JP3697181B2 - Electroless gold plating solution - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品に使用される金メッキ液に関するものである。なかでも、還元型の無電解金メッキ液に関連した発明である。
【0002】
エレクトロニクス技術の進歩に伴い、電子部品は小型化、高密度化の一途をたどっており、接続端子部の信頼性を確保するための金メッキの重要性も高まっている。なかでも、微細な回路基板上の、電気回路的に孤立した電極へのメッキ技術としての無電解金メッキには、大きな期待が寄せられている。
【0003】
【従来の技術】
無電解金メッキには、置換金メッキと還元金メッキとの二つの方法がある。置換金メッキ法は、金と基板の卑金属とのイオン化傾向の違いに基づく電位差を利用するものである。この方法では、金が卑金属表面を被覆したところで、メッキ反応は停止する。このため、析出膜厚が低く、かつ被膜にピンホールが多いという問題点がみられた。
【0004】
還元メッキ法は、還元剤の酸化反応に伴って発生する電子を利用するものであって、金が卑金属表面を被ってからでも、還元剤の酸化反応は進行し、金の厚膜形成が可能となる。
【0005】
無電解金メッキ技術は、最初、シアン金塩を用いたものが開発され、次いで非シアン金塩のものが開発された。例えば、特開昭57−54264号公報では、シアノ金酸カリウムを金塩とし、ヒドロキシルアミンを還元剤とする金メッキ液が提示されている。シアン系化合物を含有したメッキ液はしかしながら、作業時、廃液処理時などに安全上問題があった。特開平3−215677号公報ではシアン金に代わり、亜硫酸金化合物を金塩とし、ヒドラジン化合物を還元剤とする金メッキ液が提示され、安全面での改善に対応している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの還元型無電解金メッキ液には液の保存性、安定性が十分でないという点で問題があった。すなわち、上記の還元無電解金メッキに関する2つの方法は、いずれも、多量の還元剤を必要とし、かつこれらに用いられる還元剤は反応しやすい性質なものなので、金塩と混合するだけで、還元剤の反応が始まり、金の微粒子がメッキ液中に析出することになり、金メッキ液の寿命は数時間というものであった。この保存性不良に対処するために、特開平6−101055号公報では、金塩と還元剤との接触を極力抑え、両者を別々の容器に保管し、使用直前に混合するという技術を提示している。
【0007】
このような問題を解決するために、特開平3−104877号公報では、還元促進剤という概念の添加物を導入している。還元促進剤は酸化反応した還元剤を元に戻し、自身は安定な酸化体となる性質の物質であり、還元促進剤を金メッキ液に添加することにより、還元剤の消費が大幅に軽減されることになる。
【0008】
この点で、還元促進剤を使った還元型金メッキ液はメッキ技術上特筆すべきものであるが、金メッキ液の保存安定性については、まだ問題が残されている。すなわち、上記方法によると還元剤の消費は軽減されるものの、還元促進剤が熱的に不安定で分解しやすく、今度はこれが原因でメッキ液の安定性が低下する傾向が見られる。
【0009】
金メッキ液保存中に、還元剤が分解しても還元促進剤の作用により元に戻るが、還元促進剤の分解に対しては防衛手段がなく、結果として、メッキ液の保存安定性は満足すべきレベルには到達していない。
【0010】
【課題を解決するための手段】
還元型金メッキ液の安定性のより向上をはかるには、酸化反応した還元剤を元に戻す機能は有するものの、自身は熱的に安定で、金メッキ液中に溶解していても分解は起こらず、結果として金メッキ液の保存安定性を向上させる素材“再生剤”を導入する必要がある。再生剤が導入されれば、還元型金メッキ液は飛躍的に保存安定性が増し、メッキ液を長期間使用しても、金塩以外の補給成分は抑えられ、理想的な無電解メッキ液となる。
【0011】
本発明者らはこの課題に取り組み、従来の還元促進剤に代わって、再生剤という新しい素材を導入することによりこの課題を実現する本発明に到達した。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の目的は、反応した還元剤を元に戻す機能を有するものの、自身は熱的に安定で、金メッキ液が使用される温度領域(50〜80℃)でも、分解しないような素材“再生剤”を見出すことである。
第二の目的は、再生剤を導入することにより、保存性に優れ、還元剤と金塩とが混合された状態でも、長期間金の析出が起こらない還元型金メッキ液を提供することである。
第三の目的は、微細回路基板上の、孤立した複雑な電極上にもメッキが可能な金メッキ液を提供し、エレクトロニクス業界の要求にこたえることである。
かかる目的は、金塩、緩衝剤、還元剤、再生剤を含む金メッキ液により達成される。
【0013】
したがって、本発明による無電解金メッキ液は、金塩、緩衝剤、還元剤および下記一般式〔I〕で示される芳香族化合物からなる再生剤を含んでなること、を特徴とするものである。
【0014】
【化2】

Figure 0003697181
〔ここで、Xは電子供与性置換基を示し、Yは電子吸引性置換基を示す。mは1≦m≦4の整数であり、nは1≦n≦4の整数であり、m+nは2≦m+n≦6である。mが2以上のとき、複数存在するXは同一であっても異なっていてもよい。また、nが2以上のとき、複数存在するYは同一であっても異なっていてもよい。Rは水素原子または芳香族環を示す。〕
上記金塩としては、下記のものが挙げられる。
シアン化第一金カリウム、シアン化第二金カリウム、塩化第一金カリウム、塩化第一金ナトリウム、塩化第二金カリウム、塩化第二金ナトリウム、亜硫酸金カリウム、亜硫酸金ナトリウム、チオ硫酸金カリウム、チオ硫酸金ナトリウム、及びこれらの混合物などである。これらの中では、特にシアン化第一金カリウムおよび亜硫酸金ナトリウムが好ましい。
これらの金塩のメッキ液中での濃度は、一般的には0.1g/Lから100g/Lの範囲、好ましくは0.5g/Lから20g/Lの範囲である。
【0015】
上記還元剤としては下記のものが挙げられる。
アスコルビン酸、エリソルビン酸、グリオキシル酸、ギ酸、ギ酸塩、チオ尿素、1−アリル−2−チオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、1,3−ジエチル−2−チオ尿素、トリメチルチオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−アセチルチオ尿素、N−アリルチオ尿素、エチレンチオ尿素、N−メチルチオ尿素、チオセミカルバジド、チオグリコール酸、チオグリコール酸ナトリウム、ホルムアミンジスルフィン酸、ヒドラジン、P−ヒドラジンベンゼンスルホン酸、イソニコチン酸ヒドラジド、硫酸ヒドラジン、ジメチルアミノボラン、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジエチルアミノボラン、トリエチルアミノボラン、ホルマリン、アルコール類、次亜燐酸ナトリウムおよびこれらの混合物などである。これらの中では、特にチオ尿素およびチオ尿素誘導体が好ましい。
これらの還元剤のメッキ液中での濃度は、0.01g/Lから50g/Lの範囲、好ましくは0.3g/Lから25g/Lの範囲である。
【0016】
上記緩衝剤としては下記のものが挙げられる。
アジピン酸、安息香酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、酢酸、乳酸、マロン酸、フタル酸、蓚酸、酒石酸、グリシン、グルタミン酸、グルタル酸、イミノ2酢酸、デヒドロ酢酸、マレイン酸等のカルボン酸及びその塩、エチレンジアミン、ヒドロキシルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン化合物、ホウ酸、ホウ酸塩、燐酸、リン酸塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、塩化物塩、チオシアン酸塩などの無機化合物およびこれらの混合物などである。上記の塩化合物としては、カリウム塩化合物およびアンモニウム塩化合物が好ましい。これらの緩衝剤の中では、特にカルボン酸及びその塩、ホウ酸及びその塩が好ましい。
緩衝剤のメッキ液中での濃度は、5g/Lから500g/Lの範囲、好ましくは10g/Lから250g/Lの範囲である。
【0017】
上記再生剤としては、下記一般式〔I〕で示される芳香族化合物が望ましい。
【0018】
【化3】
Figure 0003697181
〔ここで、Xは電子供与性置換基を示し、Yは電子吸引性置換基を示す。mは1≦m≦4、特に好ましくは1≦m≦2の整数であり、nは1≦n≦4、特に好ましくは1≦n≦2の整数であり、m+nは2≦m+n≦6、特に好ましくは2≦m+n≦4である。mが2以上のとき、複数存在するXは同一であっても異なっていてもよい。また、nが2以上のとき、複数存在するYは同一であっても異なっていてもよい。Rは水素原子または芳香族環を示す。〕
この一般式〔I〕で示される芳香族化合物において、電子供与性置換基Xの好ましい具体例としては、水酸基、アミノ基、アルキル基およびアルコキシ基を例示することができる。本発明では特に水酸基が好ましい。電子吸引性置換基Yの好ましい具体例としては、ハロゲン(特にCl)、スルホン酸基、スルホン酸塩(特にナトリウム塩、カリウム塩)、ニトロ基、カルボニル基およびカルボキシル基を例示することができる。本発明では特にスルホン酸基またはスルホン酸塩が好ましい。芳香族環中の電子供与性置換基Xおよび電子吸引性置換基Yに置換されていない残りの炭素原子には水素原子(R)が結合しているか、当該炭素原子が隣接するときは当該隣接するこの2つの炭素原子はこれらの2炭素原子を共有して縮合環を構成する別の芳香族環(R)を形成していてもよい。
【0019】
ここでいう、電子吸引性置換基とは、それが結合している芳香族環から電子を置換基の方に引っ張る傾向のある置換基のことであり、一方、電子供与性置換基とは、それが結合している芳香族環に、置換基の電子を押し出す傾向のある置換基のことであって、例えば有機化学の成書(例えば、Organic Chemistry 著書 Brewster & McEwen 出版社 Prentice Hall)の芳香族化合物の章に解説されているものである。
【0020】
上記一般式〔I〕で示される芳香族化合物のうちで、本発明の再生剤として特に好ましい化合物の具体例としては、ハイドロキノンスルホン酸およびその塩を挙げることができる。
【0021】
特開平3−104877号公報に記載されている還元促進剤も、本発明の再生剤も芳香族化合物ではあるが、還元促進剤は好ましい置換基として何れも電子供与性のものを挙げているのに対し、再生剤は電子供与性置換基と電子吸引性置換基の両方を必要としている。芳香環上の電子密度は、再生剤に於ては、還元促進剤よりも低くなっており、これが、再生剤が還元促進剤よりも熱的に安定である原因と考えられる。
【0022】
このように、下記一般式〔I〕で示される芳香族化合物からなる再生剤は、電子吸引基と電子供与基を同一分子内に有することにより、自身は熱的に安定で、かつ酸化体となった還元剤を元に戻す機能を有するものである。本発明による無電解金メッキ液は、このような再生剤を含むことによって上記目的を達成することができる。
再生剤のメッキ液中での濃度は0.1g/Lから100g/Lの範囲、好ましくは0.2g/Lから40g/Lの範囲である。
【0023】
本発明の金メッキ液は、上記必須成分のほかに、必要に応じて各種の任意成分(例えば錯化剤、沈殿防止剤、界面活性剤、光沢剤、pH調整剤、結晶調整剤、色素など)を含有させることも可能である。
【0024】
上記の必須成分、及び任意成分から成る金メッキ液は、常法に従って調製、及び使用することが出来る。例えば、イオン交換樹脂で処理した脱イオン水に、所定の上記必須成分、及び任意成分を同時にあるいは別々に添加、溶解させることにより調製される。
【0025】
金メッキ液の使用条件も常法を用いることが出来る。温度は30℃から90℃の範囲で、用途や目的に応じてpHを酸性、中性、アルカリ性に調整して使用することができる。本発明の金メッキ液の主要な補充成分は金塩だけとなり、他の還元剤、再生剤等の補充は大巾に削減されることになる。メッキされる基材に付着して金メッキ液が槽外に持出される量が多い場合は、当然ではあるが必要な金メッキ液全成分を補充することが必要である。
【0026】
【実施例】
以下の実施例は、本発明による無電解メッキ液の好ましい具体例に関するものである。従って、本発明は下記実施例に具体的に開示された範囲内のもののみに限定されないことは言うまでもない。
実施例および比較例にて実施された無電解還元金メッキは、以下のようなプロセスで行われた。
【0027】
銅回路基板の表面を脱脂、エッチングした後、Niメッキが施され、次いで無電解置換金メッキが施され、その上に無電解還元金メッキを施した。
【0028】
無電解置換金メッキは、0.1μm以下の薄い金メッキを析出させるもので、ここで析出した金が次の工程の還元金メッキ反応の触媒となり、還元金メッキ層が形成されるものである。
【0029】
Figure 0003697181
(分析条件)
以下の実施例の分析は下記の装置を用いて行った。
【0030】
メッキ液中の金属分析 ICPS−1000 島津製作所製
メッキ膜厚測定 SFT−800 セイコーインスツルメンツ製
メッキ液中の有機化合物分析 CAPI−3200 大塚電子製
金メッキの結晶形状測定 走査型電子顕微鏡 S−800 日立製作所製
金メッキの結晶配向測定 X線回析 JDX−8030 日本電子製
<実施例1>
下記の組成の無電解金メッキ液を調合した。
NaAu(SO 2.5g/L 金塩
NaSO 30g/L 緩衝剤
Na・5HO 20g/L 緩衝剤
4ホウ酸ナトリウム 20g/L 緩衝剤
リンゴ酸 15g/L 緩衝剤
ハイドロキノンスルホン酸カリウム 4g/L 再生剤
チオ尿素 1g/L 還元剤
メッキ液を加温(65℃)したまま、5cm角の基板を用いて連続的に金メッキを行った。メッキにて消費される金塩は0.1ターン(初期濃度の10%量の金が消費された時)ごとに補充し、その他の成分は一切補充せずに1ターンのメッキを終了した。メッキ速度は0.8ミクロン/時で安定しており、メッキ液中に金の微粒子が析出することもなかった。1ターン終了後のメッキ液中の還元剤、再生剤の分析を行ったところ、チオ尿素は100%が残存しており、ハイドロキノンスルホン酸カリウムは75%が残存していた。
【0031】
<比較例1>
電子吸引性の置換基のないハイドロキノンを実施例1の再生剤の代わりに使用し、メッキスピードを実施例1と同じに調整した下記の組成のメッキ液を調合し、実施例1と同様に1ターンのメッキテストを行った。
NaAu(SO 2.5g/L 金塩
NaSO 30g/L 緩衝剤
Na・5HO 20g/L 緩衝剤
4ホウ酸ナトリウム 20g/L 緩衝剤
リンゴ酸 15g/L 緩衝剤
ハイドロキノン 1g/L 還元促進剤
チオ尿素 1g/L 還元剤
1ターンに到達する前に、メッキ液には金の微細な析出物が分散しているのが認められた。また、1ターンを終えたメッキ液の還元剤、還元促進剤を分析したところ、チオ尿素は95%が残存していたが、ハイドロキノンの残存量は初期濃度の19%に過ぎなかった。
【0032】
<実施例2>
下記の組成の金メッキ液を調合し、室温にて45日保存後、評価を行った。
NaAu(SO 2.5g/L
NaSO 50g/L
Na・5HO 20g/L
ホウ酸アンモニウム 20g/L
クエン酸2アンモニウム 20g/L
ハイドロキノンスルホン酸カリウム 3g/L
N−メチルチオ尿素 5g/L
保存後の金メッキ液には析出物は認められず、還元剤、再生剤濃度を分析したところ、N−メチルチオ尿素、ハイドロキノンスルホン酸カリウムともに初期濃度の100%、98%が残存していた。
次に、このメッキ液を65℃に昇温し、メッキ実験を行ったところ、調合直後のメッキ液と同じ速度でメッキが可能であり、金の色調、結晶形状も調合直後のものと同じであった。
【0033】
<比較例2>
電子吸引性置換基のない芳香環を有するハイドロキノンを再生剤の代わりに添加し、他の成分は実施例2と同じ組成である下記のメッキ液を調合し、実施例2と同じ条件にて45日間の保存テストを行った。
NaAu(SO 2.5g/L
NaSO 50g/L
Na・5HO 20g/L
ホウ酸アンモニウム 20g/L
クエン酸2アンモニウム 20g/L
ハイドロキノン 1.5g/L
N−メチルチオ尿素 5g/L
45日後のメッキ液には容器の底面を前面被うほどの析出物が認められ、メッキテストを行える状態でなくなっていた。還元剤、添加剤を分析すると、N−メチルチオ尿素の残量は90%だったが、ハイドロキノンの残存量は50%であった。
【0034】
<実施例3>
下記の組成のメッキ液を調合し、65℃のオーブンに1週間保管後、評価を行った。
NaAu(SO 2.5g/L
NaSO 50g/L
Na・5HO 20g/L
ホウ酸アンモニウム 20g/L
ハイドロキノンスルホン酸カリウム 4g/L
チオ尿素 1g/L
クエン酸2アンモニウム 20g/L
1週間保管後も、メッキ液には金粒子の析出は見られず、メッキ速度も0.7ミクロン/時で、調合直後の値と同じであった。続いて実施例1と同様な条件で、金塩以外の成分は一切補充せずに1ターンのメッキを行った。メッキ終了後のチオ尿素、ハイドロキノンスルホン酸カリウムの残量は初期濃度の各々100%、72%であった。
【0035】
<比較例3>
電子吸引性の置換基のないハイドロキノンを実施例3の再生剤の代わりに使用し、メッキ速度は実施例3と同じに調整した下記の組成のメッキ液を調合し、実施例3と同様にオーブンテストを行った。
【0036】
NaAu(SO 2.5g/L
NaSO 50g/L
Na・5HO 20g/L
ホウ酸アンモニウム 20g/L
ハイドロキノン 1g/L
チオ尿素 1g/L
クエン酸2アンモニウム 20g/L
オーブンから取り出されたメッキ液には沈殿が発生しており、メッキテストを行うことは出来なかった。また、上澄み液を分析したところ、チオ尿素の残量は90%だったが、ハイドロキノンの残量は9%に過ぎなかった。
【0037】
<実施例4>
下記の組成のメッキ液を調合し、65℃のオーブンに1週間保存後、評価を行った。
NaAu(SO 2.5g/L
NaSO 40g/L
Na・5HO 20g/L
ホウ酸カリウム 30g/L
コハク酸 20g/L
2,5−ジヒドロキシアセトフェノン 1.3g/L
エチレンチオ尿素 1.5g/L
1週間保管後も、メッキ液には金の析出は観測されず、メッキ速度もpH9.0、65℃の条件で1.2μm/時で調合直後と同じであった。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、還元剤の分解が有効に防止されかつ還元剤と還元促進剤との反応生成物がメッキ液中に蓄積することもない。よって、本発明によれば、保存性に優れ、還元剤と金塩とが混合された状態で保存しても、金の析出が起こらず、メッキ反応に使用された分の金塩を補充するだけで継続的に使用することが可能な還元型金メッキ液を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gold plating solution used for electronic parts. In particular, the invention relates to a reduced electroless gold plating solution.
[0002]
With the advancement of electronics technology, electronic components are becoming smaller and higher in density, and the importance of gold plating for ensuring the reliability of connection terminals is also increasing. In particular, great expectations are placed on electroless gold plating as a plating technique for electrodes isolated on an electric circuit on a fine circuit board.
[0003]
[Prior art]
There are two methods of electroless gold plating: displacement gold plating and reduction gold plating. The displacement gold plating method uses a potential difference based on a difference in ionization tendency between gold and a base metal of a substrate. In this method, the plating reaction stops when gold coats the base metal surface. For this reason, the problem that the precipitation film thickness was low and there were many pinholes in a film was seen.
[0004]
The reduction plating method uses electrons generated by the oxidation reaction of the reducing agent. Even after the gold is covered with the base metal surface, the oxidation reaction of the reducing agent proceeds and a thick gold film can be formed. It becomes.
[0005]
The electroless gold plating technology was first developed using cyan gold salt, and then non-cyan gold salt. For example, JP-A-57-54264 discloses a gold plating solution using potassium cyanoaurate as a gold salt and hydroxylamine as a reducing agent. However, the plating solution containing a cyanide compound, however, has a safety problem at the time of work and waste liquid treatment. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 3-215677 discloses a gold plating solution in which a gold sulfite compound is used as a gold salt and a hydrazine compound is used as a reducing agent instead of cyan gold, and corresponds to an improvement in safety.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, these reduced electroless gold plating solutions have a problem in that the storage stability and stability of the solution are not sufficient. That is, the above two methods for reducing electroless gold plating both require a large amount of reducing agent, and the reducing agent used in these methods is easily reactive. The reaction of the agent started, and gold fine particles were precipitated in the plating solution, and the life of the gold plating solution was several hours. In order to cope with this poor storage stability, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-101055 presents a technique for minimizing the contact between the gold salt and the reducing agent, storing them in separate containers, and mixing them immediately before use. ing.
[0007]
In order to solve such a problem, JP-A-3-104877 introduces an additive of the concept of a reduction accelerator. A reduction accelerator restores the reducing agent that has undergone an oxidation reaction and is a substance that itself becomes a stable oxidant. By adding the reduction accelerator to the gold plating solution, consumption of the reducing agent is greatly reduced. It will be.
[0008]
In this respect, a reduction-type gold plating solution using a reduction accelerator is remarkable in terms of plating technology, but there is still a problem with respect to the storage stability of the gold plating solution. That is, according to the above method, although the consumption of the reducing agent is reduced, the reduction accelerator is thermally unstable and easily decomposed, which in turn tends to reduce the stability of the plating solution.
[0009]
Even if the reducing agent decomposes during storage of the gold plating solution, it returns to its original state due to the action of the reduction accelerator, but there is no defense against the decomposition of the reduction accelerator, and as a result, the storage stability of the plating solution is satisfied. The power level has not been reached.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to improve the stability of the reduced gold plating solution, it has the function of returning the reducing agent after oxidation reaction, but it is thermally stable and does not decompose even if dissolved in the gold plating solution. As a result, it is necessary to introduce a “regeneration agent” that improves the storage stability of the gold plating solution. If a regenerant is introduced, the storage stability of the reduced gold plating solution will increase dramatically, and even if the plating solution is used for a long period of time, supplemental components other than gold salt can be suppressed, making it an ideal electroless plating solution. Become.
[0011]
The present inventors tackled this problem and arrived at the present invention that realizes this problem by introducing a new material called a regenerant instead of the conventional reduction accelerator.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first object of the present invention is to have a function of returning the reacted reducing agent, but it is thermally stable and does not decompose even in a temperature range (50 to 80 ° C.) where the gold plating solution is used. To find the material “regenerant”.
The second object is to provide a reduced gold plating solution that has excellent storage stability by introducing a regenerant and that does not cause gold deposition for a long time even when the reducing agent and gold salt are mixed. .
A third object is to provide a gold plating solution capable of plating on isolated and complex electrodes on a fine circuit board, and to meet the demands of the electronics industry.
This object is achieved by a gold plating solution containing a gold salt, a buffering agent, a reducing agent, and a regenerative agent.
[0013]
Therefore, the electroless gold plating solution according to the present invention is characterized by comprising a regenerating agent comprising a gold salt, a buffering agent, a reducing agent and an aromatic compound represented by the following general formula [I].
[0014]
[Chemical formula 2]
Figure 0003697181
[Wherein X represents an electron-donating substituent, and Y represents an electron-withdrawing substituent. m is an integer of 1 ≦ m ≦ 4, n is an integer of 1 ≦ n ≦ 4, and m + n is 2 ≦ m + n ≦ 6. When m is 2 or more, a plurality of Xs may be the same or different. When n is 2 or more, a plurality of Y may be the same or different. R represents a hydrogen atom or an aromatic ring. ]
The following are mentioned as said gold salt.
Potassium cyanide, potassium chloride cyanide, potassium chloride chloride, sodium chloride chloride, potassium chloride chloride, sodium chloride chloride, sodium chloride chloride, potassium gold sulfite, sodium gold sulfite, gold potassium thiosulfate , Sodium gold thiosulfate, and mixtures thereof. Among these, potassium potassium cyanide and sodium gold sulfite are particularly preferable.
The concentration of these gold salts in the plating solution is generally in the range of 0.1 g / L to 100 g / L, preferably in the range of 0.5 g / L to 20 g / L.
[0015]
Examples of the reducing agent include the following.
Ascorbic acid, erythorbic acid, glyoxylic acid, formic acid, formate, thiourea, 1-allyl-2-thiourea, 1-allyl-3- (2-hydroxyethyl) -2-thiourea, 1,3-diethyl- 2-thiourea, trimethylthiourea, 1,3-dimethylthiourea, 1-acetylthiourea, N-allylthiourea, ethylenethiourea, N-methylthiourea, thiosemicarbazide, thioglycolic acid, sodium thioglycolate, formamine disulfinic acid , Hydrazine, P-hydrazinebenzenesulfonic acid, isonicotinic acid hydrazide, hydrazine sulfate, dimethylaminoborane, sodium borohydride, potassium borohydride, diethylaminoborane, triethylaminoborane, formalin, alcohols, sodium hypophosphite and these of Compounds, and the like. Of these, thiourea and thiourea derivatives are particularly preferable.
The concentration of these reducing agents in the plating solution is in the range of 0.01 g / L to 50 g / L, preferably in the range of 0.3 g / L to 25 g / L.
[0016]
Examples of the buffer include the following.
Carboxylic acids such as adipic acid, benzoic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, acetic acid, lactic acid, malonic acid, phthalic acid, succinic acid, tartaric acid, glycine, glutamic acid, glutaric acid, iminodiacetic acid, dehydroacetic acid, maleic acid and the like Its salts, amine compounds such as ethylenediamine, hydroxylamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, boric acid, borate, phosphoric acid, phosphate, thiosulfate, sulfite, nitrate, chloride salt, thiocyanate Inorganic compounds such as and mixtures thereof. As said salt compound, a potassium salt compound and an ammonium salt compound are preferable. Among these buffers, carboxylic acid and its salt, boric acid and its salt are particularly preferable.
The concentration of the buffering agent in the plating solution is in the range of 5 g / L to 500 g / L, preferably in the range of 10 g / L to 250 g / L.
[0017]
As the regenerant, an aromatic compound represented by the following general formula [I] is desirable.
[0018]
[Chemical 3]
Figure 0003697181
[Wherein X represents an electron-donating substituent, and Y represents an electron-withdrawing substituent. m is an integer of 1 ≦ m ≦ 4, particularly preferably 1 ≦ m ≦ 2, n is an integer of 1 ≦ n ≦ 4, particularly preferably 1 ≦ n ≦ 2, and m + n is 2 ≦ m + n ≦ 6. Particularly preferably, 2 ≦ m + n ≦ 4. When m is 2 or more, a plurality of Xs may be the same or different. When n is 2 or more, a plurality of Y may be the same or different. R represents a hydrogen atom or an aromatic ring. ]
In the aromatic compound represented by the general formula [I], preferred specific examples of the electron-donating substituent X include a hydroxyl group, an amino group, an alkyl group, and an alkoxy group. In the present invention, a hydroxyl group is particularly preferable. Preferable specific examples of the electron withdrawing substituent Y include halogen (particularly Cl), sulfonic acid group, sulfonate (particularly sodium salt, potassium salt), nitro group, carbonyl group and carboxyl group. In the present invention, a sulfonic acid group or a sulfonate is particularly preferable. The remaining carbon atoms not substituted by the electron-donating substituent X and the electron-withdrawing substituent Y in the aromatic ring are bonded to hydrogen atoms (R) or adjacent to each other when the carbon atoms are adjacent to each other. These two carbon atoms may form another aromatic ring (R) constituting the condensed ring by sharing these two carbon atoms.
[0019]
As used herein, an electron-withdrawing substituent is a substituent that tends to pull electrons toward the substituent from the aromatic ring to which it is bonded, while an electron-donating substituent is: A substituent that tends to push the electron of the substituent into the aromatic ring to which it is attached, for example, the fragrance of an organic chemistry book (eg, Organic Chemistry book Brewster & McEwen publisher Prentice Hall) It is described in the chapter on group compounds.
[0020]
Of the aromatic compounds represented by the general formula [I], hydroquinonesulfonic acid and salts thereof may be mentioned as specific examples of particularly preferred compounds as the regenerant of the present invention.
[0021]
Although the reduction accelerator described in JP-A-3-104877 and the regenerative agent of the present invention are both aromatic compounds, the reduction accelerators are preferably electron-donating compounds as preferred substituents. In contrast, the regenerant requires both an electron donating substituent and an electron withdrawing substituent. The electron density on the aromatic ring is lower in the regenerative agent than in the reduction accelerator, and this is considered to be the reason why the regenerative agent is more thermally stable than the reduction accelerator.
[0022]
Thus, the regenerant composed of an aromatic compound represented by the following general formula [I] has an electron-withdrawing group and an electron-donating group in the same molecule, so that it is thermally stable and has an oxidant. It has a function of returning the reduced reducing agent. The electroless gold plating solution according to the present invention can achieve the above object by including such a regenerant.
The concentration of the regenerant in the plating solution is in the range of 0.1 g / L to 100 g / L, preferably in the range of 0.2 g / L to 40 g / L.
[0023]
In addition to the above essential components, the gold plating solution of the present invention includes various optional components as required (for example, complexing agents, precipitation inhibitors, surfactants, brighteners, pH adjusters, crystal adjusters, dyes, etc.) It is also possible to contain.
[0024]
The gold plating solution comprising the above essential components and optional components can be prepared and used according to a conventional method. For example, it is prepared by adding or dissolving the predetermined essential components and optional components simultaneously or separately in deionized water treated with an ion exchange resin.
[0025]
Conventional methods can be used for the use conditions of the gold plating solution. The temperature is in the range of 30 ° C. to 90 ° C., and the pH can be adjusted to acidic, neutral or alkaline depending on the application or purpose. The main replenishment component of the gold plating solution of the present invention is only gold salt, and replenishment of other reducing agents, regenerants, etc. is greatly reduced. If the amount of the gold plating solution that adheres to the substrate to be plated and is taken out of the bath is large, it is necessary to replenish all necessary components of the gold plating solution.
[0026]
【Example】
The following examples relate to preferred embodiments of the electroless plating solution according to the present invention. Therefore, it is needless to say that the present invention is not limited to those within the scope specifically disclosed in the following examples.
The electroless reduction gold plating carried out in the examples and comparative examples was performed by the following process.
[0027]
After degreasing and etching the surface of the copper circuit board, Ni plating was performed, followed by electroless displacement gold plating, and then electroless reduction gold plating was performed thereon.
[0028]
The electroless displacement gold plating deposits a thin gold plating of 0.1 μm or less, and the deposited gold serves as a catalyst for the reduction gold plating reaction in the next step, thereby forming a reduction gold plating layer.
[0029]
Figure 0003697181
(Analysis conditions)
The following examples were analyzed using the following apparatus.
[0030]
Metal Analysis in Plating Solution ICPS-1000 Shimadzu Plating Film Thickness Measurement SFT-800 Organic Compound Analysis in Seiko Instruments Plating Solution CAPI-3200 Otsuka Electronics Gold Plating Crystal Shape Measurement Scanning Electron Microscope S-800 Hitachi Measurement of crystal orientation of gold plating X-ray diffraction JDX-8030 JEOL <Example 1>
An electroless gold plating solution having the following composition was prepared.
Na 3 Au (SO 3 ) 2 2.5 g / L Gold salt Na 2 SO 3 30 g / L Buffer Na 2 S 2 O 3 .5H 2 O 20 g / L Buffer 4 Sodium borate 20 g / L Buffer Malic acid 15 g / L potassium hydroquinonesulfonate buffer 4 g / L regenerant thiourea 1 g / L Gold plating was continuously performed using a 5 cm square substrate while the reducing agent plating solution was heated (65 ° C.). Gold salt consumed for plating was replenished every 0.1 turn (when 10% of the initial concentration of gold was consumed), and one turn of plating was completed without supplementing any other components. The plating rate was stable at 0.8 micron / hour, and gold fine particles did not precipitate in the plating solution. Analysis of the reducing agent and regenerant in the plating solution after the end of one turn revealed that 100% of thiourea remained and 75% of potassium hydroquinonesulfonate remained.
[0031]
<Comparative Example 1>
A hydroquinone having no electron-withdrawing substituent was used instead of the regenerant of Example 1, and a plating solution having the following composition with the same plating speed as that of Example 1 was prepared. A turn plating test was performed.
Na 3 Au (SO 3 ) 2 2.5 g / L Gold salt Na 2 SO 3 30 g / L Buffer Na 2 S 2 O 3 .5H 2 O 20 g / L Buffer 4 Sodium borate 20 g / L Buffer Malic acid 15 g / L buffer hydroquinone 1 g / L reduction accelerator thiourea 1 g / L Before reaching one turn of reducing agent, it was observed that fine deposits of gold were dispersed in the plating solution. Further, when the reducing agent and reduction accelerator of the plating solution after one turn were analyzed, 95% of thiourea remained, but the remaining amount of hydroquinone was only 19% of the initial concentration.
[0032]
<Example 2>
A gold plating solution having the following composition was prepared, and evaluated after storage at room temperature for 45 days.
Na 3 Au (SO 3 ) 2 2.5 g / L
Na 2 SO 3 50 g / L
Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O 20g / L
Ammonium borate 20g / L
20g / L diammonium citrate
Potassium hydroquinone sulfonate 3g / L
N-methylthiourea 5g / L
No deposits were observed in the gold plating solution after storage, and the concentration of the reducing agent and the regenerant was analyzed. As a result, 100% and 98% of the initial concentration remained for both N-methylthiourea and potassium hydroquinonesulfonate.
Next, when this plating solution was heated to 65 ° C. and a plating experiment was conducted, it was possible to plate at the same speed as the plating solution immediately after compounding, and the gold color tone and crystal shape were the same as those just after compounding. there were.
[0033]
<Comparative example 2>
Hydroquinone having an aromatic ring having no electron-withdrawing substituent is added in place of the regenerant, and the following plating solution having the same composition as in Example 2 is prepared as the other components. A daily storage test was conducted.
Na 3 Au (SO 3 ) 2 2.5 g / L
Na 2 SO 3 50 g / L
Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O 20g / L
Ammonium borate 20g / L
20g / L diammonium citrate
Hydroquinone 1.5g / L
N-methylthiourea 5g / L
In the plating solution after 45 days, precipitates were found so as to cover the bottom surface of the container on the front surface, and the plating test was not possible. When the reducing agent and additive were analyzed, the remaining amount of N-methylthiourea was 90%, but the remaining amount of hydroquinone was 50%.
[0034]
<Example 3>
A plating solution having the following composition was prepared and stored in an oven at 65 ° C. for 1 week for evaluation.
Na 3 Au (SO 3 ) 2 2.5 g / L
Na 2 SO 3 50 g / L
Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O 20g / L
Ammonium borate 20g / L
Potassium hydroquinone sulfonate 4g / L
Thiourea 1g / L
20g / L diammonium citrate
After storage for 1 week, no gold particles were observed in the plating solution, and the plating rate was 0.7 micron / hour, which was the same as that immediately after the preparation. Subsequently, plating was performed for one turn under the same conditions as in Example 1 without supplementing any components other than gold salt. The remaining amounts of thiourea and potassium hydroquinonesulfonate after plating were 100% and 72% of the initial concentrations, respectively.
[0035]
<Comparative Example 3>
A hydroquinone having no electron-withdrawing substituent was used in place of the regenerant of Example 3, and a plating solution having the following composition adjusted to the same plating rate as in Example 3 was prepared. Tested.
[0036]
Na 3 Au (SO 3 ) 2 2.5 g / L
Na 2 SO 3 50 g / L
Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O 20g / L
Ammonium borate 20g / L
Hydroquinone 1g / L
Thiourea 1g / L
20g / L diammonium citrate
Precipitation occurred in the plating solution taken out from the oven, and the plating test could not be performed. When the supernatant was analyzed, the remaining amount of thiourea was 90%, but the remaining amount of hydroquinone was only 9%.
[0037]
<Example 4>
A plating solution having the following composition was prepared and stored in an oven at 65 ° C. for 1 week for evaluation.
Na 3 Au (SO 3 ) 2 2.5 g / L
Na 2 SO 3 40 g / L
Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O 20g / L
Potassium borate 30g / L
Succinic acid 20g / L
2,5-Dihydroxyacetophenone 1.3 g / L
Ethylenethiourea 1.5g / L
Even after storage for 1 week, no gold deposition was observed in the plating solution, and the plating rate was 1.2 μm / hour under the conditions of pH 9.0 and 65 ° C., which was the same as immediately after the preparation.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, the decomposition of the reducing agent is effectively prevented, and the reaction product of the reducing agent and the reduction accelerator does not accumulate in the plating solution. Therefore, according to the present invention, the preservability is excellent, even if the reducing agent and the gold salt are mixed and stored, the gold salt does not precipitate, and the gold salt used for the plating reaction is replenished. It is possible to obtain a reduced-type gold plating solution that can be used continuously only.

Claims (2)

金塩、緩衝剤、還元剤および下記一般式〔I〕で示される芳香族化合物からなる再生剤を含んでなることを特徴とする、無電解金メッキ液。
Figure 0003697181
〔ここで、Xは電子供与性置換基であって水酸基を示し、Yは電子吸引性置換基であってスルホン酸、スルホン酸塩、カルボニル基の中から選ばれたものを示す。mはであり、nは1または2であり、m+nは≦m+n≦である。また、nが2以上のとき、複数存在するYは同一であっても異なっていてもよい。Rは水素原子または芳香族環を示す。〕
An electroless gold plating solution comprising a gold salt, a buffering agent, a reducing agent, and a regenerant composed of an aromatic compound represented by the following general formula [I].
Figure 0003697181
[Wherein X is an electron-donating substituent and represents a hydroxyl group , and Y is an electron-withdrawing substituent and is selected from sulfonic acid, sulfonate, and carbonyl group . m is 2, n is 1 or 2, m + n is Ru 3 ≦ m + n ≦ 4 der. Also, when n is 2 or more, Y existing in plural numbers may be the same or different. R represents a hydrogen atom or an aromatic ring. ]
還元剤が、チオ尿素系有機化合物およびその誘導体であることを特徴とする、請求項に記載の無電解金メッキ液。The electroless gold plating solution according to claim 1 , wherein the reducing agent is a thiourea organic compound and a derivative thereof.
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