤とが添加されていることを特徴とする金めっき液。
前記メルカプト基を含有した化合物及びその誘導体には、チオグリコール酸又はチオジグリコール酸の内の少なくとも１種以上が含まれていることを特徴とする請求項１記載の金めっき液。
前記含窒素複素環式化合物には、ピリジン、ビピリジル又はフェナントロリンの内の少なくとも１種以上が含まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の金めっき液。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の金めっき液と被めっき物とを接触させて前記被めっき物上に置換反応を生じさせ、前記被めっき物上に金皮膜を形成することを特徴とするめっき方法。
前記金皮膜の形成に先立ち、前記被めっき物の表面にニッケル皮膜を形成することを特徴とする請求項４記載のめっき方法。
前記金皮膜を形成した後、還元剤を含有した金めっき液を使用して前記被めっき物に無電解金めっきを施し、前記金皮膜上にさらに金皮膜を重層することを特徴とする請求項４又は請求項５記載のめっき方法。
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載のめっき方法を使用し、部品素体上に形成された導電部にめっき処理を施すことを特徴とする電子部品の製造方法。
請求項７記載の製造方法により製造されていることを特徴とする電子部品。