JP3146756B2 - 置換金めっき液 - Google Patents

置換金めっき液

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JP3146756B2
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acid
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昭男 高橋
澄子 中島
昭士 中祖
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Hitachi Chemical Co Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、置換金めっき液に関す
る。
【0002】
【従来の技術】金めっきは、従来、装飾用や電子部品の
電気的接続部の接触抵抗を小さくするために多く用いら
れている。このような金めっきに用いるめっき液は、下
地が連続して導電性を有する材料の場合、電解めっきを
用いるが、電子部品、特に配線板や半導体装置のような
場合には、孤立した導体部分にめっきしなければならな
いことが多く、無電解めっきが用いられている。
【0003】このような無電解金めっきを行うために、
下地金属と置換して金を析出させる置換金めっき液とし
ては、従来、シアン化物が用いられている。このような
例として、日本プレーティング協会編、昭和59年9月
槇書店発行の「実用めっき(I)」には、シアン化金カ
リウム、塩化ニッケル、塩化コバルト、エチレンジアミ
ン四酢酸2ナトリウム、トリエタノールアミン、塩化ア
ンモニウム−アンモニア緩衝剤を含む置換金めっき液
を、pH6または9、液温95℃で使用することが開示
され、日本プレーティング協会編、昭和59年9月槇書
店発行の「実用めっき(III)」には、シアン化金ナト
リウム、シアン化ナトリウム、ソーダ灰を含む金めっき
液が開示されている。
【0004】また、置換金めっき液として、シアンを用
いないものとしては、特開平4−314870号公報
に、非シアン金源、亜硫酸塩、及びポリアミンとアミノ
カルボン酸を含む金属錯化剤を含むものが開示されてお
り、このポリアミンは、析出した金めっきの外観を向上
するために用いられている。
【0005】さらにまた、還元剤を含み、その還元作用
によって被めっき体に金を析出させる還元金めっき液も
知られている。このようなものとして、還元剤にチオ尿
素を用いるものが特開昭62−270779号公報、特
開昭63−79976号公報、特開平2−107780
号公報及び特開平4−32575号公報に開示され、還
元剤にヒドラジン及びその化合物を用いるものが特開平
3−215677号公報や特開平4−314871号公
報に開示され、還元剤に水素化ホウ素化合物、次亜リン
酸、ホルマリン等を用いるものが特開昭63−7997
6号公報、特開平2−107780号公報、あるいは特
開平1−125891号公報に開示されている。これら
のうち、特開昭62−270779号公報、特開昭63
−79976号公報、特開平2−107780号公報、
特開平3−215677号公報、及び特開平4−314
871号公報には、金の錯化剤としてチオ硫酸を使用す
ることが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、置換金めっ
きにおいてシアン化合物を用いるものは、シアン化合物
が青酸カリの名称でも知られているとおり、微量でも毒
性の高いものであって、作業や保存に注意を払わねばな
らず、作業環境としても好ましいものではない。
【0007】また、従来の置換金めっきを行うものであ
ってシアンを使用しないものは、めっき液中の金以外の
金属、例えば銅や鉄等をブロックする力が弱く、液の安
定性が低く、また、析出しためっきと下地金属であるニ
ッケルとの密着力が低い。
【0008】さらにまた、従来の還元金めっきは、還元
剤との反応を、被めっき体の存在下においてのみ行わせ
ようとするために、液の安定剤を用いたり、液の組成比
を調節しなければならない。
【0009】本発明は、シアン化合物を用いず毒性が低
く、かつ従来のシアン系置換金めっきと同等の皮膜特性
を有する非シアン置換金めっき液を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の置換金めっき液
は、非シアン金源、亜硫酸塩、及び金属錯化剤として
ドロキシカルボン酸又はその塩類を含み、不純物とし
て、アンモニウムイオン濃度が0.02モル/l以下、
塩素イオン濃度が0.3モル/l以下、硫酸イオン濃度
が0.3モル/l以下、臭素イオン濃度が0.03モル
/l以下、またはヨウ素イオン濃度が0.006モル/
l以下であることを特徴とする。
【0011】本発明に用いる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、亜硫酸金アンモ
ニウム、塩化金酸、塩化金酸ナトリウム、塩化金酸カリ
ウム、ヨウ化金酸ナトリウム、臭化金酸カリウム等のシ
アン化合物を使用しない金化合物を1種類以上使用する
ことができる。この非シアン金源の濃度は、0.5g/
l以上含むことが好ましく、1〜10g/lの範囲がさ
らに好ましい。濃度が0.5g/lより低いと、置換反
応速度が低下し、10g/lを越えると、経済的でない
他、アンモニウムイオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨ
ウ素イオン等不純物が増加し、後に述べるように、めっ
き液としての特性を低下させる。
【0012】なかでも、上記不純物を含まない亜硫酸金
ナトリウムや亜硫酸金カリウムを用いることが好まし
く、他の金化合物を用いるときには、不純物として、ア
ンモニウムイオン濃度が0.02モル/l以下、塩素イ
オン濃度が0.3モル/l以下、臭素イオン濃度が0.
03モル/l以下、またはヨウ素イオン濃度が0.00
6モル/l以下となるようにめっき液を調整しなければ
ならない。アンモニウムイオン濃度が0.02モル/
l、塩素イオン濃度が0.3モル/l、硫酸イオン濃度
が0.3モル/l、臭素イオン濃度が0.03モル/
l、またはヨウ素イオン濃度が0.006モル/lを越
えると、めっき液が不安定になったり、自己分解を起こ
すことがあり、下地ニッケルとの密着力の低下やめっき
皮膜の外観が悪化することもある。これらの不純物イオ
ンは、めっき液の他の成分によるものもあり、非シアン
金源に使用する組成と合わせて、ここに示した範囲を越
えないように調整することが好ましい。以下に他の組成
について述べるが、他の組成についてもこの不純物イオ
ンを含まないようにすることが好ましい。
【0013】金属錯化剤としてのヒドロキシカルボン酸
又はその塩類としては、クエン酸とその塩類、グルコン
とその塩類、グリセリン酸とその塩類、グリコール酸
とその塩類、乳酸とその塩類、りんご酸とその塩類、酒
石酸とその塩類、ペプトン酸とその塩類から選択された
ものを用いることができる。この金属錯化剤としての
ドロキシカルボン酸又はその塩類の濃度は、0.5g/
l〜100g/lの範囲であることが好ましい。0.5
g/l未満では、めっきの光沢がなくなり、下地金属の
ニッケルやコバルトとの密着力が低下することもある。
100g/lを越えると、金光沢を失い茶褐色となり好
ましくない。
【0014】亜硫酸塩の濃度は、7g/l〜150g/
lの範囲であることが好ましい。7g/l未満である
と、めっき液の安定性が失われ、150g/lを越える
と、置換反応が著しく抑制され、しかも経済的でなく好
ましくない。
【0015】本発明の置換金めっき液は、pHが、5〜
12の範囲であることが好ましく、さらには6〜11の
範囲が好ましい。5未満であると、亜硫酸が酸である水
素イオンと反応して有毒な亜硫酸ガスを発生し、12を
越えると、金は析出するが、めっきレジストを使用した
ときに、レジストがめっき液に溶解しレジストとして使
用できなくなり好ましくない。pHを調整するために各
種酸やアルカリを用いることができるが、上記不純物を
増加しないことが好ましい。例えば、アンモニウム塩を
用いるよりナトリウム塩やカリウム塩を使用することが
好ましい。
【0016】本発明の置換金めっき液の使用温度は、3
0〜95℃が好ましく、めっきを行う下地金属は、ニッ
ケルやコバルトが好ましい。
【0017】
【作用】本発明は、発明者らが鋭意検討の結果、主成分
として、非シアン金源、亜硫酸塩、金属錯化剤として
ドロキシカルボン酸又はその塩類を用いたときに、アン
モニウムイオン濃度が0.02モル/l以下、塩素イオ
ン濃度が0.3モル/l以下、硫酸イオン濃度が0.3
モル/l以下、臭素イオン濃度が0.03モル/l以
下、またはヨウ素イオン濃度が0.006モル/l以下
であれば、毒性を低くした上で、従来のシアン化合物を
用いた金めっき液と同等のめっき特性を得ることができ
るという知見を得てなされたものである。
【0018】
【実施例】ガラス布−エポキシ樹脂銅張り積層板である
MCL−E−67(日立化成工業株式会社製、商品名)
の回路とならない不要な銅箔の箇所をエッチング除去
し、水洗して、配線パターンを形成し、過硫酸アンモニ
ウム200g/lの水溶液に90秒間浸漬して配線パタ
ーン表面を粗化し、水洗し、10%の硫酸に60秒浸漬
し、水洗し、無電解ニッケルめっき用触媒であるメルプ
レートアクチベータ350(メルテックス社製、商品
名)に5分間浸漬して配線パターン表面に触媒を付与
し、水洗し、無電解ニッケルめっきであるブルーシュー
マー(日本カニゼン株式会社製、商品名)に85℃で3
0分間浸漬し、配線パターン表面にニッケルめっきを行
い、水洗した後、表1の組成と条件により置換めっきし
た。また、表に記載していない条件は、液温85℃、浸
漬時間30分間、pHを7.0となるように、水酸化ナ
トリウムあるいは塩酸を用いて調整した。めっき面積は
5dm2/lを1サイクルとして、30dm2/lまで連
続的にめっきして評価した。その結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】この表からも分かるように、本発明の非シ
アン金源、亜硫酸塩、及び金属錯化剤としてヒドロキシ
カルボン酸又はその塩類を用いたものは、めっきの外
観、密着力及びめっき液の安定性が共に優れている。こ
れに対して、比較例1では、金属錯化剤としてヒドロキ
シカルボン酸及びその塩類を用いていないためにめっき
の外観が悪い。この理由は、ESCAによって詳細に分
析した結果、金めっき皮膜に、金の置換反応によって発
生する銅やニッケルが取り込まれており、そのために緻
密な金の皮膜が形成されていないからである。また、比
較例の2〜6は、本発明と同じ構成ではあるが、さら
に、不純物であるアンモニウムイオン、塩素イオン、硫
酸イオン、臭素イオン、またはヨウ素イオンが特定の値
以上に含まれたものであり、めっき外観を改善する金属
錯化剤の効果を抑制し、外観が悪化する。さらにまた、
比較例7は、シアンを用いない金めっき液の従来例に使
用されている金錯化剤としてのチオ硫酸を、本発明のヒ
ドロキシカルボン酸類に代えて用いたものであるが、下
地ニッケルとの密着力が低く、プリント配線板等に使用
する場合に充分な特性でないことが分かる。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によっ
て、毒性が低く、かつ、シアンを用いた従来の置換金め
っきと同じようにめっき液の安定性、めっき外観、及び
下地金属との密着力等めっき皮膜特性に優れた非シアン
金めっき液を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−330334(JP,A) 特開 平6−228761(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 18/00 - 18/54

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非シアン金源、亜硫酸塩、及び金属錯化剤
    としてヒドロキシカルボン酸又はその塩類を含み、不純
    物として、アンモニウムイオン濃度が0.02モル/l
    以下、塩素イオン濃度が0.3モル/l以下、硫酸イオ
    ン濃度が0.3モル/l以下、臭素イオン濃度が0.0
    3モル/l以下、またはヨウ素イオン濃度が0.006
    モル/l以下であることを特徴とする置換金めっき液。
  2. 【請求項2】金属錯化剤としてのヒドロキシカルボン酸
    又はその塩類が、クエン酸とその塩類、グルコン酸とそ
    の塩類、グリセリン酸とその塩類、グリコール酸とそ
    塩類、乳酸とその塩類、りんご酸とその塩類、酒石酸
    の塩類、ペプトン酸とその塩類から選択されたもので
    あることを特徴とする請求項1に記載の置換金めっき
    液。
  3. 【請求項3】亜硫酸塩の濃度が、7g/l〜150g/
    lの範囲であることを特徴とする請求項1または2に記
    載の置換金めっき液。
  4. 【請求項4】金属錯化剤としてのヒドロキシカルボン酸
    又はその塩類の濃度が、0.5g/l〜100g/lの
    範囲であることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれ
    かに記載の置換金めっき液。
  5. 【請求項5】pHが、5〜12の範囲であることを特徴
    とする請求項1〜4のうちいずれかに記載の置換金めっ
    き液。
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