JP2004217707A

JP2004217707A - 金めっき部品用洗浄剤およびすすぎ剤並びに洗浄方法およびすすぎ方法

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Publication number: JP2004217707A
Application number: JP2003004151A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Zenfuku; 和貴善福; Junichi Maeno; 純一前野
Original assignee: Arakawa Chemical Industries Ltd
Current assignee: Arakawa Chemical Industries Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP4110388B2

Abstract

【課題】金めっきが施された回路基板等のはんだ結合部の強度低下を防止し得る洗浄方法等、さらには一旦金めっき層上に下地金属が浸出した金めっき部品の再生を可能とする洗浄法等を提供する。
【解決手段】一般式（１）：Ｍ_ａＨ_ｂ（ＣＯ_３）_ｎ（式中、ａは１または２、ｂは０〜２の整数、ｎは１又は２を、Ｍはマグネシウムイオンよりイオン化傾向が大きい金属原子または揮発性有機塩基を、Ｈは水素原子を、それぞれ示す）で表わされる炭酸塩の少なくとも１種を含有する金めっき部品用洗浄剤および当該洗浄剤を用いた金めっき部品の洗浄方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金めっき処理された製品、もしくは金めっき処理された部品を含む製品の洗浄剤などに関する。更に詳しくは、金めっき処理された部品を含む電子部品、光学部品、金属部品、セラミック部品の水洗浄に用いる洗浄剤；洗浄後の水すすぎ処理に用いるすすぎ剤；当該洗浄剤を用いる金めっき部品の洗浄方法；当該すすぎ剤を用いる金めっき部品のすすぎ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、軽量化が進み、部品実装技術は、従来のリード接合を行なう表面実装からＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅｄＰａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙＰａｃｋａｇｅ）等のボール接合を行なう表面実装へと移りつつある。具体的には、回路基板の表面にＣＳＰ等の部品を実装する際には、一般に、接合を行う回路基板の電極表面の処理として、耐酸化性の点、経済性の点から、銅箔からなる下地上に、無電解ニッケルめっきを施し、その上からさらにはんだ付け性を向上させるため、無電解金めっきを施すということがなされている。そのようにして得られた回路基板等は、切断、穴あけ等の加工が行なわれた後、当該工程により生じた汚れ等を取り除くために洗浄が行なわれ、その後にはんだ接合が行なわれる。
【０００３】
しかしながら、このような無電解ニッケルめっきの上にさらに無電解金めっきが施された基板に、はんだ付けを行なうと、はんだ接合部の強度が低下するといった問題が生じている。この理由としては、近年、基板製作のコストダウンの観点から金めっき層を薄くするということが広く行われるようになってきているが、当該金めっき基板の輸送時または保管時に生じた結露水等により、金めっき層の下のニッケルめっき層からはんだとの密着性が悪いニッケルが金めっき層表面に浸出することが原因の一つと推測される。
【０００４】
ところで、本発明者らはこれまで種々のフラックス等の洗浄方法を提案してきた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）が、金めっき部品の洗浄方法については、検討がされていなかった。なお、本発明者らは、変色防止剤等についても提案している（特許文献３参照）が、当該変色防止剤等の主な洗浄対象は洋白であり、金めっき部品の洗浄方法についてはなんら検討されていなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１３２８００号公報
【特許文献２】
特開平７−３２８５６５号公報
【特許文献３】
特開２００２−３０４７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような金めっきが施された回路基板等のはんだ結合部の強度低下を防止し得る洗浄方法等、さらには一旦金めっき層上に下地金属が浸出した金めっき部品の再生を可能とする洗浄法等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の洗浄剤、または特定のすすぎ剤を用いることにより金めっき部品のはんだ接合部の強度低下を防止し得るということを見出した。本発明は、かかる知見に基づき完成されたものである。
【０００８】
すなわち本発明は、一般式（１）：Ｍ_ａＨ_ｂ（ＣＯ_３）_ｎ（式中、ａは１または２、ｂは０〜２の整数、ｎは１又は２を、Ｍはマグネシウムイオンよりイオン化傾向が大きい金属原子または揮発性有機塩基を、Ｈは水素原子を、それぞれ示す）で表わされる炭酸塩の少なくとも１種を含有する金めっき部品用洗浄剤；一般式（１）：Ｍ_ａＨ_ｂ（ＣＯ_３）_ｎ（式中、ａは１または２、ｂは０〜２の整数、ｎは１又は２を、Ｍはマグネシウムイオンよりイオン化傾向が大きい金属原子または揮発性有機塩基を、Ｈは水素原子を、それぞれ示す）で表わされる炭酸塩の少なくとも１種を含有する金めっき部品用すすぎ剤；当該金めっき部品用洗浄剤で洗浄することを特徴とする金めっき部品の洗浄方法；金めっき部品を、洗浄した後、当該金めっき部品用すすぎ剤ですすぐことを特徴とする金めっき部品のすすぎ方法；酸性洗浄剤にて洗浄を行った後、当該金めっき部品用洗浄剤で洗浄することを特徴とする金めっき部品の洗浄方法；酸性洗浄剤にて洗浄を行った後、当該金めっき部品用すすぎ剤ですすぐことを特徴とする金めっき部品のすすぎ方法に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の洗浄剤およびすすぎ剤は、共に、一般式（１）：Ｍ_ａＨ_ｂ（ＣＯ_３）_ｎ（式中、ａは１又は２、ｂは０〜２の整数、ｎは１又は２を、Ｍはマグネシウムよりイオン化傾向が大きい金属原子又は揮発性有機塩基を、Ｈは水素原子を、それぞれ示す）で表される炭酸塩の少なくとも１種類を含有するものである。
【００１０】
前記一般式（１）で表される炭酸塩は、水に溶解した際、金属イオンと炭酸イオン又は炭酸水素イオンとに解離する。炭酸イオン又は炭酸水素イオンはむきだしとなった金めっき下地金属と反応し、それぞれ炭酸塩、炭酸水素塩となり、水に安定な不溶性の物質となる。これにより、金めっき下地金属表面から金属の溶出が抑えられ、はんだ接合部の強度低下を防止することができる。
【００１１】
前記一般式（１）において、金属原子Ｍの具体例としてナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属などイオン化傾向が亜鉛より高い金属が挙げられ、また揮発性有機塩基としては、例えば、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミンなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。またこれらの金属又は有機塩基から選ばれたものは、１種を単独でまたは２種以上を適宜に選択して組み合わせて使用することもできる。なお前記一般式（１）の炭酸塩の中では、乾燥工程で分解し揮発することにより残さ等の心配がないため、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムが最も好ましい。
【００１２】
前記一般式（１）で表わされる炭酸塩は公知の洗浄剤水溶液に加えることで洗浄剤を、当該炭酸塩を水に溶解させることにより、すすぎ剤を調製できる。当該水系洗浄剤組成物やすすぎ剤中の一般式（１）で表わされる炭酸塩の含有量は特に限定はされず、使用条件に応じて適宜に選択すればよいが、通常は当該炭酸塩が０．０００１〜１重量％程度、好ましくは０．００１〜０．１重量％とされる。
【００１３】
前記した公知の洗浄剤としては、例えば、グリコールエーテル系洗浄剤、アルコール系洗浄剤、界面活性剤系洗浄剤等があるが、これらは単独又は２種類以上を適宜組み合せて用いられることもあるが、本発明はかかる例示に限定されるものではない。なお、洗浄剤水溶液のｐＨは中性が好ましいが、炭酸塩が洗浄液中で、炭酸イオン（炭酸水素イオン）として安定に存在できる範囲内であれば、弱アルカリ性から弱酸性（ｐＨが３〜１１程度）でもよい。
【００１４】
また、前記の水としては、市水、イオン交換水、純水等があるが、本発明はかかる例示に限定されるものではない。
【００１５】
ついで、本発明の水系洗浄方法および水すすぎ方法について説明する。金めっき処理された製品、もしくは金めっき処理された部品を含む製品等の水系洗浄方法としては、例えば、本発明の洗浄剤で金めっき部品等を洗浄した後、公知のすすぎ剤ですすぎを行う方法、本発明の洗浄剤で金めっき部品等を洗浄した後、本発明のすすぎ剤ですすぎを行う方法に加え、公知の洗浄剤で金めっき部品等を洗浄した後、本発明のすすぎ剤ですすぎを行う方法などが挙げられる。これらのうちでは、すすぎを行う際に本発明のすすぎ剤を用いる方法を用いることにより、はんだ接合部の強度低下防止効果が優れるため好ましい。なお、製品に要求される清浄度によって、さらに適宜に仕上げすすぎを行い、最後に被洗浄物を乾燥させてもよい。
【００１６】
なお、本発明の洗浄剤および／またはすすぎ剤と酸性洗浄剤を用いることにより、一旦金めっき下地金属が金めっき層上に浸出した金めっき部品のはんだ接合部の強度低下を再生することもできる。以下に当該方法について説明する。
【００１７】
金めっき下地金属が金めっき層上に浸出した金めっき部品は、まず、酸性洗浄剤により洗浄が行われる。次に、本発明のすすぎ剤にてすすぎを行うが、当該すすぎ工程の前に本発明の洗浄剤でさらに洗浄を行っても良い。なお、特定の炭酸塩を含有する本発明の洗浄剤にて洗浄を行う場合には、その後のすすぎは本発明のすすぎ剤を用いてすすぎを行わなくても良い。
【００１８】
本発明に用いる酸性洗浄剤は酸性を示す洗浄剤であれば特に制限されず公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、公知の水系洗浄剤に弱酸類を添加することにより得られるものが挙げられる。当該酸性洗浄剤のｐＨは特に制限されないが、洗浄対象を侵さないという点から、通常は、ｐＨを２〜５程度とすることが好ましい。
【００１９】
本発明の酸性洗浄剤を調製する際に用いられる弱酸類としては特に制限されず公知のものを用いることができる。具体例としては、例えばギ酸、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、クエン酸、グリコール酸、安息香酸、リンゴ酸、アスコルビン酸などが挙げられる。またこれらの弱酸類の１種を単独でまたは２種以上を適宜に選択して組み合わせて使用してもよい。当該弱酸類は、酸性洗浄剤のｐＨ調整のため添加するものであり、目的のｐＨ（２〜５程度）とすることができるだけ添加すれば良いが、通常は、酸性洗浄剤の５〜０．００５重量％程度添加することが好ましく、より好ましくは０．５〜０．０５重量％である。
【００２０】
酸性洗浄剤の調製に用いられる水系洗浄剤としては、特に限定されず公知のものが使用できるが、これらのうちでは、非イオン性界面活性剤や、グリコールエーテル系溶剤、アルコール系溶剤などからなる中性の洗浄剤が好ましい。
【００２１】
被洗浄物の洗浄およびすすぎを行う方法としては、浸積、浸積振動、浸積超音波、液中スプレー、気中スプレー、バレル、直通式等様々な洗浄方法があるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。
【００２２】
なお、通常は、洗浄、すすぎを行った後、乾燥を行う。乾燥方法としては、熱風乾燥などが挙げられるが、好ましくは大量の空気で水切りを行い、大量の熱風で乾燥させることのできる直通式乾燥方法を採用（例えば、商品名「ダイレクトパス」、荒川化学工業（株）製を使用）することが好ましいが、本発明はかかる例示に限定されるものではない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、金めっきが施された回路基板等のはんだ結合部の強度低下を防止することができる。また、一旦金めっき層上に下地金属が浸出した金めっき部品の再生により、金めっきが施された回路基板等のはんだ結合部の強度低下を防止することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２５】
実施例１（すすぎ剤の調製）
水９９．９９重量部に炭酸ナトリウム０．０１重量部を溶解し、すすぎ剤を調製した。
【００２６】
実施例２〜４
実施例１において、炭酸ナトリウムを表１のように変更した他は同様にしてすすぎ剤を調製した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
実施例５（金メッキ部品用洗浄剤の調製）
中性洗浄剤（商品名パインアルファＳＴ−８５０、荒川化学工業株式会社製）３重量部および炭酸ナトリウム０．０１重量部を水９６．９９重量部に溶解し、金メッキ部品用洗浄剤を調製した。
【００２９】
実施例６〜８および比較例１
実施例５において、炭酸ナトリウムを表２のように変更した他は同様にして金メッキ部品用洗浄剤を調製した。
【００３０】
【表２】

【００３１】
試験例１
セラミックス製パッケージ部品（６×８ｍｍ）（接合部の金メッキ部分は、白く変色したもの）を洗浄剤パインアルファＳＴ−８５０（荒川化学工業株式会社製）で７０℃、１０分間ダイレクトパス洗浄装置（荒川化学工業株式会社製）で洗浄を行った後、実施例１にて調製したすすぎ液１００ｍｌに常温５分間浸漬させ、すすぎを行った。すすぎ工程後の変色状況およびすすぎ剤中に溶出したニッケル量を表３に示す。なお、溶出ニッケル量は原子吸光分析法にて測定した。
【００３２】
試験例２〜４
試験例１において実施例１で得られたすすぎ剤の代わりに表３のすすぎ剤を用いた他は試験例１と同様にして洗浄、すすぎを行った。結果を表３に示す。
【００３３】
比較試験例１
すすぎを純水で行ったほかは試験例１と同様にして、洗浄、すすぎを行った。結果を表３に示す。
【００３４】
試験例５
試験例１において洗浄剤を中性のパインアルファＳＴ−８５０の代わりに酸性洗浄剤のＳＴ−８５０Ｓを用いた他は試験例１と同様にして洗浄、すすぎを行った。結果を表３に示す。
【００３５】
比較試験例２
すすぎを純水で行ったほかは試験例５と同様にして、洗浄、すすぎを行った。結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】

【００３７】
試験例６
セラミックス製パッケージ部品（６×８ｍｍ）（接合部の金メッキ部分は白く変色したもの）を実施例５で調製した洗浄剤を用い、７０℃、１０分間ダイレクトパス洗浄を行い、最後に純水１００ｍｌに常温５分間浸漬させ、すすぎを行った。すすぎ工程後の変色状況および純水中に溶出したニッケル量を表４に示す。なお、溶出ニッケル量は原子吸光分析法にて測定した。
【００３８】
試験例７〜９、および比較試験例３
試験例６において、実施例５で得られた洗浄剤の代わりに表４の洗浄剤を用いた他は試験例６と同様にして洗浄、すすぎを行った。結果を表４に示す。
【００３９】
試験例１０
セラミックス製パッケージ部品（６×８ｍｍ）（接合部の金メッキ部分は白く変色したもの）を予め酸性洗浄剤ＳＴ−８５０Ｓで７０℃１０分間ダイレクトパス洗浄を行った後、実施例５で調製した洗浄剤を用い、再度７０℃、１０分間ダイレクトパス洗浄を行い、最後に純水１００ｍｌに常温５分間浸漬させ、すすぎを行った。すすぎ工程後の変色状況および純水中に溶出したニッケル量を表４に示す。なお、溶出ニッケル量は原子吸光分析法にて測定した。
【００４０】
比較試験例４
試験例１０において、２度目の洗浄に用いる洗浄剤を比較例１の洗浄剤に代えた他は試験例１０と同様にして洗浄、すすぎを行った。結果を表４に示す。
【００４１】
【表４】

Claims

一般式（１）：Ｍ_ａＨ_ｂ（ＣＯ_３）_ｎ（式中、ａは１または２、ｂは０〜２の整数、ｎは１又は２を、Ｍはマグネシウムイオンよりイオン化傾向が大きい金属原子または揮発性有機塩基を、Ｈは水素原子を、それぞれ示す）で表わされる炭酸塩の少なくとも１種を含有する金めっき部品用洗浄剤。
一般式（１）：Ｍ_ａＨ_ｂ（ＣＯ_３）_ｎ（式中、ａは１または２、ｂは０〜２の整数、ｎは１又は２を、Ｍはマグネシウムイオンよりイオン化傾向が大きい金属原子または揮発性有機塩基を、Ｈは水素原子を、それぞれ示す）で表わされる炭酸塩の少なくとも１種を含有する金めっき部品用すすぎ剤。
金めっき部品を、請求項１に記載の金めっき部品用洗浄剤で洗浄することを特徴とする金めっき部品の洗浄方法。
金めっき部品を、洗浄した後、請求項２記載の金めっき部品用すすぎ剤ですすぐことを特徴とする金めっき部品のすすぎ方法。
酸性洗浄剤にて洗浄を行った後、請求項１に記載の金めっき部品用洗浄剤で洗浄することを特徴とする金めっき部品の洗浄方法。
酸性洗浄剤にて洗浄を行った後、請求項２に記載の金めっき部品用すすぎ剤ですすぐことを特徴とする金めっき部品のすすぎ方法。