JP6726173B2 - 金含有層を電着するための組成物、その使用及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、金含有層を電着するための組成物及び本発明の組成物を使用する金含有層の電着方法に関する。本発明の組成物は、浸漬防止剤(anti-immersion additive)として作用するメルカプトトリアゾール化合物を含有する。本発明の組成物及び方法は、高信頼性用途のための電気コネクタの接点材料として当産業で適用され得る機能性若しくは硬質金又は金合金の析出に適している。
硬質金又はコバルト及びニッケルの金合金は、高信頼性用途のための電気コネクタの接点材料として広く使用されている。硬質金エンド層を有するコネクタは、従って、導電性金属層の上に、例えば銅にめっきされたニッケルなどのニッケル基板の上に電気めっきされる。通常、コネクタは大きな電気機器又は電線の一部である。電気回路の残りの部分にめっきを施さずに、金又は金合金の層をコネクタの接触部にのみ析出させるために、選択的な電気めっき技術が使用されている。このような選択めっき技術は、パラジウムやパラジウム−ニッケル合金などの金やその他の貴金属のめっき面積を制限することにより、コネクタの材料費を大幅に削減する。
2Au++Ni0→2Au0+Ni2+
ここで、貴金属である金が卑金属のニッケルを置換する。このような交換又は置換反応による金属の析出は、浸漬反応又は浸漬めっきとも呼ばれる。
従って、本発明の課題は、金浸漬反応がさらに減少した金含有層を電着するための組成物及び方法を提供することである。
これらの課題は、以下の組成物と方法によって達成される。
(i)少なくとも1つの金イオン源、及び
(ii)少なくとも1種のメルカプトトリアゾール又はその塩
を含み、その際、前記少なくとも1種のメルカプトトリアゾールが以下の一般式(I)又は(II)
を有する、前記電気めっき組成物。
(i)上記で定義した電気めっき組成物を準備すること;
(ii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iii)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金又は金合金を前記基板上に析出させること
を含む、前記方法。
(ii)上記で定義したメルカプトトリアゾールを前記使用済み金又は金合金電気めっき組成物に添加すること、及び
(iii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iv)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金又は金合金を前記基板上に析出させること
を含む、方法。
本発明は、
(i)少なくとも1つの金イオン源、及び
(ii)少なくとも1種のメルカプトトリアゾール又はその塩
を含み、前記少なくとも1種のメルカプトトリアゾールが以下の一般式(I)又は(II):
R2、R3、R5、R6は、相互に独立して−S−X、水素、直鎖状又は分枝鎖状の、飽和又は不飽和(C1〜C20)炭化水素鎖、(C8〜C20)アラルキル基;置換又は非置換のフェニル基、ナフチル基又はカルボキシル基であり;且つ
Xは水素、(C1〜C4)アルキル基又はアルカリ金属イオン、カルシウムイオン、アンモニウムイオン及び第4級アミンから選択される対イオンであり、且つ
R2及びR3のうち少なくとも1つは−S−Xであり、R5及びR6のうち少なくとも1つは−S−Xである)
を有する、電気めっき組成物に関する。
R2、R3、R5、R6は相互に独立して−S−X、水素又は直鎖状(C1〜C4)アルキル基であり;且つ
Xは水素、メチル基、エチル基、又はナトリウムイオン及びカリウムイオンから選択される対イオンであり;且つ
R2及びR3のうち少なくとも1つは−S−Xであり、R5及びR6のうち少なくとも1つは−S−Xである。
R2、R3、R5、R6は相互に独立して−S−X、水素、メチル基又はエチル基であり、且つ
Xは水素、ナトリウムイオン又はカリウムイオンであり、且つ
R2及びR3のうち少なくとも1つは−S−Xであり、且つR5及びR6のうち少なくとも1つは−S−Xである。
R2、R3、R5、R6は相互に独立して−S−X、水素又はメチル基であり、且つ
Xは水素、ナトリウムイオン又はカリウムイオンであり、且つ
R2及びR3のうち少なくとも1つは−S−Xであり、R5及びR6のうち少なくとも1つは−S−Xである。
(i)上記で定義した電気めっき組成物を準備すること;
(ii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iii)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金含有層を前記基板上に析出させること
を含む方法に関する。
(i)使用済み金又は金合金電気めっき組成物を準備すること;
(ii)上記で定義したメルカプトトリアゾールを、前記使用済み金又は金合金電気めっき組成物に添加すること、及び
(iii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iv)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金又は金合金を前記基板上に析出させること
を含む方法に関する。
(i)老化金又は金合金電気めっき組成物を準備すること;
(ii)上記で定義したメルカプトトリアゾールを前記老化金又は金合金電気めっき組成物に添加すること;及び
(iii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iv)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金又は金合金を前記基板上に析出させること
を含む方法に関する。
(i)一時的に利用されていなかった金又は金合金電気めっき組成物を準備すること;
(ii)上記で定義したメルカプトトリアゾールを前記一時的に利用されていなかった金又は金合金電気めっき組成物に添加すること、及び
(iii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iv)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金又は金合金を前記基板上に析出させること
を含む方法に関する。
例1
ニッケルを電気めっきした銅板を基板として使用した。基板を、水で濯ぎ、室温(約20℃)で15秒間酸化活性化(UniClean 675、Atotech Deutschland GmbHの製品)し、再び水で濯ぎ、その後、脱イオン水で濯ぐことによって前処理した。
例1に記載したようにニッケルで電気めっきし且つ前処理した銅パネルを基板として使用した。めっきされるべきではない部分をマスクするため、基板の面積の半分をテサテープで覆った。
例1に記載したようにニッケルで電気めっきし且つ前処理した銅パネルを基板として使用した。
1日目に、例3を繰り返し、同じ結果を得た。工程2の後、浴をめっき中で使用せずに1日放置した。
ニッケルで電気めっきされた銅パネルを基板として使用した。銅パネルにニッケルを電気めっきし、以下の第2表にまとめたように前処理した。第2表に挙げた各工程段階の後、銅パネルを水で濯いだ。めっきされるべきではない部分をマスクするため、基板の面積の半分をテサテープで覆った。
析出した金層の析出速度、硬度及び付着性にメルカプトトリアゾール化合物が及ぼす影響
例1に記載したようにニッケルで電気めっきし且つ前処理した銅パネルを基板として使用した。
銅パネルQ1〜Q4を、メルカプトトリアゾール化合物を含有しない別個の老化めっき浴からめっきした。銅パネルR1〜R4を、5−メルカプト−1,2,3−トリアゾールのナトリウム塩25mg/lを含有する別個の老化めっき浴からめっきした。電流密度は、第4表に概要を示すように、5A/dm2から20A/dm2まで変化した。電着された金コバルト合金層の厚さをXRFで測定した。結果を第4表にまとめる。
銅パネルSを、メルカプトトリアゾール化合物を含有しない老化めっき浴の一部からめっきした。銅パネルTを、5−メルカプト−1,2,3−トリアゾールのナトリウム塩25mg/lを含有する老化めっき浴の一部からめっきした。15A/dm2の電流密度で150秒間電気めっきを行い、約5μm厚さの金コバルト合金層を得た。金コバルト合金層の硬度を、Fischer Technology,Inc.製のXRF−SDD(X線蛍光−シリコンドリフト検出器)機器、Fischerscope X-RAY XDRL型を使用してビッカース硬度試験により測定した。パネルSに電着した金コバルト合金層の硬度は180±10HV0.001であり、パネルTaの硬度は178±10HV0.001であった。
新たに作られた金コバルト合金めっき浴(Aurocor HSC、金15g/l、pH4.5、Atotech Deutschland GmbHの製品)を付着性の測定に用いた。電着した金含有層の付着への悪影響は、新しく作られた金又は金合金めっき浴を使用して析出を行う時に最も良く検出できる。なぜなら、これらのめっき浴は浸漬反応がわずかしかなく且つ析出物が通常、良好な付着性を有するからである。
Claims (12)
- 酸性電気めっき組成物であって、
(i)少なくとも1つの金イオン源、及び
(ii)少なくとも1種のメルカプトトリアゾール又はその塩
を含み、前記少なくとも1種のメルカプトトリアゾールが以下の一般式(I)又は(II):
R2、R3、R5、R6は、相互に独立して−S−X、水素、直鎖状又は分枝鎖状の、飽和又は不飽和(C1〜C20)炭化水素鎖、(C8〜C20)アラルキル基;置換又は非置換のフェニル基、ナフチル基又はカルボキシル基であり;且つ
Xは水素、(C1〜C4)アルキル基又はアルカリ金属イオン、カルシウムイオン、アンモニウムイオン及び第4級アミンから選択される対イオンであり、且つ
R2及びR3のうち少なくとも1つは−S−Xであり、且つR5及びR6のうち少なくとも1つは−S−Xである)
を有し、
少なくとも1種のメルカプトトリアゾールが、前記酸性電気めっき組成物中で1mg/l〜1g/lの範囲の濃度を有する、前記酸性電気めっき組成物。 - 前記少なくとも1種のメルカプトトリアゾールが、前記一般式(I)又は(II)を有し、
その際、R1、R4は相互に独立して水素又は直鎖状(C1〜C4)アルキル基であり、且つ
R2、R3、R5、R6は相互に独立して−S−X、水素又は直鎖状(C1〜C4)アルキル基であり、且つ
Xは水素、メチル基、エチル基、又はナトリウムイオン及びカリウムイオンから選択される対イオンであり;且つ
R2及びR3のうち少なくとも1つは−S−Xであり、且つR5及びR6のうち少なくとも1つは−S−Xである、請求項1に記載の組成物。 - 前記少なくとも1種のメルカプトトリアゾールが1mg/l〜1g/lの範囲の濃度を有する、請求項1又は2に記載の組成物。
- 少なくとも1つの合金化金属イオン源を更に含み、前記合金化金属イオンの金属がコバルト、ニッケル及び鉄から選択される、請求項1から3までのいずれか1項に記載の組成物。
- 金イオンのための錯化剤を更に含む、請求項1から4までのいずれか1項に記載の組成物。
- ピリジン及びキノリン化合物から選択される少なくとも1種の光沢剤を更に含む、請求項1から5までのいずれか1項に記載の組成物。
- 1〜6のpH値を有する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の組成物。
- (i)請求項1から7までのいずれか1項に記載の酸性電気めっき組成物を準備すること;
(ii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iii)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金又は金合金を前記基板上に析出させること
を含む方法。 - 前記基板が鉄、ニッケル、銅又はそれらの合金である、請求項8に記載の方法。
- 前記基板が電気コネクタである、請求項8又は9に記載の方法。
- (i)使用済み金又は金合金電気めっき組成物を準備すること;
(ii)請求項1又は2で規定されたメルカプトトリアゾールを、再生用の前記使用済み金又は金合金電気めっき組成物に添加すること、及び
(iii)基板を前記組成物と接触させること;及び
(iv)前記基板と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印加し、それによって金又は金合金を前記基板上に析出させること
を含む、方法。 - 請求項1又は2で規定されたメルカプトトリアゾールの、電着浴における浸漬防止剤としての使用。
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