JP6078525B2 - 無電解スズメッキ被膜表面の洗浄液およびその補給液、ならびにスズメッキ層の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明の洗浄液は、銅層等の表面に無電解スズメッキを行った後、水洗を行う前に、メッキ被膜表面を洗浄するための溶液である。本発明の洗浄液は、酸、錯化剤、安定化剤および塩化物イオンを含有する酸性水溶液である。以下、洗浄液に含まれる成分について説明する。
本発明の洗浄液に含まれる酸は、pH調整剤、およびスズイオンの安定化剤として機能する。上記酸は、有機酸でも無機酸でもよい。無機酸としては、塩酸、過塩素酸、硫酸、硝酸、ホウフッ化水素酸、リン酸等が挙げられる。中でも、第二スズ塩の溶解性等の観点から、塩酸または硫酸が好ましい。
本発明の洗浄液に含まれる錯化剤は、メッキ被膜表面やその下地の導電層(例えば銅層や銅合金層)に配位してキレートを形成し、メッキ被膜の酸への溶解等による表面性の変化を抑制する作用を有する。錯化剤としては、チオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1,3−ジエチル−2−チオ尿素、トリメチルチオ尿素、アセチルチオ尿素等のチオ尿素類や、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好ましく用いられる。その他、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等も錯化剤として使用可能である。
本発明の洗浄液に含まれる安定化剤は、メッキ被膜表面の近傍において洗浄に必要な各成分の濃度を維持するとともに、洗浄液中でのスズ塩の溶解性を高める作用を有する。安定化剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール等のグリコール類、セロソルブ、カルビトール、ブチルカルビトール等のグリコールエステル類等が例示できる。
本発明の洗浄液は、塩化物イオン濃度が2重量%以上である。塩化物イオン濃度は、3重量%以上が好ましく、4重量%以上がさらに好ましい。塩化物イオンは、洗浄液中でのスズ塩の溶解を補助し、洗浄液を連続使用した場合の経時安定性(連続使用性)を高める作用を有する。塩化物イオン濃度の上限は特に制限されないが、溶解性の観点から、20重量%以下が好ましく、15重量%以下がより好ましい。塩化物イオン源を配合することによって、洗浄液中に塩化物イオンを含有させることができる。
本発明の洗浄液には、上記成分の他、還元剤、光沢剤、pH調整剤、界面活性剤、防腐剤等を、必要に応じて適宜添加することができる。これらの添加成分の含有量は、例えば0.1〜20重量%程度である。
本発明の洗浄液は、スズ濃度が0.5重量%以下である。スズ濃度とは、スズイオン(Sn2+およびSn4+)を含めたスズ元素の濃度である。液中のスズ濃度を小さくすることにより、メッキ被膜表面に付着したスズイオンの除去効率が高められる。そのため、洗浄時の再メッキを抑制できるとともに、被膜表面へのスズ塩の析出を抑制できる。洗浄液中のスズ濃度は、0.4重量%以下が好ましく、0.35重量%以下がより好ましい。液中のスズ濃度は、例えば、ゼーマン原子吸光光度計を用いて測定できる。
本発明の補給液は、上記の洗浄液を連続または繰り返し使用する際に、洗浄液に添加するための補給液であり、酸、錯化剤、安定化剤および塩化物イオンを含む酸性水溶液である。洗浄液に補給液を添加することにより、洗浄液の各成分比を適正に保ち、洗浄効果を安定して維持できる。
本発明の洗浄液は、銅や銅合金等からなる導電層上に無電解スズメッキを行った後、水洗を行う前の被膜表面の洗浄に用いられる。本発明のスズメッキ層形成方法は、スズイオンを含む酸性のメッキ液と導電層とを接触させて、導電層の表面に無電解スズメッキ被膜を形成する工程(メッキ工程);メッキ液が付着しているメッキ被膜の表面に、洗浄液を接触させる工程(洗浄工程);およびメッキ被膜を水洗する工程(水洗工程)をこの順に有する。
導電層の表面に無電解メッキによりスズメッキ被膜を形成する前に、必要に応じて導電層の表面を酸等により洗浄することが好ましい。例えば、導電層が銅あるいは銅合金である場合は、希硫酸等による洗浄を行うことが好ましい。
無電解メッキによりスズメッキ被膜が形成された導電層を、メッキ液から取り出した際には、メッキ被膜の表面にメッキ液が付着している状態である。この状態で、水洗を行う前に、本発明の洗浄液を用いた洗浄(酸洗浄)が行われる。洗浄は、スズメッキ被膜の表面に上記の洗浄液を接触させることにより行われる。スズメッキ被膜と洗浄液とを接触させる方法としては、スズメッキ被膜表面を洗浄液に浸漬する方法や、洗浄液をスズメッキ被膜にスプレーする方法等が挙げられる。洗浄効率を高める観点からは、スズメッキ被膜表面を洗浄液に浸漬する方法が好ましい。メッキ被膜を洗浄液に浸漬する場合、洗浄液の温度は、10〜70℃が好ましく、20〜40℃がより好ましい。浸漬時間は、2〜120秒が好ましく、5〜60秒がより好ましい。
本発明の洗浄液による洗浄後のメッキ被膜を、水と接触させることにより水洗が行われる。水洗条件は特に制限されない。水洗は2段階以上で行われてもよい。本発明においては、無電解メッキ後、水洗の前に洗浄が行われるため、水洗時のメッキ被膜表面へのスズ塩等の析出を抑制できる。
導電層上の被膜(スズメッキ層)は、必要に応じて乾燥を行った後、樹脂やはんだとの接着が行われ、実用に供される。なお、樹脂やはんだ等との接着が行われる前に、スズメッキ層の表面に他の層を積層してもよい。また、スズメッキ層の表面平滑性向上等を目的として、スズメッキ層の表面に、スズ剥離液(硝酸、塩酸、硫酸等のスズをエッチングできる水溶液)を接触させ、スズメッキ層を深さ方向に一定量エッチングしてもよい(例えば、特開2010−13516号公報参照)。
多層配線板の形成においては、導電層上に樹脂層の積層が行われる。本発明によりスズメッキ層が形成される場合、スズメッキ層上に樹脂層が積層される。樹脂層の積層方法としては、積層プレス、ラミネート、塗布等の方法が採用できる。樹脂層の樹脂成分としては、アクリロニトリル/スチレン共重合樹脂(AS樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリプロピレン、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル、シアネートエステル等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は官能基によって変性されていてもよく、ガラス繊維、アラミド繊維、その他の繊維等で強化されていてもよい。
ガラス布エポキシ樹脂含浸銅張積層板(パナソニック電工製 R−1766、銅箔厚み:18μm)に17μmの電解銅メッキ層を形成した基板を、100mm×100mmに切断した。これを10重量%の硫酸に30秒間浸漬して銅メッキ層の表面を清浄化し、水洗、乾燥したものを試験基板とした。この試験基板を置換スズメッキ液(メック製 T−9900)中で浸漬揺動処理し(30℃、30秒間)、電解銅メッキ層の表面に無電解スズメッキ被膜(銅とスズの合金層)を形成した。その後、水洗および乾燥を行った。乾燥後の無電解スズメッキ層の表面を目視で観察したところ、基板表面に、白色の結晶の析出が確認された。
(新液による洗浄)
上記参考例と同様に、無電解スズメッキを行った。メッキ液から取り出した銅張積層板を、表1に示す組成の洗浄液(25℃)に10秒間浸漬した後、参考例と同様に、水洗および乾燥を行った。なお、比較例7では、スズ濃度が1重量%となるようにスズ塩(硫酸第一スズ)を配合して溶液の調整を試みたが、スズ塩の一部が未溶解であったため、以下の評価は行わなかった。
表1に示す組成の新液100重量部に、上記の置換スズメッキ液30重量部を加えた溶液(連続使用によりメッキ液が持ち込まれた後の洗浄液の組成に相当;スズ濃度:0.27重量%)を洗浄液として用いた。上記参考例と同様にスズメッキ処理を行った銅張積層板を、この洗浄液(25℃)に10秒間浸漬した後、水洗および乾燥を行った。
(洗浄性)
水洗および乾燥後のスズメッキ層の表面を目視で観察し、表面に白色の結晶の析出が確認されなかったものを○、結晶の析出が確認されたものを×とした。
水洗および乾燥後のスズメッキ層の表面を目視で観察し、表面の仕上がり(色および金属光沢)を、参考例(水洗のみを行った場合)と対比することにより、表面の洗浄ムラおよびエッチングの進行有無を確認した。また、表面の走査型電子顕微鏡(SEM)観察を行い、参考例と対比して、表面形状(平滑性)の変化を確認した。いずれの評価においても参考例と同様であったものを○、いずれかの項目が参考例と異なっており、洗浄による基板表面への影響がみられたものを×とした。
使用後の洗浄液を室温で3日間静置した後、目視にて観察し、洗浄液の安定性を確認した。液の濁りが無く沈殿の発生も無いものを○、液の濁りがあるが沈殿の発生がないものを△、液の濁りがあり沈殿の発生がみられたものを×とした。
Claims (8)
- スズイオンを含む酸性のメッキ液が表面に付着している無電解スズメッキ被膜を洗浄するための洗浄液であって、
塩酸および硫酸から選択される少なくとも1種の無機酸、チオ尿素類およびチオ尿素誘導体から選択される少なくとも1種の錯化剤、グリコール類およびグリコールエステル類から選択される少なくとも1種の安定化剤、ならびに塩化物イオンを含む水溶液からなり、
pHが0より大きく7より小さく、
塩化物イオン濃度が2重量%以上であり、スズ濃度が0.5重量%以下である、洗浄液。 - さらに有機酸を含有する、請求項1に記載の洗浄液。
- 液中の酸濃度が12重量%以下である、請求項1または2に記載の洗浄液。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗浄液を連続または繰り返し使用する際に、前記洗浄液に添加する補給液であって、塩酸および硫酸から選択される少なくとも1種の無機酸、チオ尿素類およびチオ尿素誘導体から選択される少なくとも1種の錯化剤、グリコール類およびグリコールエステル類から選択される少なくとも1種の安定化剤、ならびに塩化物イオンを含む水溶液からなる補給液。
- 導電層の表面にスズメッキ層を形成する方法であって、
スズイオンを含む酸性のメッキ液と導電層とを接触させて、導電層の表面に無電解スズメッキ被膜を形成するメッキ工程;
前記メッキ液が付着している前記メッキ被膜の表面に、請求項1〜3のいずれか1項に記載の洗浄液を接触させる洗浄工程;および
前記メッキ被膜を水洗する水洗工程
をこの順に有する、スズメッキ層の形成方法。 - 前記洗浄工程において、スズメッキ被膜表面を前記洗浄液中に浸漬することにより、前記スズメッキ被膜の表面に前記洗浄液を接触させる、請求項5に記載のスズメッキ層の形成方法。
- 前記洗浄工程は、前記洗浄液に、請求項4に記載の補給液を添加しながら、前記メッキ被膜の表面を洗浄する工程である、請求項5または6に記載のスズメッキ層の形成方法。
- 導電層を備える基板を水平搬送することにより、前記メッキ工程、前記洗浄工程、および前記水洗工程が連続に実施される、請求項5〜7のいずれか1項に記載のスズメッキ層の形成方法。
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