JPS61243193A - ステンレス鋼に純金めつきする方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はステンレス鋼に純金めっきを施して、ステンレ
ス鋼に半田付は性とワイヤーボンディング性を付与する
際のめっき方法に関する。

（従来技術） ステンレス鋼は剛性、ばね性、Ｗ熱性などに優れ、銅合
金やニッケル合金より安価なため、近年ＩＣ用リードフ
レームなどの電子部品用素材として注目されている。　
しかし入テンレス鋼を電子部品に使用するにあたっては
半田付は性やワイヤーボンディング性に優れていること
が必須の要件であるが、ステンレス鋼は表面が強固な不
動態皮膜に覆われているので、直接半田付けやワイヤー
ボンディングを行うことが困難である。

このため従来上りステンレス鋼に半田付は性やワイヤー
ボンディング性を付与する方法が種々試みられている。

例えば半田付は性を付与する方法としては、（１）ステ
ンレス鋼を弗酸単味または弗酸と塩酸もしくは硝酸との
混酸で処理して、表面の不動態皮膜を除去した後直ちに
半田付けを行）方法、（２）弗酸、塩酸、硫酸などの混
酸でステンレス鋼に前処理を施した後ニッケルまたは銅
めっきを施し、半田付けを行う方法などが知られており
、また半田付は性とともにワイヤーボンディング性を付
与する方法としては、例えば（３）前記（１）の方法で
前処理した後ステンレス鋼に直接会めっきを施す方法、
（４）前記（２）の方法でニッケルや銅の下地めっ外を
施した後金めっ訃を施す方法など一般に金めつきを施す
方法が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら（１）の方法は半田付けが辛うじてできる
程度であるうえ、酸が残留して、半田付は箇所やその周
辺を腐食させるので、現在までのところ実用化されてい
ない。また（２）の方法はめっき後経時変化によりニッ
ケルや銅めっきの表面に酸化物が生成し、半田付は性を
阻害してしまうため、半田付は前にめっき表面の活性化
処理を必要とし、半田付は作業性が劣るものであった。

一方（３）や（４）の方法の場合は、このような問題は
ないものの、前処理によりステンレス鋼の表面を十分活
性化できないため、ステンレス鋼と接している金めつき
や下地めっきには無数のピンホールや不めりきが発生し
、めっき層の密着性も不十分であった。このため半田付
は性やワイヤーボンディング性はまだ不十分で、特にワ
イヤーボンディングした場合はステンレス鋼と接してい
る金めつきや下地めっきから剥離してしまい、十分なる
ワイヤーの接合強度が得られなかった。また（３）の方
法は半田付は性やワイヤーボンディング性を付与するの
に金めつきをある程度厚くしなければならず、（４）の
方法にしても下地めっきのピンホールなど被覆したり、
下地めっきの経時変化による酸化を防止するのに少なく
とも２μ−以上金めっ軽しなければならないため、金を
多量に使用し、コストが高く、コスト低減の厳しい電子
部品のめっきに応用するには問題があった。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明者らは金めつきによりステンレス鋼に優れ
た半田付は性とワイヤーボンディング性とを安価に付与
する方法について鋭意研究した結果、前処理としてステ
ンレス鋼を無機酸と有機酸とを主成分とする電解浴で陰
極電解を２段階に分けて施す方法を適用すれば、表面が
着しく活性化され、金めっきしてもピンホールや不めっ
きが発生せず、めっき密着性が着しく向上すること、お
よびこの前処理法を利用すれば金の薄づけめっきが可能
で、全使用量を少なくすることができ、しかもめっき速
度を速くすることがで終ることを見出だした。

しかし半田付は性やワイヤーボンディング性の接合強度
について詳細に研究してみると、めっきする金の純度と
しては純金の方が大きく、かつ純金の薄づけめっき前に
純金の極薄ストライクめっきを施した方が大きいことが
判明したのである。

かくして本発明者らは（イ）塩酸（３５％溶液）１５〜
３０容量％、硫酸（８５％溶Ｎ、）４〜６容量％、硝ｆ
ｉ！（６８％溶１＆）４〜６容量％、クエン酸　５〜１
５重量％、酢酸（９０％溶液）０．５〜１．５容量％、
非イオンまたは両性界面活性剤０．１〜０．３重量％、
腐食抑制剤０．０５〜０．１５重量％を配合した酸性電
解浴にステンレス鋼を浸漬して陰極電解し、表面活性化
を行う第１段電解処理工程と、（ロ）燐酸（８５％溶液
）５〜１５容量％、硫酸（８５％溶液）５〜１５容量％
、クエン酸　５〜１５重量％、酢ｆｉ（９０％ｆｆＩ液
）０．５〜１．５容量％、非イオンまたは両性界面活性
剤０．１〜０．３重量％、ピロリドン誘導体　２〜２０
容量％、アセチレングリコール０．５〜７重量％、腐食
抑制剤０．０５〜０、１５重量％を配合した酸性電解浴
に第１段電解処理工程後のステンレス鋼を浸漬して陰極
電解し、さらに表面活性化を行う第２段電解処理工程と
、（ハ）酸性純金ストライクめっき浴にて、表面活性化
後のステンレス鋼に極薄純金ストライクめっきを０．０
０５〜０．１７７１１１施すストライクめっき工程と、
（ニ）純金めっ！１浴にて純金ストライクめつき後のス
テンレス鋼に極薄純金めっきを０．００５〜０．５μ鰺
施す純金めっき工程とを包含する方法によりステンレス
鋼に純金めっきする方法を開発したのである 本発明によりめっきしたものは薄づけめっきであるにも
かかわらず、ステンレス鋼の不動態皮膜は再生しない、
これは前処理においてステンレス鋼の不動態皮膜が完全
に除去されて、クロム原子が露出し、その露出したクロ
ム原子にストライクめりきの際会が選択的にめっ軽され
て、クロム原子を包込み、クロムと鉄との反応による不
動態皮膜の再形成を防止するからである。

本発明の前処理においては各電解浴に非イオンまたは両
性の界面活性剤と腐食抑制剤とを配合するが、界面活性
剤を配合するのは各電解後に水洗を施した場合に水はね
現象が生じ、次工程まで表面活性化状態が維持されなく
なるのを防止するためである。この界面活性剤の好まし
いものとしてはポリエチレングリコールアルキルエーテ
ル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステルなどがある
。

また腐食抑制剤を配合するのは無機酸による酸洗過多を
防止し、不動態皮膜のみを除去するためで、腐食抑制剤
としては吸着型（ＮＯ３基、ＳＨ基、ＯＨ基などを有す
るもの）、皮膜型（重度＃！系、燐酸系など）または不
動態型のいずれでもよい、さらに第２段電解処理工程の
電解浴にピロリドン誘導体とアセチレングリコールを配
合したのはピロリドン誘導体の場合無機酸と有機酸とに
より溶解された不動態皮膜を確実に取り除くためであり
、アセチレングリコールの場合は肌荒れと水９れ防止の
ためである。

各電解浴において無機酸の濃度が上限より高くなると腐
食抑制剤の配合にもかかわらずステンレス鋼の表面は肌
荒れとなり、下限より低いと活性化が不十分となり、好
ましくない、また有機酸の濃度は上限より高くしてもそ
の効果はそれ以上期待されないが、下限より低くすると
活性化が不十分となる。′！−らに界面活性剤、腐食抑
制剤、ピロリドン誘導体およびアセチレングリコールは
いずれも上限より高くしてもそれほど効果が得られない
ため、高（することは不経済であり、下限より低くする
と効果が不十分となる。

ストライクめっきおよび純金めっきの各工程においてめ
っきする純金の金純度はＪＩＳに規定されている純金の
純度である９９．７０％以上、好ましくは９９．９０〜
９９．９９％になるようにする。まためっき厚みとして
は、めっき厚みを単位面積当たりの付着量をめっきした
純金の比重で除して算出する方法で、ストライクめっき
の場合０．００５〜０．１μ鋤、純金めっきの場合は０
．００５〜０．５μｍの極薄になるようにする。これは
ストライクめっきの場合めっき厚みが下限の０．００５
μｍより薄くなると、上層の純金めっきとの密着性が不
十分となり、逆に上限の０．１μ−より厚くしても上層
との密着性をそれ以上向上させる効果はあまりなく、不
経済となるがらである。一方純金めっきの場合は、下限
の０．００５μ−より薄くなると、半田付は性やワイヤ
ーボンディング性が十分でなくなり、逆に上限の０．５
μＩより厚くしても半田付は性やワイヤーボンディング
性がそれ以上向上しないからである。

ストライクめっき、純金めっきともめっミは電気めっき
法によるが、浴組成、めっき条件などは公知のものでよ
い。

本発明によればステンレス鋼はオーステｆイト系、７エ
ライト系、マルテンサイト系など鋼種に関係なくめっき
でさ、めっきしたものには半田付は性、ワイヤーボンデ
ィング性が付与される。

（実施例） 種々のステンレス鋼を次の（１）〜（３）の工程で前処
理した後、（４）の工程で純金ストライクめっきを、ま
た（５）の工程で純金めっきをそれぞれ施し、本発明法
によりステンレス鋼に純金めっきを行った。

（１）アルカリ説脂工程 浴温７０℃、オルソケイ酸ソーダ５０９／ｅのアルカリ
浴にステンレス鋼を浸漬した後、該ステンレス鋼板を陰
極として電流密度５＾／ｄ齢２で６０秒開型解脱脂を行
った。

（２）第１段電解処理工程 続いて脱脂したステンレス鋼を塩酸（３５％溶液）２０
容量％、硫酸（８５％溶液）１０容量％、クエン酸１０
重量％、酢酸（９０％溶液）１容量％お上り硝酸（６８
％溶液）５容量％よりなる混酸にポリエチレングリコー
ルフルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エ
ステルなどの非イオンまたはアミノ酸類の両性界面活性
剤０．２重量％およびアミン系腐食抑制剤０．１重量％
を加えた酸性電解浴中にステンレス鋼を浸漬した後、該
ステンレス鋼を陰極として、電流密度１ｏ＾／ｄ輸２で
２０秒間陰極電解を行い、表面を活性化した。

（３）第２Ｐｉ電解処理工程 燐酸（８５％溶液）１０容量％、硫酸（８５％溶液）１
０容量％、クエン酸５重量％、酢酸（９０％溶液）１容
量％、Ｎ−メチル−２ピロリドン５容量％、２−ブチン
−１，４−ジオール２重量％に上記と同様の非イオンま
たは両性界面活性剤０．２重量％および腐食抑制剤０．
１重量％を加えた酸性電解浴中にステンレス鋼を浸漬し
た後、該ステンレス鋼を陰極として、電流密度１０＾／
ｄａ２で２０秒問陰極電解を行い、表面をさらに活性化
した。

（４）純金ストライクめっき工程 ＾Ｕを２９／Ｃを含むクエン酸塩添加純金めっき浴中に
前処理したステンレス鋼を浸漬した後、電流密度を２＾
／ｄ−２にセットして、めっき時間を変えることにより
種々のめっき厚みのストライクめっきを行った。

（５）純金めっき工程 ＾Ｕを８９／ｅを含む中性塩添加純金めっき洛中に純金
ストライクめっきしたステンレス鋼を浸漬した後、電流
密度を０，２＾／ｄａ”にセットして、めっき時間を変
えることにより種々のめっき厚みの純金めっきを行った
。

一方従米の前処理などを用いた比較法によりステンレス
鋼に純金めっきを行った。

次に以上のようにして純金めっきしたステンレス鋼の試
作材に対して品質性能試験を行い、品質性能を確認した
。第１表に試作材とその品質性能試験結果を示す。

なお品質性能試験は次のようにして行った。

（１）めっき密着性 （イ）基盤目テスト 試作材にカッターで鋼素地に達する経緯幅ｌａｍの基盤
目を入れた後、２００℃で１０分間加熱して、加熱後基
盤目部分に粘着テープを貼付けて剥離した。

（ロ）折曲げテスト 試作材に１８０度繰り返し折曲げを加えて破断させて、
破断面のめっき層剥離状態を観察した。

（２）半田付は性 試作材を常温の状態および大気中にて４００　”Ｃで２
分間加Ｍ　Ｌ　タ状態テ、ＭＩＬ−５ＴＤ−２０２０−
２０８Ｂ規格に準拠する５ｎ６０／Ｐｂ４０の半田浴（
浴温２３０　”Ｃ）に５秒間浸漬して、半田付けを行っ
た。

（３）ワイヤーボンディング性 高速ワイヤーボンディング機で直径２５μ輪の金線をボ
ンディングした。

第１表より明らかなごとく、本発明法によりめっきした
ものは比較法でめっきしたものよりめっき密着性、半田
付は性およびワイヤーボンディング性に優れている。

（効果） 以上説明したごとく、本発明は純金めつきを薄く施すの
であるから、高価な金をあまり使用せず、しかもめっき
速度を速くすることができ、めっき費が安い、まためっ
！１密着性が優れているので、半田付けやワイヤーボン
ディングした場合の接合強度が大きく、電子部品分野に
十分使用することがで終る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （イ）塩酸（３５％溶液）１５〜３０容量％、硫酸（８
   ５％溶液）４〜６容量％、硝酸（６８％溶液）４〜６容
   量％、クエン酸５〜１５重量％、酢酸（９０％溶液）０
   ．５〜１．５容量％、非イオンまたは両性界面活性剤０
   ．１〜０．３重量％、腐食抑制剤０．０５〜０．１５重
   量％を配合した酸性電解浴にステンレス鋼を浸漬して陰
   極電解し、表面活性化を行う第１段電解処理工程と、 （ロ）燐酸（８５％溶液）５〜１５容量％、硫酸（８５
   ％溶液）５〜１５容量％、クエン酸５〜１５重量％、酢
   酸（９０％溶液）０．５〜１．５容量％、非イオンまた
   は両性界面活性剤０．１〜０．３重量％、ピロリドン誘
   導体２〜２０容量％、アセチレングリコール０．５〜７
   重量％、腐食抑制剤０．０５〜０．１５重量％を配合し
   た酸性電解浴に第１段電解処理工程後のステンレス鋼を
   浸漬して陰極電解し、さらに表面活性化を行う第２段電
   解処理工程と、（ハ）酸性純金ストライクめっき浴にて
   、表面活性化後のステンレス鋼に極薄純金ストライクめ
   っきを０．００５〜０．１μｍ施すストライクめっき工
   程と、（ニ）純金めっき浴にて純金ストライクめっき後
   のステンレス鋼に極薄純金めっきを０．００５〜０．５
   μｍ施す純金めっき工程と、 を包含することを特徴とするステンレス鋼に純金めっき
   する方法。