JP5622678B2 - イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物を含有するメッキ浴 - Google Patents
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Description
(1)作業性が低下する。
(2)メッキの界面精度が低下する。
(3)高速メッキにおいてリザーブタンクからメッキ液が溢れ出してくる。
(4)被メッキ物の表面のピットの原因になる。
(5)メッキの未着部分が発生する。
そのため、ノニオン性界面活性剤の末端にハロゲンや低級アルキル等を導入したものが知られている。しかし、低起泡性にすると水への溶解度が低下し、逆に、溶解度をあまり落とさないようにすると消泡性が低下して発泡し易くなり、上記弊害が解消されないという問題がある。
本発明は、各種のメッキ液において、水への溶解性と消泡性を両立できるとともに、メッキ液の管理を容易にすることを技術的課題とする。
(B)酸又はその塩とを含有するメッキ浴において、
イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物(C)をノニオン性界面活性剤として含有し、
当該化合物(C)は、C 2 〜C 4 アルキレンより選ばれたオキシアルキレン鎖を有し、上記オキシアルキレン鎖の末端にはイミダゾール環が位置し、且つ、当該イミダゾール環はオキシアルキレン鎖に窒素原子を介して結合するとともに、このイミダゾール環のうちのオキシアルキレン鎖が結合する窒素原子ではない他方の窒素原子には、C 1 〜C 4 アルキル、C 1 〜C 4 アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、アリル、ビニル、水素よりなる群から選ばれた置換基が結合することを特徴とするメッキ浴である。
オキシアルキレン鎖が付加するイミダゾール環には、C1〜C4アルキル、C1〜C4アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシアルキル、アリル、水素よりなる群から選ばれた置換基が結合し、
末端にイミダゾール環が結合するオキシアルキレン鎖の他端が、
(a)フェノール、アルキルフェノール、アリールアルキルフェノール、ナフトール、アルキルナフトール、アルカノールの酸素原子、或いは、(b)別のイミダゾール環の3位の窒素原子に結合するか、
又は、(c)ビスフェノール構造、(d)アルキレンポリアミン構造、(e)アルキルアミン構造のいずれかを介して、末端にイミダゾール環が結合する別のオキシアルキレン鎖に結合した化合物であることを特徴とするメッキ浴である。
また、前述したように、銅メッキ液を初めとして各種メッキ液では、界面活性剤とレベリング効果のある添加剤を併用する場合が多いが、ノニオン界面活性剤の分子中にイミダゾール環基が存在する本発明の新規化合物をメッキ浴に使用すると、界面活性剤の作用とレベリング作用を兼備できるため、化合物の分析や薬剤の補給が容易になって、メッキ液を簡便に管理できる。
本発明のメッキ浴は電気メッキ浴又は無電解メッキ浴を問わない。
(1)化合物(A)
オキシアルキレン鎖(−(AO)n−)の一端にイミダゾール環の3位の窒素原子が結合するとともに、当該オキシアルキレン鎖の他端にフェノール、アルキルフェノール、アリールアルキルフェノール、ナフトール、アルキルナフトール、アルカノールの酸素原子が結合したもので、下記の一般式(a)で表される。
このイミダゾール環の1位の窒素原子に結合する置換基R4はC1〜C4アルキル、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、アリル、ビニル、水素から選ばれ、イミダゾール環に結合する置換基R1、R2、R3はC1〜C4アルキル、C1〜C4アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシアルキル、アリル、水素から選ばれる。
オキシアルキレン鎖の末端にイミダゾール環の3位の窒素原子が結合するとともに、当該オキシアルキレン鎖の他端に別のイミダゾール環の3位の窒素原子が結合したもので、下記の一般式(b)で表される。
即ち、当該化合物(B)において、オキシアルキレン鎖、イミダゾール環に結合する置換基R1、R2、R3、或いは、イミダゾール環の1位の窒素原子に結合する置換基R4は上記化合物(A)と同様である。
オキシアルキレン鎖の末端にイミダゾール環の3位の窒素原子が結合するとともに、当該オキシアルキレン鎖の他端にビスフェノール構造を介して、末端にイミダゾール環が結合した別のオキシアルキレン鎖が結合したもので、下記の一般式(c)で表される。
即ち、当該化合物(C)において、オキシアルキレン鎖、イミダゾール環に結合する置換基R1、R2、R3、或いは、イミダゾール環の1位の窒素原子に結合する置換基R4は上記化合物(A)と同様である。
オキシアルキレン鎖の末端にイミダゾール環の3位の窒素原子が結合するとともに、当該オキシアルキレン鎖の他端にアルキレンポリアミン構造を介して、末端にイミダゾール環が結合した別のオキシアルキレン鎖が結合したもので、下記の一般式(d)で表される。
即ち、当該化合物(D)において、オキシアルキレン鎖、イミダゾール環に結合する置換基R1、R2、R3、或いは、イミダゾール環の1位の窒素原子に結合する置換基R4は上記化合物(A)と同様である。また、アルキレンポリアミン構造はエチレンジアミン、メチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ペンタエチレントリアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどを意味する。
オキシアルキレン鎖の末端にイミダゾール環の3位の窒素原子が結合するとともに、当該オキシアルキレン鎖の他端にアルキルアミン構造を介して、末端にイミダゾール環が結合した別のオキシアルキレン鎖が結合したもので、下記の一般式(e)で表される。
即ち、当該化合物(E)において、オキシアルキレン鎖、イミダゾール環に結合する置換基R1、R2、R3、或いは、イミダゾール環の1位の窒素原子に結合する置換基R4は上記化合物(A)と同様である。
例えば、上記従来型のノニオン性界面活性剤の末端水酸基を塩素やメタンスルホネートのような脱離基に置換した後、上記イミダゾール化合物と約50℃〜150℃の温度にて1〜50時間反応させることにより得られる。
(1)化合物1
ω−(1−(2−メトキシエチル)イミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)ラウリルアルコールポリプロポキシレート(PO2)ポリエトキシレート(EO12)
この化合物1は下式(f)で表される。
ω−(1−ブチルイミダゾリウムクロリド−3−イル)ポリオキシエチレン(EO14)−α−ナフチルエーテル
この化合物2は下式(g)で表される。
ω−(1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)クミルフェノールポリエトキシレート(EO12)ポリプロポキシレート(PO3)
この化合物3は下式(h)で表される。
ω−(1,4−ジメチルイミダゾリウムクロリド−3−イル)ポリオキシプロピレン(PO5)ポリオキシエチレン(EO15)−ジスチリルフェニルエーテル
この化合物4は前記一般式(a)で表される化合物Aに属する。
(5)化合物5
ω,ω′−ビス(1−アリルイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)ビスフェノールAポリエトキシレート(EO14)
この化合物5は前記一般式(c)で表される化合物Cに属する。
(6)化合物6
ω,ω′−ビス(1−ブチルイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)プルロニック型ポリプロポキシレート(PO30)ポリエトキシレート(EO26)
この化合物6は前記一般式(b)で表される化合物Bに属する。
(7)化合物7
ω,ω′,ω′′′,ω′′′′−テトラ(1−メチル−4−クロロイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)テトロニック型エチレンジアミンポリプロポキシレート(PO20)ポリエトキシレート(EO20)
この化合物7は前記一般式(d)で表される化合物Dに属する。
(8)化合物8
ω,ω′−(1−エチル−5−メトキシイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)オレイルアミンポリプロポキシレート(PO6)ポリエトキシレート(EO18)
この化合物8は前記一般式(e)で表される化合物Eに属する。
(B)有機酸、無機酸、或はその塩と、
(C)上記イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物とを含有するメッキ浴である。
この場合、上記メッキ浴は電気メッキ浴、無電解メッキ浴を問わず(本発明5)、スズ、銀、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛、アンチモン、ニッケル、金、白金、パラジウム、鉛からなる群より選ばれた所定の金属又はこれらの二種以上の合金のメッキ浴に、上記イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物をノニオン性界面活性剤として含有したものである。
二種以上の合金としては、スズ−銅合金、スズ−銀合金、スズ−亜鉛合金、スズ−ビスマス合金、スズ−インジウム合金、スズ−鉛合金、金−ニッケル合金、銀−パラジウム合金、パラジウム−インジウム合金、スズ−銅−銀合金、スズ−銅−ビスマスなどが挙げられる。
このうち、好ましいメッキ浴は、スズ、銀、銅より選ばれた金属又はこれらの2種以上の合金のメッキ浴である(本発明3参照)。
金属酸化物としては、酸化第一スズ、酸化銅、酸化ニッケル、酸化ビスマス、酸化インジウムなどが挙げられ、金属のハロゲン化物としては、塩化第一スズ、塩化ビスマス、臭化ビスマス、塩化インジウム、ヨウ化インジウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化第一銅、塩化第二銅、塩化ニッケル、塩化パラジウム、塩化金などが挙げられる。
無機酸又は有機酸の金属塩としては、硫酸銅、硫酸第一スズ、硫酸ビスマス、硫酸インジウム、硫酸亜鉛、硫酸ニッケル、硝酸ビスマス、硝酸銀、酢酸ニッケル、スズ酸ナトリウム、ホウフッ化第一スズ、ケイフッ化鉛、メタンスルホン酸第一スズ、メタンスルホン酸鉛、メタンスルホン酸亜鉛、メタンスルホン酸ビスマス、メタンスルホン酸ニッケル、メタンスルホン酸パラジウム、メルカプトコハク酸金、エタンスルホン酸第一スズ、エタンスルホン酸白金、2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ビスマス、スルファミン酸インジウムなどが挙げられる。また、白金や金などの貴金属の塩としては、トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィンなどのリン化合物の錯体塩を使用することもできる。
また、無機酸、有機酸又はその塩(B)は単用又は併用でき、メッキ浴中での含有量は0.1〜300g/Lであり、好ましくは10〜200g/Lである。
上記イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物(C)は単用又は併用でき、そのメッキ浴に対する含有量は0.01〜30g/L、好ましくは0.2〜10g/Lである。
尚、本発明のメッキ浴で電気メッキを行う場合、上記各成分の添加濃度はバレルメッキ、ラックメッキ、高速連続メッキ、ラックレスメッキなどのメッキ方式に応じて任意に調整・選択することになる。
上記界面活性剤には通常のノニオン系、アニオン系、両性、或はカチオン系などの各種界面活性剤が挙げられ、メッキ皮膜の外観、緻密性、平滑性、密着性などの改善に寄与する。
上記アニオン系界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩などが挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、モノ〜トリアルキルアミン塩、ジメチルジアルキルアンモニウム塩、トリメチルアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。ノニオン系界面活性剤としては、C1〜C20アルカノール、フェノール、ナフトール、ビスフェノール類、C1〜C25アルキルフェノール、アリールアルキルフェノール、C1〜C25アルキルナフトール、C1〜C25アルコキシルリン酸(塩)、ソルビタンエステル、ポリアルキレングリコール、C1〜C22脂肪族アミドなどにエチレンオキシド(EO)及び/又はプロピレンオキシド(PO)を2〜300モル付加縮合させたものなどが挙げられる。両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン、イミダゾリンベタイン、スルホベタイン、アミノカルボン酸などが挙げられる。
上記界面活性剤の具体例は前述した通りである。
上記塩化物はメッキ浴中で塩素イオンを供給可能な化合物を意味し、塩化ナトリウム、塩化水素、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化銅などが挙げられる。第4アルキルアンモニウムクロリド、クロル酢酸などの塩素系有機化合物などであっても良い。
なかでも、C.I.ベーシックレッド2などのトルイジン染料、C.I.ダイレクトイエロー1、C.I.ヤーナスグリーンBなどのアゾ染料、3−アミノ−6−ジメチルアミノ−2−メチルフェナジン一塩酸などのフェナジン系染料、2′−ビス(2−イミダゾリン)などのイミダゾリン類、ベンゾイミダゾール類、2−ビニルピリジン、4−アセチルピリジン、2,2′−ビピリジル、フェナントロリンなどのピリジン類、キノリン類、アニリン、チオ尿素、ジメチルチオ尿素などのチオ尿素類、アミノメチレンアミノ酢酸などのアミノカルボン酸類が好ましい。
なかでも、チオ尿素類、ベンゾチアゾール類、メルカプタン類、スルフィド類などが好ましい。
例えば、チオグリコール酸、チオジグリコール酸、チオグリコール、チオジグリコール、メルカプトコハク酸、3,6−ジチア−1,8−オクタンジオール、3,6,9−トリチアデカン−1,11−ジスルホン酸、チオビス(ドデカエチレングリコール)、ジチオジアニリン、ジピリジルジスルフィド、メルカプトコハク酸、亜硫酸塩、チオ硫酸塩などの含イオウ化合物、トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィンなどのリン化合物を添加する。
また、例えば、中性スズメッキ浴では、Sn2+を浴中で安定化させて白色沈殿の発生や浴の分解を防止するために錯化剤が必要である。
当該錯化剤は、オキシカルボン酸、ポリカルボン酸、モノカルボン酸などであり、具体的には、グルコン酸、クエン酸、グルコヘプトン酸、グルコノラクトン、グルコヘプトラクトン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、アスコルビン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、ジグリコール酸、或はこれらの塩などが挙げられる。好ましくは、グルコン酸、クエン酸、グルコヘプトン酸、グルコノラクトン、グルコヘプトラクトン、或はこれらの塩などである。
また、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、イミノジ酢酸(IDA)、イミノジプロピオン酸(IDP)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)、エチレンジオキシビス(エチルアミン)−N,N,N′,N′−テトラ酢酸、グリシン類、ニトリロトリメチルホスホン酸、或はこれらの塩なども有効である。
この錯化剤にはチオ尿素類が好ましく、チオ尿素類には、チオ尿素、或は、1,3―ジメチルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、ジエチルチオ尿素(例えば、1,3―ジエチル―2―チオ尿素)、N,N′―ジイソプロピルチオ尿素、アリルチオ尿素、アセチルチオ尿素、エチレンチオ尿素、1,3―ジフェニルチオ尿素、二酸化チオ尿素、チオセミカルバジド等のチオ尿素誘導体が挙げられる。
当該チオ尿素類と同様の錯化作用を奏する化合物として、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩(EDTA・2Na)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)、エチレンジアミンテトラプロピオン酸、エチレンジアミンテトラメチレンリン酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンリン酸、ニトリロ三酢酸(NTA)、イミノジ酢酸(IDA)、イミノジプロピオン酸(IDP)、アミノトリメチレンリン酸、アミノトリメチレンリン酸五ナトリウム塩、ベンジルアミン、2―ナフチルアミン、イソブチルアミン、イソアミルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサエチレンヘプタミン、シンナミルアミン、p―メトキシシンナミルアミンなども有効である。
上記pH調整剤についてもメッキ浴において通常使用される化合物を用いることができ、例えば、リン酸、酢酸、ホウ酸、酒石酸などのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、有機アミン塩などを使用でき、さらに、多塩基酸の場合には、水素イオンを含む酸性塩を単独で、又は適宜混合して使用できる。尚、銀−スズ合金浴のようなスズ塩を含有する銀合金メッキ浴では、カテコール、ハイドロキノン、フェノールスルホン酸、ナフトールスルホン酸、アスコルビン酸などの酸化防止剤を添加することにより第一スズ塩の酸化を有効に抑制できる。
電子部品には、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フィルムキャリア、半導体集積回路、抵抗、コンデンサ、フィルタ、インダクタ、サーミスタ、水晶振動子、スイッチ、リード線などが挙げられる。
上記製造例、実施例、試験例の「部」、「%」は基本的に重量基準である。
尚、本発明は下記の製造例、実施例などに拘束されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意の変形をなし得ることは勿論である。
下記の製造例1〜8のうち、製造例1は前記一般式(a)に属する前記化合物2の例、製造例2は前記一般式(c)に属する前記化合物5の例、製造例3は前記一般式(a)に属する前記化合物1の例、製造例4は前記一般式(a)に属する前記化合物3の例、製造例5は前記一般式(a)に属する前記化合物4の例、製造例6は前記一般式(b)に属する前記化合物6の例、製造例7は前記一般式(d)に属する前記化合物7の例、製造例8は前記一般式(e)に属する前記化合物8の例である。
温度計、攪拌機を取り付けた200mlの3つ口フラスコに、ω−クロロポリオキシエチレン(EO14)−α−ナフチルエーテル20g、1−ブチルイミダゾール3.18gおよびメチルセロソルブ20mlを加えた。系内を窒素置換した後、攪拌下、120℃で18時間反応させた。反応終了後、内容物を2N−水酸化ナトリウム水溶液と塩化メチレンで振り、塩化メチレン層を分液した。この塩化メチレン層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を留去してω−(1−ブチルイミダゾリウムクロリド−3−イル)ポリオキシエチレン(EO14)−α−ナフチルエーテル(前記一般式(a)に属する化合物2)21.5gを得た。尚、この化合物2は前記構造式(g)で表される。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C45H75N2014Clとして
計算値(%) C:59.83 H:8.31 N:3.10 Cl:3.93
実測値(%) C:60.45 H:8.72 N:2.89 Cl:3.61
温度計、攪拌機を取り付けた200mlの3つ口フラスコに、ビスフェノールAポリエトキシレート(EO14)−ω,ω′−ジメシレート20g、1−アリルイミダゾール4.32gおよびメチルセロソルブ20mlを加えた。系内を窒素置換した後、攪拌下、100℃で24時間反応させた。反応終了後、内容物を2N−水酸化ナトリウム水溶液と塩化メチレンで振り、塩化メチレン層を分液した。この塩化メチレン層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を留去してω,ω′−ビス(1−アリルイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)ビスフェノールAポリエトキシレート(EO14)(前記一般式(c)に属する化合物5)23.8gを得た。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C57H92N4020S2として
計算値(%) C:56.25 H:7.57 N:4.61 S:5.26
実測値(%) C:56.68 H:7.92 N:4.27 S:5.08
上記製造例2と同様にして、ラウリルアルコールポリプロポキシレート(PO2)ポリエトキシレート(EO12)−ω−メシレート20g及び1−(2−メトキシエチル)イミダゾール2.77gから、ω−(1−(2−メトキシエチル)イミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)ラウリルアルコールポリプロポキシレート(PO2)ポリエトキシレート(EO12)(前記一般式(a)に属する化合物1)20.9gを得た。尚、この化合物1は前記構造式(f)で表される。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C49H98N2016Sとして
計算値(%) C:56.87 H:9.48 N:2.71 S:3.09
実測値(%) C:57.02 H:9.54 N:2.51 S:2.86
上記製造例2と同様にして、クミルフェノールポリプロポキシレート(PO3)ポリエトキシレート(EO12)−ω−メシレート20g及び1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール2.25gから、ω−(1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)クミルフェノールポリプロポキシレート(PO3)ポリエトキシレート(EO12)(前記一般式(a)に属する化合物3)21.3gを得た。尚、この化合物3は前記構造式(h)で表される。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C54H92N2019Sとして
計算値(%) C:58.70 H:8.33 N:2.54 S:2.90
実測値(%) C:59.50 H:8.73 N:2.38 S:2.76
上記製造例1と同様にして、ω−クロロポリオキシプロピレン(PO5)ポリオキシエチレン(EO15)−ジスチリルフェニルエーテル20g及び1,4−ジメチルイミダゾール1.51gから、ω−(1,4−ジメチルイミダゾリウムクロリド−3−イル)ポリオキシプロピレン(PO5)ポリオキシエチレン(EO15)−ジスチリルフェニルエーテル(前記一般式(a)に属する化合物4)20.4gを得た。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C72H119N2020Clとして
計算値(%) C:63.23 H:8.71 N:2.05 S:2.60
実測値(%) C:63.81 H:8.92 N:1.98 S:2.43
上記製造例2と同様にして、プルロニック型ポリプロポキシレート(PO30)ポリエトキシレート(EO26)−ω,ω′−ジメシレート20g及び1−ブチルイミダゾール1.62gから、ω,ω′−ビス(1−ブチルイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)プルロニック型ポリプロポキシレート(PO30)ポリエトキシレート(EO26)(前記一般式(b)に属する化合物6)19.6gを得た。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C158H314N4061S2として
計算値(%) C:57.35 H:9.50 N:1.69 S:1.94
実測値(%) C:58.10 H:9.87 N:1.51 S:1.74
上記製造例2と同様にして、テトロニック型エチレンジアミンポリプロポキシレート(PO20)ポリエトキシレート(EO20)−ω,ω′,ω′′,ω′′′−テトラメシレート20g及び1−メチル−4−クロロイミダゾール3.86gから、ω,ω′,ω′′,ω′′′−テトラ(1−メチル−4−クロロイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)テトロニック型エチレンジアミンポリプロポキシレート(PO20)ポリエトキシレート(EO20)(前記一般式(d)に属する化合物7)20.9gを得た。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C122H236N10048S4Cl4として
計算値(%) C:50.87 H:8.20 N:4.86 S:2.22 Cl:4.93
実測値(%) C:51.23 H:8.71 N:4.59 S:2.07 Cl:4.75
上記製造例2と同様にして、オレイルアミンポリプロポキシレート(PO6)ポリエトキシレート(EO18)−ω,ω′−ジメシレート20g及び1−エチル−5−メトキシイミダゾール3.22gから、ω,ω′−(1−エチル−5−メトキシイミダゾリウムメタンスルホネート−3−イル)オレイルアミンポリプロポキシレート(PO6)ポリエトキシレート(EO18)(前記一般式(e)に属する化合物8)21.2gを得た。
そして、元素分析によりその生成を確認した。
元素分析値:C86H169N5030S2として
計算値(%) C:56.86 H:9.31 N:3.86 S:3.53
実測値(%) C:57.23 H:9.61 N:3.72 S:3.29
次いで、本発明のイミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物である上記化合物1〜8について、従来のオキシアルキレン型ノニオン性界面活性剤を比較化合物として消泡性試験を行って、消泡性の優劣を評価した。
実施例1〜18のうち、実施例1は銅メッキ浴、実施例2はスズ−銅合金メッキ浴、実施例3は銀メッキ浴、実施例4はスズ−銀合金メッキ浴、実施例5は金メッキ浴、実施例6は酸性スズメッキ浴、実施例7は金メッキ浴、実施例8は金−ニッケル合金メッキ浴、実施例9はニッケルメッキ浴、実施例10は銀−パラジウム合金メッキ浴、実施例11はパラジウムメッキ浴、実施例12はスズ−亜鉛合金メッキ浴、実施例13はスズ−鉛合金メッキ浴、実施例14は白金メッキ浴、実施例15はパラジウム−インジウム合金メッキ浴、実施例16はビスマスメッキ浴、実施例17は中性スズメッキ浴、実施例18はスズメッキ浴、実施例19は銀メッキ浴の各例である。
このうち、実施例7、実施例11、実施例14、実施例18〜19は各無電解メッキ浴の例、その他の実施例はすべて電気メッキ浴の例である。
下記の組成により電気銅メッキ浴を調製した。
硫酸銅(Cu2+として) 50g/L
硫酸 50g/L
化合物4 0.1g/L
ヤーナスグリーンB 0.002g/L
塩化ナトリウム 0.1g/L
ポリエチレングリコール(平均分子量2,000) 0.1g/L
このメッキ浴を使用して下記条件で銅板上に電気銅メッキを行い、平滑で光沢のある良好な銅メッキ皮膜を得た。
[メッキ条件]
温度 30℃
電流密度 5A/dm2
下記の組成により電気スズ−銅合金メッキ浴を調製した。
メタンスルホン酸スズ(Sn2+として) 20g/L
2−ヒドロキシエタンスルホン酸銅(Cu2+として) 10g/L
メタンスルホン酸 100g/L
3,6−ジチア−1,8−オクタンジオール 10g/L
化合物2 3g/L
化合物6 5g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気銅−スズ合金メッキを行い、良好な銅−スズ合金メッキ皮膜を得た。蛍光X線による半定量の結果、銅含有率は約60重量%であった。
[メッキ条件]
温度 30℃
電流密度 1A/dm2
下記の組成により電気銀メッキ浴を調製した。
2−ヒドロキシプロパンスルホン酸銀(Ag+として) 20g/L
3,6−ジチア−1,8−オクタンジオール 20g/L
化合物3 3g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気銀めっきを行い、良好な銀めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH(メタンスルホン酸にて調整) 0.98
温度 25℃
電流密度 1A/dm2
下記の組成により電気スズ−銀合金メッキ浴を調製した。
エタンスルホン酸スズ(Sn2+として) 25g/L
エタンスルホン酸銀(Ag+として) 0.6g/L
エタンスルホン酸 70g/L
チオ尿素 5g/L
2−メルカプトベンゾチアゾール 0.2g/L
化合物2 5g/L
カテコール 0.5g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気スズ−銀合金めっきを行い、良好なスズ−銀合金めっき皮膜を得た。蛍光X線による半定量の結果、銀含有率は約5重量%であった。
[メッキ条件]
温度 25℃
電流密度 5A/dm2
下記の組成により電気金メッキ浴を調製した。
メルカプトコハク酸金(Au+として) 7g/L
1,3−ジメチルチオ尿素 5g/L
化合物4 5g/L
この水溶液を使用して下記条件でニッケル板上に電気金めっきを行い、良好な金めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH 6.0
温度 55℃
電流密度 1A/dm2
下記の組成により電気スズメッキ浴を調製した。
メタンスルホン酸スズ(Sn2+として) 30g/L
化合物3 3g/L
ハイドロキノン 0.7g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気スズめっきを行い、白色でムラのない良好なスズめっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
温度 30℃
電流密度 5A/dm2
下記の組成により無電解金メッキ浴を調製した。
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン金(Au+として) 2g/L
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン 20g/L
EDTA 5g/L
化合物1 1g/L
この水溶液を使用して下記条件で無電解ニッケル−リン合金めっき上に無電解金めっきを行い、良好な金めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH 7.0
温度 85℃
下記の組成により電気金−ニッケル合金メッキ浴を調製した。
塩化金(Au+として) 5g/L
塩化ニッケル(Ni2+として) 0.1g/L
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン 70g/L
化合物2 2g/L
ニッケル電気めっき皮膜上にこの水溶液を使用して下記条件で電気金−ニッケル合金めっきを行い、白色を帯びた良好な金−ニッケル合金めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH 6.0
温度 30℃
電流密度 3A/dm2
下記の組成により電気ニッケルメッキ浴を調製した。
硫酸ニッケル(Ni2+として) 50g/L
塩化ニッケル(Ni2+として) 10g/L
ホウ酸 30g/L
1,5−ナフタレンジスルホン酸ナトリウム 8g/L
ラウリル硫酸ナトリウム 0.1g/L
化合物3 3g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気ニッケルめっきを行い、光沢のある良好なニッケルめっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH 5.0
温度 55℃
電流密度 5A/dm2
下記の組成により電気銀−パラジウム合金メッキ浴を調製した。
塩化パラジウム(パラジウムとして) 6g/L
グリシン 75g/L
硝酸銀(Ag+として) 2g/L
化合物5 5g/L
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン 160g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気銀−パラジウム合金めっきを行い、良好な銀色の銀−パラジウム合金めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH 9.0
電流密度 1A/dm2
下記の組成により無電解パラジウムメッキ浴を調製した。
塩化パラジウム(パラジウムとして) 1g/L
化合物7 1g/L
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン 20g/L
電気ニッケルめっきを施した銅板上に、この水溶液を使用して下記条件で無電解パラジウムめっきを行い良好なパラジウム皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH 7.0
温度 50℃
下記の組成により電気スズ−亜鉛合金メッキ浴を調製した。
メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 55g/L
メタンスルホン酸亜鉛(Zn2+として) 18g/L
エタンスルホン酸 85g/L
化合物6 7g/L
カテコール 0.2g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気スズ−亜鉛合金めっきを行い、良好な白色のスズ−亜鉛合金めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
温度 25℃
電流密度 1A/dm2
下記の組成により電気スズ−鉛合金メッキ浴を調製した。
3−ヒドロキシプロパンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 54g/L
2−ヒドロキシエタンスルホン酸鉛(Pb2+として) 6g/L
メタンスルホン酸 150g/L
化合物7 10g/L
カテコール 0.5g/L
この水溶液を使用して下記条件で銅板上に電気スズ−鉛合金めっきを行い、良好な灰白色のスズ−鉛合金めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
温度 25℃
電流密度 5A/dm2
下記の組成を無電解白金メッキ浴を調製した。
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン
−白金錯体溶液(白金として) 2 g/L
トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン 15 g/L
ヒドラジン水和物 2ml/L
塩酸ヒドロキシルアミン 0.1g/L
化合物8 1g/L
電気ニッケルめっきを施した銅板上に、この水溶液を使用して下記の条件で無電解白金めっきを行い、良好な白金めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH(アンモニア水で調整)11.0
温度 60 ℃
下記の組成により電気パラジウム−インジウム合金メッキ浴を調製した。
塩化パラジウム(パラジウムとして) 6g/L
グリシン 75g/L
スルファミン酸インジウム (インジウムとして) 2g/L
トリス(3−ヒドロキシプロピル) ホスフィン 160g/L
化合物1 2g/L
この水溶液を使用して下記の条件で銅板上に電気パラジウム−インジウム合金めっきを行い、良好な銀色のパラジウム−インジウム合金めっき皮膜を得た。EDAXにてパラジウム及びインジウムの両金属が存在することを確認した。
[メッキ条件]
pH 9.0
電流密度 1A/dm2
下記の組成により電気ビスマスメッキ浴を調製した。
2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ビスマス(Bi3+として) 20g/L
2−ヒドロキシプロパンスルホン酸 150g/L
化合物5 8g/L
この水溶液を使用して下記の条件で銅板上に電気ビスマスめっきを行い、灰白色で平滑なビスマスめっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
温度 25℃
電流密度 2A/dm2
下記の組成により中性スズメッキ浴を調製した。
メタンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 20g/L
メタンスルホン酸 80g/L
クエン酸ナトリウム 200g/L
ポリ(ビニルピペリジニウムクロライド) 5g/L
化合物8 5g/L
アスコルビン酸 5g/L
この水溶液を使用して下記の条件で銅板上に電気中性スズめっきを行い、白色で平滑なスズめっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH(水酸化カリウムで調整)8.0
温度 25℃
電流密度 1A/dm2
下記の組成により無電解スズメッキ浴を調製した。
2−プロパンスルホン酸第一スズ(Sn2+として) 20g/L
2−プロパンスルホン酸 140g/L
チオ尿素 120g/L
クエン酸 80g/L
次亜リン酸カリウム 80g/L
化合物1 5g/L
圧延銅板( J I S: C 1 0 2 0 P) を被メッキ物として、当該フィルムキャリアのインナリード上にこの水溶液を使用して下記の条件で無電解スズめっきを行い、平滑で均一な白色スズめっき皮膜を得た。
このめっき皮膜の密着性は良好で、顕微鏡観察でもピンホールは全く見られなかった。
[メッキ条件]
温度 70℃
浸漬時間 5分間
下記の組成により無電解銀メッキ浴を調製した。
メタンスルホン酸銀(Ag+として) 1g/L
メタンスルホン酸 80g/L
3,6,9−トリチアデカン−1,11−ジスルホン酸 17.2g/L
化合物2 5g/L
この水溶液を使用して下記の条件で銅板上に無電解銀めっきを行い、白色で緻密かつ均一な光沢銀めっき皮膜を得た。
[メッキ条件]
pH(水酸化カリウムで調整)3.5
温度 50℃
浸漬時間 1分間
本発明の前記化合物1〜8(イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物)及び比較化合物1〜8(従来型のノニオン性界面活性剤)を水で希釈して濃度0.5%の各試料水溶液を調製した。
次いで、100mLの栓付メスシリンダーにこの各試料水溶液(0.5%)50mL及びメチルセロソルブ1mLを入れて100回振盪し、振盪直後および1分後の泡の高さ(cm)を測定して、本発明の化合物1〜8の比較化合物1〜8に対する消泡性の優劣を評価した。
(1)比較化合物1:ラウリルアルコールポリプロポキシレート(PO2)ポリエトキシレート(EO12)
(2)比較化合物2:ポリオキシエチレン(EO14)−α−ナフチルエーテル
(3)比較化合物3:クミルフェノールポリエトキシレート(EO12)ポリプロポキシレート(PO3)
(4)比較化合物4:ポリオキシプロピレン(PO5)ポリオキシエチレン(EO15)−ジスチリルフェニルエーテル
(5)比較化合物5:ビスフェノールAポリエトキシレート(EO14)
(6)比較化合物6:プルロニック型ポリプロポキシレート(PO30)ポリエトキシレート(EO26)
(7)比較化合物7:テトロニック型エチレンジアミンポリプロポキシレート(PO20)ポリエトキシレート(EO20)
(8)比較化合物8:オレイルアミンポリプロポキシレート(PO6)ポリエトキシレート(EO18)
但し、下表Aで化n(n=1〜8)は本発明化合物nを表し、比化n(n=1〜8)は比較化合物nを表す。
下表Aの見方については、例えば、n=1の横欄のうち、「振盪直後」での「本発明化合物」の数値=8cmは本発明化合物1(n=1)の振盪直後の泡の高さ、「振盪直後」での「比較化合物」の数値=10cmは比較化合物1(n=1)の振盪直後の泡の高さを示す。また、同じく、n=1の横欄のうち、振盪から「1分後」での「本発明化合物」の数値=1cmは本発明化合物1の1分後の泡の高さ、「1分後」での「比較化合物」の数値=7cmは比較化合物1の1分後の泡の高さを示す。
化n/比化n 振盪直後(cm) 1分後(cm)
(n=1〜8) 本発明化合物 比較化合物 本発明化合物 比較化合物
n=1 8 10 1 7
n=2 7 8 0 5
n=3 4 6 0 3
n=4 6 9 1 8
n=5 5 6 0 5
n=6 1 3 0 1
n=7 1 3 0 1
n=8 9 12 2 10
従来型のノニオン性界面活性剤である上記比較化合物1〜8を見ると、例えば、比較化合物1や8では振盪直後の泡の高さは10cm又は12cmであり、それが1分経過しても7cm又は10cmであって、泡の高さはあまり低減しないことから消泡作用はきわめて低いことが分かる。また、比較化合物6〜7を除いて、比較化合物2〜5でも、振盪直後の泡の高さは6〜9cm、1分後では3〜8cmであり、やはり消泡作用は低いことが分かる。
これに対して、本発明のイミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物である化合物1〜8を見ると、化合物1、4、8では、振盪直後の泡の高さは6〜9cm、1分後では1〜2cmであり、従属型ノニオン性界面活性剤の比較化合物1〜8に比べると、泡は急速に減っており消泡性がきわめて高いことが分かる。また、本発明化合物2〜3、5〜7にあっては、振盪直後の泡の高さは1〜7cm、1分後では0cm、つまり泡は消えており、特に、本発明化合物2では、振盪直後の7cmが1分後には消えており、優れた消泡性が明らかになった。
これにより、本発明の化合物を各種メッキ浴に添加すると、その水への高い溶解性により、前記実施例1〜19に示すように、優れた皮膜外観と、合金メッキ浴の場合には良好な組成の合金皮膜を付与できるとともに、優れた消泡作用を示し、従来のノニオン性界面活性剤で問題になった消泡性と水への溶解性の二律背反を解消できた。
また、例えば、銅メッキ液では、界面活性剤とレベリング効果のある添加剤を併用するが、本発明の新規化合物を銅メッキ浴に使用すると、界面活性剤の作用とレベリング作用を兼備でき、本発明の化合物ではノニオン界面活性剤の分子中にイミダゾール環基が存在するため、分析の容易化によりメッキ液を簡便に管理できる。
Claims (6)
- (A)第一スズ塩、銀、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛、アンチモン、ニッケル、金、白金、パラジウム、鉛からなる群より選ばれた金属の塩の一種又は二種以上の混合物よりなる可溶性塩と、
(B)酸又はその塩とを含有するメッキ浴において、
イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物(C)をノニオン性界面活性剤として含有し、
当該化合物(C)は、C 2 〜C 4 アルキレンより選ばれたオキシアルキレン鎖を有し、上記オキシアルキレン鎖の末端にはイミダゾール環が位置し、且つ、当該イミダゾール環はオキシアルキレン鎖に窒素原子を介して結合するとともに、このイミダゾール環のうちのオキシアルキレン鎖が結合する窒素原子ではない他方の窒素原子には、C 1 〜C 4 アルキル、C 1 〜C 4 アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、アリル、ビニル、水素よりなる群から選ばれた置換基が結合することを特徴とするメッキ浴。 - イミダゾール環結合型オキシアルキレン化合物(C)が、
オキシアルキレン鎖が付加するイミダゾール環には、C1〜C4アルキル、C1〜C4アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシアルキル、アリル、水素よりなる群から選ばれた置換基が結合し、
末端にイミダゾール環が結合するオキシアルキレン鎖の他端が、
(a)フェノール、アルキルフェノール、アリールアルキルフェノール、ナフトール、アルキルナフトール、アルカノールの酸素原子、或いは、(b)別のイミダゾール環の3位の窒素原子に結合するか、
又は、(c)ビスフェノール構造、(d)アルキレンポリアミン構造、(e)アルキルアミン構造のいずれかを介して、末端にイミダゾール環が結合する別のオキシアルキレン鎖に結合した化合物であることを特徴とする請求項1に記載のメッキ浴。 - 金属の可溶性塩が、スズ、銀、銅の塩の一種又は二種以上の混合物よりなる可溶性塩であることを特徴とする請求項1又は2に記載のメッキ浴。
- さらに、界面活性剤、平滑剤、光沢剤、半光沢剤、緩衝剤、酸化防止剤、補助錯化剤、隠蔽錯化剤及び電導性塩よりなる群から選ばれた添加剤の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のメッキ浴。
- メッキ浴が電気メッキ浴又は無電解メッキ浴であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のメッキ浴。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のメッキ浴を用いて金属皮膜を形成した電子部品。
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