JP3948737B2 - Replacement type electroless gold plating solution - Google Patents

Replacement type electroless gold plating solution Download PDF

Info

Publication number
JP3948737B2
JP3948737B2 JP2005135597A JP2005135597A JP3948737B2 JP 3948737 B2 JP3948737 B2 JP 3948737B2 JP 2005135597 A JP2005135597 A JP 2005135597A JP 2005135597 A JP2005135597 A JP 2005135597A JP 3948737 B2 JP3948737 B2 JP 3948737B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plating solution
gold plating
electroless
electroless gold
gold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005135597A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006312763A (en
Inventor
茂樹 清水
健児 吉羽
智敬 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Pure Chemical Co Ltd
Original Assignee
Japan Pure Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Pure Chemical Co Ltd filed Critical Japan Pure Chemical Co Ltd
Priority to JP2005135597A priority Critical patent/JP3948737B2/en
Publication of JP2006312763A publication Critical patent/JP2006312763A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3948737B2 publication Critical patent/JP3948737B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)

Description

本発明は、置換型無電解金めっき液に関し、更に詳細には、電子部品の端子部等のニッケルめっき被膜の上に金めっき被膜を均一に形成させるための置換型無電解金めっき液に関するものである。   The present invention relates to a substitutional electroless gold plating solution, and more particularly to a substitutional electroless gold plating solution for uniformly forming a gold plating film on a nickel plating film such as a terminal portion of an electronic component. It is.

電子部品の接続端子部等に使用されるめっきプロセスで、端子部の腐食を防止し、ワイヤ接合、はんだ接合等を行うために、無電解ニッケルめっき被膜上に置換金めっき(Electroless Nickel Immersion Gold)(以下、「ENIG」と略記する)を施すプロセスが広く用いられている。   Electroless Nickel Immersion Gold on the electroless nickel plating film in order to prevent corrosion of the terminals, wire bonding, solder bonding, etc. in the plating process used for the connection terminals of electronic components (Hereinafter abbreviated as “ENIG”) is widely used.

ENIGは、下地である無電解ニッケルめっき被膜表面の金属ニッケルがニッケルイオンとなって金めっき液中に溶出する際に放出される電子が金イオンに与えられ、金イオンが中性金となってニッケル被膜表面に析出し金被膜を形成するものである。   In ENIG, when the nickel metal on the surface of the electroless nickel plating film, which is the base, becomes nickel ions and is eluted into the gold plating solution, the electrons emitted are given to the gold ions, and the gold ions become neutral gold. It is deposited on the surface of the nickel coating to form a gold coating.

近年、端子部が微細化し、かつ、はんだが鉛フリーはんだに代替されるにつれ、はんだ接合強度の不足が実装技術分野で問題視されるようになった。   In recent years, as the terminal portion is miniaturized and the solder is replaced with lead-free solder, the lack of solder joint strength has become a problem in the mounting technology field.

このようなはんだ接合強度の不足を改良する手段としては、置換型無電解金めっき液に還元剤を添加し、無電解金めっき液中で金の還元反応を行わせて金めっき被膜を形成させ、置換反応による金被膜形成の割合を少なくする方法が知られている(特許文献1参照)。このような無電解金めっき液は置換還元型といわれ、下地のニッケルの溶出が少ないので、ニッケル表面の荒れを少なくでき、はんだ接合強度低下を改良できるというものである。   As a means of improving such a lack of solder joint strength, a reducing agent is added to the substitutional electroless gold plating solution, and a gold reduction film is formed in the electroless gold plating solution to form a gold plating film. A method of reducing the rate of gold film formation by substitution reaction is known (see Patent Document 1). Such an electroless gold plating solution is said to be a substitution reduction type, and since there is little elution of the underlying nickel, it is possible to reduce the roughness of the nickel surface and improve the decrease in solder joint strength.

しかしながら、この方法では、還元剤の分解により発生する電子が金イオンと反応してめっき液中で金コロイドを形成しやすく、金めっき浴槽、フィルター等に金が析出するという問題が発生しやすかった。また、金めっき液の管理、補充作業も置換還元金めっき液では、置換金めっき液に比べ煩雑となるという問題点もあった。   However, in this method, electrons generated by decomposition of the reducing agent react with gold ions to easily form a gold colloid in the plating solution, and gold is likely to be deposited in the gold plating bath and filter. . In addition, the management and replenishment of the gold plating solution also has a problem that the substitution reduction gold plating solution becomes complicated as compared with the substitution gold plating solution.

かかる理由から、置換反応を使用しながら、かつ、はんだ接合強度を改良することが、ENIGプロセスにおける技術改良の重要な問題点となっていた。   For this reason, improving the solder joint strength while using a substitution reaction has been an important problem for technical improvement in the ENIG process.

これを解決するものとして、金析出抑制剤として各種窒素含有化合物を含有させることが提案されており(特許文献2参照)、また、ニッケル表面酸化抑制剤として、窒素原子を2個以上有する有機化合物を含有させることが提案されているが(特許文献3参照)、これだけでは、十分なはんだ接合強度が得られない場合があった。   In order to solve this, it has been proposed to contain various nitrogen-containing compounds as gold precipitation inhibitors (see Patent Document 2), and organic compounds having two or more nitrogen atoms as nickel surface oxidation inhibitors. (See Patent Document 3), however, it may not be possible to obtain sufficient solder joint strength.

従って、金めっき浴槽、フィルター等に金が析出しにくく、優れたはんだ接合強度が得られる、ENIG用の置換型無電解金めっき液が望まれていた。   Accordingly, there has been a demand for a substitutional electroless gold plating solution for ENIG that is unlikely to deposit gold in a gold plating bath, a filter, or the like and has excellent solder joint strength.

特開2001−107259号公報JP 2001-107259 A 特開2001−144441号公報JP 2001-144441 A WO2004/038063号WO2004 / 038063

本発明者は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、金めっき浴槽、フィルター等に金が析出しにくく、優れたはんだ接合強度が得られる、ENIG用の置換型無電解金めっき液を提供することにある。   The present inventor has been made in view of the background art, and the problem is that the substitutional electroless for ENIG, in which gold is difficult to deposit in a gold plating bath, a filter, etc., and excellent solder joint strength is obtained. It is to provide a gold plating solution.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討したところ、上記強度不足の一因として、置換型無電解金めっきの際の、下地となる無電解ニッケルめっき被膜の局所的な侵食があることを見出した。下地となる無電解ニッケルめっき被膜は、ニッケル以外に、リン、イオウ等の元素を数%含有していることがあり、これらの元素はニッケル被膜中に、局所的に不均一に分散している。また、無電解ニッケルめっき被膜を電子顕微鏡で観察するとミクロン単位の微細なニッケル粒子の集まりで構成されているのが観察できるが、この粒子の内部と粒界部とではリン、イオウ等の組成が異なり、粒界部は置換金めっき液に侵食されやすいことも見出した。   As a cause of the above insufficient strength, the present inventor has intensively studied to solve the above problems, and there is local erosion of the electroless nickel plating film as a base during substitutional electroless gold plating. I found out. The base electroless nickel plating film may contain several percent of elements such as phosphorus and sulfur in addition to nickel, and these elements are locally and unevenly dispersed in the nickel film. . In addition, when the electroless nickel plating film is observed with an electron microscope, it can be observed that it is composed of a collection of fine nickel particles in units of microns, but the composition of phosphorus, sulfur, etc. is inside and inside the grain boundary. It was also found that the grain boundary part is easily eroded by the displacement gold plating solution.

これらはいずれも無電解ニッケルめっき被膜が均質でないことに起因し、ニッケルの金めっき液中への溶出も不均一となり、結果としてニッケル被膜上に微細な局所的浸食が発生することになる。局所的に浸食されたニッケル被膜上に金めっき被膜が形成されることが、ワイヤ接続やはんだ接続で十分な強度を与えない原因になる場合があることを見出した。   In any case, the electroless nickel plating film is not homogeneous, and the elution of nickel into the gold plating solution is non-uniform, resulting in the occurrence of fine local erosion on the nickel film. It has been found that the formation of a gold plating film on a locally eroded nickel film may cause insufficient strength in wire connection or solder connection.

そして、特定の成分を含有する金めっき液において、かつ酸化還元電位が特定の範囲に調整された置換型無電解金めっき液を用いると、下地である無電解ニッケル被膜の局所的な浸食を大幅に軽減することができて上記課題を解決することを見出し本発明に到達した。   And, in the gold plating solution containing a specific component and using a substitutional electroless gold plating solution whose oxidation-reduction potential is adjusted to a specific range, local erosion of the underlying electroless nickel coating is greatly increased. The present invention has been found to solve the above-mentioned problems.

すなわち本発明は、少なくとも、シアン化金塩、分子内に窒素原子を3個以上有するπ電子過剰芳香族ヘテロ環化合物及び、亜硫酸及び亜リン酸並びにそれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種の緩衝剤を含有する無電解めっき液であって、その25℃における酸化還元電位が−150mV〜+10mVの範囲にあり、無電解ニッケルめっき被膜上に無電解金めっき被膜を製造するための置換型無電解金めっき液を提供するものである。 That is, the present invention is, at least, gold cyanide salt, [pi electron rich aromatic having three or more nitrogen atoms in the molecule heterocyclic compound, and at least one selected from sulfite and phosphorous acid, as well as the group consisting of salts thereof An electroless plating solution containing a seed buffer, the oxidation-reduction potential at 25 ° C. being in the range of −150 mV to +10 mV, for producing an electroless gold plating film on the electroless nickel plating film A substitutional electroless gold plating solution is provided.

また、本発明は、かかる置換型無電解金めっき液を用いることを特徴とする、無電解ニッケルめっき被膜の粒界部の局部的浸食を抑制して無電解金めっき被膜を製造する方法を提供するものである。   The present invention also provides a method for producing an electroless gold plating film by suppressing local erosion of the grain boundary part of the electroless nickel plating film, characterized by using such a substitutional electroless gold plating solution. To do.

更に本発明は、置換型無電解金めっき液を用いて、無電解ニッケルめっき被膜上に、0.01μm〜0.3μmの範囲の厚さに無電解金めっきを施す金めっき被膜の製造方法を提供するものである。   Furthermore, the present invention provides a method for producing a gold plating film in which electroless gold plating is applied to a thickness in the range of 0.01 μm to 0.3 μm on an electroless nickel plating film using a substitution type electroless gold plating solution. It is to provide.

また、本発明は、かかる置換型無電解金めっき液を用いて無電解金めっき被膜が施された電子部品端子を提供するものである。   Moreover, this invention provides the electronic component terminal by which the electroless gold plating film was given using this substitution type electroless gold plating solution.

本発明によれば、金めっき浴槽、フィルター等に金が析出しにくく、下地の無電解ニッケルめっき被膜の局所的な侵食を起こすことも、下地ニッケルめっき被膜を酸化させることもなく、優れたはんだ接合強度を有する金めっき被膜が得られるENIG用の置換型無電解金めっき液を提供することにある。   According to the present invention, gold does not easily deposit in a gold plating bath, a filter, etc., and it causes local erosion of the underlying electroless nickel plating film, and does not oxidize the underlying nickel plating film, and is an excellent solder An object of the present invention is to provide a substitutional electroless gold plating solution for ENIG from which a gold plating film having bonding strength can be obtained.

本発明の置換型無電解金めっき液には、少なくとも、水溶性金塩、分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物及び緩衝剤を含有することが必須である。   The substitutional electroless gold plating solution of the present invention must contain at least a water-soluble gold salt, a heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule, and a buffer.

このうち、水溶性金塩は、本発明の置換型無電解金めっき液の金源となるものであり、めっき液中で十分安定であり、水に溶解しやすいものであり、めっき液の金源として適したものであれば特に限定はないが、シアン化金塩、亜硫酸金塩、チオ硫酸金塩等が挙げられる。好ましくは、シアン化金塩であり、具体的には例えば、シアン化第1金塩、シアン化第2金塩等が挙げられる。このうち特に好ましくは、シアン化第1金塩である。また、塩を形成する対陽イオンとしては、特に限定はないが、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。中でも好ましくは、アルカリ金属イオン、特に好ましくは、カリウムイオンである。水溶性金塩としては、シアン化第1金カリウムが特に好ましい。   Among these, the water-soluble gold salt is a gold source for the substitutional electroless gold plating solution of the present invention, is sufficiently stable in the plating solution, and is easily dissolved in water. Although it will not specifically limit if it is suitable as a source, Gold cyanide salt, gold sulfite, gold thiosulfate, etc. are mentioned. Preferred is a gold cyanide salt, and specific examples include a first gold cyanide salt and a second gold cyanide salt. Of these, particularly preferred is a first gold cyanide salt. Further, the counter cation forming the salt is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal ions and ammonium ions. Among them, preferred is an alkali metal ion, and particularly preferred is a potassium ion. As the water-soluble gold salt, potassium primary cyanide is particularly preferable.

置換型無電解金めっき液中の水溶性金塩の濃度は特に限定はないが、金換算として、好ましくは0.1g/L以上、特に好ましくは0.5g/L以上であり、好ましくは5g/L以下、特に好ましくは4g/L以下である。水溶性金塩の濃度が大きすぎる場合には、めっき液の安定性が低下する場合があり、小さすぎる場合には、めっき速度が低下する場合がある。   The concentration of the water-soluble gold salt in the substitutional electroless gold plating solution is not particularly limited, but is preferably 0.1 g / L or more, particularly preferably 0.5 g / L or more, and preferably 5 g in terms of gold. / L or less, particularly preferably 4 g / L or less. If the concentration of the water-soluble gold salt is too high, the stability of the plating solution may be reduced, and if it is too low, the plating rate may be reduced.

分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物とは、炭素以外の元素を1個以上有する芳香族性をもつ環(以下、「ヘテロ環」と略記する)を有する化合物であって、その化合物分子においてヘテロ環を形成している窒素原子とヘテロ環を形成していない窒素原子の合計が3個以上である化合物をいう。   A heterocyclic compound having three or more nitrogen atoms in the molecule is a compound having an aromatic ring (hereinafter abbreviated as “heterocycle”) having one or more elements other than carbon, A compound in which the total number of nitrogen atoms forming a heterocycle and nitrogen atoms not forming a heterocycle in the compound molecule is 3 or more.

ヘテロ環を構成する炭素以外の元素(以下、「ヘテロ元素」と略記する)としては、特に限定はないが、窒素、酸素、イオウ等が挙げられる。   The element other than carbon constituting the heterocycle (hereinafter abbreviated as “heteroelement”) is not particularly limited, and examples thereof include nitrogen, oxygen, and sulfur.

本発明の分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物におけるヘテロ環としては特に限定はないが、例えば、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、プリン環、キノリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、1,2,3−トリアゾール環、1,2,4−トリアゾール環、テトラゾール環、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズトリアゾール環等が挙げられる。   The heterocyclic ring in the heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule of the present invention is not particularly limited. For example, a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyrazole ring, Pyridine ring, pyrimidine ring, purine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, 1,2,3-triazole ring, 1,2,4-triazole ring, tetrazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, Examples thereof include a benzthiazole ring and a benztriazole ring.

ヘテロ元素としては、好ましくは窒素である。更に、窒素原子をヘテロ環内に2個以上有しているものが好ましく、3個以上有しているものが特に好ましい。   The hetero element is preferably nitrogen. Further, those having two or more nitrogen atoms in the heterocycle are preferred, and those having three or more nitrogen atoms are particularly preferred.

また、本発明においては、ヘテロ環化合物が、π電子過剰芳香族ヘテロ環化合物であることが好ましい。すなわち、該ヘテロ環がπ電子過剰芳香族ヘテロ環であることが好ましい。π電子過剰芳香族ヘテロ環の定義については、成書“Heterocyclic Chemistry, by
Adrien Albert, The Anthon Press University of London,1959”に詳細に記載されており、本発明における「π電子過剰芳香族ヘテロ環」は、この成書の記載で定義される。
In the present invention, the heterocyclic compound is preferably a π-electron rich aromatic heterocyclic compound. That is, the heterocycle is preferably a π-electron rich aromatic heterocycle. For the definition of π-electron rich aromatic heterocycles, see the book “Heterocyclic Chemistry, by
Adrien Albert, The Anthon Press University of London, 1959 ”, and the“ π electron-rich aromatic heterocycle ”in the present invention is defined in the description of this book.

ヘテロ環として好ましくは、例えば、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環、1,2,4−トリアゾール環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズトリアゾール環等が挙げられる。   Preferred examples of the hetero ring include a pyrazole ring, an imidazole ring, a 1,2,3-triazole ring, a 1,2,4-triazole ring, a tetrazole ring, a benzimidazole ring, and a benztriazole ring.

本発明の分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物において、環に結合している置換基としては、特に限定はないが、アミノ基、アルキル基、アルキルアミノ基等が好ましい。このうち特に好ましくはアミノ基である。置換基がアミノ基の場合、置換基に含まれる窒素数とヘテロ環を構成する窒素数の合計が3個以上であればよい。また、窒素原子がヘテロ環に集中していてもよい。   In the heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule of the present invention, the substituent bonded to the ring is not particularly limited, but an amino group, an alkyl group, an alkylamino group and the like are preferable. Of these, an amino group is particularly preferred. When the substituent is an amino group, the total of the number of nitrogen atoms contained in the substituent group and the number of nitrogen atoms constituting the heterocyclic ring may be three or more. Further, nitrogen atoms may be concentrated on the heterocycle.

本発明における、分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物として好ましくは、例えば、3−アミノピラゾール、4−アミノピラゾール、5−アミノピラゾール、2−アミノイミダゾール、4−アミノイミダゾール、5−アミノイミダゾール、1,2,3−トリアゾール、4−アミノ−1,2,3−トリアゾール、5−アミノ−1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、5−アミノ−1,2,4−トリアゾール、テトラゾール、5−アミノテトラゾール、2−アミノベンズイミダゾール、ベンズトリアゾール等又はこれらのアルキル置換体等が挙げられる。これらは1種又は2種以上用いられる。   In the present invention, the heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule is preferably, for example, 3-aminopyrazole, 4-aminopyrazole, 5-aminopyrazole, 2-aminoimidazole, 4-aminoimidazole, 5- Aminoimidazole, 1,2,3-triazole, 4-amino-1,2,3-triazole, 5-amino-1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2 , 4-triazole, 5-amino-1,2,4-triazole, tetrazole, 5-aminotetrazole, 2-aminobenzimidazole, benztriazole, etc., or alkyl substituted products thereof. These are used alone or in combination of two or more.

特に好ましくは、1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、テトラゾール、5−アミノテトラゾール等である。   Particularly preferred are 1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole, tetrazole, 5-aminotetrazole and the like.

置換型無電解金めっき液中の分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物の濃度は特に限定はないが、好ましくは5ppm、特に好ましくは50ppm以上であり、好ましくは10000ppm以下、特に好ましくは2000ppm以下である。該ヘテロ環化合物の濃度が大きすぎる場合には、めっき液中に析出する場合があり、小さすぎる場合には、ニッケルめっき被膜表面の酸化抑制が不十分で、結果としてはんだ接合強度が低下する場合がある。   The concentration of the heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule in the substitutional electroless gold plating solution is not particularly limited, but is preferably 5 ppm, particularly preferably 50 ppm or more, preferably 10,000 ppm or less, particularly preferably. Is 2000 ppm or less. When the concentration of the heterocyclic compound is too large, it may be precipitated in the plating solution. When it is too small, the oxidation suppression of the nickel plating film surface is insufficient, resulting in a decrease in solder joint strength. There is.

上記した分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物は置換型無電解金めっき液と接触したニッケル被膜の表面が、酸化されるのを防止する効果がある。ニッケル表面が酸化されたENIG端子に対しはんだ接合を行うと、十分なはんだ接合強度が得られない場合があるので、これは本発明の置換型無電解金めっき液の必須成分となる。   The above heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule has an effect of preventing the surface of the nickel coating in contact with the substitutional electroless gold plating solution from being oxidized. When solder bonding is performed on an ENIG terminal whose nickel surface is oxidized, sufficient solder bonding strength may not be obtained, and this is an essential component of the substitutional electroless gold plating solution of the present invention.

本発明の置換型無電解金めっき液は、緩衝剤を必須成分として含有する。緩衝剤は置換型無電解金めっき液のpHを安定化させるものであれば特に限定はなく、有機化合物、無機化合物を問わず、酸、塩基又は塩を適宜配合して使用される。   The substitutional electroless gold plating solution of the present invention contains a buffer as an essential component. The buffering agent is not particularly limited as long as it stabilizes the pH of the substitutional electroless gold plating solution, and an acid, a base, or a salt is appropriately mixed and used regardless of an organic compound or an inorganic compound.

具体的には、例えば、アジピン酸、安息香酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、ギ酸、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又はそれらの塩;エチレンジアミン、ヒドロキシアミン、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等のアミン化合物又はそれらの塩、ホウ酸、リン酸、ピロリン酸、亜リン酸、チオ硫酸、亜硫酸、硝酸、硫酸、塩酸、チオシアン酸等の無機酸又はそれらの塩等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上混合物して用いられるが、好ましくは、2種以上混合物して用いられる。   Specifically, for example, adipic acid, benzoic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, formic acid, acetic acid, lactic acid, malonic acid, phthalic acid, succinic acid, tartaric acid, glycine, glutamic acid, glutaric acid, iminodiacetic acid, dehydro Carboxylic acids such as acetic acid and maleic acid or salts thereof; amine compounds such as ethylenediamine, hydroxyamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine or salts thereof, boric acid, phosphoric acid, pyrophosphoric acid, phosphorous acid, thiosulfuric acid Inorganic acids such as sulfurous acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and thiocyanic acid or salts thereof. These are used singly or as a mixture of two or more, but are preferably used as a mixture of two or more.

好ましい緩衝剤としては、酸化数が中間状態にある原子を含む酸又はそれらの塩等が挙げられる。また、酸化剤と還元剤の中間の電位にある化合物が挙げられる。   Preferable buffering agents include acids containing an atom having an oxidation number in an intermediate state or salts thereof. Moreover, the compound which exists in the intermediate potential of an oxidizing agent and a reducing agent is mentioned.

特に好ましくは、亜リン酸又はその塩、亜硫酸又はその塩等が挙げられる。   Particularly preferred is phosphorous acid or a salt thereof, sulfurous acid or a salt thereof, and the like.

本発明において、緩衝剤の置換型無電解金めっき液中の濃度は特に限定はないが、好ましくは1g/L以上、特に好ましくは5g/L以上であり、好ましくは300g/L以下、特に好ましくは200g/L以下である。緩衝剤の濃度が大きすぎる場合には、めっき液中に析出しやすくなる場合があり、小さすぎる場合には、緩衝効果が不十分になる場合がある。   In the present invention, the concentration of the buffer in the substitutional electroless gold plating solution is not particularly limited, but is preferably 1 g / L or more, particularly preferably 5 g / L or more, preferably 300 g / L or less, particularly preferably. Is 200 g / L or less. When the concentration of the buffering agent is too large, it may be easily deposited in the plating solution, and when it is too small, the buffering effect may be insufficient.

本発明の置換型無電解金めっき液は、主に上記緩衝剤によって、pHが安定に保たれるが、pHの好ましい範囲は、4〜9であり、特に好ましい範囲は、4.5〜8である。pHが大きすぎる場合は、基板上のレジストを侵し易くなる場合があり、小さすぎる場合は水溶性金塩が不安定になる場合がある。   The substitution-type electroless gold plating solution of the present invention is maintained at a stable pH mainly by the above-mentioned buffer, but the preferred range of the pH is 4-9, and the particularly preferred range is 4.5-8. It is. If the pH is too high, the resist on the substrate may be easily affected, and if it is too low, the water-soluble gold salt may become unstable.

本発明の置換型無電解金めっき液は、その酸化還元電位が−150mV〜+10mVの範囲にあることが必須である。本発明の酸化還元電位は、25℃のめっき液において、ORP(Oxidation Reduction Potential)メーターで測定した値である。ORPメーターとしては例えば、pH/ORPメーターTP−94電極PCM90(東興化学研究所社製)が挙げられ、本発明の酸化還元電位はこれで測定した値である。 The substitutional electroless gold plating solution of the present invention must have an oxidation-reduction potential in the range of −150 mV to +10 mV . The oxidation-reduction potential of the present invention is a value measured with an ORP (Oxidation Reduction Potential) meter in a plating solution at 25 ° C. Examples of the ORP meter include a pH / ORP meter TP-94 electrode PCM90 (manufactured by Toko Chemical Laboratory Co., Ltd.), and the oxidation-reduction potential of the present invention is a value measured by this.

なお、ORPメーターは、測定電極に白金電極を用い、比較電極に3.33mol/Lの塩化カリウムを内部液とする塩化銀電極を用いたものであり、測定された酸化還元電位をVとすると、測定電極に白金電極を用い、基準電極に標準水素電極を用いた酸化還元電位Vに対して、およそ、V=V−206+0.7(t−25) の関係がある。tは、測定液の温度である。本発明では、25℃での測定値で特定しているので、25℃に固定してVに換算すると、ほぼ、V=V+206 の関係がある。 The ORP meter uses a platinum electrode as a measurement electrode and a silver chloride electrode having 3.33 mol / L potassium chloride as an internal solution as a reference electrode, where V represents the measured oxidation-reduction potential. There is a relationship of approximately V = V h −206 + 0.7 (t−25) with respect to the oxidation-reduction potential V h using a platinum electrode as a measurement electrode and a standard hydrogen electrode as a reference electrode. t is the temperature of the measurement liquid. In the present invention, since it is specified by the measured value at 25 ° C., when it is fixed at 25 ° C. and converted to V h, there is almost a relationship of V h = V + 206.

本発明のように、液温25℃での酸化還元電位(ORPメーターでの測定値)が−150mV〜+50mVの範囲内であると、置換型無電解金めっき液は下地の無電解ニッケル被膜の局所的な侵食を抑制して金めっき層を形成することが可能となり、また金の析出もなく液の安定性も良好となる。   As in the present invention, when the oxidation-reduction potential (measured with an ORP meter) at a liquid temperature of 25 ° C. is in the range of −150 mV to +50 mV, the substitutional electroless gold plating solution is used for the underlying electroless nickel coating. It becomes possible to form a gold plating layer while suppressing local erosion, and there is no deposition of gold and the stability of the liquid is also good.

下地となる無電解ニッケルめっき被膜が、元素として、リン及び/又はイオウを含有する無電解ニッケルめっき液を用いて得られたものである場合に、無電解ニッケルめっき被膜の粒界部が、置換型無電解金めっきの際に局部的に浸食されやすいので、本発明の置換型無電解金めっき液を用いる効果をより奏することができるので好ましい。   When the electroless nickel plating film used as a base is obtained using an electroless nickel plating solution containing phosphorus and / or sulfur as an element, the grain boundary portion of the electroless nickel plating film is replaced. Since it is easy to be eroded locally at the time of type electroless gold plating, the effect of using the substitution type electroless gold plating solution of the present invention can be further enhanced, which is preferable.

置換型無電解金めっき液の酸化還元電位が+50mVを越えると、置換型無電解金めっき液は貴になりすぎて置換反応を過度に促進し、結果としてニッケル下地の局部的浸食が起こりやすくなる。逆に、−150mVより低くなると、置換型無電解金めっき液は卑になりすぎ、置換反応が起こりにくくなる。そして、金イオンはニッケルの溶出を伴わなくとも電子をめっき液から受けやすくなり、めっき液媒体は一種の還元剤として作用し、金の析出が起きやすくなる。このような液の環境は還元金めっき液に類似したものになり、液の安定性が低下し、金めっき浴槽やフィルター等に金が析出し易くなったり、基板の絶縁部に金が析出し易くなったりする場合がある。   When the oxidation-reduction potential of the substitutional electroless gold plating solution exceeds +50 mV, the substitutional electroless gold plating solution becomes too noble and excessively promotes the substitution reaction, and as a result, local erosion of the nickel base tends to occur. . On the other hand, if it is lower than −150 mV, the substitutional electroless gold plating solution becomes too base and the substitution reaction is difficult to occur. Gold ions easily receive electrons from the plating solution without elution of nickel, and the plating solution medium acts as a kind of reducing agent, and gold is likely to precipitate. The environment of such a solution is similar to that of a reduced gold plating solution, which reduces the stability of the solution, makes it easier for gold to deposit in a gold plating bath or filter, or deposits gold on the insulating part of the substrate. It may be easier.

好ましくは、+30mV以下、特に好ましくは、+10mV以下である。また、好ましくは、−130mV以上、特に好ましくは、−110mV以上である。   Preferably, it is +30 mV or less, and particularly preferably +10 mV or less. Further, it is preferably −130 mV or more, particularly preferably −110 mV or more.

酸化還元電位の調整を、どのめっき液成分で行うかは特に限定はないが、配合量が多いこともあり、めっき液中の緩衝剤や後述するキレート剤で調整することが好ましい。   There is no particular limitation as to which plating solution component is used to adjust the oxidation-reduction potential, but it may be added in a large amount, and is preferably adjusted with a buffering agent in the plating solution or a chelating agent described later.

本発明の置換型無電解金めっき液は、更に、キレート剤を含有させることが好ましい。   The substitutional electroless gold plating solution of the present invention preferably further contains a chelating agent.

キレート剤としては、ニッケル、銅、鉄、クロム、鉛、コバルト等の金属に配位して、水に安定に溶解させるものであれば特に限定はないが、ニッケル、銅等に対するキレート特性が良好なものが好ましい。   The chelating agent is not particularly limited as long as it is coordinated to a metal such as nickel, copper, iron, chromium, lead, cobalt and can be stably dissolved in water, but the chelating property to nickel, copper, etc. is good. Is preferable.

特に好ましいキレート剤は、ニッケル、銅等に対するキレート特性が良好である点で、イミノ2酢酸構造及び/又はメチレンホスホン酸構造を有するものである。   Particularly preferable chelating agents are those having an iminodiacetic acid structure and / or a methylenephosphonic acid structure in that chelating properties with respect to nickel, copper and the like are good.

具体的には例えば、エチレンジアミン4酢酸、ニトリロ3酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン3酢酸、ジエチレントリアミン5酢酸、トリエチレンテトラミン6酢酸、ジカルボキシメチルグルタミン酸、プロパンジアミン4酢酸、1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシルプロパン4酢酸等のカルボン酸類又はそれらの塩;アミノトリメチレンホスホン酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸等のホスホン酸類又はそれらの塩が挙げられる。これらは、1種又は2種以上用いられる。中でも、特に好ましくは、エチレンジアミン4酢酸、ニトリロ3酢酸、アミノトリメチレンホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸等である。   Specifically, for example, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, dicarboxymethylglutamic acid, propanediaminetetraacetic acid, 1,3-diamino-2-hydroxylpropane Carboxylic acids such as tetraacetic acid or salts thereof; phosphonic acids such as aminotrimethylenephosphonic acid, hydroxyethylidene diphosphonic acid, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid, hexamethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, or salts thereof Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, aminotrimethylenephosphonic acid, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid and the like are particularly preferable.

キレート剤は、置換型無電解金めっき液全体に対して、1g/Lから100g/Lの範囲で用いられる。好ましくは2g/L以上、特に好ましくは3g/L以上であり、好ましくは60g/L以下、特に好ましくは40g/L以下である。キレート剤の濃度が大きすぎる場合には、めっき液中に析出する場合があり、小さすぎる場合には、キレート効果が不十分の場合がある。   The chelating agent is used in the range of 1 g / L to 100 g / L with respect to the entire substitutional electroless gold plating solution. It is preferably 2 g / L or more, particularly preferably 3 g / L or more, preferably 60 g / L or less, particularly preferably 40 g / L or less. When the concentration of the chelating agent is too large, it may be precipitated in the plating solution, and when it is too small, the chelating effect may be insufficient.

キレート剤は、金めっき液を運転するに伴い、めっき槽内に蓄積されるニッケル、銅、鉄、クロム、鉛、コバルト等の金属の析出を防止し、安定に溶解させる作用がある。   The chelating agent has an effect of preventing the deposition of metals such as nickel, copper, iron, chromium, lead, cobalt, and the like accumulated in the plating tank as the gold plating solution is operated, and stably dissolving the metal.

本発明の金めっき液は必要に応じて、更にめっき液の濡れ特性を制御する界面活性剤、析出する金めっき被膜の結晶構造を制御する結晶調整剤等を配合して使用することも好ましい。   It is also preferable that the gold plating solution of the present invention is used in combination with a surfactant that controls the wetting characteristics of the plating solution, a crystal adjusting agent that controls the crystal structure of the deposited gold plating film, and the like, if necessary.

かくして得られた置換型無電解金めっき液は、めっき浴槽に入れられ、所定のpH、液温度にされ使用される。pHは通常4から9の範囲で、液温度は、通常60℃から100℃の範囲で使用される。   The substitutional electroless gold plating solution thus obtained is put in a plating bath and used at a predetermined pH and solution temperature. The pH is usually in the range of 4 to 9, and the liquid temperature is usually in the range of 60 ° C to 100 ° C.

本発明の置換型無電解金めっき液に浸漬される被めっき材は、銅上に通常0.2μmから10μmの厚さで無電解ニッケルめっきが施されたもので、このニッケル被膜上に形成される置換金めっき層の厚さは、0.01μmm〜0.3μmの範囲であることが好ましい。厚すぎる場合には、はんだ接着強度が低下する場合があり、薄すぎる場合には、金めっき被膜の着色が目視では検出不可能の場合がある。特に好ましくは、0.02μm以上、0.1μm以下である。   The material to be immersed in the substitutional electroless gold plating solution of the present invention is formed by applying electroless nickel plating on copper to a thickness of usually 0.2 μm to 10 μm, and is formed on this nickel coating. The thickness of the displacement gold plating layer is preferably in the range of 0.01 μm to 0.3 μm. If it is too thick, the solder adhesive strength may be reduced. If it is too thin, the coloring of the gold plating film may not be detected visually. Particularly preferably, it is 0.02 μm or more and 0.1 μm or less.

本発明の置換型無電解金めっき液を用い、上記のようにして、無電解金めっき被膜が施された電子部品端子が得られる。かかる電子部品は、鉛フリーはんだであっても、端子部が微細化していても、はんだ接合強度が十分に高く、信頼性の高い実装が達成される。   Using the substitutional electroless gold plating solution of the present invention, an electronic component terminal having an electroless gold plating film is obtained as described above. Even if such an electronic component is lead-free solder or the terminal portion is miniaturized, the solder joint strength is sufficiently high, and highly reliable mounting is achieved.

本発明の置換型無電解金めっき液を用いると、無電解ニッケルめっき被膜の粒界部の局部的浸食を抑制して無電解金めっきが可能になる。ニッケル下地の局所的な浸食と無電解金めっき液の酸化還元電位との関係について記述した公知文献はなく、かかる発見は予想外のものであり、本発明の極めて重要な知見である。特定の成分を含有する無電解金めっき液で、酸化還元電位が−150mV〜+50mVの範囲にあるものが、上記の効果を奏する作用効果は明らかではないが、+50mVを越えると、ニッケル被膜の溶解速度が速くなり、リン、イオウ等の元素が比較的多いニッケル被膜の粒界部の浸食がより起こりやすくなり、結果としてはんだ接合の強度が低下すると考えられる。   When the substitutional electroless gold plating solution of the present invention is used, electroless gold plating can be performed while suppressing local erosion of the grain boundary portion of the electroless nickel plating film. There is no known literature describing the relationship between the local erosion of the nickel base and the oxidation-reduction potential of the electroless gold plating solution, and such a discovery is unexpected and is a very important finding of the present invention. An electroless gold plating solution containing a specific component having an oxidation-reduction potential in the range of −150 mV to +50 mV is not clear in the effect of the above effect. However, if it exceeds +50 mV, the nickel coating dissolves. It is considered that the speed is increased and the erosion of the grain boundary portion of the nickel coating having a relatively large amount of elements such as phosphorus and sulfur is more likely to occur, and as a result, the strength of the solder joint is lowered.

以下、本発明を、実施例、比較例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これらに限定されるものではない。なお、実施例中で用いる「部」は特に断りがない限り「重量部」を示し、「%」は特に断りがない限り「質量%」を示す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these, unless the summary is exceeded. In the examples, “parts” indicates “parts by weight” unless otherwise specified, and “%” indicates “mass%” unless otherwise specified.

<置換型無電解金めっき液の調製>
シアン化第1金カリウムを金換算で1.0g/L、表1に示すヘテロ環化合物を無電解金めっき液全体に対し1000ppm、表1に示す緩衝剤を20g/L及び表1に示すキレート剤を5g/Lとなるように水に溶解させ、pH7.5に調整して、実施例1〜5及び比較例1〜8の各置換型無電解金めっき液を調製した。なお、pH調整は、pHを上げる時は水酸化ナトリウム水溶液を、下げる時は硫酸を使用した。また、表1中、「EDTA」は、エチレンジアミン4酢酸を示す。表1の組成に、全てシアン化第1金カリウムを配合したものが各無電解金めっき液の組成である。
<Preparation of substitutional electroless gold plating solution>
1.0 g / L of gold potassium cyanide in terms of gold, 1000 ppm of the heterocyclic compound shown in Table 1 with respect to the entire electroless gold plating solution, 20 g / L of the buffering agent shown in Table 1, and the chelate shown in Table 1 Each substitution type electroless gold plating solution of Examples 1-5 and Comparative Examples 1-8 was prepared by dissolving the agent in water to 5 g / L and adjusting the pH to 7.5. For pH adjustment, an aqueous sodium hydroxide solution was used to raise the pH, and sulfuric acid was used to lower the pH. In Table 1, “EDTA” represents ethylenediaminetetraacetic acid. The composition of Table 1 is the composition of each electroless gold plating solution in which all the first gold potassium cyanide is blended.

<はんだ接合評価用基板の作製>
図1及び図2に示した形態のはんだ接合評価用基板を以下のようにして作製した。縦40mm×横40mm×厚さ1.0mmのポリイミド樹脂製の基板に、直径0.76mmの円形の銅パッドが碁盤目状に配列されているものであって、各銅パッド周辺がフォトソルダーレジストで被覆されているものを用いた。それぞれの銅パッドは厚さ12μmの銅により形成され、フォトソルダーレジストの厚さは20μm、はんだボールパッドの開口部の直径は0.62mmである。
<Preparation of solder joint evaluation substrate>
A solder joint evaluation substrate having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 was produced as follows. Circular copper pads with a diameter of 0.76 mm are arranged in a grid pattern on a polyimide resin substrate 40 mm long x 40 mm wide x 1.0 mm thick, and each copper pad is surrounded by a photo solder resist. The one coated with is used. Each copper pad is formed of copper having a thickness of 12 μm, the thickness of the photo solder resist is 20 μm, and the diameter of the opening of the solder ball pad is 0.62 mm.

上記基板の銅パッド上に、表2に示した工程により、無電解ニッケルめっき被膜を5μm形成させた。   An electroless nickel plating film was formed to 5 μm on the copper pad of the substrate by the process shown in Table 2.

次いで、上記組成で調製された各置換型無電解金めっき液を用いて、70℃で、10分間処理することによって、全て0.05μmの膜厚狙いで、無電解置換金めっき被膜(以下、「ENIG被膜」と略記する)を形成させた。はんだ接合特性を評価する際は、はんだボールパッド上の金めっき被膜の厚さを厳密にコントロールして行う必要があるので、金めっき被膜の厚さの測定は、蛍光X線膜厚計(SEA5120、セイコーインスツルメンツ社製)を使用して行なった。   Next, by using each substitution-type electroless gold plating solution prepared with the above composition at 70 ° C. for 10 minutes, the electroless substitution gold-plated film (hereinafter, Abbreviated as “ENIG coating”). When evaluating the solder joint characteristics, it is necessary to strictly control the thickness of the gold plating film on the solder ball pad. Therefore, the thickness of the gold plating film is measured by a fluorescent X-ray film thickness meter (SEA5120). , Manufactured by Seiko Instruments Inc.).

<はんだ接合強度評価>
ENIG被膜が形成された基板の開口径0.62mmのはんだボールパッドに、直径0.76mmのSn−Ag−Cu鉛フリーはんだボールを搭載し、これをリフロー炉装置(RF−430−M2 株式会社日本パルス技術研究所)にて融着させた。その断面図を、図3に示す。融着したはんだボールをボンドテスター(#4000 Dage社製)の常温プル方式で剥離して(図4)、破壊された状況を観察することによりはんだ接合強度を評価した。
<Evaluation of solder joint strength>
An Sn-Ag-Cu lead-free solder ball having a diameter of 0.76 mm is mounted on a solder ball pad having an opening diameter of 0.62 mm on the substrate on which the ENIG coating is formed, and this is mounted on a reflow furnace apparatus (RF-430-M2 Corporation). (Nippon Pulse Technology Laboratory). A cross-sectional view thereof is shown in FIG. The fused solder balls were peeled off at room temperature using a bond tester (manufactured by # 4000 Dage) (FIG. 4), and the soldered joint strength was evaluated by observing the broken state.

図5に示したように、破壊がハンダボール内で起きる場合及び銅パッド自体が破断される場合ははんだ接合強度が高く、一方、図6に示したように、破壊がめっき界面に近いところで起き、金めっき層及び/又はニッケルめっき層の一部が露出した場合は、はんだ接合強度が低いと判断される。はんだ接合強度が低い場合には、はんだ接合の信頼性も低い。   As shown in FIG. 5, when the breakage occurs in the solder ball and when the copper pad itself is broken, the solder joint strength is high. On the other hand, as shown in FIG. 6, the breakage occurs near the plating interface. When a part of the gold plating layer and / or the nickel plating layer is exposed, it is determined that the solder joint strength is low. When the solder joint strength is low, the reliability of the solder joint is also low.

上記方法によって、はんだ接合強度が高いと判断された銅パッドの個数の、はんだ接合強度評価に供された全銅パッド数に対する百分率を求め、以下のように判定した。結果を表3に示す。
100% :○
100%未満、80%以上 :×
80%未満、60%以上 :××
60%未満 :×××
By the above method, the percentage of the number of copper pads judged to have high solder joint strength to the total number of copper pads used for solder joint strength evaluation was determined and determined as follows. The results are shown in Table 3.
100%: ○
Less than 100%, 80% or more: ×
Less than 80%, 60% or more: XX
Less than 60%: XXX

下記に示す方法で、上記置換型無電解金めっき液の酸化還元電位と金めっき液保存性を評価した。結果を表3に示す。
<酸化還元電位測定法>
酸化還元電位の測定はORP計(pH/ORPメーター TP−94 電極PCM90 東興化学研究所社製)にて行った。まず、電極をキンヒドロン標準液に30分浸漬して電位が260±20mVを示す事を確認した。範囲内である事が確認できたら、電極を念入りに純水洗浄し、25℃に調整した上記各無電解金めっき液に浸漬した。浸漬開始から5分後のORP計の値を読み、上記置換型無電解金めっき液の酸化還元電位とした。結果を表3に示す。
The oxidation-reduction potential and gold plating solution storage stability of the substitutional electroless gold plating solution were evaluated by the methods shown below. The results are shown in Table 3.
<Oxidation-reduction potential measurement method>
The measurement of the oxidation-reduction potential was performed with an ORP meter (pH / ORP meter TP-94 electrode PCM90 manufactured by Toko Chemical Laboratory Co., Ltd.). First, the electrode was immersed in a quinhydrone standard solution for 30 minutes, and it was confirmed that the potential was 260 ± 20 mV. If it confirmed that it was in the range, the electrode was carefully washed with pure water and immersed in each electroless gold plating solution adjusted to 25 ° C. The value of the ORP meter after 5 minutes from the start of immersion was read and used as the oxidation-reduction potential of the substitutional electroless gold plating solution. The results are shown in Table 3.

<金めっき液保存性評価>
上記置換型無電解金めっき液を使用状態に調整し、ビーカーに蒸発防止のカバーを施して、90℃のエアー恒温槽の中に放置した。ビーカーの側壁や底部に金が析出し始める時間を測定して金めっき液の保存安定性の評価を行ない、下記のように判定した。結果を表3に示す。
50時間放置しても、析出が見られなかった:○
10時間〜50時間で析出が見られた :×
10時間未満で析出が見られた :××
<Evaluation of storage stability of gold plating solution>
The above-mentioned substitutional electroless gold plating solution was adjusted to a use state, a beaker was covered with a cover for preventing evaporation, and the beaker was left in a 90 ° C. air constant temperature bath. The time at which gold began to deposit on the side wall and bottom of the beaker was measured to evaluate the storage stability of the gold plating solution, and the following determination was made. The results are shown in Table 3.
No precipitation was observed after standing for 50 hours:
Precipitation was observed in 10 hours to 50 hours: ×
Precipitation was observed in less than 10 hours: XX

下記の方法で、下地である無電解ニッケルめっき被膜の浸食状態を観察した。
<粒界浸食の評価>
金めっき液保存性評価において、50時間放置しても析出が見られなかった(○判定の)置換型無電解金めっき液を用いて、ニッケル被膜上に置換型無電解金めっきを行なった。ここで、無電解ニッケルめっき、置換型無電解金めっきの方法、膜厚等は、「はんだ接合評価用基板の作製」の項に記載したものと同様に行った。
The erosion state of the electroless nickel plating film as a base was observed by the following method.
<Evaluation of grain boundary erosion>
In the gold plating solution storage stability evaluation, substitutional electroless gold plating was performed on the nickel coating using a substitutional electroless gold plating solution that was not deposited even after being allowed to stand for 50 hours. Here, the method of electroless nickel plating, substitutional electroless gold plating, film thickness, and the like were performed in the same manner as described in the section “Preparation of a substrate for solder joint evaluation”.

こうしてENIG被膜が形成された基板を、金剥離剤(ストリッパーゴールド 日本高純度化学株式会社製)に、常温で1分間浸漬することで金被膜を剥離し、露出したニッケル表面を走査型電子顕微鏡(S−4300 日立製作所製)にて撮影し、ニッケルめっき被膜の粒界浸食の状態を観察し、下記のように判定した。結果を表3に示す。
粒界浸食が確認されなかった:○
粒界浸食が確認された :×
The substrate on which the ENIG film is formed in this manner is immersed in a gold release agent (stripper gold manufactured by Nippon Kogyo Kagaku Co., Ltd.) at room temperature for 1 minute to remove the gold film, and the exposed nickel surface is scanned with a scanning electron microscope ( S-4300 (manufactured by Hitachi, Ltd.), and the state of grain boundary erosion of the nickel plating film was observed and determined as follows. The results are shown in Table 3.
Grain boundary erosion was not confirmed: ○
Grain boundary erosion was confirmed: ×

○判定の代表例として、実施例1の場合のSEM写真を図7に、×判定の代表例として、比較例1の場合のSEM写真を図8に示す。金めっき液保存性評価において、×以下の評価のめっき液は、めっき自体が不能の為、粒界浸食の測定不能とした。   As a typical example of determination, FIG. 7 shows an SEM photograph in the case of Example 1, and FIG. 8 shows an SEM photograph in the case of Comparative Example 1 as a representative example of × determination. In the gold plating solution storage stability evaluation, a plating solution having an evaluation of x or less was regarded as incapable of measuring grain boundary erosion because plating itself was impossible.

<深さオージェスペクトル測定>
粒界浸食の評価と同様にしてENGI被膜を形成した基板を、深さオージェ測定(Microlab 310−F、英国VG社、電子源:フィールドエミッション)にて分析した。金被膜とニッケル被膜の界面から酸素が検出されれば、下地ニッケルが酸化されているものと判断される。結果を表3に示す。
<Depth Auger Spectrum Measurement>
The substrate on which the ENGI film was formed in the same manner as the evaluation of grain boundary erosion was analyzed by depth Auger measurement (Microlab 310-F, UK VG, electron source: field emission). If oxygen is detected from the interface between the gold coating and the nickel coating, it is determined that the underlying nickel is oxidized. The results are shown in Table 3.

下地ニッケルの酸化が確認されなかった実施例1の測定結果を図9に、酸化が確認された比較例3の測定結果を図10に示す。   FIG. 9 shows the measurement results of Example 1 in which oxidation of the underlying nickel was not confirmed, and FIG. 10 shows the measurement results of Comparative Example 3 in which oxidation was confirmed.

表3から判るように、酸化還元電位が、−150mV〜+50mVの範囲にあり、分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物を含有する置換型無電解金めっき液(実施例1及び実施例2)では、上記全ての評価に優れていた。一方、酸化還元電位が、+130mVと高すぎるものは(比較例1)、はんだ接合強度に劣り、ニッケルめっき被膜の粒界に浸食が見られた。逆に、酸化還元電位が、−200mVと低すぎるものは(比較例2)、ビーカーの側壁や底部に金が8時間で析出し始め、金めっき液保存性に劣っていた。   As can be seen from Table 3, a substitutional electroless gold plating solution containing a heterocyclic compound having a redox potential in the range of −150 mV to +50 mV and having 3 or more nitrogen atoms in the molecule (Example 1 and Example 1). In Example 2), all the above evaluations were excellent. On the other hand, when the oxidation-reduction potential was too high at +130 mV (Comparative Example 1), the solder joint strength was inferior, and erosion was observed at the grain boundaries of the nickel plating film. Conversely, when the oxidation-reduction potential was too low at −200 mV (Comparative Example 2), gold began to deposit on the side walls and bottom of the beaker in 8 hours, and the gold plating solution storage stability was poor.

また、ヘテロ環化合物を含有しない置換型無電解金めっき液(比較例3)では、酸化還元電位が−10mVと、上記範囲に入っていても、はんだ接合強度に劣り、ニッケルめっき被膜の粒界に浸食が見られた。このことから、特定の範囲の酸化還元電位と分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物とを組み合わせることによって始めて、置換型無電解金めっき液に要求される上記性能に優れたものが得られることが判った。   Further, in the substitutional electroless gold plating solution containing no heterocyclic compound (Comparative Example 3), even when the oxidation-reduction potential is within the above range of −10 mV, the solder joint strength is inferior, and the grain boundary of the nickel plating film Erosion was seen. From this, it is only by combining a specific range of oxidation-reduction potential and a heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule that the above-mentioned performance required for a substitutional electroless gold plating solution is excellent. It turns out that it is obtained.

実施例1〜5及び比較例1〜8の置換型無電解金めっき液について、(1)酸化還元電位と金めっき液保存性との関係、(2)酸化還元電位と(はんだ接合強度と強く相関がある)粒界浸食との関係を測定した。結果を表4に示す。   About substitution type electroless gold plating solution of Examples 1-5 and Comparative Examples 1-8, (1) Relationship between oxidation-reduction potential and gold-plating solution storage stability, (2) Oxidation-reduction potential (with strong solder joint strength) The relationship with intergranular erosion was measured. The results are shown in Table 4.

表4の結果から判るように、酸化還元電位が−150mV〜+50mVの範囲内のものは、比較例3を除き、全て粒界浸食が確認されず(実施例1〜5)、酸化還元電位が上記範囲外のものは、全て粒界浸食が確認されたか、又は、保存中に金が析出してめっきが正常に行われなかった。(比較例1〜8)。なお、比較例3は、ヘテロ環化合物が含有されていないので、酸化還元電位が上記範囲内ではあるが、粒界浸食が確認された。   As can be seen from the results in Table 4, all of the redox potentials in the range of −150 mV to +50 mV except for Comparative Example 3 were not confirmed to have grain boundary erosion (Examples 1 to 5), and the redox potential was In all cases outside the above range, grain boundary erosion was confirmed, or gold was deposited during storage and plating was not performed normally. (Comparative Examples 1-8). In Comparative Example 3, since no heterocyclic compound was contained, grain boundary erosion was confirmed although the oxidation-reduction potential was within the above range.

これより、分子内に窒素原子を3個以上有するヘテロ環化合物が含有されていることを条件に、酸化還元電位が−150mV〜+50mVの範囲にあるか否かで、粒界浸食の有無が明確に区別され、すなわち、はんだ接合強度の大きさ(はんだ接合の信頼性)が明確に区別されることが判った。   From this, the presence or absence of grain boundary erosion is clear depending on whether or not the redox potential is in the range of −150 mV to +50 mV, provided that a heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms is contained in the molecule. That is, it was found that the magnitude of the solder joint strength (solder joint reliability) is clearly distinguished.

本発明の置換型無電解金めっき液は、金めっき液槽やフィルター等に金が析出しにくく、また優れたはんだ接合強度が得られるので、ENIG用の置換型無電解金めっき液として、広く電子部品の接続端子部等の金めっき被膜形成に使用されるものである。   The substitutional electroless gold plating solution of the present invention is widely used as a substitutional electroless gold plating solution for ENIG because it is difficult for gold to deposit in a gold plating bath or a filter, and an excellent solder joint strength is obtained. It is used for forming a gold plating film on a connection terminal portion of an electronic component.

はんだ接合評価に用いた基板の各部分の長さ等を示す平面図である。It is a top view which shows the length etc. of each part of the board | substrate used for solder joint evaluation. はんだ接合評価に用いた基板の各部分の長さ等を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the length etc. of each part of the board | substrate used for solder joint evaluation. はんだ接合評価に用いた融着したはんだボールの形状を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the shape of the fused solder ball used for solder joint evaluation. はんだ接合評価における、ボンドテスターによる常温プル方式を示す図である。It is a figure which shows the normal temperature pull system by a bond tester in solder joint evaluation. はんだ接合強度が高く、破壊がハンダボール内で起きた状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the solder joint strength is high and breakage occurs in the solder ball. はんだ接合強度が低く、破壊がめっき界面に近いところで起き、金めっき層及び/又はニッケルめっき層の一部が露出した状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a solder joint strength is low and fracture occurs near a plating interface, and a part of a gold plating layer and / or a nickel plating layer is exposed. 金めっき被膜を剥離して露出したニッケルめっき被膜表面に、粒界浸食が確認されなかったものの2000倍のSEM写真である。It is a 2000 times SEM photograph of what the grain plating erosion was not confirmed on the nickel plating film surface which peeled and exposed the gold plating film. 金めっき被膜を剥離して露出したニッケルめっき被膜表面に、粒界浸食が確認されたものの2000倍のSEM写真である。It is a 2000 times SEM photograph of what grain boundary erosion was confirmed on the nickel plating film surface which peeled and exposed the gold plating film. ENGI被膜を形成した基板の深さオージェスペクトル測定結果である。下地ニッケル被膜の酸化が確認されなかった場合。It is a depth Auger spectrum measurement result of the board | substrate which formed the ENGI film. When oxidation of the underlying nickel coating was not confirmed. ENGI被膜を形成した基板の深さオージェスペクトル測定結果である。下地ニッケル被膜の酸化が確認された場合。It is a depth Auger spectrum measurement result of the board | substrate which formed the ENGI film. When oxidation of the underlying nickel coating is confirmed.

Claims (7)

少なくとも、シアン化金塩、分子内に窒素原子を3個以上有するπ電子過剰芳香族ヘテロ環化合物及び、亜硫酸及び亜リン酸並びにそれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種の緩衝剤を含有する無電解めっき液であって、その25℃における酸化還元電位が−150mV〜+10mVの範囲にあり、無電解ニッケルめっき被膜上に無電解金めっき被膜を製造するための置換型無電解金めっき液。 At least a gold cyanide salt, a π-electron rich aromatic heterocyclic compound having 3 or more nitrogen atoms in the molecule , and at least one buffer selected from the group consisting of sulfurous acid, phosphorous acid and salts thereof A substitutional electroless gold for producing an electroless gold plating film on an electroless nickel plating film , the electroless plating solution being contained and having a redox potential at 25 ° C. in the range of −150 mV to +10 mV Plating solution. 更に、キレート剤を含有する請求項1記載の置換型無電解金めっき液。   The substitutional electroless gold plating solution according to claim 1, further comprising a chelating agent. キレート剤が、分子内にイミノ2酢酸構造及び/又はメチレンホスホン酸構造を有するものである請求項2記載の置換型無電解金めっき液。   The substitutional electroless gold plating solution according to claim 2, wherein the chelating agent has an iminodiacetic acid structure and / or a methylenephosphonic acid structure in the molecule. 請求項1ないし請求項3の何れかの請求項記載の置換型無電解金めっき液を用いることを特徴とする、無電解ニッケルめっき被膜の粒界部の局部的浸食を抑制して無電解金めっき被膜を製造する方法。   The electroless gold plating solution using the substitutional electroless gold plating solution according to any one of claims 1 to 3 while suppressing local erosion of the grain boundary portion of the electroless nickel plating film. A method for producing a plating film. 無電解ニッケルめっき被膜が、リン及び/又はイオウを含有する無電解ニッケルめっき液を用いて得られたものである請求項4記載の無電解ニッケルめっき被膜の粒界部の局部的浸食を抑制して無電解金めっき被膜を製造する方法。   The electroless nickel plating film is obtained by using an electroless nickel plating solution containing phosphorus and / or sulfur, and suppresses local erosion of the grain boundary part of the electroless nickel plating film according to claim 4. To produce an electroless gold plating film. 請求項1ないし請求項3の何れかの請求項記載の置換型無電解金めっき液を用いて、無電解ニッケルめっき被膜上に、0.01μm〜0.3μmの範囲の厚さに無電解金めっきを施す金めっき被膜の製造方法。   An electroless gold plating solution having a thickness in the range of 0.01 μm to 0.3 μm on the electroless nickel plating film using the substitutional electroless gold plating solution according to claim 1. A method for producing a gold plating film to be plated. 請求項1ないし請求項3の何れかの請求項記載の置換型無電解金めっき液を用いて無電解金めっき被膜が施された電子部品端子。   An electronic component terminal provided with an electroless gold plating film using the substitutional electroless gold plating solution according to any one of claims 1 to 3.
JP2005135597A 2005-05-09 2005-05-09 Replacement type electroless gold plating solution Active JP3948737B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005135597A JP3948737B2 (en) 2005-05-09 2005-05-09 Replacement type electroless gold plating solution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005135597A JP3948737B2 (en) 2005-05-09 2005-05-09 Replacement type electroless gold plating solution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006312763A JP2006312763A (en) 2006-11-16
JP3948737B2 true JP3948737B2 (en) 2007-07-25

Family

ID=37534367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005135597A Active JP3948737B2 (en) 2005-05-09 2005-05-09 Replacement type electroless gold plating solution

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3948737B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009142126A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-26 日本高純度化学株式会社 Catalyst-imparting liquid for solder plating
WO2010004856A1 (en) * 2008-07-08 2010-01-14 日本高純度化学株式会社 Catalyst-imparting liquid for palladium plating
CN104911614A (en) * 2015-07-03 2015-09-16 深圳市迅捷兴电路技术有限公司 Anti-oxidation method for nickel layer of chemical nickel-plating gold-leaching plate
WO2021020064A1 (en) 2019-07-31 2021-02-04 昭和電工株式会社 Laminate and method for producing same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006312763A (en) 2006-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI716868B (en) Substitution type electroless gold plating bath containing purine or pyrimidine-based compound having carbonyl oxygen and substitution type electroless gold plating using the same
TWI519674B (en) The palladium is given a liquid with a catalyst
KR100382056B1 (en) Manufacture of Printed Circuit Boards
JP5283903B2 (en) Silver plating in electronic component manufacturing
TW200902758A (en) Electroless gold plating bath, electroless gold plating method and electronic parts
JP2004510885A (en) Baths and methods for electroless plating of silver on metal surfaces
KR102722483B1 (en) Plating bath composition for electroless plating of gold and method for depositing a gold layer
JP3948737B2 (en) Replacement type electroless gold plating solution
US5143544A (en) Tin lead plating solution
CN107923044A (en) Coating component for the composition of electroless palladium plating phosphorus and method on copper and by its acquisition
WO2009142126A1 (en) Catalyst-imparting liquid for solder plating
JP5526463B2 (en) Electroless gold plating method for electronic parts and electronic parts
JP4932542B2 (en) Electroless gold plating solution
WO2012011305A1 (en) Electroless gold plating solution, and electroless gold plating method
JP2003277942A (en) Electroless gold plating solution
TWI772134B (en) Electroless Gold(I) Plating Bath and Electroless Gold(I) Plating Dope
JP2004190093A (en) Displacement electroless gold plating bath
JP4421367B2 (en) Replacement type electroless gold plating solution
JP2005529241A (en) Acidic solution for silver deposition and method for depositing a silver layer on a metal surface
TW200422430A (en) Substutition type electroless gold plating solution
TW202043546A (en) Electroless gold plating bath
JP7297771B2 (en) Electroless gold plating bath
KR100894127B1 (en) Electroless Nickel Plating Solution and Non-Cyanide Substituted Electroless Gold Plating Solution
EP4407067A1 (en) Plating bath composition for plating of precious metal and a method for depositing a precious metal layer
TW202231923A (en) Electroless gold plating solution

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061204

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20061218

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20061228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070412

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070416

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3948737

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100427

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20170427

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20170427

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20170427

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250