JP2006233307A - 感受性化処理方法及びそれを用いた無電解めっき皮膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単かつ安価に、不活性素材上に無電解めっき皮膜を形成できる感受性化処理方法及びそれを用いた無電解めっき皮膜の形成方法を提供すること。
【解決手段】 不活性素材の表面に固体を接触させて付着させる感受性化処理方法であって、前記固体は、２価のスズを含む化合物を含有することを特徴とする感受性化処理方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、感受性化処理方法及びそれを用いた無電解めっき皮膜の形成方法に関する。特に、半導体素子、容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載された配線基板等を作製するための、感受性化処理方法及びそれを用いた無電解めっき皮膜の形成方法に関する。さらに、プラスチック、ガラス、セラミックス等からなる不活性素材が用いられている家電、自動車、インテリア用品等に装飾や機能性を付与するための、感受性化処理方法及びそれを用いた無電解めっき皮膜の形成方法に関する。

半導体素子、容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載された配線基板は、例えば、ガラスやセラミックスからなる非導電性基板（不活性素材の内の１つである）と、当該非導電性基板上に形成されためっき皮膜とから構成されている。そして、このめっき皮膜の上に電子部品を搭載して電気的に接続している。

最近は、このような配線基板が小型化・高密度化しており、めっき皮膜を形成する方法として無電解めっき法が多用されている。

無電解めっき法で非導電性基板の表面に直接めっき皮膜を形成するためには、非導電性基板の表面に触媒性を付与するための触媒活性化前処理を必要とする。このために、二液法、一液法等の触媒活性化前処理を含む無電解めっき法が行われている。

二液法の触媒活性化前処理を含む無電解めっき法とは、非導電性基板を還元剤（例えば、２価のスズ等）を含有する水溶液に浸漬する感受性化処理工程を行い、さらに触媒を含有する水溶液に浸漬する活性化処理工程を行う二液法の触媒活性化前処理後、非導電性基板の表面にめっき皮膜を形成する方法である。ここで、感受性化処理工程の目的は、吸着力の強い還元剤をまず非導電性基板の表面に付着させることである。これにより、その後の活性化処理工程において非導電性基板の表面で触媒が還元されて、非導電性基板の表面に付着することになる。また、活性化処理工程の目的は、触媒を非導電性基板の表面に付着させることである。これにより、その後の無電解めっき液に浸漬した際に非導電性基板の表面で触媒を作用させることにより、非導電性基板の表面でめっき金属の析出を開始させて、めっき皮膜を形成させることができる。

また、一液法の触媒活性化前処理を含む無電解めっき法とは、非導電性基板を触媒を含有する水溶液に浸漬する触媒化処理工程を行い、さらに酸性又はアルカリ性である水溶液に浸漬する促進化処理工程を行う一液法の触媒活性化前処理後、非導電性基板の表面にめっき皮膜を形成する方法である。ここで、触媒化処理工程の目的は、触媒、還元剤等を混合した水溶液を熟成させて形成した吸着力の強い化合物を非導電性基板の表面に付着させることである。また、促進化処理工程の目的は、吸着した化合物を触媒とするために、余分に付着した還元剤等を除去することである。これにより、その後の無電解めっき液に浸漬した際に非導電性基板の表面で触媒を作用させることにより、非導電性基板の表面でめっき金属の析出を開始させて、めっき皮膜を形成させることができる。

なお、本発明は、発明者独自の着想により完成されたもので、先行技術文献として記載すべきものはない。

しかしながら、二液法、一液法等の触媒活性化前処理を含む無電解めっき法では、三度、水溶液に浸漬する必要があり、多量の廃液を排出するので、廃液処理にかかるコストが高い上に、環境にも悪かった。

さらに、非導電性基板の表面に配線パターンの無電解めっき皮膜を形成する方法について説明する。非導電性基板の表面に配線パターンの無電解めっき皮膜を形成する方法は、大別して、サブトラクティブ法とアディティブ法とに分けられる。

サブトラクティブ法では、まず、上述した方法等で非導電性基板の表面の全面に無電解めっき皮膜を形成する。次いで、無電解めっき皮膜の表面の全面にフォトレジスト層を形成する。その後、フォトリソグラフィーの手法を用いてパターン露光処理及び現像処理を施すことにより、配線パターンとなる領域のみにフォトレジスト層を残す。つまり、パターン露光処理及び現像処理を施すことにより、配線パターンとなる領域以外のフォトレジスト層を除去する。すると、無電解めっき皮膜を露出させることになる。次いで、エッチング液を用いて露出させた領域の無電解めっき皮膜を除去する。最後に、配線パターンとなる領域のフォトレジスト層を有機溶剤等で溶解除去して、配線パターンの無電解めっき皮膜を得る。

また、アディティブ法では、まず、上述した二液法、一液法等で非導電性基板の表面の全面を触媒活性化前処理する。次いで、二液法、一液法等で触媒活性化前処理された非導電性基板の表面の全面にフォトレジスト層を形成する。その後、フォトリソグラフィーの手法を用いてパターン露光処理及び現像処理を施すことにより、配線パターンとなる領域以外のフォトレジスト層を残す。つまり、パターン露光処理及び現像処理を施すことにより、配線パターンとなる領域のみのフォトレジスト層を除去する。すると、二液法、一液法等で触媒活性化前処理された非導電性基板の表面を露出させることになる。次いで、無電解めっき液に浸漬し、配線パターンとなる領域のみに無電解めっき皮膜を形成する。

しかしながら、サブトラクティブ法により非導電性基板の表面に配線パターンの無電解めっき皮膜を形成する方法では、全面に無電解めっきを一度形成した後、一定領域以外のめっき皮膜を除去するので、無駄になるめっきの部分が多い上に、工程数が多いので、コストが高くなった。

また、アディティブ法により非導電性基板の表面に配線パターンの無電解めっき皮膜を形成する方法では、工程数が多いので、コストが高くなった。

そこで、本発明はこのような従来技術の問題点を解決するものであり、本発明の目的は、簡単かつ安価に、不活性素材上に無電解めっき皮膜を形成できる感受性化処理方法及びそれを用いた無電解めっき皮膜の形成方法を提供することである。

さらに、簡単かつ安価に、不活性素材上にパターン状の無電解めっき皮膜を形成することができる無電解めっき皮膜の形成方法を提供することである。

すなわち、本発明の感受性化処理方法は、不活性素材の表面に固体を接触させる感受性化処理方法であって、前記固体は、２価のスズを含む化合物を含有することを特徴とする。

このように本発明の感受性化処理方法によれば、不活性素材の表面に固体を接触させて付着させるので、廃液をなくすことができる。したがって、廃液処理にかかるコストをなくし、環境への影響もなくすことができる。

ここで、「固体を接触させて付着させる」とは、例えば、粉末状の固体をヘラやバフやペン等を用いて擦りつけること、固体をペン形状等として擦りつけること、粉末状の固体をエアーブラスト等で吹き付けることにより付着させること等をいい、一旦固体を溶媒等に溶解させた上で溶着させることとは異なる。

なお、この処理により付着させるスズ原子の量は、５×１０^-6ｍｏｌ／ｍ³以上１×１０^-4ｍｏｌ／ｍ³以下であることが好ましい。

また、本発明は、前記２価のスズを含む化合物は、ＳｎＯ、ＳｎＣ₂Ｏ₄、ＳｎＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ及びＳｎＳＯ₄からなる群から選択されることが好ましい。

また、本発明は、前記不活性素材は、ガラス基板又はアルミナ系セラミックス基板であることが好ましい。

また、本発明の無電解めっき皮膜の形成方法は、不活性素材の表面に２価のスズを含む化合物を含有する固体を接触させて付着させる感受性化処理工程と、無電解めっき液に、不活性素材を浸漬して、当該不活性素材の表面に無電解めっき皮膜を形成する皮膜形成工程とを含むことを特徴とする。

このように本発明の無電解めっき皮膜の形成方法によれば、感受性化処理工程において、不活性素材の表面に固体を接触させて付着させるので、廃液をなくすことができる。したがって、廃液処理にかかるコストを削減し、環境への影響も削減することができる。
また、本発明の無電解めっき皮膜の形成方法は、不活性素材の表面の一定領域に２価のスズを含む化合物を含有する固体を付着させる感受性化処理工程と、無電解めっき液に、不活性素材を浸漬して、当該不活性素材の表面の一定領域に無電解めっき皮膜を形成する皮膜形成工程とを含むことを特徴とする。

このように本発明の無電解めっき皮膜の形成方法によれば、感受性化処理工程において、不活性素材の表面に固体を付着させるので、廃液をなくすことができる。したがって、廃液処理にかかるコストを削減し、環境への影響も削減することができる。

さらに、不活性素材の表面の一定領域に固体が付着することにより、不活性素材の表面の一定領域以外に垂れたりすることがないので、複雑な工程を要するフォトレジスト層を形成する工程を必要とせず、不活性素材の表面の一定領域のみに無電解めっき皮膜を容易に形成することができる。

また、「一定領域」とは、不活性素材の表面の内の一部分のことをいい、例えば、配線パターン、模様等のことである。

また、本発明の無電解めっき皮膜の形成方法は、不活性素材の表面の一定領域に２価のスズを含む化合物を含有する固体を塗着させる感受性化処理工程と、無電解めっき液に、不活性素材を浸漬して、当該不活性素材の表面の一定領域に無電解めっき皮膜を形成する皮膜形成工程とを含むことを特徴とする。

このように本発明の無電解めっき皮膜の形成方法によれば、感受性化処理工程において、不活性素材の表面に固体を塗着させるので、廃液をなくすことができる。したがって、廃液処理にかかるコストを削減し、環境への影響も削減することができる。

さらに、固体を、例えば、ペン形状等とすることにより、不活性素材の表面の一定領域のみに塗着させることができるので、全くフォトレジスト層を形成する工程を必要とせず、不活性素材の表面の一定領域のみに無電解めっき皮膜を容易に形成することができる。したがって、無駄となるめっきをする必要がない上に、工程数を削減することができるので、さらにコストを削減することができる。

その上、固体を、例えば、ペン形状等とすることにより、不活性素材の表面の一定領域のみに容易に塗着させることができるので、曲面、パイプの内面、多面体等の表面の一定領域に無電解めっき皮膜を容易に形成することができる。

ここで、「固体を塗着させる」とは、例えば、粉末状の固体をヘラやバフやペン等を用いて擦りつけること、固体をペン形状等として擦りつけること等をいう。

なお、この処理により付着させるスズ原子の量は、５×１０^-6ｍｏｌ／ｍ³以上１×１０^-4ｍｏｌ／ｍ³以下であることが好ましい。

そして、本発明の無電解めっき皮膜の形成方法は、さらに、触媒を含有する水溶液である無電解めっき用触媒液で、感受性化処理が施された不活性素材を処理して触媒を付着させる活性化処理工程とを含むことが好ましい。

さらに、本発明は、前記触媒は、パラジウム塩であることが好ましい。

このように本発明の感受性化処理方法によれば、不活性素材の表面に固体を接触させて付着させるので、廃液をなくすことができる。したがって、廃液処理にかかるコストをなくし、環境への影響もなくすことができる。

以下に本発明を詳細に説明する。本発明の無電解めっき皮膜の形成方法の一例について説明する。

（１）不活性素材の前処理
不活性素材を液温５０〜６０℃に温度調節されたアルカリ脱脂液に浸漬して脱脂を行うことが好ましい。上記アルカリ脱脂液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ剤と界面活性剤とを主成分とし、表面に付着している油脂等の汚れを除去するもの等が挙げられる。脱脂後、純水又は水道水にて水洗する。次いで、例えば、２０〜３０℃の６００ｍｏｌ／ｍ³塩酸等に浸漬することにより中和した後、純水又は水道水にて水洗する。最後に、純水にて水洗した後、乾燥させる。

上記不活性素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の樹脂基板；グラファイト基板；セラミックス基板；ガラス基板；半導体基板等が挙げられるが、好ましくはガラス基板；アルミナ系セラミックス基板が挙げられる。

（２）感受性化処理工程
不活性素材の表面の一定領域に２価のスズを含む化合物を含有する固体を塗着させる。上記固体としては、例えば、結晶状又は非結晶状の粉末、成形体等が挙げられる。また、上記固体には、例えば、無機物、有機物等を含有してもよい。さらに、作業性を向上させるために、少量の溶媒が添加された固体をペーストとして使用してもよい。上記２価のスズを含む化合物は、ＳｎＯ、ＳｎＣ₂Ｏ₄、ＳｎＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ及びＳｎＳＯ₄からなる群から選択されることが好ましい。

また、上記塗着させる方法としては、例えば、粉末、ペーストをヘラやバフやペン等を用いて擦りつける方法、成形体をペン形状等として擦りつける方法等が挙げられる。

（３）活性化処理工程
感受性化処理が施された不活性素材を、そのまま又は純水にて水洗した後、触媒を含有する水溶液である無電解めっき用触媒液で処理して触媒を付着させる。上記触媒としては、例えば、パラジウム、銀、白金等が挙げられるが、好ましくはパラジウムが挙げられる。また、無電解めっき用触媒液中におけるパラジウムの濃度は、０．１ｍｏｌ／ｍ³以上１００ｍｏｌ／ｍ³以下であることが好ましい。

上記無電解めっき用触媒液の液温は１５〜５０℃であることが好ましく、無電解めっき用触媒液への浸漬時間は１〜１０分間であることが好ましい。
また、上記無電解めっき用触媒液で処理して触媒を付着させる方法としては、例えば、無電解めっき用触媒液中に浸漬する方法、スプレー等を用いて無電解めっき用触媒液を噴霧する方法等が挙げられる。

（４）皮膜形成工程
活性化処理が施された不活性素材を、純水にて水洗した後、無電解めっき液に浸漬して、当該不活性素材の表面の一定領域に無電解めっき皮膜を形成する。上記無電解めっき皮膜の材質であるめっき金属としては、例えば、金、白金、銀、パラジウム、銅、ニッケル、コバルト、亜鉛、これらの合金、その他の金属を含む合金等が挙げられる。上記無電解めっき液としては、例えば、めっき金属を含む金属塩、そのめっき金属の錯体を形成するための錯化剤、錯体を還元してめっき金属を還元析出させるための還元剤、無電解めっき液中のｐＨの変動を抑制するためのｐＨ緩衝剤、促進剤、安定剤、皮膜改良剤等を含有する市販の各種無電解めっき液等の公知の無電解めっき液等が挙げられる。

その後、不活性素材と無電解めっき皮膜との密着性を向上させるために、大気中、真空中あるいは窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気中で約１５０〜４００℃の温度で３０分〜２時間加熱して熱処理を行ってもよい。

以下実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、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。

＜実施例１＞
（１）スライドガラスの前処理
スライドガラス（７６×２６×１ｍｍ）を液温５０〜６０℃に温度調節された水酸化カリウム水溶液（水酸化カリウムの濃度：１．５×１０³ｍｏｌ／ｍ³）に浸漬して脱脂を行った。脱脂後、水道水にて水洗した。次いで、２０〜３０℃の希塩酸（塩酸の濃度：６００ｍｏｌ／ｍ³）に浸漬することにより、中和した後、水道水にて水洗した。最後に純水にて水洗した後、乾燥させた。

（２）感受性化処理工程
スライドガラスの表面の一定領域である円周形状及び四角形の輪郭形状のパターンに、先端部分にＳｎＯ粉末を付着させた竹製のペンを用いて、擦りつけた。

（３）活性化処理工程
液温２７℃に温度調節された０．５６ｍｏｌ／ｍ³の塩化パラジウムと、１２ｍｏｌ／ｍ³の塩酸とを含有する水溶液である無電解めっき用触媒液に、スライドガラスを１分間浸漬し、最後に純水にて水洗し、パラジウム付与スライドガラスを得た。

（４）皮膜形成工程
１００ｍｏｌ／ｍ³の硫酸ニッケルと、３００ｍｏｌ／ｍ³のホスフィン酸ナトリウムと、２００ｍｏｌ／ｍ³の錯化剤とを含有する無電解ニッケルめっき液を用い、さらに無電解ニッケルめっき液を水酸化ナトリウム水溶液によりｐＨを４．８に調整し、７０℃に加温した。次いで、無電解ニッケルめっき液中にパラジウム付与スライドガラスを２分間浸漬することによって、パターン状に無電解ニッケルめっき皮膜を形成した。

＜評価方法及び結果＞
（１）パターン状の無電解ニッケルめっき皮膜の選択析出性
目視で及び走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（商品名：Ｓ−８００、日立製作所製）を用いて表面観察を行った。その結果、感受性化処理工程でＳｎＯ粉末を擦りつけた領域のみに、無電解ニッケルめっき皮膜が形成されているとともに、無電解ニッケルめっき皮膜を有する領域と無電解ニッケルめっき皮膜を有さない領域との境界もはっきりしており、優れた選択析出性を有していた（図１及び図２参照）。

（２）パターン状の無電解ニッケルめっき皮膜の密着性
ポリエステル粘着テープ（商品名：スコッチテープ、３Ｍ社製）を用いて引き剥がし試験を行った。その結果、パターン状の無電解ニッケルめっき皮膜が剥離することはなかった。

以上の結果より、簡単かつ安価に、不活性素材のパターン状に無電解ニッケルめっき皮膜を形成できた。そして、その無電解ニッケルめっき皮膜は、選択析出性及び密着性に優れたものであった。

実施例１に係る無電解ニッケルめっき皮膜が形成されたスライドガラスの写真である。 図１のＡのＳＥＭ像である。

Claims (8)

1. 不活性素材の表面に固体を接触させて付着させる感受性化処理方法であって、
   前記固体は、２価のスズを含む化合物を含有することを特徴とする感受性化処理方法。
2. 前記２価のスズを含む化合物は、ＳｎＯ、ＳｎＣ₂Ｏ₄、ＳｎＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ及びＳｎＳＯ₄からなる群から選択される、請求項１に記載の感受性化処理方法。
3. 前記不活性素材は、ガラス基板又はアルミナ系セラミックス基板である、請求項１又は２に記載の感受性化処理方法。
4. 不活性素材の表面に２価のスズを含む化合物を含有する固体を接触させて付着させる感受性化処理工程と、
   無電解めっき液に、不活性素材を浸漬して、当該不活性素材の表面に無電解めっき皮膜を形成する皮膜形成工程とを含むことを特徴とする無電解めっき皮膜の形成方法。
5. 不活性素材の表面の一定領域に２価のスズを含む化合物を含有する固体を付着させる感受性化処理工程と、
   無電解めっき液に、不活性素材を浸漬して、当該不活性素材の表面の一定領域に無電解めっき皮膜を形成する皮膜形成工程とを含むことを特徴とする無電解めっき皮膜の形成方法。
6. 不活性素材の表面の一定領域に２価のスズを含む化合物を含有する固体を塗着させる感受性化処理工程と、
   無電解めっき液に、不活性素材を浸漬して、当該不活性素材の表面の一定領域に無電解めっき皮膜を形成する皮膜形成工程とを含むことを特徴とする無電解めっき皮膜の形成方法。
7. さらに、触媒を含有する水溶液である無電解めっき用触媒液で、感受性化処理が施された不活性素材を処理して触媒を付着させる活性化処理工程とを含む、請求項４〜６のいずれかに記載の無電解めっき皮膜の形成方法。
8. 前記触媒は、パラジウムである、請求項４〜７のいずれかに記載の無電解めっき皮膜の形成方法。