JP2014019885A - Non-cyanogen electroless gold plating bath - Google Patents
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本発明は、金イオンを安定に保持する錯化剤を含むノーシアン無電解金めっき浴に関する。 The present invention relates to a non-cyanide electroless gold plating bath containing a complexing agent that stably holds gold ions.
金めっき膜は、優れた電気特性、耐食性及びはんだ付け性等を有している。このため、配線板をはじめとする電子部品製造に多用されている。また、独特の光沢及び色味から装飾用にも広く使用されている。 The gold plating film has excellent electrical characteristics, corrosion resistance, solderability, and the like. For this reason, it is frequently used in the manufacture of electronic components including wiring boards. It is also widely used for decoration because of its unique luster and color.
金めっき浴としては、金イオンを安定に浴中に保持するためにシアン化合物が添加されたシアン浴が長年にわたり使用されてきた。しかし、シアン浴は、その毒性により取り扱い及び保管に細心の注意が必要なだけでなく、レジストにダメージを与えることから微細なレジストパターンのある配線板のめっきには使用できなかった。 As a gold plating bath, a cyan bath to which a cyanide compound is added has been used for many years in order to stably hold gold ions in the bath. However, the cyan bath not only requires careful handling and storage due to its toxicity, but also damages the resist, so it cannot be used for plating a wiring board having a fine resist pattern.
このため、各種のノーシアンめっき浴が提案されている。例えば、特開2006−111960号公報には、金イオンの安定に保持するために、チオウラシル、アミノエタンチオール、メチルチオ尿素、アミノメルカプト−トリアゾール、ジヒドロキシメルカプトピリミジン、又はメルカプトニコチン酸を有するノーシアン置換めっき浴が開示されている。また、前記公報には、アミノエタンチオールとクエン酸イオンとを含むノーシアン置換めっき浴が開示されている。 For this reason, various non-cyanide plating baths have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-111960 discloses a non-cyanide substituted plating bath having thiouracil, aminoethanethiol, methylthiourea, aminomercapto-triazole, dihydroxymercaptopyrimidine, or mercaptonicotinic acid in order to keep gold ions stable. Is disclosed. Further, the publication discloses a non-cyanide substitution plating bath containing aminoethanethiol and citrate ions.
また、特開2000−26977号公報には、メルカプト酢酸、2−メルカプトプロピオン酸、2−アミノエタンチオール、2−メルカプトエタノール、グルコースシステイン、1−チオグリセロール、メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム、N−アセチルメチオニン、チオサリチル酸、2−チアゾリン−2−チオール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2−ベンゾチアゾールチオール、又は2−ベンズイミダゾールチオールを還元剤とする貴金属無電解めっき浴が開示されている。 JP 2000-26977 A discloses mercaptoacetic acid, 2-mercaptopropionic acid, 2-aminoethanethiol, 2-mercaptoethanol, glucosecysteine, 1-thioglycerol, sodium mercaptopropanesulfonate, N-acetylmethionine. Noble metal electroless plating bath using thiosalicylic acid, 2-thiazoline-2-thiol, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, 2-benzothiazole thiol, or 2-benzimidazole thiol as a reducing agent Has been.
しかし、より安定なノーシアン無電解金めっき浴が求められていた。 However, a more stable non-cyanide electroless gold plating bath has been demanded.
本発明の実施形態は、安定なノーシアン無電解金めっき浴を提供することを目的とする。 An embodiment of the present invention aims to provide a stable nocyanide electroless gold plating bath.
本発明の実施形態のノーシアン無電解金めっき浴は、金イオンと、主錯化剤である2−アミノエタンチオールと、補助錯化剤であるクエン酸イオン又は酒石酸イオンの少なくともいずれかと、前記金イオンの還元剤と、を含む。 The non-cyanide electroless gold plating bath of the embodiment of the present invention includes gold ions, 2-aminoethanethiol as a main complexing agent, and at least one of citrate ions or tartrate ions as auxiliary complexing agents, and the gold An ionic reducing agent.
本発明の実施形態によれば、安定なノーシアン無電解金めっき浴を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, a stable non-cyanide electroless gold plating bath can be provided.
実施形態のめっき浴1(図1参照)は、以下に示すように、金イオンと、主錯化剤である2−アミノエタンチオールと、補助錯化剤であるクエン酸イオン又は酒石酸イオンの少なくともいずれかと、金イオンの還元剤と、を含むノーシアン無電解金めっき浴である。なお、以下、「モル/リットル」を「M」と略記する。
As shown below, the
<めっき浴1>
塩化金酸ナトリウム 0.005M
2−アミノエタンチオール 0.025M
クエン酸 0.125M
ビピリジル 100ppm
PEG200 100ppm
次亜リン酸ナトリウム 0.02g/L(G)
浴温:80℃
pH5 (水酸化カリウムで調整)
<
Sodium chloroaurate 0.005M
2-Aminoethanethiol 0.025M
Citric acid 0.125M
Bipyridyl 100ppm
PEG200 100ppm
Sodium hypophosphite 0.02g / L (G)
Bath temperature: 80 ° C
pH 5 (adjusted with potassium hydroxide)
金イオンの供給源としては、塩化金酸塩又は亜硫酸金塩等の金塩を好適に用いることができ、コスト、取り扱い性及び後述する安定錯体形成の観点から、三価金を有する金塩である塩化金酸ナトリウムが特に好ましい。 As a source of gold ions, a gold salt such as chloroaurate or gold sulfite can be suitably used. From the viewpoint of cost, handleability, and formation of a stable complex described later, a gold salt having trivalent gold is used. Certain sodium chloroaurates are particularly preferred.
金イオンの濃度Cは、0.001〜0.1Mが好ましく、前記範囲以上であれば析出反応が安定して進行し、前記範囲以下であれば経済的であり、かつ沈殿が生じることがない。 The concentration C of gold ions is preferably 0.001 to 0.1M. If the concentration is above the above range, the precipitation reaction proceeds stably, and if it is below the above range, it is economical and precipitation does not occur. .
主錯化剤である2−アミノエタンチオールの濃度Mは、金イオン濃度Cとの比(M/C)が、1〜10が好ましく、前記範囲内であれば非常に安定した錯体を形成する。例えば、塩化金酸ナトリウム濃度Cが0.01Mの場合には2−アミノエタンチオール濃度Mを0.05Mとすることで、めっき浴1と同じ、M/C=5となる。
The concentration M of 2-aminoethanethiol as the main complexing agent is preferably 1 to 10 in the ratio (M / C) to the gold ion concentration C, and if it is within the above range, a very stable complex is formed. . For example, when the sodium chloroaurate concentration C is 0.01M, the 2-aminoethanethiol concentration M is set to 0.05M, so that M / C = 5, which is the same as the
補助錯化剤であるクエン酸イオンの供給源としては、クエン酸又はクエン酸3ナトリウム無水和物等の各種のクエン酸塩を用いることができる。クエン酸イオンは、補助錯化剤であり、2−アミノエタンチオールとともに使用することで、特に安定した復合錯体を形成する。補助錯化剤であるクエン酸イオン濃度Nは、主錯化剤である2−アミノエタンチオール濃度Mとの比(N/M)が、1〜50が好ましく、前記範囲内であれば非常に安定した錯体を形成する。すなわち、金イオン濃度C:主錯化剤濃度M:補助錯化剤濃度Nは、1:(1〜10):(1〜50)がより好ましく、例えば、めっき浴1では、1:5:25である。また、補助錯化剤として、酒石酸イオン及びクエン酸イオンを用いでもよい。補助錯化剤が塩の場合、ナトリウム塩よりもカリウム塩の方が金めっき膜の光沢が良いため好ましい。なお、主錯化剤及び補助錯化剤の名称は便宜的である。
Various citrates such as citric acid or trisodium citrate anhydrate can be used as a source of citrate ions as an auxiliary complexing agent. Citrate ion is an auxiliary complexing agent and forms a particularly stable complex when used with 2-aminoethanethiol. The citrate ion concentration N, which is an auxiliary complexing agent, is preferably 1 to 50 in terms of the ratio (N / M) to the 2-aminoethanethiol concentration M, which is the main complexing agent. Forms a stable complex. That is, the gold ion concentration C: the main complexing agent concentration M: the auxiliary complexing agent concentration N is more preferably 1: (1-10) :( 1-50). For example, in the
2−アミノエタンチオールとクエン酸との複合錯体が、金イオンの安定化に優れた特性を示す原因は十分には解明されていない。しかし、めっき浴1の調合時に、塩化金酸ナトリウムの後に、2−アミノエタンチオールを添加すると、黄色だった溶液が無色に変化する。このことから、塩化金酸ナトリウムの三価金イオンは、錯体を形成するときに、2−アミノエタンチオールにより還元され一価金イオンとなり、クエン酸イオンと複合錯体を形成し、非常に安定化するものと考えられる。
The reason why the complex complex of 2-aminoethanethiol and citric acid exhibits excellent properties for stabilizing gold ions has not been fully elucidated. However, when 2-aminoethanethiol is added after sodium chloroaurate during preparation of the
すなわち、2−アミノエタンチオールは還元力を有するが、クエン酸イオンが共存すると、一価金イオンは非常に安定化した錯体を形成するために、2−アミノエタンチオールは金イオンを金属までは還元できないものと考えられる。 That is, 2-aminoethanethiol has a reducing power, but when citrate ions coexist, monovalent gold ions form a very stable complex. It is thought that it cannot be reduced.
なお、酒石酸イオンも、2−アミノエタンチオールと安定した複合錯体を形成する。このため、補助錯化剤として、クエン酸イオンに替えて酒石酸イオンを用いてもよい。しかし、特に安定性及び溶解性の観点からクエン酸イオンが好ましい。 Tartrate ions also form stable complex complexes with 2-aminoethanethiol. For this reason, tartrate ions may be used as auxiliary complexing agents instead of citrate ions. However, citrate ions are particularly preferred from the viewpoints of stability and solubility.
次亜リン酸イオンは、2−アミノエタンチオールよりも還元力の強い還元剤であり、安定化した錯体を形成している一価金イオンを金属までは還元する。次亜リン酸イオンの供給源としては、次亜リン酸ナトリウム又は次亜リン酸カリウム等を用いる。次亜リン酸イオン濃度G(g/L)は、金イオン濃度Cとの比(G/C)が1〜10が好ましく、前記範囲以上であれば析出反応が安定して進行し、前記範囲以下であれば、めっき浴が自己分解することがない。例えば、金イオン濃度が0.05Mの場合には、次亜リン酸イオン濃度を0.04Gとすることで、めっき浴1と同じ、G/C=4となる。還元剤としては、アスコルビン酸、チオ尿素、DMAB、ホルマリン、又はヒドラジン等を用いてもよい。
Hypophosphite ion is a reducing agent having a stronger reducing power than 2-aminoethanethiol, and reduces monovalent gold ions forming a stabilized complex to metal. As a source of hypophosphite ions, sodium hypophosphite or potassium hypophosphite is used. As for hypophosphite ion concentration G (g / L), the ratio (G / C) to gold ion concentration C is preferably 1 to 10, and if it is above the above range, the precipitation reaction proceeds stably. If it is below, the plating bath will not self-decompose. For example, when the gold ion concentration is 0.05 M, G / C = 4, which is the same as the
ビピリジル及びPEG200(分子量200のポリエチレングリコール)は、いわゆる光沢剤および界面活性剤であり、それぞれ適量が添加される。光沢剤及び界面活性剤としては、フェナントロリン、又はピコリン(メチルピリジン)等を用いてもよい。 Bipyridyl and PEG200 (polyethylene glycol having a molecular weight of 200) are so-called brighteners and surfactants, and appropriate amounts are added respectively. As the brightener and surfactant, phenanthroline, picoline (methylpyridine), or the like may be used.
水酸化カリウムはpH調整剤であり、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、又は硫酸等を用いてもよい。なお、めっき浴1は、pHが6〜8の範囲の中性浴であるが、還元剤の種類等に応じて、pHが4〜6の酸性浴又はpHが7〜14のアルカリ浴としてもよい。
Potassium hydroxide is a pH adjuster, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, sulfuric acid, or the like may be used. The
すなわち、実施形態の主錯化剤と補助錯化剤との組み合わせの金めっき浴は、酸性からアルカリ性までの広いpH範囲において安定した特性を示す。すでに説明したように、三価金イオンを一価に還元する機能を有する主錯化剤と、補助錯化剤との組み合わせが特異的に安定な錯体を形成するためと考えられる。そして、この安定錯体状態では、主錯化剤の還元力では一価金イオンを金属金に還元することはなく、より強い還元力のある還元剤によってのみ一価金イオンは金属金に還元される。 That is, the gold plating bath of the combination of the main complexing agent and the auxiliary complexing agent in the embodiment exhibits stable characteristics in a wide pH range from acidic to alkaline. As already explained, it is considered that the combination of the main complexing agent having the function of reducing trivalent gold ions to monovalent and the auxiliary complexing agent forms a specifically stable complex. In this stable complex state, the reducing power of the main complexing agent does not reduce the monovalent gold ion to metallic gold, and the monovalent gold ion is reduced to metallic gold only by a reducing agent having a stronger reducing power. The
<成膜方法>
図1に示すように、基板2としてCOP(cycloolefin polymer)を用い、公知の前処理(紫外線照射処理、アルカリ処理、コンディショニング処理、パラジウムイオン処理、還元処理等)の後に、めっき浴1に30分間浸漬し、光沢のある金めっき膜3を得た。
<Film formation method>
As shown in FIG. 1, COP (cyclofin polymer) is used as the substrate 2, and after a known pretreatment (ultraviolet irradiation treatment, alkali treatment, conditioning treatment, palladium ion treatment, reduction treatment, etc.), 30 minutes in the
そして、無電解めっき浴1は、80℃に72時間保持しても安定であり、常温で1ヶ月保存しても問題は生じなった。
The
すなわち、無電解めっき浴1は、非常に安定であった。
That is, the
一方、2−アミノエタンチオール又はクエン酸のいずれかを添加しないめっき浴は無電解めっき浴1ほどは安定ではなかった。例えば、クエン酸を添加しないめっき浴は80℃24時間で自己分解した。
On the other hand, the plating bath to which either 2-aminoethanethiol or citric acid was not added was not as stable as the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
Claims (4)
主錯化剤である2−アミノエタンチオールと、
補助錯化剤であるクエン酸イオン又は酒石酸イオンの少なくともいずれかと、
前記金イオンの還元剤と、を含むことを特徴とするノーシアン無電解金めっき浴。 With gold ions,
2-aminoethanethiol as the main complexing agent;
At least one of citrate ion or tartrate ion as an auxiliary complexing agent,
A non-cyanide electroless gold plating bath comprising a reducing agent for the gold ions.
前記金イオンの濃度C(モル/リットル):前記主錯化剤の濃度M(モル/リットル):前記補助錯化剤の濃度N=1:(1〜10):(1〜50)であり、
前記金イオンの濃度C(モル/リットル):前記次亜リン酸イオン濃度G(g/リットル)=1:(1〜10)であることを特徴とする請求項1に記載のノーシアン無電解金めっき浴。 The gold ion concentration C is 0.001 to 0.1 (mol / liter),
The gold ion concentration C (mol / liter): the main complexing agent concentration M (mol / liter): the auxiliary complexing agent concentration N = 1: (1-10): (1-50). ,
The non-cyanide electroless gold according to claim 1, wherein the gold ion concentration C (mol / liter): the hypophosphite ion concentration G (g / liter) = 1: (1 to 10). Plating bath.
2−アミノエタンチオールの作用により前記三価の金が還元され、浴中の前記金イオンが一価であることを特徴とする請求項2に記載のノーシアン無電解金めっき浴。 The gold ion source is a gold salt with trivalent gold,
The non-cyanide electroless gold plating bath according to claim 2, wherein the trivalent gold is reduced by the action of 2-aminoethanethiol, and the gold ion in the bath is monovalent.
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