JPH0949084A - ジアミン型生分解性キレート剤を用いた無電解Cuメッキ浴 - Google Patents

ジアミン型生分解性キレート剤を用いた無電解Cuメッキ浴

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JPH0949084A
JPH0949084A JP23319695A JP23319695A JPH0949084A JP H0949084 A JPH0949084 A JP H0949084A JP 23319695 A JP23319695 A JP 23319695A JP 23319695 A JP23319695 A JP 23319695A JP H0949084 A JPH0949084 A JP H0949084A
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JP
Japan
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acid
plating bath
electroless
chelating agent
plating
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Application number
JP23319695A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Yasuyuki Takayanagi
恭之 高柳
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Nitto Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Nitto Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定性に優れた無電解Cuメッキ浴を提供す
る。 【解決手段】 コハク酸、グルタル酸等を基本骨格とし
たジアミン型生分解性キレート剤およびそのアルカリ金
属塩、アンモニウム塩から選ばれた少なくとも一種を有
効成分として含有する無電解Cuメッキ浴。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジアミン型生分解
性キレート剤を錯化剤として使用した無電解Cuメッキ
浴に関する。
【0002】ジアミン型生分解性キレート剤を含有する
無電解Cuメッキ浴は、環境への負荷の低減、浴安定性
の向上、メッキ速度の高速化などの利点をもつメッキ浴
として使用される。
【0003】
【従来の技術】無電解Cuメッキ浴に用いられる錯化剤
として、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、酒石酸
などが、従来より知られている。
【0004】しかし、EDTAは、非生分解性であるた
め、環境問題の見地から使用が避けられるべきである。
特に1995年以降は、ロンドン・ダンピング条約によ
る海洋投棄が禁止されるため、早急な代替品が望まれ
る。
【0005】一方、酒石酸に代表される無窒素型の錯化
剤は、EDTAと比較すると、キレート性能が充分であ
るとは言い難い。すなわち、無電解Cuメッキ浴におい
ては、第一錯化剤であるEDTA共存下に第二錯化剤と
して使用されたり、Cuイオンに対して大過剰量使用さ
れたりするなど、錯化剤としての利用には制限がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
問題点を解決すべくなされたもので、ジアミン型生分解
性キレート剤から選ばれた少なくとも一種を有効成分と
して含有する安定性に優れた無電解Cuメッキ浴を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究の結果、コハク酸、グルタル酸等
を基本骨格としたジアミン型生分解性キレート剤が、無
電解Cuメッキ浴の錯化剤として適切なキレート力を有
することを見いだした。
【0008】更に、本発明者らは、ジアミン型生分解性
キレート剤を錯化剤として用いた無電解Cuメッキ浴
が、浴の安定性、メッキ速度、および形成されたCu皮
膜の性状の各見地から優れた浴であること等を見いだし
て本発明に到達した。
【0009】すなわち、本発明は、下記一般式[1]で
表されるジアミン型生分解性キレート剤から選ばれた少
なくとも一種を有効成分として含有することを特徴とす
る無電解Cuメッキ浴に関する。
【0010】一般式[1] (式中、A1 、A2 、A3 およびA4 は、水素、CO2
M、SO3 M、PO3 2 を表し、A5 は炭素数1〜8
の直鎖、分岐鎖あるいは環を形成していてもよいアルキ
レン基を表し、鎖中にエ−テル結合−O−、エステル結
合−COO−、アミド結合−CONH−を含んでいても
よい。Mは水素、アルカリ金属を表し、nおよびmは、
1〜8の整数を表す。)
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の一般式[1]の化合物の具体例としては、以下
の構造式で示す化合物あるいはこれらのアルカリ金属塩
が挙げられる。
【0012】(1)エチレンジアミンジコハク酸(ED
DS)
【0013】(2)1,3−プロパンジアミンジコハク
酸(PDDS)
【0014】(3)エチレンジアミンジグルタル酸(E
DDG)
【0015】(4)1,3−プロパンジアミンジグルタ
ル酸(PDDG)
【0016】(5)2−ヒドロキシ−1,3−プロパン
ジアミンジコハク酸
【0017】(6)2−ヒドロキシ−1,3−プロパン
ジアミンジグルタル酸
【0018】(7)1,2−プロパンジアミンジコハク
【0019】(8)2−メチル−1,3−プロパンジア
ミンジコハク酸
【0020】(9)1,3−ブタンジアミンジコハク酸
【0021】(10)
【0022】(11)
【0023】(12)
【0024】(13)
【0025】(14)
【0026】(15)1,2−シクロヘキサンジアミン
ジコハク酸
【0027】(16)1,3−シクロヘキサンジアミン
ジコハク酸
【0028】(17)
【0029】(18)
【0030】(19)
【0031】(20)
【0032】生分解性の観点から好ましい本発明の一般
式[1]の化合物としては、エチレンジアミンジコハク
酸、1,3−プロパンジアミンジコハク酸、(S,S)
−エチレンジアミンジグルタル酸、1,3−プロパンジ
アミンジグルタル酸、2−ヒドロキシ−1,3−プロパ
ンジアミンジコハク酸、2−ヒドロキシ−1,3−プロ
パンジアミンジグルタル酸あるいはこれらのアルカリ金
属塩が挙げられる。
【0033】生分解性の観点からさらに好ましい本発明
の一般式[1]の化合物としては、(S,S)−エチレ
ンジアミンジコハク酸、(S,S)−1,3−プロパン
ジアミンジコハク酸、(S,S)−エチレンジアミンジ
グルタル酸、(S,S)−1,3−プロパンジアミンジ
グルタル酸、(S,S)−2−ヒドロキシ−1,3−プ
ロパンジアミンジコハク酸、(S,S)−2−ヒドロキ
シ−1,3−プロパンジアミンジグルタル酸あるいはこ
れらのアルカリ金属塩が挙げられる。
【0034】本発明の被メッキ素材には、金属、非金属
を種々用いることが出来る。一般構造用圧延鋼材、機械
構造用炭素鋼材、銅、ニッケルなどの触媒活性素材、ま
た、ステンレス鋼、モリブデン鋼、チタン、タングステ
ン、モリブデン、タンタル、銀、金、アルミニウム、マ
グネシウム、鉛、はんだ、ビスマス、アンチモン、IT
Oなどの特殊金属、あるいはABS等のプラスチック、
その他、セラミックスなどの非金属に対しても、還元剤
の酸化に対して表面が触媒活性であれば、成膜が可能で
ある。
【0035】本発明のメッキ浴は、Cu++イオン供給
剤、還元剤、そして錯化剤の三成分を基本組成とする。
Cu++イオン供給剤としては、硫酸銅、塩化銅、水酸化
銅等が用いられ、好ましくは、硫酸銅がよい。 還元剤
としては、ホルマリン、グリオキザール、グリオキザル
酸などのアルデヒド類、好ましくは、ホルマリンがよ
い。アルデヒド類以外にもヒドラジン、ジメチルアミノ
ボラン、テトラヒドロホウ酸カリウムなどを還元剤に用
いることもできる。
【0036】また、本発明において用いられる錯化剤
は、種々のジアミン型生分解性キレート剤の中から選択
されるが、一種類の化合物を単独で用いても、複数の化
合物を配合して用いてもよい。
【0037】本発明において錯化剤として使用されるジ
アミン型生分解性キレート剤の量は、錯化力によって異
なるが、濃度5〜100mMのCu++イオンに対し、
0.2〜30倍モル、好ましくは、1.0〜2.0倍モ
ル、特に好ましくは、1.1〜1.5倍モル量用いられ
る。
【0038】また、本発明において錯化剤として使用さ
れるジアミン型生分解性キレート剤は、強い緩衝力を持
つため、それ自身が緩衝剤としてpH調節機能を果た
す。酸性浴でのpH調節には、硫酸、塩酸、硝酸などの
鉱酸類や酢酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、クエ
ン酸、酒石酸などの有機酸を用いることができる。ま
た、アルカリ浴でのpH調節には、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどの
無機塩基やエチレンジアミン、トリエタノールアミンな
どの含窒素塩基を用いることができる。また、グリシ
ン、アスパラギン酸などのアミノ酸を用いてもよい。
【0039】浴のpHは、10〜14のアルカリ性領域
が採用され、好ましくはpH11〜13の範囲内で、メ
ッキが実施される。還元剤にホルマリンを用いた場合
は、高pH程、メッキ速度が上昇する。
【0040】浴の温度は、20〜98℃の範囲が採用さ
れ、好ましくは30〜60℃の範囲で実施される。浴の
温度とメッキ時間を調整することにより、低温度薄付け
メッキ、中温度厚付けメッキが達成される。例えば、浴
の温度20〜40℃の低温度で、メッキ時間を短くする
ことにより低温度薄付けメッキが達成され、浴の温度4
0〜60℃でメッキ時間を長くすることにより中温度厚
付けメッキが達成される。
【0041】本発明におけるジアミン型生分解性キレー
ト剤を錯化剤とした無電解Cuメッキ浴は、通常、均一
性、密着性、光沢性、ぬれ性に優れた被膜を、高い浴安
定性下、高いターン数で与えるが、被膜の性状、浴安定
性、液寿命を更に向上させるため、2、2’−ビピリジ
ル、オルトフェナントリン、フェロシアン化リウム、チ
オウレア、鉛塩類、ネオクプロイン、界面活性剤、など
を微量添加することも有効な手段である。
【0042】これらの微量添加物の中で、浴分解の原因
となる亜酸化銅の防止の目的では、2、2’−ビピリジ
ルが特に好んで用いられ、メッキ浴中、5〜100pp
m、好ましくは、5〜50ppmで使用するのが良い。
この場合、浴中に、空気攪拌下、溶存酸素を供給しなが
ら銅メッキを実施すると、亜酸化銅の析出は、更に完全
に防止される。
【0043】本発明におけるジアミン型生分解性キレー
ト剤を錯化剤としたの無電解Cuメッキ浴は、廃液処理
において重金属および次亜燐酸塩等の除去を行う必要が
あるが、錯化剤を含む廃液は、自然環境中で速やかに分
解されるため一般排水として処理することが可能であ
る。
【0044】本発明におけるジアミン型生分解性キレー
ト剤は、目的に応じ錯化力を勘案して選択される。例え
ば、キレート力が比較的強力なEDDSは、浴の安定性
の保持の見地から極めて有利なキレート剤として選択さ
れる。一方、キレート力が比較的ソフトなPDDS、P
DDS−OHは、メッキ速度の見地から極めて有利なキ
レート剤として選択される。
【0045】本発明におけるジアミン型生分解性キレー
ト剤についての予想外の特長としては、EDTAを上回
るメッキ速度を与えることが上げられる。例えば、ED
DSとEDTAのメッキ速度を同一条件にて比較した場
合、EDDSは、EDTAのおよそ1.2〜1.4倍の
メッキ速度を与える。Cu++イオンに対するキレート安
定度定数が、EDTAの18.8に対し、EDDSが1
8.5であることから、EDDSのEDTAよりもやや
弱いキレート力が、メッキ速度においてはむしろ有利に
作用していることがうかがえる。
【0046】
【実施例】次に実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0047】実施例1〜20 本発明におけるジアミン型生分解性キレート剤を錯化剤
に用いた場合のメッキ速度を、表1に示す。亜酸化銅の
析出の有無、浴安定性についての所見も表1に示す。 (測定条件) Cu++イオン供給剤濃度:CuSO4 として40.0m
M 還元剤濃度:HCHOとして37.0mM 錯化剤濃度:50.0mM 2,2’−ピピリジル濃度:20ppm ジエチレングリコール:1000ppm メッキ浴温度:90℃ pH: 12.0
【0048】
【表1】
【0049】ただし、表1における分析条件および記号
は以下の通りである。 (分析条件) ・メッキ速度:10cm2 の試験板60分当りのメッキ
被膜増加質量mg (記号) ◎:極めて安定 ○:安定 △:やや不安定 ×:不安定、浴分解
【0050】比較例1 実施例1〜20と同様の条件で、EDTAを錯化剤に用
いた場合のメッキ速度を表2に示す。
【0051】
【表2】
【0052】実施例21〜40 本発明におけるジアミン型生分解性キレート剤を錯化剤
に用い、室温あるいは中温にてCu被膜を形成した場合
のメッキ速度を表3に示す。ただしメッキ速度は、一時
間当たりに形成される銅被膜の厚さとして示す。 (測定条件) Cu++イオン供給剤濃度:CuSO4 として30.0m
M 還元剤濃度:HCHOとして130mM 錯化剤濃度:80.0mM 2,2’−ピピリジル濃度:1ppm ジエチレングリコール:1000ppm メッキ浴温度:30℃、または、50℃ pH: 12.5
【0053】
【表3】
【0054】実施例21〜40において、いずれの場合
も亜酸化銅の析出は認められず、浴安定性は極めて良好
であった。
【0055】比較例2 実施例21〜40と同様の条件で、EDTAを錯化剤に
用いた場合のメッキ速度を表4に示す。
【0056】
【表4】
【0057】
【発明の効果】本発明によれば、無電解Cuメッキ浴に
おいて、コハク酸、およびグルタル酸等を基本骨格とし
たジアミン型生分解性キレート剤を、適切なキレート力
を有する錯化剤として使用することができる。また、本
発明は、以下に示す効果もある。 1)浴の安定性に極めて優れており、長い液寿命に下、
高いターン数のメッキが実施可能である。 2)EDTAを錯化剤に用いた場合よりも、高いメッキ
速度が得られる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式[1]で表されるジアミン型
    生分解性キレート剤から選ばれた少なくとも一種を有効
    成分として含有することを特徴とする無電解Cuメッキ
    浴。 一般式[1] (式中、A1 、A2 、A3 およびA4 は、水素、CO2
    M、SO3 M、PO3 2 を表し、A5 は炭素数1〜8
    の直鎖、分岐鎖あるいは環を形成していてもよいアルキ
    レン基を表し、鎖中にエ−テル結合−O−、エステル結
    合−COO−、アミド結合−CONH−を含んでいても
    よい。Mは水素、アルカリ金属を表し、nおよびmは、
    1〜8の整数を表す。)
  2. 【請求項2】 一般式[1]で表されるジアミン型生分
    解性キレート剤が、エチレンジアミンジコハク酸、1,
    3−プロパンジアミンジコハク酸、エチレンジアミンジ
    グルタル酸、1,3−プロパンジアミンジグルタル酸、
    2−ヒドロキシ−1,3−プロパンジアミンジコハク
    酸、2−ヒドロキシ−1,3−プロパンジアミンジグル
    タル酸あるいはこれらのアルカリ金属塩である請求項1
    記載の無電解Cuメッキ浴。
  3. 【請求項3】 一般式[1]で表されるジアミン型生分
    解性キレート剤が、(S,S)−エチレンジアミンジコ
    ハク酸、(S,S)−1,3−プロパンジアミンジコハ
    ク酸、(S,S)−エチレンジアミンジグルタル酸、
    (S,S)−1,3−プロパンジアミンジグルタル酸、
    (S,S)−2−ヒドロキシ−1,3−プロパンジアミ
    ンジコハク酸、(S,S)−2−ヒドロキシ−1,3−
    プロパンジアミンジグルタル酸あるいはこれらのアルカ
    リ金属塩である請求項1記載の無電解Cuメッキ浴。
  4. 【請求項4】 NaOH、KOHによりアルカリ性と
    し、ホルマリンを還元剤に用いた請求項1記載の無電解
    Cuメッキ浴。
  5. 【請求項5】 微量添加剤として、2,2’−ビピリジ
    ル、オルトフェナントリン、フェロシアン化カリウム、
    チオウレア、ネオクプロインを用いた請求項1記載の無
    電解Cuメッキ浴。
JP23319695A 1995-04-24 1995-08-21 ジアミン型生分解性キレート剤を用いた無電解Cuメッキ浴 Pending JPH0949084A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012523706A (ja) * 2009-04-08 2012-10-04 サンソニックス 基板から汚染物質を除去するための方法および装置
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