JP4128005B2 - 電気ニッケルめっき液 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明はニッケルめっきに関し、より詳細にはセラミック複合材に対して好適に使用されるニッケルめっき液、このめっき液を用いるめっき方法、および得られる製品に関する。
【０００２】
ニッケルめっきは、スズめっき、はんだめっき、金めっきなどの下地めっきとして電子工業の分野で広く利用されている。このような用途で使用するニッケルめっきは浴は、ワット浴、全塩化物浴、スルファミン酸浴、ホウフッ化酸浴等の強酸性のめっき液が広く用いられている。セラミックを複合化したチップ抵抗、チップコンデンサーなどの電子部品においても、スズめっき、はんだめっきの下地ニッケルとしてワット浴あるいはスルファミン酸浴が広く利用されている。
近年、電子工業の分野では遷移金属系酸化物を含有するセラミックを複合化した新しい部品が多く開発され、広く利用されている。しかしながら、遷移金属系酸化物を含有するセラミックを複合化した特殊な電子部品では、これら強酸性のニッケルめっき浴を用いると、そのセラミック部分がめっき液に浸食されるという問題があった。
このため、酸性のめっき液に浸食されやすい部分の浸食を少なくする試みがなされ、各種めっき液が報告されている。しかし、それらはいずれも析出効率が低く、作業性が低下するという問題があった。またセラミックを素材とした電子部品の電極のみめっきを施す必要がある場合でも、その電極部分のみだけでなく、その周辺のセラミック部分にまで析出が広がり、その部品の特性を阻害するという問題があった。
【０００３】
本発明は上記の課題を解決し、従来からのセラミックを複合化した電子部品およびフェライトなどの遷移金属系酸化物を含有するセラミック部分を浸食することなく、めっきされる部分にのみ効率よくニッケルめっきを施すことができるニッケルめっき液、該ニッケルめっき液を使用しためっき方法、およびかかるめっき方法に得られる物品、特にはチップ抵抗、チップコンデンサーなどの電子部品を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明は、ａ）ニッケルイオン、およびｂ）ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸、およびｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択されるキレート剤を含み、ｐＨが４−９の範囲であり、ニッケルイオンと塩素イオンとの比（Ｎｉ／Ｃｌ）が１以下である電気ニッケルめっき液を提供する。ニッケルイオン濃度は、好ましくは１−１００ｇ／Ｌ、より好ましくは１０−５０ｇ／Ｌ、最も好ましくは１０−３０ｇ／Ｌである。ニッケルイオン濃度が低すぎる場合には、被めっき品の高電流密度部分でのヤケ状の析出となりやすく、ニッケルイオン濃度が高すぎる場合には、めっき液中の安定性が低下し、水酸化物として不溶性化合物を生成することとなる。本発明においては、ニッケルイオンと塩素イオンとの比（Ｎｉ／Ｃｌ）が１以下である。これはニッケルイオン源の主成分が塩化ニッケルであることを意味する。好ましくはニッケルイオンと塩素イオンとの比は０．５よりも小さく、より好ましくはニッケル源として塩化ニッケルのみが使用される。
【０００５】
本発明においては、キレート剤として、ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸及びｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択される化合物が使用される。アミノポリカルボン酸としては、たとえばエチルイミノ−Ｎ，Ｎ−ジ酢酸、グリシン、イミノジ酢酸、ヒドロキシエチル・エチレンジアミン三酢酸、ニトリロトリ酢酸、ＥＤＴＡ、トリエチレンジアミンテトラ酢酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、ベータ−アラニンＮ，Ｎ−ジ酢酸、およびトリカルバリル酸などがあげられる。ポリカルボン酸としては、たとえばマロン酸、マレイン酸、クエン酸、グルコン酸、コハク酸、りんご酸、酒石酸などがあげられる。ポリホスホン酸としては、たとえば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、およびエチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸などがあげられる。好ましくはポリホスホン酸はアミノポリホスホン酸である。
【０００６】
キレート剤は、ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸及びｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択される化合物である。最も好ましくはキレート剤は、イミノジ酢酸、クエン酸、アミノトリメチレンホスホン酸からなる群から選択される少なくとも２種の化合物である。キレート剤の量は、合計で好ましくは０．０１−３モル／Ｌであり、より好ましくは０．１−０．５モル／Ｌである。また、２種のキレート剤の比率は任意であり、使用するニッケルの量、ニッケルイオン源などの条件に基づいて、適宜決定できる。
【０００７】
本発明にかかるめっき液は４−９のｐＨを有する。このｐＨ領域において効率の高い良好なめっき性が得られ、セラミックなどの素材についても浸食を効果的に抑制することができる。また有機添加剤を添加することなく緻密でバリヤー効果の高い析出被膜を得ることができる。
ｐＨは任意の酸またはアルカリにより調整することができる。任意の酸および塩基を使用することができ、無機酸、有機酸、無機塩基、および有機塩基のいずれも使用することができる。酸としては、たとえば硫酸、塩酸、スルファミン酸等の他、酢酸およびクエン酸などのキレート剤として使用される酸を使用することもできる。アルカリとしては、たとえば水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどの他、塩基性炭酸ニッケルなどを使用することもできる。また、作業条件によりｐＨが変動しやすい場合には、ホウ酸などのｐＨ緩衝成分を使用することもできる。
本発明のめっき液は、さらに光沢剤および界面活性剤などの公知の添加剤を含むことができる。
【０００８】
本発明は上記のめっき液を使用しためっき方法も提供する。
めっき条件としては、公知の条件を用いることができる。また被めっき物は何ら限定される者ではなく、任意の物質にめっきをすることができる。好ましくは本発明のめっき方法においては、セラミック複合部品であるチップ抵抗、チップコンデンサーなどの電子部品が好適にめっきされる。
陽極としては、ニッケル金属が通常使用されるが、場合によっては白金めっきしたチタン板などの不溶性電極も使用できる。浴温度は通常１０−８０℃であり、好ましくは３０−６５℃である。陰極電流密度は０．０２−１０Ａ／ｄｍ２とするのが好ましい。めっき時間は要求される膜厚により変化するが、通常は１０−１２０分程度である。めっき条件とその効果は公知であり、所望の性能に応じて当業者の適宜決定できる事項である。
【０００９】
本発明のめっき液は静止およびバレルのどちらでも使用できる。必要に応じて空気撹拌、カソード揺動、ポンプなどによるめっき液の流動の方法で撹拌することもできる。
本発明にかかるめっき方法により、素材を浸食することなく、セラミック複合部品にニッケルめっきを行うことできる。
【００１０】
以下に本発明の実施例を記載するが、かかる記載はあくまでも例示にすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。
実施例
実施例１
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ９．０
実施例２
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ７．０
実施例３
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ５．０
実施例４
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
イミノジ酢酸 ５０ｇ／Ｌ
クエン酸 ２０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ７．０
実施例５
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
イミノジ酢酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ７．０
実施例６
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ホウ酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ５．０
【００１１】
比較例１
硫酸ニッケル６水和物 ３５０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル６水和物 ４５ｇ／Ｌ
ホウ酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ ４．２
比較例２
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 １００ｇ／Ｌ
ｐＨ ５．０
比較例３
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
ｐＨ ５．０
比較例４
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
イミノジ酢酸 １００ｇ／Ｌ
ｐＨ ５．０
比較例５
硫酸ニッケル６水和物 ３５０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル６水和物 ４５ｇ／Ｌ
ホウ酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ ６．０
【００１２】
上記の各めっき液を使用し、以下のめっき条件においてめっきを行った。
めっき部品 セラミック製チップ部品
めっき法 バレルめっき
液温 ５０℃
陰極電流密度 ０．０５−０．２Ａ／ｄｍ２
実験結果を以下の表に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
実施例で得られた皮膜はいずれも均一な無光沢または微光沢外観を有していた。これらのめっき皮膜の膜厚はクロスセクションによる断面観察により測定した。
実験結果から、本発明のめっき液を使用すると、セラミック部分を浸食することなく、めっきされる部分にのみ効率よくニッケルめっきを施すことができることが示される。
本発明はニッケルめっきに関し、より詳細にはセラミック複合材に対して好適に使用されるニッケルめっき液、このめっき液を用いるめっき方法、および得られる製品に関する。
【０００２】
ニッケルめっきは、スズめっき、はんだめっき、金めっきなどの下地めっきとして電子工業の分野で広く利用されている。このような用途で使用するニッケルめっきは浴は、ワット浴、全塩化物浴、スルファミン酸浴、ホウフッ化酸浴等の強酸性のめっき液が広く用いられている。セラミックを複合化したチップ抵抗、チップコンデンサーなどの電子部品においても、スズめっき、はんだめっきの下地ニッケルとしてワット浴あるいはスルファミン酸浴が広く利用されている。
近年、電子工業の分野では遷移金属系酸化物を含有するセラミックを複合化した新しい部品が多く開発され、広く利用されている。しかしながら、遷移金属系酸化物を含有するセラミックを複合化した特殊な電子部品では、これら強酸性のニッケルめっき浴を用いると、そのセラミック部分がめっき液に浸食されるという問題があった。
このため、酸性のめっき液に浸食されやすい部分の浸食を少なくする試みがなされ、各種めっき液が報告されている。しかし、それらはいずれも析出効率が低く、作業性が低下するという問題があった。またセラミックを素材とした電子部品の電極のみめっきを施す必要がある場合でも、その電極部分のみだけでなく、その周辺のセラミック部分にまで析出が広がり、その部品の特性を阻害するという問題があった。
【０００３】
本発明は上記の課題を解決し、従来からのセラミックを複合化した電子部品およびフェライトなどの遷移金属系酸化物を含有するセラミック部分を浸食することなく、めっきされる部分にのみ効率よくニッケルめっきを施すことができるニッケルめっき液、該ニッケルめっき液を使用しためっき方法、およびかかるめっき方法に得られる物品、特にはチップ抵抗、チップコンデンサーなどの電子部品を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明は、ａ）ニッケルイオン、およびｂ）ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸、およびｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択されるキレート剤を含み、ｐＨが４−９の範囲であり、ニッケルイオンと塩素イオンとの比（Ｎｉ／Ｃｌ）が１以下である電気ニッケルめっき液を提供する。ニッケルイオン濃度は、好ましくは１−１００ｇ／Ｌ、より好ましくは１０−５０ｇ／Ｌ、最も好ましくは１０−３０ｇ／Ｌである。ニッケルイオン濃度が低すぎる場合には、被めっき品の高電流密度部分でのヤケ状の析出となりやすく、ニッケルイオン濃度が高すぎる場合には、めっき液中の安定性が低下し、水酸化物として不溶性化合物を生成することとなる。本発明においては、ニッケルイオンと塩素イオンとの比（Ｎｉ／Ｃｌ）が１以下である。これはニッケルイオン源の主成分が塩化ニッケルであることを意味する。好ましくはニッケルイオンと塩素イオンとの比は０．５よりも小さく、より好ましくはニッケル源として塩化ニッケルのみが使用される。
【０００５】
本発明においては、キレート剤として、ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸及びｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択される化合物が使用される。アミノポリカルボン酸としては、たとえばエチルイミノ−Ｎ，Ｎ−ジ酢酸、グリシン、イミノジ酢酸、ヒドロキシエチル・エチレンジアミン三酢酸、ニトリロトリ酢酸、ＥＤＴＡ、トリエチレンジアミンテトラ酢酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、ベータ−アラニンＮ，Ｎ−ジ酢酸、およびトリカルバリル酸などがあげられる。ポリカルボン酸としては、たとえばマロン酸、マレイン酸、クエン酸、グルコン酸、コハク酸、りんご酸、酒石酸などがあげられる。ポリホスホン酸としては、たとえば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、およびエチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸などがあげられる。好ましくはポリホスホン酸はアミノポリホスホン酸である。
【０００６】
キレート剤は、ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸及びｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択される化合物である。最も好ましくはキレート剤は、イミノジ酢酸、クエン酸、アミノトリメチレンホスホン酸からなる群から選択される少なくとも２種の化合物である。キレート剤の量は、合計で好ましくは０．０１−３モル／Ｌであり、より好ましくは０．１−０．５モル／Ｌである。また、２種のキレート剤の比率は任意であり、使用するニッケルの量、ニッケルイオン源などの条件に基づいて、適宜決定できる。
【０００７】
本発明にかかるめっき液は４−９のｐＨを有する。このｐＨ領域において効率の高い良好なめっき性が得られ、セラミックなどの素材についても浸食を効果的に抑制することができる。また有機添加剤を添加することなく緻密でバリヤー効果の高い析出被膜を得ることができる。
ｐＨは任意の酸またはアルカリにより調整することができる。任意の酸および塩基を使用することができ、無機酸、有機酸、無機塩基、および有機塩基のいずれも使用することができる。酸としては、たとえば硫酸、塩酸、スルファミン酸等の他、酢酸およびクエン酸などのキレート剤として使用される酸を使用することもできる。アルカリとしては、たとえば水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどの他、塩基性炭酸ニッケルなどを使用することもできる。また、作業条件によりｐＨが変動しやすい場合には、ホウ酸などのｐＨ緩衝成分を使用することもできる。
本発明のめっき液は、さらに光沢剤および界面活性剤などの公知の添加剤を含むことができる。
【０００８】
本発明は上記のめっき液を使用しためっき方法も提供する。
めっき条件としては、公知の条件を用いることができる。また被めっき物は何ら限定される者ではなく、任意の物質にめっきをすることができる。好ましくは本発明のめっき方法においては、セラミック複合部品であるチップ抵抗、チップコンデンサーなどの電子部品が好適にめっきされる。
陽極としては、ニッケル金属が通常使用されるが、場合によっては白金めっきしたチタン板などの不溶性電極も使用できる。浴温度は通常１０−８０℃であり、好ましくは３０−６５℃である。陰極電流密度は０．０２−１０Ａ／ｄｍ２とするのが好ましい。めっき時間は要求される膜厚により変化するが、通常は１０−１２０分程度である。めっき条件とその効果は公知であり、所望の性能に応じて当業者の適宜決定できる事項である。
【０００９】
本発明のめっき液は静止およびバレルのどちらでも使用できる。必要に応じて空気撹拌、カソード揺動、ポンプなどによるめっき液の流動の方法で撹拌することもできる。
本発明にかかるめっき方法により、素材を浸食することなく、セラミック複合部品にニッケルめっきを行うことできる。
【００１０】
以下に本発明の実施例を記載するが、かかる記載はあくまでも例示にすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。
実施例
実施例１
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ９．０
実施例２
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ７．０
実施例３
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ５．０
実施例４
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
イミノジ酢酸 ５０ｇ／Ｌ
クエン酸 ２０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ７．０
実施例５
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
イミノジ酢酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ７．０
実施例６
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 ５０ｇ／Ｌ
ホウ酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ（ＮａＯＨで調整） ５．０
【００１１】
比較例１
硫酸ニッケル６水和物 ３５０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル６水和物 ４５ｇ／Ｌ
ホウ酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ ４．２
比較例２
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
クエン酸 １００ｇ／Ｌ
ｐＨ ５．０
比較例３
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
アミノトリメチレンホスホン酸 １００ｇ／Ｌ
ｐＨ ５．０
比較例４
塩化ニッケル６水和物 １００ｇ／Ｌ
イミノジ酢酸 １００ｇ／Ｌ
ｐＨ ５．０
比較例５
硫酸ニッケル６水和物 ３５０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル６水和物 ４５ｇ／Ｌ
ホウ酸 ５０ｇ／Ｌ
ｐＨ ６．０
【００１２】
上記の各めっき液を使用し、以下のめっき条件においてめっきを行った。
めっき部品 セラミック製チップ部品
めっき法 バレルめっき
液温 ５０℃
陰極電流密度 ０．０５−０．２Ａ／ｄｍ２
実験結果を以下の表に示す。
【００１３】
【表１】
実施例で得られた皮膜はいずれも均一な無光沢または微光沢外観を有していた。これらのめっき皮膜の膜厚はクロスセクションによる断面観察により測定した。
実験結果から、本発明のめっき液を使用すると、セラミック部分を浸食することなく、めっきされる部分にのみ効率よくニッケルめっきを施すことができることが示される。
Claims (4)
- ａ）塩化ニッケル、ｂ）ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸、およびｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択されるキレート剤、ｃ）水、およびｄ）任意にｐＨを調整する化合物を本質的成分とする、
ｐＨが４−９の範囲であり、ニッケルイオンと塩素イオンとの比（Ｎｉ／Ｃｌ）が１以下である電気ニッケルめっき液。 - アミノポリカルボン酸がイミノジ酢酸、ポリカルボン酸がクエン酸、ポリホスホン酸がアミノトリメチレンホスホン酸である、請求項１記載のめっき液。
- セラミック複合材にニッケルめっきする方法であって、
セラミック複合材と
ａ）塩化ニッケル、ｂ）ｉ）アミノポリカルボン酸、ｉｉ）ポリカルボン酸、およびｉｉｉ）ポリホスホン酸の３つの群のうち、少なくとも２つの群から選択されるキレート剤、ｃ）水、およびｄ）任意にｐＨを調整する化合物を本質的成分とする、ｐＨが４−９の範囲であり、ニッケルイオンと塩素イオンとの比（Ｎｉ／Ｃｌ）が１以下であるニッケルめっき液とを接触させ；
セラミック複合材を侵食することなくセラミック複合材にニッケルめっきを施すことができる十分な時間の間、ニッケルめっき液に電流を流す、ことを特徴とするめっきする方法。 - アミノポリカルボン酸がイミノジ酢酸、ポリカルボン酸がクエン酸、ポリホスホン酸がアミノトリメチレンホスホン酸である請求項３記載のめっき方法。
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