JPS609880A - 無電解銅めつき液 - Google Patents

無電解銅めつき液

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JPS609880A
JPS609880A JP11729283A JP11729283A JPS609880A JP S609880 A JPS609880 A JP S609880A JP 11729283 A JP11729283 A JP 11729283A JP 11729283 A JP11729283 A JP 11729283A JP S609880 A JPS609880 A JP S609880A
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JP
Japan
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plating solution
film
electroless copper
copper
tensile strength
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JP11729283A
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English (en)
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Kunimitsu Yoshikawa
吉川 国光
Hidekazu Moriyama
英和 森山
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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Publication date
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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
    • C23C18/38Coating with copper
    • C23C18/40Coating with copper using reducing agents

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
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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】 本発明は機械的物性の優れた被膜を長期にわたり析出さ
せることのできる無電解銅めっき液に関する。
無電解銅めっき液は、通常、硫酸第2銅などの銅塩、エ
チレンジアミン四酢酸などの錯化剤、ホルコリンなどの
還元剤からなるが、これは非常に分解しやすく、またこ
れから得られる銅めっき被膜は非常に脆く機械的特性が
不十分である。そこでこの欠点を補うため種々の安定剤
、添加剤が考案されてきた。安定剤としてはシアン化合
物、イオウ化合物等が上げられ、被膜の柔軟性、伸び特
性を改善するための添加剤として、2.2’−ジピリジ
ル、 2 、2’−ビキノリン、1.10−フェナント
ロリン及びその誘電体、ポリアルキレングリコール等の
非イオン系界面活性剤が用いられてきた。一般には、め
っき液の安定性と被膜の機械的特性を同時に改善するた
めに、上記安定剤と添加剤を併用して用いられてきたが
、特に機械的特性のうち柔軟性、伸び特性を同時に満足
するものは引張り強度が不十分であり、引張り強度の良
いものは柔軟性、伸び特性が劣るという傾向があった。
従って例えばプリント配線板の導体回路部分を従来の無
電解銅めっきで直接形成したものは、熱衝撃サイクル試
験の際スルホール内の断線もしくけスルホールのコーナ
ークラックが発生する可能性が大きく、スルホール信頼
性に欠けていたまた、上記各種安定剤、添加剤を併用し
た無電解銅めっき液を長期間にわたり使用すると、前処
理液の持込み、試薬中に含まれる不純物の蓄積9めっき
反応生成物であるギ酸イオン、メタノールの蓄積、及び
炭酸イオン、硫酸イオンの蓄積等々が原因でめっき液の
安定性が低下するとともに、めっき被膜の物性(特に引
張り強度)が著しく劣下する。従って、前記イオン、不
純物等の蓄積量が少ない初期においては比較的満足のゆ
く物性をもつ被膜が得られることはあっても、前記要因
の影響が増大するとともに゛めっき液は不安定になり、
被膜の物性に慾影響を及ぼすようになる。従来のめっき
液では前記要因の影響は3ターン経過後より著しく増大
する傾向があり、めっき液寿命はきわめて短命であった
以上述べた様に従来の無電解銅めっき液には、伸び特性
、柔軟性、引張り強度の3つの物性すべてに優れた被膜
を提供するものは無く、シかも、前記物性を長期間にわ
たり維持できるものは無かった。
本発明の目的は従来めっき液の以上の問題点を同時に解
決し伸び特性9柔軟性、引張り強度等の物性の優れた被
膜を長期間にわたり析出させることのできる無電解鋼め
っき液を提供することにある。
無電解銅めっき液を長寿命化する具体的な方法として、
ギ酸イオン、硫酸イオン等の蓄積イオンを隔膜電解法に
より除去して液の再生をしたり、硫酸イオンの蓄積を排
除するため、水酸化銅または金属銅を用いて銅イオンを
補給する等々の検討がなされているが、前記イオン及び
不純物の蓄積の影響を緩和もしくは排除する上で効果の
ある添加剤についての検討はなされていない。
そこで、本発明者らはこの点に注目し、各種添加剤につ
いて実験したところ、めっき被膜の引張り強度を著しく
改善し、しかも、ギ酸イオン、硫酸イオン、その低不純
物の蓄積の影響を直接的に緩和するには、α−アミノ酸
の添加が効果的であることを見いだし、更に、α−アミ
ノ酸と2,2′ジピリジルとポリアルキレングリコール
を併用することにより、被膜の物性及びめっき液の長寿
命性を同時に満足することを見いだしたものである本発
明の無電解銅めっき液は、銅イオン、銅イオンの錯化剤
、銅イオンの還元剤、及び水酸化アルカリを含むめっき
液であり、添加剤として、(α)α−アミノ酸類のうち
少なくとも1種と、(b)2.27−ジピリジル、 2
 、2’−ビキノリン、1.10−7エナントロリン、
及びその誘導体のうち少なくとも1種と、(C)ポリア
ルキレングリコールを併用することを特徴とするもので
ある。
本発明の基本成分である銅イオンは硫酸銅により供給さ
れるのが一般的であるが、他に水酸化銅、塩化第2銅、
硝酸銅等がある。また銅イオンの錯化剤としてエチレン
ジアミン四酢酸(KDTA)の他にジエチレントリアミ
ン五酢meNeN。
N / 、 N /−テトラキス−2−ヒドロキシプロ
ピルエチレンジアミン等が使用できる。銅イオンの還元
剤としてはホルマリン、めっき液のPH調整剤である水
酸化アルカリとしては水酸化カリウム、水酸化ナトリウ
ム等がある。
以下に本発明の無電解銅めっき液の基本組成の典型例を
示す。
次に本発明の添加剤及び添加量の範囲について述べる。
α−アミノ酸としてはアミン醋酸、α−アミノプロピオ
ン酸等があり、添加量は1〜50y7を更には3〜20
 t/lの範囲が好ましい。その理由は1 fl/lよ
り少ないとめっき液の長寿命化及び被膜の引張り強度に
対する改善効果が得られず、50 t/lより多いとめ
っき速度は著しく低下するためである。また、2.2′
−ジピリジル、22/−ピキノリン、1.10−フェナ
ントロリン及びその誘導体のうち少なくとも1種を01
”f/l−〜1 o o tny/を更には1〜20 
tng7t を添加するのが好ましい。その理由はo、
 1tny/L より少ないと柔軟性、伸び特性の優れ
た被膜を得ることはできなくなり、1o o tny/
L より多いとめっき速度を著しく低下させるためであ
る。また、ポリアルキレングリコールとしてポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール等があり、添
加量は0.1〜100v/lがよい。その理由は0.1
f/lより少ないと十分な柔軟性、伸び特性は得られず
、1 [1[] ff / Zより多いとめっき速度が
低下し、また著しく発泡するため好ましくない本発明の
前記添加剤(α)〜(C)は3種間時に使用することに
より本発明の目的を達成することができるが、各添加剤
を単独に添加したり適当に2種類を組み合せて使用して
も著しい改善効果は望めない。例えば前記添加剤のうち
2.2′−ジピリジルとポリエチレングリコールを同時
に用いると被膜の伸び特性、柔軟性は改善されるが引張
り強度が弱く、シかもこのめっき液を連続使用すると次
第に引張り強度が減少し、液寿命は3タ一ン程度と短い
。またα−アミノ酸であるア:ミ、ノ醋酸を単独に添加
した場合、被膜の引張り特性及び液寿命は大幅に改善さ
れるが、柔軟性、伸び特性は改善されない。アミノ醋酸
と2゜2′−ジピリジルまたはアミノ醋酸とポリアルキ
レングリコールの2種類の添加剤を併用した場合も、ア
ミノ醋酸の単独添加の場合とほぼ同等の効果しか得られ
ない。
従って被膜の柔軟性、伸び特性、υ[張り強度の物性及
び液の寿命の両方を著しく改善するには前記6種の添加
剤の併用は必要不可欠である。本発明のめっき液より得
られる被膜の特性は、柔軟性8〜10回、伸び率5〜6
%、引張り強度40〜45 kg/−と電解鋼めっきと
同等であり、しかも本めっき液を連続使用しても前記被
膜特性及び液の安定性は劣化しに<<、液寿命は10タ
ーン以上であった。
本めっき液を用いるための好ましい条件は温度が50〜
80℃、更には65〜75℃の範囲が適当である。PH
は11.5〜〜3.5更には12.0〜12.8の範囲
が好ましい。これらの処理条件の範゛ 凹円であれば本
めっき液の特性を十分す[きだすことができる。
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する実施例1
〜10 比較例1〜5 第1表に本発明の実施例及び比較例に用いためっき液の
組成を示しためめっき液の容量は15tで、温度は70
±1°C,PHは12.3±0.1とし、常時空気攪拌
を行い、自動分析補給装置によりめっき液中の銅、ホル
マリン濃度及びPHをコントロールした。被膜の引張り
強度、伸び特性は引張り試験で評価し試料としてステン
レススチール板に約30μ情のめっきを施こして剥離し
、10gX120mmの形状に切断したものを用いた。
また被膜の柔軟性は従来法と同様に180°折り曲げ試
験により評価した。この試験用サンプルには圧延銅箔(
10++++nX 30mm、 10 ptnt )の
両面に10μ常程のめっきを施したものを用いた。
第1表に試験結果を示す。尚この結果はすベテ初期特性
である。
第1表から明らかな様に、従来のめっき液より得られる
被膜特性はおおよそ、伸び率が3〜4%9折り曲げ回数
は3〜4回、引加り強度は25〜35に7/wlである
のに対して、本発明のめっき液より得られる被膜は伸び
率が5〜6%9折り曲げ回数8〜10回、引張り強度が
40〜45ky/mdと非常に優れた特性を示す。
実施例11 アンクラッド基材として住友ベークライト社製接着剤付
き紙エポキシ基板KL−8182を用い、NOドリルで
スルホール穴を明けた後、300′/lクロム酸、 2
00 ”/を硫酸からなる混酸液中に50℃、10分間
浸漬して接着剤層表面を粗化した。上記積層板を水洗し
濃度3規定の塩酸に1分間浸漬した後日立化成社製増感
剤H8101Bで5分間(室温)処理した後水洗して1
20℃、30分間乾燥させた。カーテンフローコーター
を用いウレタンアクリレート変性ポリブタジェン液体感
光性レジストを上記積層板の片面に30μ情の厚味に塗
布した後80℃、10分間乾燥させた。さらに反対側に
同様に上記レジストを30μ常の厚味に塗布し80℃、
20分間加熱して硬化させレジスト層を形成した。次い
で所定のフィルムマスクを用いて、上記積層板の両面に
約5分間紫外線露光した後、未露光部分をトリクレンで
現像除去した。さらに水洗後室町化学社製薄付は用無電
解銅めっき液MK−430に10分間浸漬して銅めっき
した後150℃、20分間熱処理した。
次いで希塩酸で活性後水洗し、実施例1の組成めっき液
中に70℃で8時間程度浸漬し銅めっきを行ない、回路
部分及び100個のスルーホール穴 ′内に約30μm
の銅被膜を形成しスルホール信頼性評価用回路基板を作
製した。
この様にして得られた回路基板の性能を調べるため第2
表に示すJ工805012の熱衝撃試験したところ、2
00サイクル経過後の接触抵抗変化率は5%未満であり
、スルホール内のコーナクラック、断線等の異常は無か
った。
第 2 表 さらに実施例1のめっき液を長期間にわたり連続使用し
て、めっき液の疲労度の目安であるターン数と回路基板
の特性の関係を調べた。10ターン経過しためっき液よ
り得られた回路基板を上記熱衝撃試験したところ、20
0サイクル経過後もスルホールの異常は認められず、新
液から得られた回路基板の性能と同等であった。
実施例12 実施例4のめっき液を用いて、めっき液の疲労度(ター
ン数)とめっき被膜の機械的特性の関係を調べた。結果
を第3表に示す。
第3表より明らかに、実施例4の組成のめっき液は10
ターン経過後も被膜の機械的特性は劣下せず新液と同等
であった。
比較例6 実施例11において、実施例1のめっき液のかわりに比
較例3のめっき液を用いて回路基板を作製した。これを
前記熱衝撃試験したところ、1゜Oサイクルで接触抵抗
変化率は20%を超えた。
さらに、比較例3のめっき液を連続使用し、めっき液の
疲労度(ターン数)と被膜の機械的特性の関係を調べた
。結果を第4表に示す。
第 4 表 第4表より明らかに、比較例3のめつき液は老化しゃす
く4ターンを超えると初期特性を維持できなくなる。
比較例7 実施例11において、実施例1のめつき液のかわりに比
較例5のめっき液を用いて回路基板を作製した。これを
前記熱衝撃試験したところ、50サイクルで接触抵抗変
化率は20%を超えた。
実施例S3 アンクラッド基材として住友ベークライト社製接着剤付
きコンポジット基板PL−8970を用い実施例11と
同様の方法で回路基板を作製した。これを前記熱衝撃試
験したところ、230サイクル経過後の接触抵抗変化率
は5%未満であり、スルホールの異常は無かった。尚前
記実施例11.13及び比較例6.7で行った熱衝撃試
験の結果を第1図にまとめて示す。
以上実施例及び比較例を用いて説明したように本発明の
無電解銅めっき液は被膜特性、長寿命性の両面で非常に
優れている。又、これを用いて得られる回路基板や接点
部材等はきわめて優れた性能をもっている。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱衝撃試験の結果を示す図である。 α・・・・・・比較例7 b・・・・・・比較例6 C・・・・・・実施例11(10ターン経過した液より
得られた回路基板の特性) d・・・・・・実施例11(新液より得られた回路基板
゛の特性) e・・・・・・実施例13゛ 以、上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務 葛1図 手続補正−書(自発) 昭和59年9月19日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第117292号 2 発明の名称 無tJtM鋼めっき液 3、補正をする者 代表取締役 中 村 恒 也 4、代理人 〒104 東京都中央区京橋2丁目6番21号5、 補
正により増加する発明の数 6 補正の対象 明a曹 7、補正の内容 手続補正曹(自発〕 1、 %許請求の範囲を別紙の如く補正する。 2、 明細書 2頁1行目〜2行目 「ホルコリンなどの還元剤」とある全、「ホルマリンな
どの還元剤」に補正する。 5、 明細書 9頁2行目 [paは、11.5〜y五5」とある奮、「PHは、1
1.5〜1五5」に補正する。 4、 明細書 9頁10行目 「組成全示しためめっき液」とある全、「組成を示した
。めっき液」に補正する。 5、 明細書 11頁12行目(第1表9「2.9−ジ
メチル1.10フエナトロリン(■/l)」とある金、 「2.9−ジメチル−1,10−フェナントロリン(■
/l)」に補正する。 6、明細書 11頁13行目(第1表9[PF!G 6
00 (f、/l)Jとあるを[pEG(Mw600 
)(?/l)Jに補正する。  2− Z 明細書 11頁14行目(第1表)[PEG 10
00 (f//〕)」とある?、 1’−PEG(MWlooo)(’/l)Jに補正する
。 8、 明細書 15頁12行目第3表全以下の如く補正
する。 第6表 以 上 3− 特許請求の範囲 銅イオン、銅イオンの錯化剤、銅イオンの還元剤、及び
水酸化アルカリ全基本成分とする無電解鋼めっき液にお
いて、(a)α−アミノ酸類のうち少なくとも1種 (
b)2.2’−ジピリジル、2.2’−ビキノリン、1
.10−フェナントロリン、1゜10−7工ナントロリ
ン誘導体のうち少なくとも1種 (c)ポリアルキレン
グリコール全台む無電解銅めっき液。 461−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 銅イオン。銅イオンの錯化剤、銅イオンの還元剤、及び
    水酸化アルカリを基本成分とする無電解銅めっき液にお
    いて、(α)α−アミノ酸類のうち少なくとも1種 (
    b)2.2’−ジピリジル、2.2’−ビキノリン、1
    .10フエナントロリン、1゜10−フェナントロリン
    誘導体のうち少なくとも1種 (C)ポリアルキレング
    リコールを含む無電解鋼めっき液。
JP11729283A 1983-06-29 1983-06-29 無電解銅めつき液 Pending JPS609880A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0378407A1 (en) * 1989-01-13 1990-07-18 Hitachi Chemical Co., Ltd. Electroless copper plating solution
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