JPH0830274B2 - 無電解錫、鉛又はそれらの合金めっき浴中の銅イオン濃度の分析方法 - Google Patents

無電解錫、鉛又はそれらの合金めっき浴中の銅イオン濃度の分析方法

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JPH0830274B2
JPH0830274B2 JP3059643A JP5964391A JPH0830274B2 JP H0830274 B2 JPH0830274 B2 JP H0830274B2 JP 3059643 A JP3059643 A JP 3059643A JP 5964391 A JP5964391 A JP 5964391A JP H0830274 B2 JPH0830274 B2 JP H0830274B2
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雅之 木曽
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銅又は銅合金に対し無
電解錫、鉛又はそれらの合金めっきを施すめっき浴中の
銅イオン濃度の分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
電子工業用部品、回路等の銅又は銅合金部分にはんだ付
け性を付与するため、電気めっき法により錫、鉛又は錫
・鉛合金めっき皮膜を形成することが行なわれている
が、電子装置の小型化に伴なって部品や回路等も微小化
又は複雑化し、電気めっき法ではめっきできない部分も
生じている。そこで、これらの部分にもめっき可能な無
電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき法が検討されている。
例えば、特開平1−184279号公報には、特定の有
機スルホン酸、該有機スルホン酸の錫及び鉛塩、次亜燐
酸ナトリウム(還元剤)及びチオ尿素(錯化剤)を主成
分とする無電解錫・鉛合金めっき浴を用いる方法が提案
されている。しかし、従来の無電解錫、鉛又は錫・鉛合
金めっき法は、めっき浴の金属補給を行なわず、金属濃
度が析出限界以下に低下したらそのまま廃棄する使い捨
てのバッチ方式が多く、このため主にめっき皮膜を薄く
形成する場合に採用されているもので、厚いめっき皮膜
を得る目的でめっき浴を連続使用する提案は殆んどな
く、従って連続使用に必要な連続的に一定の析出量を維
持できるめっき浴の補給管理方法については提案されて
いない。
【0003】一方、通常の無電解めっき法においては、
随時、めっき浴中の金属成分を分析し、消費された金属
量に比例して金属成分の補給を行なうことにより、めっ
き浴を管理しているが、本発明者らの検討によれば、無
電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴の場合は、めっきの
進行と共に被めっき物から溶出した銅がめっき浴中に溶
解、蓄積していくため、めっき浴中で錫及び鉛成分を簡
易にしかも正確に分析することが困難であり、上述した
通常のめっき浴管理方法は無電解錫、鉛又は錫・鉛合金
めっき浴に対しては適用し難いことを知見した。従っ
て、無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴を容易にかつ
確実に管理できる分析方法を確立することが望まれる。
【0004】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴中の銅イオン濃度
を容易にかつ正確に分析することができ、このため無電
解錫、鉛又はそれらの合金めっき浴を容易にかつ確実に
管理することができる無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっ
き浴中の銅イオン濃度分析方法を提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するため種々検討を重ねた結果、銅又は
銅合金用無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴において
は、被めっき物の銅又は銅合金の銅分がめっき浴に溶解
すると同時に錫、鉛又は錫・鉛合金めっき皮膜が析出形
成されるものであり、従ってめっきの進行につれてめっ
き浴中に銅分が蓄積、増加してくるものであるが、この
場合上記溶出銅イオン量と消費される錫及び/又は鉛量
との間に比例関係が存在し、従って溶出銅イオン濃度の
分析結果に基づいて水溶性錫塩及び/又は水溶性鉛塩を
補給することにより、上記無電解めっき浴の管理も容易
にかつ確実に行なうことが可能であることを見出した。
このため、かかる無電解めっき浴中の銅イオン濃度を簡
易にしかも正確に分析する方法につき検討した結果、水
溶性錫塩及び/又は水溶性鉛塩、これらの塩を溶解する
酸、及び錯化剤としてチオ尿素を含む銅又は銅合金用無
電解めっき浴において、溶出銅イオン濃度を分析する場
合、まず浴中のチオ尿素を酸化分解すると共に、1価の
銅イオンを2価の銅イオンに酸化し、この酸化した銅イ
オンを含む全2価の銅イオン濃度を比色法を適用して分
析することにより、めっき浴中の銅イオン濃度が正確に
しかも簡単に定量できることを知見した。
【0006】即ち、上述したように、無電解錫、鉛又は
錫・鉛合金めっきにおいては、めっきの進行につれて被
めっき物から銅が溶出、蓄積してくるが、この場合、本
発明者らの検討によると、上記めっき浴中の銅はチオ尿
素に錯化された状態で存在し、また一部は2価の銅イオ
ンとして存在するが、多くは1価の銅イオンとして存在
する。このような存在状態の銅イオン濃度は原子吸光分
析法等により全銅量を定量することができるものの、本
発明者らはめっき工場現場で簡易に分析を行なう点から
比色法を検討したが、そのままでは良好な比色分析がで
きず、このため更に検討を重ねた結果、上記めっき液に
過酸化水素や亜鉛素酸塩等のチオ尿素を分解可能な酸化
剤を加えてチオ尿素を分解し、更に1価の銅イオンを2
価の銅イオンに酸化した後、比色分析を行なうと、正確
の全銅イオンを定量し得ること、そしてこの全銅イオン
が錫や鉛塩の補給の目安になることを知見し、本発明を
なすに至ったものである。
【0007】従って、本発明は、水溶性錫塩及び/又は
水溶性鉛塩、これらの塩を溶解する酸、及びチオ尿素を
含む銅又は銅合金用無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき
浴中の銅イオン濃度を分析する方法において、上記めっ
き浴にチオ尿素を分解可能な酸化剤を加えて該めっき浴
中のチオ尿素を酸化分解すると共に、1価の銅イオンを
2価の銅イオンに酸化し、この酸化した銅イオンを含む
全2価の銅イオン濃度を比色法で測定することを特徴と
する無電解錫、鉛又はそれらの合金めっき浴中の銅イオ
ン濃度の分析方法を提供する。
【0008】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明において、分析対象となるめっき浴は、無電解錫、鉛
又はそれらの合金めっき浴であり、水溶性錫塩及び/又
は水溶性鉛塩、これらの塩を溶解する酸、及び錯化剤と
してチオ尿素を含むものが使用される。
【0009】上記無電解めっき浴に用いられる水溶性錫
塩としては、例えば硫酸第1錫、アルカンスルホン酸第
1錫、塩化第1錫、アルカノールスルホン酸第1錫、ス
ルホコハク酸第1錫等が挙げられる。また、水溶性鉛塩
としては、例えば塩化鉛、アルカンスルホン酸鉛、酢酸
鉛、アルカノールスルホン酸鉛等等が挙げられる。これ
ら金属塩成分の含有量は通常0.5〜30g/l、特に
1〜20g/lである。酸成分としては、例えばアルカ
ンスルホン酸、塩酸、アルカノールスルホン酸、過塩素
酸、ホウフッ酸、スルホコハク酸等が挙げられる。これ
ら酸成分の含有量は通常50〜250g/l、特に10
0〜200g/lである。また、チオ尿素の含有量は通
常30〜200g/l、特に50〜100g/lであ
る。
【0010】なお、上記無電解めっき浴中には、通常還
元剤として次亜リン酸又はその水溶性塩が30〜300
g/l、特に50〜200g/l配合され得るが、更に
EDTA、クエン酸等も添加され得る。なお、めっき浴
のpHは通常0〜3、特に0.5〜2.5である。
【0011】而して、上記無電解めっき浴は、表面の少
なくとも一部に銅又は銅合金部分を有する被めっき物を
めっき浴中に浸漬することにより、無電解錫、鉛又は錫
・鉛合金めっき皮膜は上記銅又は銅合金部分上に析出形
成されるが、この際銅又は銅合金部分から銅分が溶出
し、めっき浴中に蓄積していく。
【0012】本発明はこのめっき浴中の銅イオン濃度を
定量する方法に係るものであるが、このめっき浴中にお
ける銅イオンはチオ尿素によって錯化され、多くは1価
の銅イオンとして存在する(実際、めっき浴は通常無色
である)。
【0013】本発明においては、上記めっき浴中の全銅
イオン濃度を測定するため、まずチオ尿素を分解可能な
酸化剤を添加し、チオ尿素を酸化分解して、銅イオンの
チオ尿素による錯化状態をなくすと共に、1価の銅イオ
ンを2価の銅イオンに酸化する。
【0014】この場合、酸化剤としては、無色でチオ尿
素を分解し得、しかも酸化反応により着色しないもので
あればいずれのものでもよいが、特に過酸化水素等の過
酸化物や亜塩素酸又はその塩などが好適に用いられ、な
かでも過酸化水素が最も好ましい。その添加量は、チオ
尿素を分解し、1価の銅イオンを2価の銅イオンに酸化
し得る量であり、例えば過酸化水素水の場合は通常めっ
き浴1mlに対し0.1〜2g添加される。
【0015】ここで、上記酸化剤の添加でチオ尿素を分
解した場合、同時にチオ尿素によって錯化されていた錫
イオン、特にSn4+や鉛イオンが沈殿し、めっき浴が白
濁する場合があるので、この沈殿の生成を防ぐため、シ
ュウ酸、酒石酸、クエン酸、EDTAやそれらの塩、ト
リエタノールアミン等のSn4+やPb2+を錯化し得る錯
化剤を添加することができる。この場合、その添加量は
通常めっき浴1ml当り1〜40gである。
【0016】また、本発明の分析方法は、上記酸化剤の
添加で無色の1価の銅イオンを通常青色の2価の銅イオ
ンに酸化するので、めっき浴は着色し、その着色度合を
比色法により定量するものであるが、2価の銅イオンに
よる着色を更に明確にし、2価の銅イオンの検出感度を
上げるため、発色剤を添加することができる。発色剤と
しては、アンモニアやエチレンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペ
ンタミン、アミノエチルモノエタノールアミン等のアミ
ン類が好適に用いられる。これら発色剤の添加量は、め
っき浴1mlに対し通常0.2〜5gとすることができ
る。
【0017】更に、本発明に従って分析するに当り、分
析液のpHは4〜11、特に5〜10であることが好ま
しい。pHが4より低いと銅イオンの発色が弱くなる場
合が生じ、またpHが11より高いと、特に酸化剤とし
て過酸化水素を用いた場合、過酸化水素が分解して気泡
が生じ、吸光に影響を及ぼすおそれが生じる。この場
合、pH調整剤、pH緩衝剤として、酢酸やその塩、ヘ
キサエチレンテトラミンなどが使用でき、また上述した
錯化剤、発色剤の添加をpHを上記範囲に調整すること
もできる。
【0018】なお、酸化剤、錯化剤、発色剤、pH調整
剤の添加順序に特に制限はなく、これらを同時に添加す
ることもできるが、まず錯化剤を添加し、次いでpH調
整した後に酸化剤を添加することが好ましく、発色剤は
最後に添加すればよい。
【0019】以上のようにしてチオ尿素を分解し、1価
の銅イオンを2価の銅イオンに酸化して発色させた分析
サンプルは、これを比色法によって定量する。比色法と
しては、標準サンプルと目視によって比較する方法も採
用し得るが、一般には波長500〜800nmの吸光度
を測定し、予め標準サンプルから作成した検量値と比較
する方法が好適である。
【0020】なお、分析は間欠的にめっき浴を試料液と
して採取し、上述した操作を個々に行なう方法、めっき
浴から連続的にポンプによって分析装置に試料液を送
り、この分析装置で上記した前処理操作を自動的に行な
った後、フローセルに流して吸光度を連続的に測定する
方法など、常法に従って行なうことができる。
【0021】このようにして定量された銅イオン濃度
は、無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴の錫や鉛分の
管理に用いられる。即ち、めっき浴中の銅イオン濃度は
消費される金属量(錫、鉛)と比例関係にあるので、銅
イオン濃度はこれら金属分の補給の目安になり、銅イオ
ン濃度の増加分に対して錫塩や鉛塩を補給することによ
りめっき浴中の錫塩、鉛塩を管理することができるもの
である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴の銅イオン濃
度を容易にかつ正確に分析できる。この場合、分析方法
として比色法を採用したので、自動分析に容易に適応さ
せることができ、無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴
の管理に有効に利用することができる。
【0023】
【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例によって限定されるもので
はない。
【0024】下記めっき浴を使用し下記条件で銅製品に
対し無電解めっきを行ないながら、処理量26μm・d
2/l毎にめっき浴5mlをサンプリングし、これに
トリエチレンテトラミン20g/l、酢酸100g/
l、クエン酸アンモニウム100g/lの溶液200m
lと35%過酸化水素水2mlを添加した後、その吸光
度を波長620nmで吸光度計(日立製作所製U−32
10)を用いて測定し、全銅量を定量した。結果を表1
に示す。なお、比較のため、原子吸光分析の結果を併記
する。
【0025】なお、めっき浴には、めっきの進行につ
れ、分析によつて得られた銅量が0.5g/l増加する
毎に下記補給液(1)〜(3)を下記に示す量において
補給するようにした。めっき液組成及びめっき条件 メタンスルホン酸 50g/l メタンスルホン酸錫 20g/l メタンスルホン酸鉛 13g/l チオ尿素 75g/l 次亜リン酸ナトリウム 80g/l クエン酸 15g/l 塩化ラウリルピリジニウム 5g/l EDTA 3g/l pH 2.0 浴温 80℃ 補給液(1) 5ml/l補給 メタンスルホン酸錫 400g/l メタンスルホン酸 180g/l 補給液(2) 5ml/l補給 メタンスルホン酸鉛 380g/l メタンスルホン酸 240g/l 補給液(3) 15ml/l補給 チオ尿素 120g/l 次亜リン酸ナトリウム 3g/l クエン酸 25g/l
【0026】
【表1】
【0027】表1の結果より、本発明による銅の分析値
は原子吸光分析による分析値とほぼ一致し、従って本発
明により簡易に銅分を分析し得ることが確認された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上玉利 徹 大阪府枚方市出口1丁目5番1号 上村工 業株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平2−201264(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶性錫塩及び/又は水溶性鉛塩、これ
    らの塩を溶解する酸、及びチオ尿素を含む銅又は銅合金
    用無電解錫、鉛又は錫・鉛合金めっき浴中の銅イオン濃
    度を分析する方法において、上記めっき浴にチオ尿素を
    分解可能な酸化剤を加えて該めっき浴中のチオ尿素を酸
    化分解すると共に、1価の銅イオンを2価の銅イオンに
    酸化し、この酸化した2価銅イオンを含む全2価の銅イ
    オン濃度を比色法で測定することを特徴とする無電解
    錫、鉛又はそれらの合金めっき浴中の銅イオン濃度の分
    析方法。
JP3059643A 1991-03-01 1991-03-01 無電解錫、鉛又はそれらの合金めっき浴中の銅イオン濃度の分析方法 Expired - Fee Related JPH0830274B2 (ja)

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