JPH0673554A - 無電解めっき液及びその建浴方法 - Google Patents

無電解めっき液及びその建浴方法

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JPH0673554A
JPH0673554A JP22971492A JP22971492A JPH0673554A JP H0673554 A JPH0673554 A JP H0673554A JP 22971492 A JP22971492 A JP 22971492A JP 22971492 A JP22971492 A JP 22971492A JP H0673554 A JPH0673554 A JP H0673554A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】めっき速度が速く、同時に液の安定性に優れた
無電解金めっき液及びその建浴方法を提供すること。 【構成】錯生成定数の異なる2種類の錯化剤、SO3 2~
塩及びS23 2~塩の組成比を最適化することにより、速
いめっき速度と液の安定性を同時に実現する。まためっ
き液の安定性やめっき性能に悪影響を与えるS46 2~や
金微細粒子などの化学種の生成反応を抑制するため、ま
ず〔Au(SO3)23~を生成した後にNa223を添
加してその一部を〔Au(SO3)(S23)〕3~,〔Au
(S23)23~に変換する建浴方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は無電解めっき液及びその
建浴方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の無電解金めっき液はPlatin
g,vol.57(1970),p914〜920に示
されているように、金(I)イオンの錯化剤としてシア
ン化カリウムを用いるものが知られている。また、環境
有害物質であるシアン化物を含まない無電解金めっき液
としては特開昭62−86171「無電解金めっき液」
に開示された錯化剤としてチオ硫酸塩を含む無電解金め
っき液、特開平1−268876「無電解金めっき液と
それを用いた金めっき方法とそれを用いて金めっきされ
た電子装置」に開示されたイオウ酸化物を錯化剤として
含む無電解金めっき液等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した無電解めっき
液はいずれも1種類のみの錯化剤を含むものであるか、
当該金属イオンと錯イオンを生成する可能性のある物質
が共存している場合でも、一方は錯生成能が小さく、あ
るいは極端に濃度が低いため、めっき液中の金属錯イオ
ンの形態としては1種類のみと考えられる。無電解めっ
き液のめっき速度とめっき液の安定性は、めっき液中の
金属錯イオンの構造、すなわち当該金属錯イオンの錯生
成定数と密接に関係しており、1種類のみの錯化剤を含
む従来の無電解めっき液においては主としてめっき液の
pHと錯化剤の濃度を変えることによりめっき速度とめ
っき液の安定性を調節するという方法が用いられてお
り、めっき速度と安定性を同時に満足する組成比を得る
ことが難しかった。
【0004】また、複数の薬品を用いて無電解めっき液
を建浴する際には、めっき性能に悪影響を与える化学種
や、金属の微細粒子が生成される恐れがあるにもかかわ
らず、従来のめっき液においては建浴時の反応生成物に
関する考慮がなされていなかった。
【0005】本発明の第1の目的は、めっき速度が速
く、かつ液の安定性が優れためっき液を提供することに
ある。
【0006】本発明の第2の目的は、めっき性能に悪影
響を与える化学種や微細粒子を生成しない建浴法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的は、錯生
成定数の異なる2種類以上の錯化剤を添加して、めっき
液中の金属イオンを2種類以上の錯イオンの形で存在さ
せることにより達成される。
【0008】上記第2の目的は、めっき液建浴時の試薬
添加順序やpH等を厳密に調整し、めっき性能に悪影響
を与える化学種や微細粒子を生成する副反応を抑制する
ことにより達成される。
【0009】
【作用】上述のように、無電解めっき液に2種類以上の
錯化剤を添加するのは以下の理由による。
【0010】例えば、金属イオンとしてAu(I)、錯
化剤としてチオ硫酸塩及び亜硫酸塩を含む金めっき液に
おいては、図1に示したイオン対クロマトグラフィーに
よる測定結果より明らかなように、Au(I)は、〔A
u(S23)23~,〔Au(SO3)23~,〔Au(S
23)(SO3)〕3~の構造を持つ錯イオンとして平衡状態
で存在し、その組成比はめっき液中の配位子S23 2~及
びSO3 2~の濃度比によって決定される。
【0011】即ち図2に示したように、めっき液中の配
位子S23 2~及びSO3 2~の濃度比をモル比でS23 2~
100%からS23 2~及びSO3 2~50%ずつを経てS
3 2~100%にまで変化させた場合、S23 2~100
%の時のAu(I)はすべて〕Au(S23)23~の形
で存在しているのに対して、SO3 2~の比率を増すに従
って〔Au(S23)23~の比率が低下し、同時に〔A
u(S23)(SO3)〕3~の比率が上昇する。
【0012】更に、SO3 2~の比率を増すと〔Au(SO
3)23~が徐々に生成され、錯化剤がSO3 2~塩のみの場
合は〔Au(SO3)23~が100%となる。また、この
場合のめっき速度及びめっき液の安定性を調べたとこ
ろ、錯化剤がS23 2~塩のみの場合は安定であるが、め
っき速度が遅く、逆に錯化剤がSO3 2~塩のみの場合は
めっき速度は速いがめっき液の安定性が劣る。それに対
してS23 2~塩,SO3 2~塩の2種類の錯化剤を共存さ
せた場合は、上述のように3種類のAu(I)錯イオン
が平衡状態で存在し、その組成比を最適化することによ
り、めっき速度が速く、めっき液の安定性にも優れため
っき液を得ることが出来る。
【0013】また、錯化剤としてS23 2~塩,SO3 2~
塩を含む上記無電解金めっき液の建浴において、めっき
液中に3種類の金錯イオン、即ち、〔Au(S23)23
~,〔Au(SO3)23~,〔Au(S23)(SO3)〕3~を
生成するにはまず〔Au(S23)23~を作成し、それ
に錯化剤SO3 2~塩を添加して、その一部を〔Au(S2
3)(SO3)〕3~及び〔Au(SO3)23~に変換する方
法と、〔Au(SO3)23~を作成してそれにS23 2~塩
を添加し、その一部を〔Au(S23)(SO3)〕3~及び
〔Au(S23)23~に変換する方法、S23 2~塩及び
SO3 2~塩の混合液にAuCl4~塩などAuを含む溶液
を添加して上記3種類の金錯イオンを同時に生成する方
法、別個に作成した〔Au(S23)23~及び〔Au(S
3)23~を混合する方法等がある。試薬の添加順序、
溶液のpH等を変えて建浴し、各操作段階ごとに生成さ
れる化学種をイオン対クロマトグラフィー等で分析し、
添加試薬の反応を明らかにした結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】また、建浴後のめっき液を0.1μmフィ
ルターでろ過し、補集された微細粒子中の金微細粒子の
量を原子吸光法で分析し、同じく表1に示す。これらの
結果より以下の点が明らかとなった。
【0016】(1)Na223溶液にNaAuCl4
添加して、まず〔Au(S23)23~を生成し、それに
Na2SO3を添加する方法では、めっき性能に悪影響を
与えるS46 2~や金の微細粒子生成量が多い。
【0017】(2)Na2SO3溶液にNaAuCl4
添加して〔Au(SO3)23~を生成し、それにNa22
3を添加する方法ではS46 2~の生成は無く、金微細
粒子の生成量も少ない。
【0018】(3)Na223及びNa2SO3の混合
溶液にNaAuCl4を添加する方法は、S46 2~、金
微細粒子の生成量は上記(1)(2)の中間である。
【0019】(4)NaAuCl4溶液にNaOHを添
加してpH11以上とし、AuCl4~をAu(OH)4~に
変換した後にNa223を添加した場合は上述のよう
なめっき性能に悪影響を与える化学種の生成は少ない。
【0020】以上の結果から明らかなように、Na2
3溶液にNaAuCl4を添加する方法及びAuCl4~
をAu(OH)4~塩の形に変えた後に錯化剤を添加する方
法により、めっき性能に悪影響を与える化学種の生成を
抑制することが出来る。
【0021】
【実施例】以下本発明を実施例により詳細に説明する。
【0022】実施例1 大きさ2.5cm×2.5cm,厚さ0.3mmの銅板
に厚さ0.2μmのNi皮膜を、次いで2μmの金皮膜
をいずれも電解めっき法を用いて形成し、脱脂した後に
希硫酸で洗浄し、よく水洗した後に窒素ブローで乾燥し
て試料片とした。試料片の重量を測定した後、以下に示
す方法で建浴した本発明の無電解めっき液に2時間浸漬
してめっきを行なった。
【0023】(めっき液及びめっき条件)Na2SO3
5gを純水約500mlに溶解し、当該溶液にNaAu
Cl48gを純水200mlに溶解したものを徐々に加
え、溶液が無色に変った後にNa223・5H2O50
gを添加して溶解させる。更にNa247・10H2
20gを溶解させ、(1+1)HCl溶液でpH8.5
に調整し、純水を加えて液量を1lに合わせた後、孔径
0.1μmのメンブランフィルターでろ過を行なう。め
っき開始前にチオ尿素7.5gを添加して80℃に加温
する。
【0024】上記めっき液を強制撹拌し、30分ごとに
試料片をとりだして金膜厚を重量法により測定した。そ
の結果を図3の曲線1に示した。
【0025】また、曲線2,3は上記実施例1のめっき
液と錯化剤以外は同一組成のめっき液であって、曲線2
は錯化剤としてNa223・5H2Oのみ50g/lを
含むめっき液、曲線3は錯化剤としてNa2SO3のみ7
5g/lを含むめっき液を用いて上記実施例1と同様の
方法でめっきを行なった結果をプロットしたものであ
る。この結果より、錯化剤としてNa223及びNa2
SO3の両方を含む本実施例1のめっき液においては、
錯化剤がNa2SO3単独の場合に比べてめっき速度はい
くぶん低下するがめっき液中の金微細粒子の発生が無
く、一方錯化剤がNa223単独の場合に比べてめっ
き速度が早いという良好な結果が得られた。
【0026】次に、上記実施例1と試薬の添加量は同一
であるが、添加順序を以下のように変えて建浴しためっ
き液について実施例1と同一の方法でめっきを行ない、
めっき速度及びめっき液の安定性を比較した。即ち、N
223・5H2O50gを純水500mlに溶解し、
NaAuCl48gを純水200mlに溶解したものを
徐々に加え、溶液が無色に変った後にNa2SO375g
を添加する。
【0027】Na247・10H2O20gの添加後以
下実施例1と同様の方法で建浴を行なった。80℃に加
温してめっきを行い、めっき速度及びめっき液の安定性
を本実施例1と比較結果、めっき速度は同程度である
が、めっき液の安定性が悪く、めっき液中に金の微細粒
子が徐々に発生した。
【0028】上記以外のめっき液成分配合量及びめっき
条件において、めっき速度及びめっき液中の金微細粒子
の有無を調べ、めっき液成分配合量及びめっき条件につ
いて以下に示す好ましい範囲を得た。
【0029】(1) NaAuCl4の配合比は0.0
01〜0.2mol/lがよく、好ましくは0.001
〜0.03mol/lである。0.001mol/lよ
り少ないとめっき速度が遅くなり、0.2mol/lよ
り多いとめっき液中に金の沈殿が生じた。また、NaA
uCl4以外にHAuCl4を用いて建浴した場合にも同
様の結果が得られた。
【0030】(2) 錯化剤Na223及びNa2SO
3の濃度はモル濃度にしてそれぞれAu(I)の濃度の
2倍以上50倍以下で、好ましくは4倍以上30倍以下
である。2倍以下の場合はめっき液中に金の沈殿が出来
やすく、50倍以上になるとめっき反応が遅くなった。
また、錯化剤としてNa223,Na2SO3以外にK2
23,K2SO3等のアルカリ金属塩や(NH4)2
23,(NH4)2SO3等を用いて建浴した場合にも同様
の結果が得られた。
【0031】(3) 2種類の錯化剤Na223とN
2SO3の濃度比は、モル濃度比でS23 2~塩:SO3 2
~塩が4:1〜1:20、好ましくは2:1〜1:1
0、特に好ましくは1:1〜1:5である。S23 2~塩
の濃度がSO3 2~塩の4倍以上になるとめっき速度が遅
くなり、1/20以下になるとめっき速度は速いがめっ
き液中に金の沈殿が生じやすい。
【0032】(4) チオ尿素濃度は0.001〜1.
0mol/lが良く、好ましくは0.01〜0.5mo
l/lである。0.001mol/lより少ないとめっ
き反応は遅くなり、1.0mol/l多いとめっき液中
に金の沈殿を生じた。
【0033】(5) めっき液のpHは7.0〜11.
0が良く、好ましくは7.5〜10.0である。7.0
より低いとめっき反応は遅くなり、11.0より高いと
めっき液中に沈殿が生じた。
【0034】(6) 液温は60〜90℃、好ましくは
60〜85℃である。60℃より低いとめっき反応は遅
くなり、90℃より高いとめっき液中に金の沈殿が生じ
た。
【0035】実施例2 上記実施例1と同様にして準備した試料片を以下に示す
方法で建浴しためっき液に2時間浸してめっきを行なっ
た。
【0036】(めっき液及びめっき条件)Na2SO3
5gを純水約500mlに溶解し、Na3Au(SO3)2
溶液(Auとして4g含有)を添加する。更にNa22
3・5H2O50gを添加し、Na247・10H2
20gを溶解させ、(1+1)HCl溶液でpH8.5
に調整し、純水を加えて液量を1lに合わせた後、孔径
0.1μmのメンブランフィルターでろ過を行なう。め
っき開始前にチオ尿素7.5gを添加して80℃に加温
する。
【0037】上記めっき液を強制撹拌し、30分毎に試
料を取り出して金膜厚を重量法により測定した。その結
果、金膜厚は2.5μmであった。
【0038】上記以外のNa3Au(SO3)2溶液の添加
量は最終液量1lに対してAuとして0.2〜20gが
良く、好ましくは0.2〜6gである。0.2gより少
ないとめっき速度が遅くなり、20gより多いとめっき
液中に金の沈殿が生じた。
【0039】実施例3 上記実施例1と同様にして準備した試料片を以下に示す
方法で建浴しためっき液に2時間浸してめっきを行なっ
た。
【0040】(めっき液及びめっき条件)NaAuCl
48gを純水500mlに溶解し、それに5%NaOH
溶液を100ml添加して3時間放置する。Na22
3・10H2O50g及びNa2SO375gを添加して溶
解した後、Na247・10H2O20gを溶解させ
て、(1+1)HCl溶液でpH8.5に調整し、純水
を加えて液量を1lに合わせた後、孔径0.1μmのメ
ンブランフィルターでろ過を行なう。めっき開始前にチ
オ尿素7.5gを添加して80℃に加温する。
【0041】上記めっき液を強制撹拌し、30分毎に試
料片を取り出して金膜厚を重量法により測定した。その
結果、金膜厚は2.0μmであった。
【0042】NaAuCl4溶液に5%NaOH溶液添
加後の放置時間は30分以上が良く、好ましくは3時間
以上である。放置時間が30分以下ではめっき液中にS
46 2~,S36 2~や金の沈殿が生じた。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、めっき速
度が速く、かつ、めっき性能に悪影響を与える化学種や
金の微細粒子を含まないめっき液を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】金錯イオンのイオン対クロマトグラフィーによ
る測定結果を示す図である。
【図2】錯化剤の組成比と金錯イオン生成比の関係を示
す図である。
【図3】錯化剤の種類とめっき速度の関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…実施例1のめっき速度、2…錯化剤がNa223
のみの場合のめっき速度、3…錯化剤がNa2SO3のみ
の場合のめっき速度。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属イオンと2種以上の錯化剤とpH調整
    剤と還元剤より成る無電解めっき液であって、錯化剤の
    濃度比を変えることにより平衡状態で存在する金属錯イ
    オンの組成比を変え、それによりめっき速度を調整する
    ことを特徴とする無電解めっき液。
  2. 【請求項2】請求項1のめっき液であって、当該金属イ
    オンがAu(I)イオン、当該錯化剤がチオ硫酸塩及び
    亜硫酸塩であることを特徴とする無電解めっき液。
  3. 【請求項3】請求項1のめっき液であって、当該金属イ
    オンがAu(I)イオン、錯化剤がチオ硫酸塩及び亜硫
    酸塩、還元剤がチオ尿素であることを特徴とする無電解
    めっき液。
  4. 【請求項4】請求項2のめっき液であって、亜硫酸塩を
    含む水溶液に塩化金(III)酸またはそのアルカリ塩溶
    液を添加し、当該塩化金酸イオンを亜硫酸金(I)錯イ
    オンに変換した後、チオ硫酸塩を添加し、所定のpHに
    調整後還元剤を添加することを特徴とする無電解めっき
    液の建浴方法。
  5. 【請求項5】請求項2のめっき液であって、亜硫酸塩を
    含む水溶液に亜硫酸金(I)錯イオン溶液を添加し、そ
    の後チオ硫酸塩を添加し、所定のpHに調整後還元剤を
    添加することを特徴とする無電解めっき液の建浴方法。
  6. 【請求項6】請求項2のめっき液であって、水酸化金
    (III)塩のアルカリ性溶液に亜硫酸塩及びチオ硫酸塩
    を添加し、所定のpHに調整後還元剤を添加することを
    特徴とする無電解めっき液の建浴方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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