JPS5838516B2 - 銅電着用組成物およびその方法 - Google Patents

銅電着用組成物およびその方法

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JPS5838516B2
JPS5838516B2 JP56019989A JP1998981A JPS5838516B2 JP S5838516 B2 JPS5838516 B2 JP S5838516B2 JP 56019989 A JP56019989 A JP 56019989A JP 1998981 A JP1998981 A JP 1998981A JP S5838516 B2 JPS5838516 B2 JP S5838516B2
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carbon atoms
alkyl
group
bath
copper
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JP56019989A
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JPS56130488A (en
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ダニエル・ジヨセフ・コンブス
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Oxy Metal Industries Corp
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Oxy Metal Industries Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は広義には銅電着組成物およびその方法、特に
硫酸銅およびホウフッ化浴のような水性の酸性銅メッキ
浴から、銅を電着せしめる組成物および方法に関する。
さらには、該発明は新規な光沢剤を、好1しくは補助光
沢剤と共に用いて広範な浴濃度および操作電流密度にお
いて金属素材上に光沢性でしなやかな平滑性のよい銅メ
ッキを隅ずみまで良好な輝きを有するように生成せしめ
ることにある。
従来、光沢性で平滑性のよい、しなやかな銅メッキを水
性の酸性銅メッキ浴から電着せしめるために各種の添加
剤を用いる組成物および方法が用いられまた提案されて
きた。
これら従来公知の方法および組成物の代表例は米国特許
第3267010号、同第3328273号、同第37
70598号および同第4110176号に記載せられ
ている。
米国特許第3267010号によれば、光沢性で平滑性
のよい、しなやかな銅メッキは浴可溶性の1,3−ジオ
キソラン(1、3−dioxolane)のポリマーを
好1しくは有機サルファイド化合物を含む補助光沢剤と
共に浴中に含有せしめた水性で酸性の銅メッキ浴から生
成せしめうることが判明して釦り;米国特許第3328
273号では光沢剤として少なくとも6個の炭素原子を
有する浴可溶性のポリエーテル化合物を好曾しくは脂肪
族ポリサルファイド化合物と共に用いる方法が教示され
ておシ;米国特許第3770598号では光沢剤として
ポリエチレンイ□ンとアルキル化剤との反応による第4
級窒素原子を有する浴可廖性反応生成物を、好1しくは
脂肪族ポリサルファイド、有機サルファイドおよびまた
はポリエーテル化合物と共に用いることが開示せられて
釦シ;さらに米国特許第4110176号においては光
沢剤としてポリアルキレンイミンとアルキレンオキサイ
ドとの反応による浴可溶性ポリ(アルカノール第4級ア
ンモニウム塩)の使用が教示せられている。
上記の米国特許に記載せられた組成物および方法によっ
ても優れた光沢を有し、しなやかで平滑性のよい銅メッ
キが得られるが、この発明による浴組成物および方法は
多くの場合において銅メッキのしなやかさ、平滑性およ
び光沢が、ことに凹部においてさらに著るしく改善せら
れるものである。
この発明の利益と進歩性は浴可容性置換フタロシアニン
基を有する化合物の光沢範囲量を含有する水性の酸性メ
ッキ浴から銅を電着するための組成物および方法によっ
て達成される。
特には、該水性酸性浴は硫酸銅およびホウフッ化型であ
り、かつ次の構造式、すなわち (Z)aPC(X)n C式眠PCはフタロシアニン基、2はCo yNi、C
r、FeおよびCuならびにこれらの混合物から成る群
から選択した2何重たは3価の金属;aはO−1;Xは
一5O2NR2,−803M。
−CH2SC(NR2)2 +Y−から成る部類から選
択し;RはH2炭素数1〜6のアルキル、炭素数6のア
リール、アリール位に6個の炭素原子を有し、かつアル
キル位に炭素数1ないし6個を有するアラルキル、炭素
数2ないし5個を有し少くとも1個の窒素、酸素、硫黄
またはりん原子を有する異節環、ならびにlないし5個
のアミノ、ヒドロキシ、スルホンまたはホスホン基を有
する上記で規定したアルキル、アリール、アラルキルお
よび異節壌から成る部類から選択し:nば1〜6であり
:Yはハロゲン及びアルキル位に1ないし4個の炭素数
を有するアルキルサルフェートから成る部類中から選択
し:MはHy L l g N a #K及びMgから
成る部類から選択したものとする〕で表わされる置換フ
タロシアニン化合物を含んでいる。
上記の構造式を有する化合物は少なとも約0.1rrL
g/lの浴晦解度を有する。
この発明の組成物および方法においては、該置換フタロ
シアニン化合物から成る光沢剤と共に脂肪族ポリサルフ
ァイド、有機サルファイドおよび/またはポリエーテル
化合物のような補助光沢剤を必要に応じて任意成分とし
て併用するのが好ましい。
該フタロシアニン光沢剤は金属を含有しないかiたはコ
バルト、ニッケル、クローム、鉄マたは銅ならびにこれ
らの混合物のような安定な2何重たは3価金属を含むが
、ことに銅が好ましい金属である。
この発明による方法によれば該酸性の水性メッキ浴は約
15℃ないし約50℃の温度範囲および約0.5ないし
約400ASF (43,00A/Dm2)の範囲の電
流密度で操作せられる。
該発明のその他の利益と進歩性は実施例にかける好まし
い実施態様の記載により明瞭になろう。
この発明の組成物および方法においては、酸性の硫酸銅
または酸性のホウフッ化銅型のいずれかを含む水性の酸
性銅メッキ浴が用いられる。
従来公知の方法においては、水性の酸性硫酸銅浴は典型
的には約180 g/lないし約250 g/lの硫酸
銅および約30.!ir/7ないし約80g/lの硫酸
を含有する。
公知の方法による酸性のホウフッ化銅浴は通常的150
g/lないし約600g/、lのホウフッ化銅および約
60g/lのホウフッ酸を含有する。
この発明による光沢剤を含む上記の型の水性の酸性メッ
キ浴は高酸性で低い銅含有量の条件下での操業が可能で
あることが判明した。
したがって、かかる浴の銅濃度が約7.5g/lと少な
く、かつ硫酸が350 g/lまたはホウフッ酸が35
0 g/lのように高濃度の場合においてもまた優れた
メッキ効果が得られるものである。
この発明の方法によれば、該酸性の銅メッキ浴はある種
の目的に対しては、約0.5ASF(0,05A/Dr
rL2)ないし約40OASF(43,0OA/DF7
L2)におよぶ電流密度が用いられるが、通常は約10
ないし約10OASF(10,75A/Dm2 )範囲
の電流密度において操業せられる。
好昔しくは、電流密度約10(1,07A/Dm2 )
ないし約50ASF (5,37A/DrrL2)が用
いられる。
激しいかくはん下のメッキにおいては約40OASF(
43,00A/Dm2 )に到る範囲のよシ高い電流密
度が用いられ、そして該目的のためには空気かくはん、
陰極揺動かくはんおよびまたは貯液かくはんが採用され
うる。
該メッキ浴の操作温度は約15℃ないし約50℃の範囲
に釦よび、約21℃ないし約36℃の温度範囲が普通で
ある。
また、好ましくは該水性酸性浴はクロライドおよびまた
はブロマイドアニオンのようなノ1ライドイオンを約0
.5g/を以下の量で含む。
以上に加えて、この発明による酸性銅メッキ浴は新規な
優れた光沢剤として、金属を含有しないか筐たは分子中
のイソインドール原子と共有結合により結ばれている安
定な2何重たは3価金属を含む置換フタロシアニン化合
物から成る浴可廖性化合物の光沢範囲量を含有し、該金
属はコバルト、ニッケル、クローム、鉄または銅ならび
にこれらの混合物から成る部類から選択され、この中で
銅が典型的であり、かつ好ましい金属である。
後者の場合には該新規光沢剤が上記の部類から選択せら
れた同種または異種金属を含む置換フタロシアニン化合
物の混合物から構成せられることを意味している。
当該発明の実施にあたり好ましく用いられる置換フタロ
シアニン化合物は浴鼎解度が少くとも約0.1mg/l
を有し次の構造式、すなわち(式中、Xは上記において
規定したものであり:2はNi、Coy Cr* Fe
及びCuから成る部類中から選択し aはO−1であり;そして bはO−2であり、Xの全数は1−6で ある。
)で表わされる化合物である。
上記の構造式を有するフタロシアニン化合物およびその
製造方法は公知である。
たとえば「thereview in Rodds C
hem 1cal Carbon Compounds
p2nd Edition(1977)、Vol 4
B y334−339頁」および「Colour I
ndexNumber 74280 、 the
5ociety of Dyersand Colou
rers、 E ngland J およびその引用文
献中に記載せられている。
上記に属するフタロシアニン化合物中で特に好筐しいも
のは次の構造式、すなわち を有するアルシャンブルー(AlcianBlue)で
ある。
通常アルシャンブルーは塩化アル□ニウムおよび塩酸の
存在下において鋼フタロシアニンをホルムアルデヒドと
反応させ、次いで反応生成物をN−テトラ−メチルチオ
ウレアと反応させて製造する。
該フタロシアニン光沢剤は最低約0.xmg/lないし
最高約lOg/l2通常の場合好1しくは約2ないしG
orrt&/lの範囲の量で酸性銅メツキ浴中に用いら
れる。
フタロシアニン光沢剤を使用することによシミ着銅の平
滑性および光沢が、ことにメッキせられた部品の凹部に
おいて著しく改善せられる。
この発明の実施に際してはフタロシアニン光沢剤に加え
て、電着銅の光沢、延展性および平滑性を高めるために
、公知の型の少くとも1種の補助光沢剤を必要に応じて
任意の成分として共存せしめることが好ましいことが分
った。
かかる補助的浴添加剤中には各種の浴可酵性ポリエーテ
ル化合物類が含すれる。
最も好筐しいポリエーテル類は少くとも6個のエーテル
性酸素原子を含み、かつ分子量が約150ないし、10
0万のものである。
使用可能な各種のポリエーテル化合物のなかで、平均分
子量が約600ないし4000であるポリプロピレング
リコール、ポリエチレングリコールおよびこれらの混合
物ならびに分子量約300ないし2500のアルコキシ
ル化芳香族アルコール類を用いることによシ優れた結果
が得られる。
使用可能な各種の好ましいポリエーテル化合物の代表例
を第1表に示す。
好1しくはこの発明のメッキ浴はこれらのポリエーテル
化合物類を約0.001ないし5g/lの範囲以内で含
有し、゛−高分子量ポリエーテルはどよシ低濃度が用い
られる。
7゜ ロピレングリコールの ブロックポリマー類 エトキシレート化フ エノール類 (エチレンオキシド基 5−100モル含有)※ 8゜ グロポキシル化フェ ノール類 (プロピレンオキシド 基5−26モル含有) ここでX=4ないし375であり平均分子量は320−
30000である。
特に好1しくかつ有利な二次添加物はスルホネート化ま
たはホスホネート化有機サルファイド類、すなわち少く
とも1個のスルホン基またはホスホン基を有する有機サ
ルファイド化合物類を含む有機2価硫黄化合物から成る
スルホン基またはホスホン基含有のこれら有機サルファ
イド化合物は、゛またメチル、クロロ、ブロモ、メトキ
ン、エトキシ、カルボキシまたはヒドロキシのような各
種の置換基を分子上、ことに芳香族および異節環すルフ
ァイドースルホン酸捷たはホスホン酸分子上に含みうる
これらの有機サルファイド化合物は遊離酸、アルカリ金
属塩、有機アミン塩捷たはその他として用いられうる。
使用可能なスルホネート有機サルファイド類の代表例は
米国特許第3267010号の第1表釦よび米国特許第
4181582号中の第■表に記載のものならびにこれ
らのホスホン酸誘導体である。
使用可能なその他の好適な有機2価硫黄化合物はHO3
P−(CH2)3−8−8−(CH2)3−PO3H。
ならびに少くとも1個のスルホン基またはホスホン基を
有するメルカプタン類、チオカルバメート類、チオール
カルバメート類、チオキサントゲン酸塩(thioxa
nthates )類およびチオカーボネート類である
有機2価硫黄化合物中で特に好ましい部類は有機ポリサ
ルファイド化合物である。
かかるポリサルファイド化合物は式、XR1−(S)n
R2803HまたはXRt (S) n R2P O
a Hで示され、ココテR1釦よびR2は約1ないし6
個の炭素原子を有する同一または異種のアルキレン基で
あり、Xは水素、5O3H1たはPO3Hでありnは約
2ないし5の数である。
これらの有機2価硫黄化合物類は少くとも2個の2価硫
黄原子が隣接しており該分子が1個すたは2個の末端ス
ルホン酸または末端ホスホン酸基を有するような脂肪族
ポリサルファイド類である。
該分子のアルキレン基部分ハメチル、エチル、クロロ、
ブロモ、エトキシ、ヒドロキシおよびその他のような基
で置換されうる。
これらの化合物は遊離酸またはアルカリ金属塩またはア
ミン塩類として添加されうる。
使用可能な有機ポリサルファイド化合物の代表例は米国
特許第3328273号の第2欄第■表に記載のものお
よびこれらのホスホン酸誘導体である。
これらの有機サルファイド化合物はこの発明のメッキ浴
中において好1しくは約0.0oosないし1.0g/
lの範囲以内の量で用いられる。
上記の補助光沢剤はこの発明のフタロシアニン光沢剤と
共に用いられうる単なる代表例であり、ジエナスグリー
ン(J anus G reen)のような染料類を毎
食する公知の補助光沢剤もまた酸性銅メッキ酵において
使用可能であることが認識されるべきである。
この発明の水性で酸性の銅浴改良組成物および方法をさ
らに詳しく説明するためにつぎに実施例を述べる。
これらの実施例は単に説明のためのものであり、ここに
記載し、かつ特許請求の範囲に示した該発明の範囲をな
んら制約するものではないことは当然であろう。
つぎに示した濃度の化合物を含む標準水性酸性の硫酸銅
廖液を調製した。
標準酢液A 成 分 濃 度 CuSO4・5H202259/I H2So、 67.51/L C,l−35m、9/を 塩素イオンは塩酸として添加した。
標準着液B 或 分 濃 度 CuSO4・5H20225,!i’/lH2SO49
0g/l C1,100mg/l 塩素イオンは塩酸として添加した。
次の実施例中でアルシャンブルー訟よびアルシャングリ
ーンとして表示せられたフタロシアニン光沢剤はカラー
インデックスA74280(S−ociety of
Dyers and Co1ourers E ngl
and )中に記載の染料に相当する。
実施例 1 標準容液Altに対しつぎを加えることにより′メッキ
廖液を調製した。
添加物 濃 度 フタロシアニン化合物 0.0209/l(ア
ルシャンブルー) ポリエチレングリコール 0.008,9/7(
分子量約4000 ) ■μ5−(CH2)3−6−8−(CH2)3−8O3
H0,02Of!/1 “J”型研磨鋼板を清浄にしシアナイド銅メッキを薄く
施した。
該メッキ板をゆすぎ、次いで空気かくはん下で電流密度
50ASF(5,37A/DrrL2)、かつ浴温24
°Cにかいて5分間該メッキ浴中でメンキした。
生成メッキ板は平滑性の良い明かるい凹所を有する光沢
性の銅メッキを生じた。
実施例 2 標準酢液B14に対し次ぎを加えることによりメッキ洛
液を調製した。
添加物 濃 度 フタロシアニン化合物 (アルシャンクリーン) 0.030g/lホ
リエチレンクリコール (分子量約6000) 0.008g/lH
O,P−(CH2)3−8−8−(Cf(2)3−PO
3H0,020g/、5 J”型研磨試験鋼板を実施例1に記載した方法に従って
調製し、ついで空気かくはん下電流密度40ASF(4
,3OA/Dm2 )、浴温約25℃において10分間
上記のメッキ容液でメッキした。
凹所においても平滑性および光沢が良好な明かるい平滑
な銅メッキが得られた。
実施例 3 標準晦液Bltに対しつぎを加えることによりメッキ廖
液を調製した。
添加物 濃 度 フタロシアニン化合物 0.02og、/、f
f(アルシャンフルー) ポリプロピレングリコール0.065 g/l(分子量
750) H8−(CH2)3−8−03Ho、o3og/Aポリ
エチレンイミン(分子 量600 )とベンジルクロ ライド(モル1モル)との 反応生成物、該イミンは第 1級窒素約25%、第2級 窒素的50%および第3級 窒素約25俤を含むもの 0.008 g/l
”J”型試験鋼板を実施例1に従って調製し空気かくは
ん下で電流密度約20ないし約4OASF(430A/
DrrL2 )、浴温約20℃において15分間メンキ
した。
該試験板には凹所においても平滑性が良くかつ光沢に優
れた光沢性銅メッキが生じた。
実施例 4 標準酵液14に対しつぎを加えることによりメッキ浴を
調製した。
添加物 濃 度 フタロシアニン化合物 0.01 g/l(ア
ルシャンフルー) エチレン/フロピレンオキシ ドのブロックポリマー (分子量約3000 ) 0.006!11/
、!HO3S−(CH2)3−8−8−(CH2)3・
−8O3H0,0201ll II J $1型試験板を調製し実施例3に記載したと
同一条件下でメッキした。
同様の結果が得られた。実施例 5 次ぎの成分を次ぎに表示の量で含有するメッキ浴を調製
した。
成 分 濃 度 ホウフッ化銅 150,9/7ホウフ
ツ酸 30 g/、1ホウ酸
75g/l フタロシアニン化合物 (アルシャンブルー) o、o2o、9/、
ffβ−ナフトール1モルとエチ レンオキシドlOモルとの反 応生成物 o、i0g/1H
O3S(a(2)3S−8(C3)3SO3HO−02
09/ t”J l+型試験片を実施例1に記載と同様
に調整し空気かくはん下電流密度2O−4OASF(2
,1−4,3A、/Dm、” )浴温20℃において
15分間メッキした。
生成試験板は凹所においても平滑性のよい輝きを有する
光沢銅メッキが得られた。
実施例 6 標準酸液Bltに対してつぎを加えることによりメッキ
容液を調製した。
添加剤 濃 度 フタロシアニン化合物 (アルシャンブルー) o、o 10 &
/lジエナスグリーン (J anus Green ) 0.
010 g/lポリエチレンオキシド (分子量約4000 ) 0.0409/
10.015 &/l ”J”型試験板を調製し実施例5に記載したと同一条件
下でメッキした。
同様の結果が得られた。実施例 7 標準酸液Bltに対しフタロシアニン化合物(アルシャ
ンブルー) 0.005 g/lを添加することにより
メッキ廖液を調製した。
IT J”′型試験板を作製し実施例5に記載したと同
一条件下でメッキし九低電流密度部分に釦いては半光沢
メッキが、より高電流密度部分においては結晶粒の優れ
た皮膜かえられた。
該メッキは全電流密度領域にわたり優れた延展性を有し
ていた。
実施例 8 実施例7のフタロシアニン化合物であって分子中に金属
銅配位構造を有しない遊離の置換フタロシアニン化合物
を用いた以外は実施例7を繰シ返えした。
fl J 11型試験板に対するメッキ効果は実施例7
の結果と全く同等であった。
ここに記載した発明は、上記に記載したようにその利益
と進歩性を達成せしめるのに十分に考慮込れたものでは
あるが、この発明の精神と範囲に反することなく種々に
変更がなしうるものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 次の一般式 〔式中、PCはフタロシアニン基:2はco。 Ni、Cr、FeおよびCuならびにこれらの混合物か
    ら成る群から選択した2価筐たは3価の金属:aは0〜
    1;Xは一5O2NR2,−803M。 −0H2SC(NR2)2+Y−から威る部類から選択
    し;l:H,炭素数1〜6のアルキル、炭素数6のアリ
    ール、アリール位に6個の炭素原子を有し、かつアルキ
    ル位に炭素数1ないし6個を有するアラルキル、炭素数
    2ないし5個を有し少くとも1個の窒素、酸素、硫黄ま
    たはりん原子を有する異節環、ならびに1ないし5個の
    ア□ノ、ヒドロキシ、スルホンまたはホスホン基を有す
    る上記で規定したアルキル、アリール、アラルキルおよ
    び異節環から成る部類から選択し;nは1〜6であり;
    Yはハロゲン及びアルキル位に1ないし4個の炭素数を
    有するアルキルサルフェートから成る部類中から選択し
    MはH2Lit Na、K及びMgから戒る部類から選
    択したものとする〕で示される光沢剤としての置換フタ
    ロシアニン化合物類の少なくとも一種を0,1rrL9
    /lないし10g/lの範囲に螺いて含む水性で酸性の
    銅メッキ浴から成る光択銅電着浴。 2 補助光沢剤として浴可貯性ポリエーテル化合物を同
    時に含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    のメッキ浴。 3 補助光沢剤として浴可廖性の有機2価硫黄化合物を
    同時に含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載のメッキ浴。 4 補助光沢剤として浴可磐性有機2価硫黄化合物を同
    時に含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載
    のメッキ浴。 5 該有機2価硫黄化合物が有機ポリサルファイドであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載のメッ
    キ浴。 6 該有機2価硫黄化合物が有機ポリサルファイドであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載のメッ
    キ浴。 7 次の一般式 〔式中、PCはフタロシアニン基;ZはCo・。 NLCr、Feおよ゛び銅ならひにこれらの混合物から
    戒る群から選択した2価筐たは3価の金属;aはO−1
    ;Xは一5O2NR2,−803M。 −cH2sc(NR2)2+Y−から成る部類中から選
    択し;RはH1炭素数1〜6のアルキル、炭素数6のア
    リール、アリール位に6個の炭素原子を有し、かつアル
    キル位に炭素数1ないし6個を有するアラルキル、炭素
    数2ないし5個を有し少くとも1個の窒素、酸素、硫黄
    またはりん原子を有する異節環、ならびにlないし5個
    のアミノ、ヒドロキシ、スルホンまたはホスホン基を有
    スル上記で規定したアルキル、アリール、アラルキルお
    よび異節壌から成る部類中から選択し;n(I″i1〜
    6であり;Yはハロゲン及びアルキル位にに1ないし4
    個の炭素数を有するアルキルサルフェートから成る部類
    から選択し;MはH,Li、Na。 K及びMgから成る部類中から選択したものとする〕 で示される光沢剤としての置換フタロシアニン化合物類
    の少なくとも一種を0.1rn&/lないしlog/l
    の範囲において含む水性で酸性の銅メッキ浴から成る光
    沢銅電着浴を用いて電流密度0、05 A/D m2
    ないし43A/DrrL2.浴温15℃ないし50℃
    において銅を電着する工程から成る素材上への光沢銅メ
    ッキの電着方法。
JP56019989A 1980-02-19 1981-02-13 銅電着用組成物およびその方法 Expired JPS5838516B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/122,204 US4272335A (en) 1980-02-19 1980-02-19 Composition and method for electrodeposition of copper

Publications (2)

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JPS56130488A JPS56130488A (en) 1981-10-13
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