JP3051683B2 - 無電解金めっき方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基
板、半導体デバイス等のワイヤボンディング、金属極形
成のための無電解金めっき方法である。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント回路基板のＣＯＢ用とし
て電気めっきで金被膜を形成し、ワイヤボンディングに
供しているが、配線パターンが複雑化するにつれ、従来
の電気めっきでは十分に対応できないようになってき
た。電気めっきと比較して無電解めっきは、複雑な配線
パターンや複雑な形状物へもめっきが容易に行えるの
で、近年は無電解めっきが盛んに実施されるようになっ
てきた。無電解めっき方法には、還元型と置換型があ
る。還元型はめっき液に還元剤を含有させたものであ
り、他方、置換型はイオン化傾向の差を利用したもので
ある。

【０００３】金の厚付けめっき（０．１μｍ〜３μｍ）
については一般に還元型無電解金めっきが行われている
が、還元型無電解金めっき液はアルカリ性であるため、
レジスト皮膜材料や基板材料によっては溶解することが
あり、悪影響を与えることがあった。そのため中性液で
ある置換型金めっき液が使用されるようになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、置換型
金めっき液は被めっき物を溶解し、金が電子を受けて析
出するため、下地や素材の腐食をともなった。プリント
回路基板は、銅材上にニッケルめっき下地を形成した
後、金めっき皮膜を形成するのが一般的であるから、置
換型金めっきの場合、ニッケル下地を腐食して金の析出
が生じるため素材の侵食も生じた。これが原因で液の汚
染さらには金皮膜の汚染が生じ、密着不良の原因ともな
った。これはニッケルめっき部分のリン％の少ない部分
ほど早く、しかも結晶が柱状晶であることもあって縦方
向に腐食が進むためであった。また、従来、ニッケル皮
膜上にパラジウムめっき皮膜を形成してからその上に金
めっき皮膜を形成する方法も行われているが、該パラジ
ウムめっき液は還元剤成分として次亜リン酸化合物やホ
ウ素化合物を用いているためリンやホウ素がめっき皮膜
中に混入するため硬度のバラツキが生じた。したがっ
て、本発明の目的は、通常使用されるニッケルめっき液
による下地上に無電解金めっきを施しても密着性が良好
で腐食性の少ない金めっき皮膜を形成することのできる
方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の課題
を解決すべく種々研究を重ねた結果、ニッケル皮膜上に
特定な無電解パラジウムめっき液を用いて皮膜を形成し
た後、無電解金めっきを行なうことにより、ボンディン
グ性やハンダ付け性の優れた皮膜を形成することができ
ることを知見して本発明に到達した。すなわち、本発明
は、 （１）基板上に無電解ニッケルめっきによって下地層を
形成し、該下地層上に無電解パラジウムめっき液により
パラジウムめっき層を形成後、その上に無電解金めっき
をする無電解金めっき方法において、前記無電解パラジ
ウムめっき液中に、還元剤としてギ酸、ギ酸ナトリウ
ム、ギ酸カリウム及びギ酸アンモニウムから選ばれた少
なくとも１種を用いたことを特徴とする無電解金めっき
方法、 （２）無電解パラジウムめっき液中に、１価、２価、３
価アルコール及び多価アルコールの１種を０．０００６
モル／リットル〜２モル／リットル含有する前記（１）
記載の無電解金めっき方法、 （３）無電解パラジウムめっき液に超音波振動を加えて
めっきすることを特徴とする前記（１）又は（２）記載
の無電解金めっき方法、である。

【０００６】次に好ましい実施形態を挙げて本発明を更
に詳細に説明する。本発明において、ニッケル皮膜を形
成するには、一般に使用されている硫酸ニッケル、ホス
フィン酸ナトリウム等が含まれている無電解ニッケルめ
っき液等が使用される。そして上記のニッケル皮膜面上
にパラジウム皮膜を形成するには、還元剤としてギ酸、
ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム及びギ酸アンモニウムか
ら選ばれた少なくとも１種を含有する無電解パラジウム
めっき液が使用される。該還元剤は５モル／リットル以
内で含有するのが好ましい。また、無電解パラジウムめ
っき液には必要に応じて１価、２価、３価及び多価アル
コール等から選ばれた少なくとも１種を０．０００６モ
ル／リットル〜２モル／リットルが配合される。

【０００７】本発明で無電解パラジウムめっき液の調製
に用いられる水溶性のパラジウム化合物としては、例え
ば、塩化パラジウム、塩化パラジウムナトリウム、塩化
パラジウムカリウム、塩化パラジウムアンモニウム、硫
酸パラジウム、酢酸パラジウムが挙げられる。また、上
記の無電解パラジウムめっき液には、プロピオン酸、酪
酸、イソ酪酸、蓚酸、酢酸、マロン酸、コハク酸、リン
ゴ酸、酒石酸、クエン酸及びこれらのアンモニウム塩、
カリウム塩、ナトリウム塩等が配合される。また、上記
無電解パラジウムめっき液には、還元剤としてギ酸、ギ
酸ナトリウム、ギ酸カリウム及びギ酸アンモニウムから
選ばれた少なくとも１種が配合される。該還元剤は５モ
ル／リットル以内で含有するのが好ましい。５モル／リ
ットル以上配合しても還元作用はより向上しないので実
用的ではない。上記無電解パラジウムめっき液中のパラ
ジウム化合物の使用濃度は、０．０００１〜０．５モル
／リットルの範囲が好ましい。０．０００１モル／リッ
トル以下の濃度ではめっき皮膜析出速度が遅くなるので
好ましくなく、また、０．５モル／リットル以上では、
析出速度がより向上することがないので実用的ではな
い。

【０００８】さらに上記無電解パラジウムめっき液に
は、液の安定性を維持するために、アンモニア及びアミ
ン化合物の少なくとも１種が用いられる。本発明で用い
る上記のアミン化合物としては、例えば、メチルアミ
ン、エチルアミン、プロピルアミン、トリメチルアミ
ン、ジメチルエチルアミン等のモノアミン類、メチレン
ジアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン等のジアミン類、ジエチレ
ントリアミン、ペンタエチレンヘキサミン等のポリアミ
ンその他アミン類としてエチレンジアミン四酢酸、ニト
リロ三酢酸、これら各種のアンモニウム塩、カリウム塩
及びナトリウム塩が挙げられる。

【０００９】上記無電解パラジウムめっき液にはアルコ
ール類を加えるが、その例としては、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、第三
ブチルアルコール、アリルアルコール、エチレングリコ
ール、グリセリン等が挙げられる。上記アルコール類の
添加は、配線パターン面に対する濡れ性改善や還元促進
作用などにより一層安定なパラジウムめっき効果が得ら
れる。上記のアルコール類の使用量は０．０００６モル
／リットル未満では効果がなく、２モル／リットルを越
えると他の成分との相乗効果が減少する。

【００１０】本発明の無電解金めっき方法では、ニッケ
ルめっき層と金めっき層の中間層に上記した無電解パラ
ジウムめっき液によりパラジウムめっき皮膜を形成せし
めるので、配線基板の素材侵食やめっき液の汚染もな
く、密着不良が生じない。また、還元剤としてギ酸、ギ
酸ナトリウム、ギ酸カリウム及びギ酸アンモニウムから
選ばれた少なくとも１種が配合されているので、リンや
ホウ素が皮膜中に混入しないため硬度のバラツキが生じ
ない安定した中間層が形成される。

【００１１】本発明では、パラジウム中間めっき層の上
にシアン化金カリウム、シアン化ナトリウム等から成る
薄付無電解金めっき（置換型）が行われる。その結果、
ボンディング性やハンダ付け性の優れた金めっき皮膜を
形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて本発明を
さらに詳細に説明する。

【００１３】実施例１ プリント回路基板上への導体回路の形成は、例えば、ス
クリーン印刷法等によって導電成分及びガラス成分を含
有する導電ペーストを印刷し、焼成し、回路形成後、め
っき法で回路を形成する方法やエッチング、触媒付与、
無電解銅めっき工程によってめっき後、フォトマスキン
グ法、レーザービーム法等で回路を形成する。次いで、
得られた基板上の銅配線パターンに対して無電解ニッケ
ルめっきを行うため、まず、基板をアルカリ性液、脱脂
液に浸漬して基板表面の汚れを除去する。次に過硫酸ア
ンモニウムによるソフトエッチング、硫酸で中和後、塩
化第一スズ、塩化パラジウム、塩化ナトリウム、塩酸等
による触媒、活性化付与を行い、硫酸ニッケル、ホスフ
ィン酸ナトリウムを含有する無電解ニッケルめっき液で
８５℃前後の温度で無電解ニッケルめっきを行い、ニッ
ケル導体回路を形成した。

【００１４】次に下記の無電解パラジウムめっき液によ
りめっきを行う。塩化パラジウム０．０５モル／リット
ル、エチレンジアミン０．０７モル／リットル、ギ酸ナ
トリウム０．４モル／リットルを塩酸、水酸化ナトリウ
ムによりｐＨ５．７に調製し、浴温度７３℃にて６０分
間上記のニッケル導体回路を形成した基板を浸漬し、膜
厚２．３μｍのパラジウムめっきを行った。

【００１５】さらに上記によりパラジウムめっきを行っ
た基板をシアン化金カリウム、シアン化ナトリウム等か
らなる無電解金めっき液（浴温８５℃前後）に５〜７分
間浸漬して金めっきを行った。上記の方法によって得た
基板はボンディング性能及びハンダ付け性能は極めて良
好であった。

【００１６】実施例２ ニッケルめっきしたプリント回路基板を準備し、これに
次のパラジウムめっき液によりめっきを行った。塩化パ
ラジウム０．０５モル／リットル、ジエチレントリアミ
ン０．０６モル／リットル、ギ酸ナトリウム０．２５モ
ル／リットル、酢酸ナトリウム０．００１モル／リット
ル、クエン酸０．０４モル／リットルを塩酸、水酸化ナ
トリウムによりｐＨ６．３に調製し、浴温度７２℃にて
５０分間上記の基板を浸漬し、膜厚１．８μmのパラジ
ウムめっきを行った。この皮膜の上に実施例１と同様に
して金めっきを施し、ボンディング性能及びハンダ付け
性能の良好なめっき皮膜を得た。

【００１７】実施例３ 実施例２の無電解パラジウムめっき液にメタノール０．
００１モル／リットルを添加し、浴温７４℃として、６
０分間浸漬した結果２．４μmのパラジウムめっき皮膜
を得た。この皮膜は微細ニッケル配線上のパラジウム未
析出や短絡もない無電解パラジウム皮膜が得られた。こ
の皮膜の上に実施例１と同様にして金めっきを施し、ボ
ンディング性能及びハンダ付け性能の良好なめっき皮膜
を得た。

【００１８】実施例４ 実施例２の無電解パラジウムめっき液中に２５ｋＨｚ、
１Ｗの超音波を与えてパラジウムめっき皮膜形成を行
い、その他は実施例２と同様にして金めっき皮膜を形成
した。その結果、基板面上での液攪拌、基板めっき面で
の化学反応の促進効果があり、１０分間処理で１．１μ
mのパラジウムめっき皮膜が得られた。

【００１９】比較例１ 実施例１の無電解パラジウムめっき液のギ酸ナトリウム
に替えて次亜リン酸ナトリウムを０．０６モル／リット
ルを使用しためっき液によりパラジウムめっき皮膜形成
を行い、その他は実施例１と同様にして金めっき皮膜を
形成した。このパラジウムめっき皮膜中には次亜リン酸
ナトリウムに由来するリンが混入するため、還元剤とし
てギ酸ナトリウムを使用した高純度なパラジウムめっき
皮膜と比べて皮膜の硬さに著しいバラツキが生じた。ま
た、このパラジウムめっき皮膜上に金めっき皮膜を形成
したプリント回路基板は、ボンディング性及びハンダ付
け性が高純度なパラジウムめっき皮膜のものと比べて満
足されるものではなかった。

【００２０】

【発明の効果】本発明の方法では、ニッケル下地めっき
上に高純度のパラジウムめっき層が形成される。その上
に無電解金めっき液により金めっき皮膜が形成されてい
るので、基板回路パターンの侵食もなく、密着性に優れ
た金皮膜が形成される。したがって、本発明の無電解金
めっき方法によると、ボンディング性及びハンダ付け性
に優れたプリント回路基板等を製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−8438（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 18/00 - 18/54

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に無電解ニッケルめっきによって
   下地層を形成し、該下地層上に無電解パラジウムめっき
   液によりパラジウムめっき層を形成後、その上に無電解
   金めっきをする無電解金めっき方法において、前記無電
   解パラジウムめっき液中に、還元剤としてギ酸、ギ酸ナ
   トリウム、ギ酸カリウム及びギ酸アンモニウムから選ば
   れた少なくとも１種を用いたことを特徴とする無電解金
   めっき方法。
2. 【請求項２】 無電解パラジウムめっき液中に、１価、
   ２価、３価アルコール及び多価アルコールの１種を０．
   ０００６モル／リットル〜２モル／リットル含有する請
   求項１記載の無電解金めっき方法。
3. 【請求項３】 無電解パラジウムめっき液に超音波振動
   を加えてめっきすることを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の無電解金めっき方法。