JP3325150B2 - Electrolytic production of tin sulfate and bismuth sulfate for tin-bismuth alloy plating - Google Patents
Electrolytic production of tin sulfate and bismuth sulfate for tin-bismuth alloy platingInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は錫−ビスマス合金めっき
用の硫酸錫及び硫酸ビスマス塩の電解製造法に関する。
電子部品の表面処理として、錫−鉛合金めっきが多く用
いられているが、めっき浴及び得られるめっき皮膜に有
害な鉛が含まれるため、それに替わる合金めっきが強く
求められている。しかして、この発明は、このような錫
−鉛合金めっきに替わることができ、しかも放射性α粒
子のカウント数が0.1CPH/cm2未満であること
を特徴とする錫−ビスマス合金めっきを与えることがで
きる硫酸錫塩又は硫酸ビスマス塩の電解製造法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for electrolytically producing tin sulfate and bismuth sulfate for tin-bismuth alloy plating.
Tin-lead alloy plating is often used as a surface treatment for electronic components. However, since harmful lead is contained in a plating bath and a resulting plating film, alloy plating in place of the harmful lead is strongly demanded. Thus, the present invention provides a tin-bismuth alloy plating which can replace such a tin-lead alloy plating and has a radioactive α particle count of less than 0.1 CPH / cm 2. And a method for electrolytically producing a tin sulfate or a bismuth sulfate.
【0002】[0002]
【従来技術とその問題点】最近の電子工業のめざましい
発展に伴い、その電子部品にはんだ付け性が良好な錫及
びはんだめっきが施されている。従来、はんだめっきに
はホウフッ化浴が用いられていたが、ホウフッ酸の構成
元素の一つであるフッ素が非常に毒性の強い元素である
と同時に廃液処理が困難であり、公害防止の見地からホ
ウフッ酸塩に比べて毒性の低い有機スルホン酸塩が広く
使用されるようになり、これら周辺のめっき技術や添加
剤に関する報告がある。しかしながら、昨今、はんだめ
っきの使用に際して排水処理及び得られた皮膜中に有害
な鉛が含まれるため、これに替わる錫合金めっきが強く
要望されている。従来のはんだめっき(Sn/Pb)に
対応して、融点及びはんだ付け性などの熱的特性並びに
機械的特性が類似している錫−ビスマス合金めっきがは
んだめっきの代替合金として有望である。また、錫ウイ
スカーの防止として少量の鉛を混入させた錫−鉛合金め
っき(Sn/Pb=90/10)が実用化されている
が、この鉛に替えて少量のビスマスを混入させた錫−ビ
スマス合金めっき(Sn/Bi=90/10)も錫−鉛
合金と同様に錫のウイスカーが防止できる。2. Description of the Related Art With the recent remarkable development of the electronic industry, tin and solder plating having good solderability are applied to electronic components. Conventionally, a borofluoride bath has been used for solder plating, but fluorine, which is one of the constituent elements of borofluoric acid, is a very toxic element and at the same time it is difficult to treat waste liquid. Organic sulfonates having lower toxicity than borofluoride have been widely used, and there have been reports on plating techniques and additives around these. However, recently, since harmful lead is contained in the wastewater treatment and the obtained film when using the solder plating, there is a strong demand for a tin alloy plating instead of the harmful lead. Corresponding to conventional solder plating (Sn / Pb), tin-bismuth alloy plating having similar thermal and mechanical properties such as melting point and solderability is promising as an alternative alloy to solder plating. Further, tin-lead alloy plating (Sn / Pb = 90/10) mixed with a small amount of lead has been put into practical use to prevent tin whiskers, but tin-mixed with a small amount of bismuth instead of this lead. Bismuth alloy plating (Sn / Bi = 90/10) can also prevent whisker of tin similarly to tin-lead alloy.
【0003】一方、錫−ビスマス合金めっき液に使用さ
れる硫酸錫塩及び硫酸ビスマス塩の製造工程としては、
これら金属の酸化物、塩化物及び水酸化物を硫酸に溶解
して調製する方法がとられている。しかしながら、これ
ら酸化物、塩化物及び水酸化物中にはα線発生源である
ウランやトリウムが多量に含まれ、この様な化学的溶解
法ではこれら不純物が硫酸錫塩及び硫酸ビスマス塩に混
入し、めっき後に錫−ビスマス合金電析物からα線を多
量に発生するため、いわゆるメモリーデバイスのソフト
エラーを引き起こすという最大の欠点がある。また、数
ppmオーダーの塩化物を嫌う電子部品へのめっきに対
しては、通常市販されている硫酸錫や硫酸ビスマスでは
塩化物の混入は避けられない。[0003] On the other hand, the production process of tin sulfate and bismuth sulfate used for a tin-bismuth alloy plating solution includes:
A method has been adopted in which oxides, chlorides and hydroxides of these metals are dissolved in sulfuric acid to prepare them. However, these oxides, chlorides and hydroxides contain a large amount of uranium and thorium, which are sources of α-rays. In such a chemical dissolution method, these impurities are mixed in tin sulfate and bismuth sulfate. However, since a large amount of α-rays are generated from the tin-bismuth alloy electrodeposit after plating, there is the greatest drawback of causing a so-called soft error in a memory device. For plating of electronic parts which dislike chloride on the order of several ppm, chloride is inevitably mixed in commercially available tin sulfate or bismuth sulfate.
【0004】[0004]
【発明の目的】本発明は上記した実情に鑑み、半導体の
メモリーエラーの発生を抑制し、塩化物の混入しないは
んだに替わる錫−ビスマス合金めっき液を提供すべく研
究を重ねた結果、創案されたもので、公害対策上問題の
ない硫酸を用い、めっきによって形成された皮膜の主成
分であるSn、Bi中に不可避な不純物として含まれて
いる放射性同位元素のウラン及びトリウムを除去し、放
射性α粒子のカウント数を0.1CPH/cm2 以下に
抑制できる錫−ビスマス合金めっきを与えることができ
る硫酸錫塩又は硫酸ビスマス塩の製造法を見い出し、本
発明に至った。従って、本発明の目的は、このような放
射性α粒子のカウント数が低減された錫−ビスマス合金
メッキ皮膜を与えることができる硫酸錫塩又は硫酸ビス
マス塩の電解製造法を提供することである。さらに、本
発明の他の目的は、塩化物の混入のない硫酸錫塩又は硫
酸ビスマス塩の電解製造法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention has been made as a result of repeated studies to suppress the occurrence of memory errors in semiconductors and to provide a tin-bismuth alloy plating solution which can replace solder containing no chloride. It removes uranium and thorium, which are radioactive isotopes contained as inevitable impurities in Sn and Bi, which are the main components of the film formed by plating, using sulfuric acid that has no problem in pollution control. The present inventors have found a method for producing a tin sulfate or bismuth sulfate capable of providing a tin-bismuth alloy plating capable of suppressing the count number of α particles to 0.1 CPH / cm 2 or less, and reached the present invention. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for electrolytically producing a tin sulfate or bismuth sulfate capable of providing a tin-bismuth alloy plating film having a reduced count of radioactive α particles. Still another object of the present invention is to provide a method for electrolytically producing tin sulfate or bismuth sulfate free of chloride.
【0005】[0005]
【発明の概要】即ち、本発明の主題は、陽極と陰極をア
ニオン交換膜か又はアニオン交換膜及びカチオン交換膜
で分離した電解槽を使用し、電解液として硫酸溶液を使
用し、陽極として錫又はビスマスを使用し、しかして直
流電圧を陽極と陰極に印加して硫酸電解液中に錫又はビ
スマスを溶解させることからなり、かつ得られた錫及び
ビスマス塩を用いてめっきした皮膜の放射性α粒子のカ
ウント数が0.1CPH/cm2 未満であることを特徴
とする錫−ビスマス合金めっき用の硫酸錫塩又は硫酸ビ
スマス塩の電解製造法にある。さらに、本発明の主題
は、前記の製造法により得られた硫酸錫塩及び硫酸ビス
マス塩、このような硫酸錫塩及び硫酸ビスマス塩を含有
するすず−ビスマス合金めっき浴、並びにこのめっき浴
から得られた皮膜の放射性α粒子のカウント数が0.1
CPH/cm2 未満である錫−ビスマス合金めっき電着
物にある。That is, the subject of the present invention is to use an electrolytic cell in which an anode and a cathode are separated by an anion exchange membrane or an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, use a sulfuric acid solution as an electrolyte, and use tin as an anode. Or using bismuth, and then applying a DC voltage to the anode and cathode to dissolve tin or bismuth in the sulfuric acid electrolyte, and the radioactivity α of the coating plated with the resulting tin and bismuth salts. An electrolytic production method of tin sulfate or bismuth sulfate for tin-bismuth alloy plating, characterized in that the particle count is less than 0.1 CPH / cm 2 . Furthermore, the subject of the present invention is the tin sulphate and bismuth sulphate salts obtained by the above-mentioned production process, tin-bismuth alloy plating baths containing such tin sulphate and bismuth sulphate salts, and the baths obtained therefrom. Count of radioactive alpha particles in the coated film is 0.1
It is in a tin-bismuth alloy plated electrodeposit that is less than CPH / cm 2 .
【0006】本発明の電解製造法は、陽極と陰極をアニ
オン交換膜か又はアニオン交換膜及びカチオン交換膜で
分離した電解槽を使用し、電解液として硫酸溶液を使用
し、陽極として錫又はビスマスを使用し、しかして直流
電圧を陽極と陰極に印加して硫酸電解液中に錫又はビス
マスを電解し溶解させることからなる。ここで、本発明
の電解製造法を実施するのに使用することができる電解
装置の一例を添付の図1に記載する。図1において、硫
酸錫塩及び硫酸ビスマス塩を生成させるための電解槽1
には2枚の陰極4、例えば白金板が設けられ、その間に
陽極2、例えば錫又はビスマス棒が設けられ、陽極の周
囲には溶解されるべき粒状の錫又はビスマス3が配置さ
れる。さらに、陽極2と陰極4との間にアニオン交換膜
5が配置された電解槽が使用される。陽極2と陰極4と
の間には遮蔽膜6が設けられ、陽極室と陰極室がそれぞ
れ画成される。陽極室と陰極室には硫酸溶液からなる電
解液7が導入されており、循環ポンプ、例えばケミカル
ポンプ9及び熱交換器10により撹拌と冷却が行われ
る。陽極と陰極には、直流電源8が接続される。電解に
より得られた硫酸錫塩又は硫酸ビスマス塩の溶液は製品
取出し口11から取出される。[0006] The electrolytic production method of the present invention uses an electrolytic cell in which the anode and the cathode are separated by an anion exchange membrane or an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, uses a sulfuric acid solution as an electrolyte, and tin or bismuth as an anode. And applying a DC voltage to the anode and cathode to electrolyze and dissolve tin or bismuth in the sulfuric acid electrolyte. Here, an example of an electrolysis apparatus that can be used to carry out the electrolytic production method of the present invention is described in FIG. In FIG. 1, an electrolytic cell 1 for producing tin sulfate and bismuth sulfate is shown.
Are provided with two cathodes 4, for example a platinum plate, between which an anode 2, for example a tin or bismuth bar, is provided, around which the granular tin or bismuth 3 to be dissolved is arranged. Further, an electrolytic cell having an anion exchange membrane 5 disposed between the anode 2 and the cathode 4 is used. A shielding film 6 is provided between the anode 2 and the cathode 4 to define an anode chamber and a cathode chamber, respectively. An electrolyte solution 7 made of a sulfuric acid solution is introduced into the anode chamber and the cathode chamber, and is stirred and cooled by a circulation pump, for example, a chemical pump 9 and a heat exchanger 10. A DC power supply 8 is connected to the anode and the cathode. The solution of tin sulfate or bismuth sulfate obtained by electrolysis is taken out from the product outlet 11.
【0007】通常数ppm以下の塩化物を含む硫酸錫塩
及び硫酸ビスマス塩の製造にはアニオン交換膜のみを陽
極室と陰極室との間にセットした図1に示すような電解
槽を使用することで十分であるが、放射性α粒子のカウ
ント数を0.1CPH/cm2 以下に抑制するために
は、陽極と陰極との間にアニオン交換膜及びカチオン交
換膜をセットした多層式電解槽が必要である。[0007] For the production of tin sulfate and bismuth sulfate containing usually less than a few ppm of chloride, an electrolytic cell as shown in Fig. 1 in which only an anion exchange membrane is set between an anode chamber and a cathode chamber is used. Although it is sufficient, in order to suppress the count number of radioactive α particles to 0.1 CPH / cm 2 or less, a multilayer electrolytic cell having an anion exchange membrane and a cation exchange membrane between an anode and a cathode is required. is necessary.
【0008】このような電解槽の一例を添付の図2に示
す。この場合に、遮蔽板6は任意の径の穴を有するもの
であるから、陽極室で溶解された硫酸錫又はビスマス塩
を含有する電解液は有孔遮蔽板6を通過して陰極室に移
行することができる。陽極室の有孔遮蔽板6の側にカチ
オン交換膜12がセットされており、錫又はビスマスカ
チオンはこのカチオン交換膜を通過することができる。
一方、陰極4の側にはアニオン交換膜5がセットされて
おり、錫又はビスマスカチオンはこのアニオン交換膜を
通過することができない。しかして、生成した硫酸錫又
はビスマス塩含有溶液は製品取り出し口11から取り出
される。FIG. 2 shows an example of such an electrolytic cell. In this case, since the shielding plate 6 has a hole of an arbitrary diameter, the electrolytic solution containing tin sulfate or bismuth salt dissolved in the anode chamber passes through the perforated shielding plate 6 and moves to the cathode chamber. can do. A cation exchange membrane 12 is set on the side of the perforated shielding plate 6 in the anode chamber, and tin or bismuth cations can pass through the cation exchange membrane.
On the other hand, an anion exchange membrane 5 is set on the cathode 4 side, and tin or bismuth cation cannot pass through this anion exchange membrane. Thus, the produced solution containing tin sulfate or bismuth salt is taken out from the product taking-out port 11.
【0009】本発明に従う電解の条件としては、膜に対
する電流密度は0.2〜50A/dm2 、好ましくは5
〜30A/dm2 、液温は10〜50℃、好ましくは2
0〜35℃、電圧は0.5〜15Vである。電解液は市
販の濃硫酸を純水で希釈し、5〜50%、好ましくは1
0〜20%である。また、錫の酸化防止剤としてハイド
ロキノン、レゾルシノール、ピロカテコール、p−フェ
ノールスルホン酸及びクレゾールスルホン酸を添加して
も良く、Snに対して0.05〜2.0%、好ましくは
0.1〜0.5%である。陽極として用いる錫及びビス
マスは3ナイン以上の品位を有するものであり、形状は
任意であるが、粒状又は球状が好ましい。陰極材料とし
ては、電解液に不活性なものがよく、白金、ニッケル、
チタン、ステンレス、カーボン又はチタン上に白金めっ
きしたものなどが好ましい。The conditions for the electrolysis according to the invention are as follows: the current density for the membrane is between 0.2 and 50 A / dm 2 , preferably 5
-30 A / dm 2 , liquid temperature is 10-50 ° C., preferably 2
0-35 ° C, voltage is 0.5-15V. The electrolytic solution is obtained by diluting commercially available concentrated sulfuric acid with pure water, and then 5 to 50%, preferably 1
0 to 20%. Further, hydroquinone, resorcinol, pyrocatechol, p-phenolsulfonic acid and cresolsulfonic acid may be added as an antioxidant for tin, and 0.05 to 2.0%, preferably 0.1 to 0.5%. Tin and bismuth used as the anode have a quality of 3 or more nines, and may have any shape, but are preferably granular or spherical. As the cathode material, those which are inert to the electrolytic solution are preferable, and platinum, nickel,
Titanium, stainless steel, carbon, or those plated with platinum on titanium are preferred.
【0010】カチオン交換膜及びアニオン交換膜は基本
的には電気抵抗が小さく、耐酸性、耐久性及び耐熱性が
良好なものでなければならない。さらに、カチオン交換
膜は陽極から溶解した錫又はビスマスカチオンを通過さ
せ、またアニオン交換膜は錫又はビスマスカチオンが陰
極に移行するのを阻止するように作用するものでなけれ
ばならない。今日、多くのカチオン及びアニオン交換膜
が知られているが、好ましいカチオン交換膜はスルホン
酸基のような強酸性基を持つポリスチレン型又はスチレ
ン共重合体型樹脂から製造されたものであり、また好ま
しいアニオン交換膜はアミノ基や第四アンモニウム基の
ような強塩基性基を持つポリスチレン型又はスチレン共
重合体型樹脂から製造されたものである。ここで、特に
使用するのに好ましい交換膜としては、例えば、徳山ソ
ーダ製のCMS、C66−10F(カチオン交換膜)、
ACLE−5P、AM−2(アニオン交換膜)などが挙
げられる。[0010] The cation exchange membrane and the anion exchange membrane must basically have low electric resistance and good acid resistance, durability and heat resistance. In addition, the cation exchange membrane must allow dissolved tin or bismuth cations to pass from the anode, and the anion exchange membrane must act to prevent tin or bismuth cations from migrating to the cathode. Although many cation and anion exchange membranes are known today, preferred cation exchange membranes are those made from polystyrene or styrene copolymer type resins having strongly acidic groups such as sulfonic acid groups, and are also preferred. The anion exchange membrane is manufactured from a polystyrene type or styrene copolymer type resin having a strongly basic group such as an amino group or a quaternary ammonium group. Here, particularly preferred exchange membranes to be used include, for example, CMS, C66-10F (cation exchange membrane) manufactured by Tokuyama Soda,
ACL-5P, AM-2 (anion exchange membrane) and the like.
【0011】本発明において放射性α粒子が低減される
理由については、陽極から溶解した錫又はビスマスカチ
オンは電解液中にそのまま存在するが、ウラン、トリウ
ムは電解液中に溶解して陰イオン錯塩を形成し、そのた
めにカチオン交換膜を通過せず、錫又はビスマスイオン
のみがこれを通過することになり、一方、アニオン交換
膜により錫又はビスマスイオンは陰極に移行するのを防
止され、その結果として、ウラン及びトリウムが除去さ
れた硫酸錫又はビスマス塩の溶液がカチオン交換膜とア
ニオン交換膜との間から連続的に取り出されることによ
るものと思われる。The reason why the radioactive α particles are reduced in the present invention is that tin or bismuth cation dissolved from the anode is present in the electrolyte as it is, but uranium and thorium are dissolved in the electrolyte to form an anion complex salt. Form and therefore do not pass through the cation exchange membrane, only the tin or bismuth ions pass through it, while the anion exchange membrane prevents tin or bismuth ions from migrating to the cathode, and consequently This is probably because the solution of tin sulfate or bismuth salt from which uranium and thorium have been removed is continuously taken out between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane.
【0012】本発明の電解製造法により得られる硫酸錫
又はビスマス塩は、電解液中に溶解された錫又はビスマ
ス塩の溶液として得られ、従って遊離の硫酸をも含有す
るものである。一般に、得られる溶液は、錫塩の場合は
Sn2+として表わして5〜25重量%、好ましくは10
〜15重量%の硫酸錫塩、5〜50重量%、好ましくは
10〜20重量%の遊離の硫酸を含有する水溶液であ
る。また、ビスマス塩の場合はBi3+として表わして5
〜25重量%、好ましくは10〜15重量%の硫酸ビス
マス塩、5〜50重量%、好ましくは10〜20重量%
の遊離の硫酸を含有する水溶液である。このようにして
得られた水溶液は、直接に合金メッキに使用することが
できるが、通常は所望の合金メッキを得るように錫及び
ビスマス濃度並びに遊離硫酸濃度が調節される。このよ
うなめっき浴の組成は当業者により容易に決定すること
ができる。また、このように調製されためっき浴には、
錫−ビスマス合金めっき浴に使用される種々の添加剤、
例えば界面活性剤、光沢剤などを添加することができ
る。本発明の電解製造法により得られた硫酸錫及びビス
マス塩を含有するめっき浴から得られるめっき皮膜は、
その放射性α粒子のカウント数が0.1CPH/cm 2
未満である。[0012] Tin sulfate obtained by the electrolytic production method of the present invention
Alternatively, the bismuth salt may be tin or bismuth dissolved in the electrolyte.
Obtained as a solution of sulfuric acid and therefore also contains free sulfuric acid
Things. In general, the resulting solution is
Sn2+5 to 25% by weight, preferably 10
1515% by weight tin sulfate, 5-50% by weight, preferably
An aqueous solution containing 10 to 20% by weight of free sulfuric acid
You. In the case of bismuth salt, Bi3+Expressed as 5
~ 25 wt%, preferably 10-15 wt% bisulfate
Trout salt, 5 to 50% by weight, preferably 10 to 20% by weight
Is an aqueous solution containing free sulfuric acid. Like this
The resulting aqueous solution can be used directly for alloy plating.
But usually tin and tin to obtain the desired alloy plating.
The bismuth concentration as well as the free sulfuric acid concentration are adjusted. This
The composition of the plating bath is easily determined by those skilled in the art.
Can be. In addition, the plating bath thus prepared includes:
Various additives used in tin-bismuth alloy plating baths,
For example, surfactants, brighteners, etc. can be added
You. Tin sulfate and bis obtained by the electrolytic production method of the present invention
The plating film obtained from the plating bath containing the mass salt is
The counted number of the radioactive α particles is 0.1 CPH / cm Two
Is less than.
【0013】[0013]
【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
ら数例に限定されるものではなく、前述した放射性α粒
子のカウント数が0.1CPH/cm2 以下の硫酸錫塩
及び硫酸ビスマス塩を得るという主旨に添って電解条件
や操作条件は任意に変更することができる。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to these examples, and the above-mentioned tin sulfate having a radioactive α particle count of 0.1 CPH / cm 2 or less and Electrolysis conditions and operating conditions can be arbitrarily changed according to the purpose of obtaining bismuth sulfate.
【0014】例1:硫酸錫の製造 この例は硫酸錫の電解製造法に関するものである。電解
槽は厚み6mmのアクリル板で作製し、陽極室容量20
0ml、製品室80ml×2室、5×16=80cm2
のカチオン交換膜(C66−10F)2枚、アニオン交
換膜(ACLE−5P)2枚、2.5mm間隔で¢2.
5mmの穴を開けた遮蔽板2枚をそれぞれセットしたも
のを使用した。それから陽極中央に純度99.9%の接
点用錫棒とその周囲に同じく99.9%の粒状錫を入
れ、陰極は0.8dm2 のチタン上白金めっき板2枚を
用い、陽極と陰極に硫酸を入れ、陽極液流速3.0 L/
min、陰極液流速1.8 L/minで循環と冷却を行
い、陽極と陰極に直流電圧を印加して電解を行った。電
解条件と共に、電解後に得られた製品室及び陰極室の各
溶液の硫酸及び硫酸錫塩の濃度並びにSnの溶解効率を
表1に示す。 EXAMPLE 1 Preparation of Tin Sulfate This example relates to a method for the electrolytic production of tin sulfate. The electrolytic cell is made of an acrylic plate having a thickness of 6 mm and has an anode chamber capacity of 20 mm.
0 ml, product room 80 ml x 2 rooms, 5 x 16 = 80 cm 2
Two cation exchange membranes (C66-10F) and two anion exchange membranes (ACLE-5P) at 2.5 mm intervals {2.
A set of two shielding plates each having a hole of 5 mm was used. Then put 99.9% pure tin rod for contact in the center of the anode and 99.9% granular tin around it, and use two 0.8 dm 2 platinum-plated titanium-plated titanium plates as the anode and cathode. Sulfuric acid was added and the anolyte flow rate was 3.0 L /
min, the solution was circulated and cooled at a catholyte flow rate of 1.8 L / min, and a DC voltage was applied to the anode and the cathode to perform electrolysis. Table 1 shows the concentrations of sulfuric acid and tin sulfate and the dissolving efficiency of Sn in each solution of the product chamber and the cathode chamber obtained after the electrolysis, together with the electrolysis conditions.
【表1】 [Table 1]
【0015】例2:硫酸ビスマスの製造 この例で使用した電解槽及び操作条件は上記の例2で使
用したものと同一で、陽極に99.9%の接点用ビスマ
ス棒とその周囲に同じ99.9%の粒状ビスマスを入
れ、電解した。電解条件と共に、電解後に得られた製品
室及び陰極室の各溶液の硫酸及び硫酸ビスマス塩の濃度
並びにBiの溶解効率を表2に示す。 Example 2 Preparation of Bismuth Sulfate The electrolytic cell and operating conditions used in this example were the same as those used in Example 2 above, with a 99.9% contact bismuth rod on the anode and the same 99 surrounding it. 9.9% of granular bismuth was charged and electrolyzed. Table 2 shows the concentration of sulfuric acid and bismuth sulfate and the dissolution efficiency of Bi in each solution of the product chamber and the cathode chamber obtained after the electrolysis, together with the electrolysis conditions.
【表2】 [Table 2]
【0016】例3:錫−ビスマス合金めっきの実施 前記の例で使用した電解槽の製品室から取り出したこれ
ら硫酸錫及び硫酸ビスマス塩をそれぞれ硫酸水溶液に溶
解して適当な界面活性剤(例えばポリプロピレングリコ
ールポリエチレングリコールノニルフェニルエーテル)
を加えて錫−ビスマス合金めっき浴を調製し、Ti上に
Ptめっきした不溶性陽極を用い、Cu板を陰極として
直流電源を接続してめっきを施した。以下の表3に、め
っき液の組成(めっき液の組成において、硫酸錫及び硫
酸ビスマスの濃度はそれぞれSn2+及びBi3+として表
わしたものである)、めっき条件、電着物の組成及び放
射性α粒子のカウント数を示す。 Example 3 : Implementation of tin-bismuth alloy plating These tin sulfate and bismuth sulfate salts taken out of the product chamber of the electrolytic cell used in the above example were each dissolved in an aqueous sulfuric acid solution and dissolved in a suitable surfactant (for example, polypropylene). Glycol polyethylene glycol nonyl phenyl ether)
Was added to prepare a tin-bismuth alloy plating bath, and plating was performed using an insoluble anode plated with Pt on Ti, using a Cu plate as a cathode, and connecting a DC power supply. Table 3 below shows the composition of the plating solution (in the composition of the plating solution, the concentrations of tin sulfate and bismuth sulfate are expressed as Sn 2+ and Bi 3+, respectively), plating conditions, composition of the electrodeposit and radioactivity. Shows the count number of α particles.
【表3】 上記の表3において示した比較浴1は、市販の従来法に
より製造された硫酸錫と硫酸ビスマスを使用して調製さ
れためっき浴である。このめっき液から得られためっき
皮膜の放射性α粒子のカウント数は非常に高いことがわ
かる。これに対して、本発明に従うめっき浴1〜3はい
ずれもめっき皮膜の放射性α粒子のカウント数が0.1
CPH/cm2 未満という低い値が得られたことがわか
る。[Table 3] Comparative bath 1 shown in Table 3 above is a plating bath prepared using tin sulfate and bismuth sulfate manufactured by a commercially available conventional method. It can be seen that the count number of radioactive α particles in the plating film obtained from this plating solution is very high. On the other hand, in each of the plating baths 1 to 3 according to the present invention, the counted number of radioactive α particles in the plating film is 0.1.
It can be seen that a low value of less than CPH / cm 2 was obtained.
【0017】例4:錫−ビスマス合金めっきの実施 上記の例1で使用した電解槽と類似するが、ただし陽極
室と陰極室の間にアニオン交換膜のみを使用して電解
し、それぞれ硫酸錫及び硫酸ビスマス塩を製造した。こ
のようにして得られた硫酸錫及び硫酸ビスマス塩を使用
して、錫−ビスマスめっき浴を調製し、めっきを実施し
た。めっき液の組成(めっき液の組成において、硫酸錫
及び硫酸ビスマスの濃度はそれぞれSn2+及びBi3+と
して表わしたものである)、めっき条件、電着物の組成
及びめっき液中の塩化物イオンの濃度を表4に示す。 EXAMPLE 4 Implementation of Tin-Bismuth Alloy Plating Similar to the electrolytic cell used in Example 1 above, except that electrolysis was performed using only an anion exchange membrane between the anode and cathode compartments, and tin sulfate, respectively. And bismuth sulfate. Using the tin sulfate and bismuth sulfate thus obtained, a tin-bismuth plating bath was prepared and plated. Composition of plating solution (in the composition of plating solution, the concentrations of tin sulfate and bismuth sulfate are represented as Sn 2+ and Bi 3+, respectively), plating conditions, composition of electrodeposits, and chloride ion in plating solution Is shown in Table 4.
【表4】 上記の表4において示した比較浴2は、市販の従来法に
より製造された硫酸錫と硫酸ビスマスを使用して調製し
ためっき浴である。このめっき液中の塩化物イオンは非
常に高く、これに対して本発明に従うめっき浴4は低い
塩化物イオン値が得られた。[Table 4] Comparative bath 2 shown in Table 4 above is a plating bath prepared using tin sulfate and bismuth sulfate manufactured by a commercially available conventional method. The chloride ions in the plating solution were very high, whereas the plating bath 4 according to the present invention obtained a low chloride ion value.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明は、陽極と陰極をアニオン交換膜
か又はアニオン交換膜及びカチオン交換膜で分離した電
解槽を使用し、3ナイン以上の品位を有する錫及びビス
マス金属を電解し溶解することによって錫−ビスマス合
金めっき浴に使用するのに好適な硫酸錫塩及び硫酸ビス
マス塩の製造法を提供するものである。このように製造
された硫酸錫塩及び硫酸ビスマス塩を使用するめっき浴
では塩化物イオンが存在せず、またそれから形成された
めっき皮膜の放射性α粒子のカウント数は0.1CPH
/cm2 未満となる。従って、塩化物イオンの悪影響も
なく、メモリーエラーの発生を著しく抑制する錫−ビス
マス合金めっき膜を形成することができるので、大容量
のメモリー素子である256K以上のメモリーや超LS
I等の半導体装置の部品にめっきすることが可能であ
り、鉛公害からも開放される。According to the present invention, an electrolytic cell in which an anode and a cathode are separated by an anion exchange membrane or an anion exchange membrane and a cation exchange membrane is used to electrolyze and dissolve tin and bismuth metal having a grade of 3 or more. This provides a method for producing tin sulfate and bismuth sulfate suitable for use in a tin-bismuth alloy plating bath. In the plating bath using tin sulfate and bismuth sulfate thus produced, chloride ions are not present, and the number of radioactive α particles in the plating film formed therefrom is 0.1 CPH.
/ Cm 2 . Accordingly, it is possible to form a tin-bismuth alloy plating film that significantly suppresses the occurrence of memory errors without the adverse effect of chloride ions, so that a memory device having a memory capacity of 256K or more and a super LS
It is possible to plate components of semiconductor devices such as I, and it is also free from lead pollution.
【図1】本発明の方法を実施するのに使用できる電解装
置の一具体例を示す。FIG. 1 shows one embodiment of an electrolysis device that can be used to carry out the method of the present invention.
【図2】本発明の方法を実施するのに使用できる電解装
置の他の具体例である。FIG. 2 is another embodiment of an electrolysis device that can be used to practice the method of the present invention.
【符号の説明】 1 電解槽 2 陽極接点用錫又はビスマス 3 粒状錫又はビスマス 5 アニオン交換膜 7 電解液 12 カチオン交換膜[Description of Signs] 1 electrolytic cell 2 tin or bismuth for anode contact 3 granular tin or bismuth 5 anion exchange membrane 7 electrolyte 12 cation exchange membrane
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C25D 3/56 C25B 1/00 (72)発明者 奥濱 良明 兵庫県明石市二見町南二見21−8株式会 社大和化成研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−90493(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 21/14 C01G 1/10 C01G 19/00 C01G 29/00 C25B 1/00 C25D 3/56 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C25D 3/56 C25B 1/00 (72) Inventor Yoshiaki Okuhama 21-8 Minami-Futami, Futami-cho, Akashi-shi, Hyogo Pref. (56) References JP-A-52-90493 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C25D 21/14 C01G 1/10 C01G 19/00 C01G 29/00 C25B 1 / 00 C25D 3/56
Claims (5)
オン交換膜及びカチオン交換膜で分離した電解槽を使用
し、電解液として硫酸溶液を使用し、陽極として錫又は
ビスマスを使用し、しかして直流電圧を陽極と陰極に印
加して硫酸電解液中に錫又はビスマスを溶解させること
からなり、かつ得られた錫及びビスマス塩を用いてめっ
きした皮膜の放射性α粒子のカウント数が0.1CPH
/cm2 未満であることを特徴とする錫−ビスマス合金
めっき用の硫酸錫塩又は硫酸ビスマス塩の電解製造法。1. An electrolytic cell in which an anode and a cathode are separated by an anion exchange membrane or an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, a sulfuric acid solution is used as an electrolytic solution, and tin or bismuth is used as an anode. A direct current voltage is applied to the anode and the cathode to dissolve tin or bismuth in the sulfuric acid electrolyte, and the number of radioactive α particles of the coating plated with the obtained tin and bismuth salt is 0.1 CPH.
/ Cm 2 , wherein the tin sulfate or bismuth sulfate is electrolytically produced for tin-bismuth alloy plating.
徴とする請求項1記載の硫酸錫塩又は硫酸ビスマス塩の
電解製造法。2. The method according to claim 1, wherein an antioxidant is added to the electrolytic solution.
錫塩及び硫酸ビスマス塩と遊離の硫酸を含有し、かつ得
られるめっき皮膜の放射性α粒子のカウント数が0.1
CPH/cm2 未満であることを特徴とする錫−ビスマ
ス合金めっき浴。3. A plating film which contains tin sulfate and bismuth sulfate obtained by the production method according to claim 1 and free sulfuric acid and has a counted number of radioactive α particles of 0.1 in a plating film obtained.
A tin-bismuth alloy plating bath, wherein the plating bath is less than CPH / cm 2 .
皮膜の放射性α粒子のカウント数が0.1CPH/cm
2 未満である錫−ビスマス合金めっき電着物。4. The plating film obtained from the plating bath according to claim 3, wherein the counted number of radioactive α particles is 0.1 CPH / cm.
Tin-bismuth alloy plated electrodeposits less than 2 .
り、陽極室の両側に任意の径の穴を有する遮蔽板とカチ
オン交換膜をセットし、陰極室の陰極側にアニオン交換
膜をセットし、さらに陽極室及び陰極室にそれぞれ導入
された硫酸溶液からなる電解液をそれぞれ循環させるた
めの系と、陽極及び陰極に接続される直流電源と、カチ
オン交換膜とアニオン交換膜との間にセットされた製品
取り出し口とを有することを特徴とする、請求項1記載
の電解製造法を実施するための電解装置。5. A cation exchange membrane and a shielding plate comprising one anode chamber and two cathode chambers, each having a hole of an arbitrary diameter on both sides of the anode chamber, and an anion exchange membrane on the cathode side of the cathode chamber. And a system for circulating an electrolytic solution comprising a sulfuric acid solution introduced into the anode chamber and the cathode chamber, a DC power supply connected to the anode and the cathode, and a cation exchange membrane and an anion exchange membrane. 2. An electrolytic apparatus for carrying out the electrolytic production method according to claim 1, further comprising a product takeout port set in the apparatus.
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