JPS581065A - 無電解金めっき浴および方法 - Google Patents

無電解金めっき浴および方法

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JPS581065A
JPS581065A JP57093927A JP9392782A JPS581065A JP S581065 A JPS581065 A JP S581065A JP 57093927 A JP57093927 A JP 57093927A JP 9392782 A JP9392782 A JP 9392782A JP S581065 A JPS581065 A JP S581065A
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bath
plating bath
acid
electroless plating
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モハメツド・フアシ−・エルシヤズリ−
ケネス・デレク・ベイカ−
イボンヌ・リムウイド
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Hooker Chemicals and Plastics Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
    • C23C18/42Coating with noble metals

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属や真空蒸着済みのセラミックなどの各1
の生地上に金を析出せしめるための改曳され次無電解め
っき浴に関する。
無電解めっきは外部から電流を流すことなく生地の表面
にめっき膜を作らせる方法である。無電解めっきの定義
は精確なものではない。多くの場合、自己触媒飄の還元
析出及び置換析出の両方が無電解めっきといわれている
。無電解金属めつ−鉱鴬解めつ1!1技術の適用が困−
か又は不可能であるような、用心深く、かつ隔離された
部分を有するような部品のめつき能力に優れている。
一つの金II4か浴液から他の金属を置き換える場合に
置換析出が起こる。この置換扛反応条件下にある金属類
の電位又祉還元電位によって制御せられる。一般に陰性
の電位を有する金属(活性金属)は陰性電位のより小さ
い、すなわちよシ陽性の金属よりもil[へのイオン化
傾向が大きい、この工程は金属の11表面か完全に被榎
されてしまうと斜燻するが、ある場合にはこの皮膜の厚
さは分子的な析出工程を想定した場合よシ屯厚くなって
いる。
この現象は金属の表面における置換反応の機構が均質的
な性格でないと考えれば説明がつく。もし金属表面が、
よシ活性の強い部分と、より活性の弱い部分(よp責の
部分)とから成っているとすれば、より強い活性点は陽
極となLitい活性点は陰極になる。そこで置換析出は
、腐食反応と全く同機に魅他的半−反応と陽極的牛−反
応とから成る混合電位反応を伴う力ルバニ置換反応とい
える。反応中はいかなる瞬間でも陰極点と1)極一点は
―黴鏡的な尺度で生mum上に交互に分布せられている
べきである。従って金は陰極点に析出するのに対して、
陽極点では生地金属の酸化が起こる。
一般にどのような金属めっき系でも、原子と表面との相
互反応が強いと為い核密度を生じ、相互反応が弱いと広
くスペースをとった核を生ずる。ガルバニ置換によって
得られる皮膜は通常、多、孔質である。
近年になって、無電解金めつきに関するかなり重畳な文
献が散見されるようになった。無電解金属めっき及びこ
れに伴う諸問題に関して特に興味がもてる米国特許は、
米ai%許@J、Ift、り/を号(Me Corwa
ak ) +同第j、jP7−24号(Be1lis 
) 1同第J、700.41 Aり号(0kinaka
 ) 纂同第3.り/7,111号(Bak@r ) 
 ならびにこれらに引用の特許である。
関連する文献に/d 、 Riob 、 L)、W、に
よるProa 。
λm@riaan  Kl@etroplating 
 5oar*Ly、jf(/り71);Y、0kina
kaによるPlaking 17. ?/$頁(lり7
0)r及びY、 0kiaaka及びC,Wolowo
diakらによるPlating II 、 1010
 (/り7/)などがある、これらの文献の主体が、無
電解めっき浴において金又蝶関連の金属、源としてシア
ン化アルカリ金属を−示し、還元剤としてアルカリ金属
ボロヒドライド及びアミンボランを開示している点に関
する@夕この発明に関連がある。例えは、 0kjna
kaによる/P70年発表の記事及び米国特許@ J、
700,47 tり号には次の成分を有する無電解めっ
き浴が記載されている: (1)  可溶性のアルカリ土属金錯塩;(2)  シ
アン化カリウムのような遊離シアン化物の逼刺量; (3)  水酸化カリウムのようなアルカリ剤;及び(
4)  ポルヒト2イド又はアミンボラン。
Okimaka c)Kよるlり7/IIj−発表の論
文及びBak@rによる米ffi%許1gJ、W/7.
IIj号で祉これらの特殊なめつき浴の使用時の間勉点
、特にシアン化物*11増加した場合に伴う問題点が指
摘されている。他の問題点は浴補給に胸する問題と。
めっきの一度か約−,1<クロンに接近し友時に伴う浴
の不安定化の問題である。また好ましくない金の沈殿を
回避しなけれはならないという問題点もあつ良。
米国特許第J、f / 7.r I 1号では、ある樵
の特殊なイきド類から造つ次アルカリ金属イきド錯体を
金普九はその関連金属源として用いることによって前記
の問題点が克服された。無電解金めっきの−を好ましい
範囲である約//ないし/4’に維持するためには、前
記のBakerによる特許ではクエン酸塩等のようなア
ルカリ金属塩緩衡剤の添加が好オしいことが暗示せられ
ている。
また従来の置換置めっきに関する技術は浴の−に関して
次の二つのカテゴリーに分けることができる: A、中性又はアルカリ性浴(pH7−/j)最も普遍的
な浴であって、アルカリ金属の炭駿塩もしくは水酸化物
ならひにクエン酸塩奄しく蝶EDTムのようなキレート
剤の存在下でK (Au (CN)2 )又祉塩化金と
しての金塩を含有している。
B、酸性浴(−6又はそれ以下) 酸性媒体にお轄る金の置換めっきを扱った特許の数は少
ない。−3,0−4,0における最初の酸性型換金めつ
きは/り10都の後手に開発され次。
Ma Na l l yの米国特許第−JJ&、j/よ
号は塩化金。
クエン酸塩及び遊離のHCI (pkl o、3−7.
o )の混合物を用いて欽めっきした一銅箔を金めっき
する方法に関する。Edmonの米国特許第3.コ/ダ
、コター号は酸性浴を研究した結果、 p)IJj −
3,0において硫酸を用いてグルマニクムダイオード上
に、20ξクロインチ(O0!ξクロン)全皮膜を得た
ものである。C,A、L@viの米国特許Sλ、タタ!
、≠73(!thではpi′13.0以下で弗化水素駿
を用゛いた同様の酸性金めつき溶液を使用している。ク
エン酸塩を用いる酸性の全置換めっき浴は一20分間で
アミクロインチないしlミクpインチ(0,7ミクロン
ないし0,2ミクロン)厚の皮膜を形成し得ることが発
見され良。
Ode及びHayasbi C)Fi触媒としての塩化
コバルト及び錯化剤/還元剤としてのチオウレアを含有
する無電解金めつ!溶液を−発し比。ニッケル上へのめ
つき生成速[UpHA−7において!ミグ9フフ時であ
った。しかしこの浴扛、金住地上への金めつきが可能で
あることが0kiaakaによってつきとめられ九ので
、イオン置換による浸せきめつきと称するよpも寧ろ自
己触媒型無電解めっきであると考えられる。
他方、電子産業において最も多く利用されている無電解
めっきは耐火金属上への金の直接めっき法である。In
abaらの米13i149許第3.タタJ、101号に
よれはタングステン及びモリブデン上への金の直接めっ
き法が研究開発された。この浴はアルカリ媒質(pHr
−/j )中で、N r C/ 2及びZnCl2のよ
うな金属塩ならびに錯化剤としてのEDTAの存在下で
シアン化金カリウム、四塩化金酸カリウムを使用する。
R,Turebloodは米!!1%許第J、ItJI
jO号において、耐火金属上ヘコオクロンないし3きク
ロン厚の無電解金めつきを施す方法を開示している。こ
の方法では緩価状3I(pH/ J、0−/ J、7 
)においてシアン化金カリウム及び有機キレート剤を用
いる。
この発明の目的は、従来公知の浴の欠点を克服しうる無
電解金めつき浴の提供にある。
他の目的は各種の金属生地上へ金−を析出させるための
無電解金めつき浴の提供にある。
この発明のその他の目的は、真空蒸着処塩tmし友セラ
ンツク生地上に金を析出せしめうるような無電解金めつ
き浴の提供にある。・ この発明のさらにその他の目的祉、優れた安定性を維持
しながら著しく改善せられた膜厚と優れた厚さで生地上
に金を析出せしめうるような無電解金めつき浴の提供に
ある。
この発明によれば、3価の全錯塩を、浴の−が約0./
ないし4.O1好ましくは約Q、コないしり、0の範囲
に維持しうる量での有機カルボン酸及び/又社鉱酸と共
に使用すると改良され九無電解めっき浴と金めつき法と
が達成できることが分った。
この発明の他の提案は、コバルト、ニッケル又は鉄のよ
うな金属触媒成分を浴へ添加することである。
一般に、浴温は約−0℃ないし浴の沸点以下。
好筐しくに約10℃なh(、tz”cの範H以内である
この方法によp住成する全皮膜の典微的な厚さは約O0
よきクロンないし72ミクロンの範囲である。
この無電解浴は、浴の調製に用いたと同じ3価の金儲塩
か又は他の111類の3価の余録化物を添加するととに
より容易に補給が達成できる。これらの−化物は浴の中
で形成させてもよい。
この発明によるめっき浴のユニークな特性によれば、浸
せき法を用いて各種の生地上に金めつきを行なうことが
可能である。例えは各種の金属のみならず、真空蒸着を
施したセラミックもまためっきできる。セラミックの場
合には機種に先立って予備洗浄を行なうのが好筐しく、
約PHo、コないしpHJの浴を用いるのがよい。
tfc前記したように、この発明にょる熱電解めっき浴
は、10ppmのような小量でも自己触媒型めっき又祉
無電解めっきの安定性を阻害する傾向がめるニッケルや
他の金a−上へも直接に金管析出せしめることがWJ能
でiる。める槍の金鋼失地は少なくとも100℃に加熱
して予備処理するのが好壜しい。
また金属生地か又り真空蒸着したセラミックのりずれか
をめっきする場合に浴成分の一つとして金属触媒を用い
ると有利な場合かあることも分った。かかる金属触媒扛
この発明によるめっき浴の好ましい操東に対して必須の
ものであるとは考えられない。
前記したように、この発明の本質的に重要な特徴は各種
の生地上に金を析出させるための極めて効果的な置換/
無電解めっき浴のv4製にある。この処方には3価の金
の錯塩、浴の−を約0./ないし6.O1好ましくは0
.2ないしダ、0に維持するのに十分な量の有機酸及び
/又は鉱酸が包含せられている。
3価の金儲塩は浴に可溶性の金(m) #化物であれは
いずれでもよく、この金と共存する他のイオンがそのめ
っき浴又はそのめっき操作のいずれに対しても逆効果を
及ぼさないようなものであれtよよい、このような錯塩
の例を挙けると、シアノ金酸アルカリ金属塩及びアル力
り金属の金イミド類である。この錯塩はそのtま加える
か浴中で形成させてもよい。
浴中での一塩の形g氷絵しては、浴可彪性の3価の金化
合物のいずれもか使用可能であり、金駿アルカリ金輌塩
、水酸化金鈑アルカリ土属塩、金(lit)ハロケン化
物及びその他かその例である。これらの化合物Fi7f
r望の麓の金が浴中に提供されるのに十分な飯で浴中に
添加する。シアン化アルカリ金属又はイミドのような餡
化剤は浴中でP9r望の金(1)錯塩が形成されるのに
十分な量で添加する。
錯塩として添加するか又は浴中で錯塩を形成させるかの
いずれにしても、3価の金儲塩を形成させるのに便用す
るイミド@は次の′−一般式すなわち; (11RNCHO又は = −1、−、J を有する。
一般式(1)のイミドの場合、R[スルホニル−〇−フ
ェニレン(−ao、−c、a4−)のような置換アリレ
ン基であるのが好ましく、形成され九そのイミドはスル
ホ−安息香酸イミド(すなわちサッカリン又社O−ベン
ゾスルフィきド) CtL(SOzXCO)J伍である
。一般式(2)のイミドの場合は、R11C,H。
のようなアルキレン基が好ましく、形成されるイミドは
スクシンイミドであるか又はRかCthH4(〇−7二
二レン)のようなアリレンの場合には形成するイミドF
i7タルイミドである。
3価の金−塩は、生地上に金を析出させるのに効果的な
十分な童であって浴中への一塩の最大溶解度以下で浴中
に存在せしめる。典鳳的にはこの錯塩は、浴中へ約o、
−2H7tないしコ09/l、好1しくB約0.zl/
lないしtoy/l(D金が金遣れるような十分な量に
おいて添加する。
ここで用いる”アルカリ金属”なる用語にはナトリウム
、カリウム、リチウム、ルビジウム及びセシウムならび
にアンモニウムか包含される。多〈の場合でカリウムが
好ましいアルカリ金属ではあるが、その他のアルカリ金
属を使用して4同じ結果が得られる。
1有機カルボン酸”なる月齢に鉱モノカルボンWR,ポ
リカルボン歇及びアミノカルボン酸が包含せられる。一
般的には、このモノカルボン酸及びポリカルボン酸は炭
素数lないし11カルボキシル基/簡ないしグ簡及び水
酸基/簡ないし6簡を有する。使用できる酸の実例には
酢酸、クエン酸。
―有酸、安息香酸、修酸、アスコルビン駿、イソアスコ
ルビンll、グルコン酸、グルコヘプトン酸。
グリコール酸、グルタル酸及びその他が包含される。
アミノカルボン酸は前記したモノカルボン酸及びポリカ
ルボン酸と同じであって、7箇ないし1箇のアミ7基か
含まれている。かかるアミノカルボン酸の実例としては
、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、アスパラギ
ン酸、グルタミンI[。
セリン、リシン、フルギニン、スレオニン、フェニルア
ラニン及びその他が挙けられる。
この発明のめつき浴中には、有機酸と共に、または有機
酸の代わりに鉱酸を含みうる。かかる鉱酸の代表的なも
のは塩化水嵩酸、硫酸、pん酸及びその他である。
1機酸及び/又は鉱酸は浴の−を0./ないし6、O1
好ましくはO,コないしa、Oに維持するのに十分な量
で浴中に存在させる。典型的には、有機酸の含有量鉱約
zop7tで、好ましく扛約/ Ii/1ないし≠01
17Qであり、無機酸の含有量は約1001/l以下、
好壕しくは101/lないしJ o o l//1であ
る。
通常、浴温は約コO℃ないし約2!℃、好筐しくu約p
o”cないし約11”ClIC@持せられる。生地の浸
せき時間社生地のms、所望する膜厚その他の因子によ
って広範囲に変動する。膜厚が0.2ミクロンないし7
2ミクロンの場合、約5分ないし参時間の浸せき時間が
典型的である。
この置換金めつき浴は非触媒型で操作するのが好オしい
が、ある目的においては前記したようにコバルト、ニッ
ケル又は鉄のような金属触g成分もまた含有させうる。
かかる触媒を使用する場合には、この金属イオンは1例
えは硫酸塩′、塩化物、りん酸塩及びその他のイオン化
しうる塩成分として龜加する。
この発明による無電解めっき浴の特に有利な点の一つは
、IFL<多様な生地上に優れた金めつきを失成せしめ
うろことである。3価の金成分を含有するこのように比
較的に単純な糸をなす浴が。
なぜそれ程に効果があるのか、その機構については未だ
完全に解明されていない。
ニッケル以外でも、この発明が有利に適用できる生地と
してニッケル合金、銅、鋼合金5タングステン、そりマ
ンガンなどが挙けられる。この発明の重要な一つの提案
は真空蒸着したセラミック生地のめつきである。かかる
真空蒸着生地の実例としては、アルiす、アルオナーペ
リリア及びその他の通常の基体上にスクリーン印刷した
モリマンガン、タングステン、無電解ニッケル、銅など
である。
多くの場合、めっきに先立って生地を予備洗浄するのが
好ましい。例えtj真空蒸着したセラミックは熱アルカ
リ溶液中で3分ないしio分ソーΦングし1次いで水洗
いして脱脂する0次いでこの脱脂済みの失地t−lコO
″F(≠1℃)の塩化水嵩酸(20重量s)温液中に浸
せきし、引き続いて冷水ですすぐ。モリブテンマンガン
及びタングステン生地に対しては、超音波清浄を行なっ
たはうかよい場合かときどきある。ある場合には、この
金属生地を一定時間、ioo℃ないしrθO℃に単に加
熱することにより予備処理してもよい。しかしながら生
地の予備清浄又は予備処理の正確な方法は決定的なもの
でもなく、又この発明の特徴でもない。
無電解めっき方法もま九被めつき生地の種類及び所望の
結果によって変わる。通常の場合、−回の浸せきて十分
であるが一段浸せき法も採用できる。例えば先ず生地を
1時間、置換金めつき浴中に置き、乾燥し1次いで水素
ガス中で3分間ないしio仕分間参00℃ないしPOO
℃において焼成する。部分的にめっきしたこの生地を再
び3時間以内、この浴中に浸せきし、前と同様に焼成し
て優れた書着性と所望する厚さのめつき膜をうる。
この発明は次の実施例を参照することによシ、さらに明
瞭に理解されよう。
実施例/ 次に記載した鎖成分から無電解めつき浴を1llI製し
次1 成    分             量 11/1
金、シアノ金(1酸カリウムとして     +、0ク
エン酸       1!、0 塩化水素酸(77饅)        1oou/zモ
リマンガンで9真空蒸着し予備清浄し次セラミック住地
をAJ7Qでコ時間30分、浴に浸せきした。生じ良金
めつき膜の厚さは七ミクロンないし2.1ミクロンであ
L  Lつかル密着してお夕、き裂はみられなかった。
めっき操作を通じて浴の安定性は良好であった。   
実施例コ −連の無電解やつき浴を次のようにして調製し九 : 成    分           量 11/1金、
シアン金(It)酸カリウムとして    λ、Oクエ
ン酸        λ0,0 塩化水*@ (J7s)      1ooya/1塩
化ニツケルをこの浴に加えてニッケルイオ/がo、oi
 I/lないしJ、Oil/lの範囲になるようにした
水素ガス中で約11Q’C:、に予備加熱済みの無電解
ニッケル生地を約10℃で−、約1時間、これらの浴中
に浸せきし良、生じためつきの厚さ燻約コミクロンであ
った。
実施例J 次の鎖成分を用いて他の無電解金めつき浴を調製したX 成   分            量 I/ノ金、ス
ルホ安息香酸イミド 金カリウムとして           蓼、O塩化水
素WR(J7%)       100 N/1予備清
浄によシ酸化物を除いたタングステン生地を浴温10℃
において約1時間、浴中に浸せきした。約λxiクロン
のめつき膜を生成し良。
実施例q 次の成分からめつき浴を調製した! 成   分            1kll/l−1
金、金酸カリクムとして         6シアン化
カリウム91 クエン酸        参〇 亭金駿カリウムを7γノ金歇カリウムに変える九めに添
加 酸化物のない銅生地を、浴温jO”C,で約7時間、浴
中に浸せきし次ところ/、0ミクロンの金めつきが得ら
れ虎。
上記の実施例は、この発明による改jL#lIi電解め
っき浴が従来公知の無電解めっき浴の欠点を克服できる
だけでなく、各種の生地上に性状及び肉厚において優れ
た金めつきを生成させうろことを示している。浴の安定
性も優れていた。この発明による無電解めつき浴社広範
で、かつ電子産業のようなユニークな分野への応用が可
能であシ、引っかけめっき十バレルめつきにおいて通常
使用すると同じ技術を利用することができる。
前記の実施例は単に説明のためのものでTo9゜この発
明の鞠神と範囲に反することなく種々に変更することが
できるものである。
特許出願人  7ツカーーケミカルズ・アンド・プラス
チックスーコーポレーション

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)生地上に金を析出せしめるのに少なくとも十分な
    量であって浴中への錯塩の最高溶解度以下の量の3価の
    金の錯塩と、浴の−を約0. /ないし1.0に調整す
    るのに十分な量での次の少なくとも一つの成分、すなわ
    ち: (−)  有機カルギン飯、及び (b)鉱酸 とから成る生地上へ金めつきを施すための無電解めっき
    浴。
  2. (2)3価の金儲塩がシアノ金(1) II!アルカリ
    金属塩及び金(1)駿イミドから選択せられることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の無電解めっき浴
  3. (3)  アルカリ金属がカリウムであることを特徴と
    する特許請求の範囲第一2項に記載の無電解めっき浴。
  4. (4)有機カルボン酸か酢酸、クエン酸、論石駿、修*
    、アスコルビン識及びアミノカルボン酸から成る部類か
    ら選択せられることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の無電解めっき浴。
  5. (5)  有機カルボン酸がクエン酸であることを特徴
    とする特許請求の範8菖ダ項に記載の無電解めっき浴。
  6. (6)鉱酸か塩化水素酸、硫酸及びシん敗から成る部類
    から選択せられることをlF#黴とする特許請求の範S
    纂/項に記載の無電解めつき浴。
  7. (7)  鉱酸が塩化水**であることを特徴とする特
    許請求の範S第を項に記載の無電解めっき浴。
  8. (8)  この浴が更にコバルト、ニッケル及び鉄イオ
    ンから成る部類から選択せられる金属イオンの触媒量を
    含有していることを特徴とする特許請求の範S#!/項
    に記載の無電解めっき浴。
  9. (9)  次の成分、すなわち: 成   分             量 1//1(
    a)  3価の金、3価の金儲塩として  O,コ!−
    一〇(b)  有機カルボン51O−j 0(O)鉱 
    g      o−too!14/1(d)  コバル
    ト、具ツケル又は鉄イオ7    o−i。 から成る無電解金めつき浴であって、仁のめつき浴中に
    成分(b)及び(旬の少なくとも一種が浴の−を約O,
    コないし蓼、Oの範Hに維持するのに十分な量において
    書−vr4tられている金めりき浴。 0(l  特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、萬
    参項、第j項%I11項、無7項、wi1項及び菖り項
    に記載の金めつき浴中に該生地を、生地上に金の置換め
    っきが形成されるのに十分な時間にわたって浸せきする
    ことから成る生地上への金めつき方法。
JP57093927A 1981-06-02 1982-06-01 無電解金めっき浴および方法 Granted JPS581065A (ja)

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US269445 1981-06-02
US06/269,445 US4374876A (en) 1981-06-02 1981-06-02 Process for the immersion deposition of gold

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Publication Number Publication Date
JPS581065A true JPS581065A (ja) 1983-01-06
JPH028026B2 JPH028026B2 (ja) 1990-02-22

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JP57093927A Granted JPS581065A (ja) 1981-06-02 1982-06-01 無電解金めっき浴および方法

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