JPWO2009099067A1 - メッキ構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、ニッケルメッキ層の表面に置換金メッキ方法を行うと、ニッケルメッキ層からニッケルが溶出し、金メッキ層にニッケルが拡散したり、金メッキ層の表面にニッケルが析出したりすることがあった。金メッキ層にニッケルが拡散したり、金メッキ層の表面にニッケルが析出したりすると、導電性が低下するという問題があった。また、回路基板の作製において、基板上に電子部品等を実装する際に加熱工程を行うことが必要であるが、この加熱工程によりニッケルメッキ層からニッケルが溶出し、導電性が低下するという問題があった。
また、ニッケルメッキ層の表面にパラジウムメッキ層及び金メッキ層を形成する場合、製造工程が煩雑であるという問題もあった。
しかしながら、このような方法によって形成されたパラジウムメッキ層は、還元剤由来のリンによって、結晶構造がアモルファス構造となるため、得られるメッキ構造体は導電性が低いという問題があった。
従って、パラジウムメッキ層の結晶構造がアモルファス構造ではなく導電性に優れるメッキ構造体、及び、還元パラジウムメッキ法を用いた場合でもパラジウムメッキ層中のパラジウムの純度が極めて高く、導電性に優れるメッキ構造体を製造することができる方法が求められていた。
以下に本発明を詳述する。
上記金属基材を構成する金属は特に限定されず、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル等が挙げられる。
上記金属基材が非金属基材の表面に金属層が形成された金属基材の場合、非金属基材の表面の全てに金属層が形成されていてもよく、一部にのみ金属層が形成されていてもよい。
上記金属層は、ニッケルや銅等の単一の金属のみからなる金属層であってもよく、ニッケルや銅と他の金属との合金や、リンやホウ素等の金属以外の物質を含有する金属層であってもよい。なかでも、ニッケル又は銅を含有する金属層であることが好ましい。
上記金属層は、例えば、従来公知の方法に従い、上記非金属基材に無電解メッキ又は電解メッキを行う方法により形成することができる。
上記アクリル樹脂は、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート等が挙げられる。
上記ジビニルベンゼン共重合樹脂は、例えば、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジビニルベンゼン−メタクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。
上記下地金属層は、ニッケルや銅等の単一の金属のみからなる下地金属層であってもよく、ニッケルや銅と他の金属との合金や、リンやホウ素等の金属以外の物質を含有する下地金属層であってもよい。なかでも、ニッケル又は銅を含有する下地金属層であることが好ましい。
上記下地金属層は、従来公知の方法に従い、上記金属基材に無電解メッキ又は電解メッキを行う方法により形成することができる。
なお、上記(111)面の結晶配向率は、X線回折法において、Cu−Kα線を用いたときの各結晶面からの回折ピーク強度の総和に対する(111)面の回折ピーク強度の比率を百分率で示した数値である。例えば、上記(111)面の結晶配向率は、薄膜評価用試料水平型X線回折装置(リガク社製「Smart Lab」)を用いて測定することができる。
なお、上記(200)面の結晶配向率と上記(220)面の結晶配向率との合計は、X線回折法において、Cu−Kα線を用いたときの各結晶面からの回折ピーク強度の総和に対する(200)面と(220)面との回折ピーク強度の合計の比率を百分率で示した数値である。例えば、上記(200)面の結晶配向率と上記(220)面の結晶配向率との合計は、薄膜評価用試料水平型X線回折装置(リガク社製「Smart Lab」)を用いて測定することができる。
なお、上記パラジウムメッキ層におけるパラジウムの純度は、エネルギー分散型X線分光器(EDS)又はICP発光分析装置を用いて測定することができる。
なお、上記金属基材の表面に触媒作用を有する還元剤は、ギ酸若しくはギ酸塩を含まない。
上記メッキ構造体の製造方法では、上記金属基材をパラジウムメッキ液に浸漬する工程を有する。
上記パラジウムメッキ液は、パラジウム化合物、還元剤として還元剤1と還元剤2とを含有する。
上記還元剤1のみを含有するパラジウムメッキ液を用いて上記金属基材の表面にパラジウムメッキ層を形成した場合、金属基材の表面に存在する金属が溶出し、パラジウムメッキ層におけるパラジウムの純度が低下したり、金属基材の表面に均一なパラジウムメッキ層が形成できないことがある。従って、還元剤として還元剤1のみを含有するパラジウムメッキ液を用いた場合には、得られるメッキ構造体の導電性が低下することがある。
上記金属基材の形状が板状基材又はシート基材である場合、上記パラジウムメッキ液における還元剤1の濃度は5〜30g/Lの範囲内であることが好ましい。上記金属基材の形状が微粒子基材である場合、上記パラジウムメッキ液における還元剤1の濃度は5〜250g/Lの範囲内であることが好ましい。
上記パラジウムメッキ液における還元剤2の濃度が1.5g/Lを超え、かつ、上記パラジウムメッキ液における還元剤1の濃度が上記還元剤2の濃度の3倍を超えると、上記還元剤1の反応が優先されるため、(111)面の結晶配向率が60%を越えるパラジウムメッキ層が形成されることがある。
また、上記パラジウムメッキ液における還元剤2の濃度が1.5g/Lを超え、かつ、上記パラジウムメッキ液における還元剤1の濃度が上記還元剤2の濃度の3倍未満であると、(111)面の結晶配向率が45%未満のパラジウムメッキ層が形成されることがある。
上記安定剤は、アンモニア及びアミン化合物の少なくとも1種が用いられる。
上記アミン化合物は、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン等のモノアミン類、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のジアミン類、ジエチレントリアミン、ペンタエチレンヘキサミン等のポリアミン類、その他アミン類としてエチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、これら各種のアンモニウム塩、カリウム塩及びナトリウム塩等が挙げられる。
市販の純銅板(縦4cm×横2cm×厚さ0.5cm、36g)を水酸化ナトリウム10重量%水溶液で脱脂した後、水洗した。次いで、過酸化水素−硫酸水溶液でエッチングを行った後、硫酸10重量%水溶液でスマット除去し、水洗することにより表面が活性化した純銅板を得た。
硫酸パラジウム 0.6g/L
エチレンジアミン 20g/L
ギ酸ナトリウム 5g/L(還元剤1)
次亜リン酸ナトリウム 0.1g/L(還元剤2)
安定剤 0.006g/L
パラジウムメッキ液に含まれる還元剤1及び還元剤2の濃度を表1の組成に変更した以外は、実施例1と同様の方法によりメッキ構造体を得た。
市販の純銅板(縦4cm×横2cm×厚さ0.5cm、36g)を水酸化ナトリウム10重量%水溶液で脱脂した後、水洗した。次いで、過酸化水素−硫酸水溶液でエッチングを行った後、硫酸10重量%水溶液でスマット除去し、水洗することにより表面が活性化した純銅板を得た。
硫酸ニッケル 40g/L
琥珀酸 30g/L
次亜リン酸ナトリウム 20g/L
硫酸パラジウム 0.6g/L
エチレンジアミン 20g/L
ギ酸ナトリウム 7g/L(還元剤1)
次亜リン酸ナトリウム 0.15g/L(還元剤2)
安定剤 0.006g/L
パラジウムメッキ液に含まれる還元剤1及び還元剤2の濃度と還元剤種とを表2の組成に変更した以外は、実施例4と同様の方法によりメッキ構造体を得た。
ただし、実施例6では、以下の組成からなるパラジウムメッキ液(pH7.5、液温50℃)を用いた。
ジニトロテトラアンミンパラジウム 2g/L
EDTA 5g/L
ギ酸ナトリウム 10g/L(還元剤1)
DMAB(ジメチルアミンボラン) 0.3g/L(還元剤2)
安定剤 0.03g/L
市販の樹脂基材(日立化成工業社製「MCL−E−67」)を縦4cm×横2cm×厚さ0.5cmに切断し、200℃で6時間加熱した。次いで、樹脂基材を水酸化ナトリウム10重量%水溶液で脱脂した後、水洗した。次いで、過酸化水素−硫酸水溶液でエッチングを行った後、硫酸10重量%水溶液でスマット除去し、水洗することにより表面が活性化した樹脂基材を得た。
硫酸ニッケル 40g/L
琥珀酸 30g/L
次亜リン酸ナトリウム 20g/L
硫酸パラジウム 0.6g/L
エチレンジアミン 20g/L
ギ酸ナトリウム 5g/L(還元剤1)
次亜リン酸ナトリウム 0.15g/L(還元剤2)
安定剤 0.006g/L
パラジウムメッキ液に含まれる還元剤1及び還元剤2の濃度と還元剤種とを表3の組成に変更した以外は、実施例9と同様の方法によりにメッキ構造体を得た。
ただし、比較例11では、以下の組成からなるパラジウムメッキ液(pH7.5、液温50℃)を用いた。
ジニトロテトラアンミンパラジウム 2g/L
EDTA 5g/L
DMAB(ジメチルアミンボラン) 5g/L
ギ酸ナトリウム 12g/L
安定剤 0.03g/L
市販の樹脂基材(日立化成工業社製「MCL−E−67」)を縦4cm×横2cm×厚さ0.5cmに切断し、200℃で6時間加熱した。次いで、樹脂基材を水酸化ナトリウム10重量%水溶液で脱脂した後、水洗した。次いで、過酸化水素−硫酸水溶液でエッチングを行った後、硫酸10重量%水溶液でスマット除去し、水洗することにより表面が活性化した樹脂基材を得た。
硫酸銅 40g/L
ホルムアルデヒド 10g/L
硫酸パラジウム 0.6g/L
エチレンジアミン 20g/L
ギ酸ナトリウム 7g/L(還元剤1)
次亜リン酸ナトリウム 0.1g/L(還元剤2)
安定剤 0.006g/L
パラジウムメッキ液に含まれる還元剤1及び還元剤2の濃度と還元剤種とを表4の組成に変更した以外は、実施例13と同様の方法によりメッキ構造体を得た。
なお、比較例13、15、及び16では、以下の組成からなるパラジウムメッキ液(pH7.5、液温50℃)を用いた。
ジニトロテトラアンミンパラジウム 2g/L
EDTA 5g/L
DMAB(ジメチルアミンボラン) 表4の組成
ギ酸ナトリウム 表4の組成
安定剤 0.03g/L
平均粒子径4μmのスチレン樹脂微粒子を、イオン吸着剤10重量%溶液に5分間浸漬した。次いで、イオン吸着剤に浸漬した後のスチレン樹脂微粒子を、硫酸パラジウム0.01重量%水溶液に5分間浸漬した。更にジメチルアミンボランを加えて還元し、ろ過、洗浄することにより、パラジウムを担持したスチレン樹脂微粒子を得た。
得られたニッケル−リン層が形成されたスチレン樹脂微粒子を、以下の組成からなるパラジウムメッキ液(pH9.0)に、液温55℃で、2分間浸漬して無電解めっき反応を行うことにより、表面に厚さ200nmのパラジウムメッキ層が形成されたメッキ構造体(導電性微粒子)を得た。
ジクロロテトラアンミンパラジウム 5g/L
ジエチレントリアミン 5g/L
ギ酸ナトリウム 10g/L(還元剤1)
次亜リン酸 0.15g/L(還元剤2)
安定剤 0.003g/L
重金属添加剤 0.2g/L
パラジウムメッキ液に含まれる還元剤1及び還元剤2の濃度と還元剤種とを表5の組成に変更した以外は、実施例17と同様の方法によりメッキ構造体(導電性微粒子)を得た。
平均粒子径4μmのスチレン樹脂微粒子を、イオン吸着剤10重量%溶液に5分間浸漬した。次いで、イオン吸着剤に浸漬した後のスチレン樹脂微粒子を、硫酸パラジウム0.01重量%水溶液に5分間浸漬した。更にジメチルアミンボランを加えて還元し、ろ過、洗浄することにより、パラジウムを担持したスチレン樹脂微粒子を得た。
得られた銅層が形成されたスチレン樹脂微粒子を、以下の組成からなるパラジウムメッキ液(pH9.0)に、液温55℃で、2分間浸漬して無電解めっき反応を行うことにより、表面に厚さ200nmのパラジウムメッキ層が形成されたメッキ構造体(導電性微粒子)を得た。
ジクロロテトラアンミンパラジウム 5g/L
ジエチレントリアミン 5g/L
ギ酸ナトリウム 10g/L(還元剤1)
次亜リン酸 0.1g/L(還元剤2)
安定剤 0.003g/L
重金属添加剤 0.2g/L
パラジウムメッキ液に含まれる還元剤1及び還元剤2の濃度と還元剤種とを表6の組成に変更した以外は、実施例21と同様の方法によりメッキ構造体(導電性微粒子)を得た。
実施例1〜24及び比較例1〜22で得られたメッキ構造体について以下の評価を行った。結果を表1〜6に示した。
メッキ構造体を、過酸化水素水1重量%とシアン化カリウム10重量%とを含有する水溶液100mLに浸漬させ、パラジウムメッキ層を0.5g溶解させた。パラジウムメッキ層が溶解した水溶液を10mL採取し、純水で薄めて100mLにし、ICP発光分析装置(堀場製作所社製)により金属含有量を分析し、パラジウム純度(重量%)を求めた。
実施例及び比較例で得られたメッキ構造体のパラジウムメッキ層の各結晶面の結晶配向率は薄膜X線回折装置(リガク社製「Smart Lab」)を用いて測定した。結晶配向率はピーク位置より配向面を決定し、各配向位置に出たピークの強度から結晶配向率を決定した。結晶配向率は(目的ピーク位置強度)/(目的ピーク位置強度と他位置でのピーク強度の合計)から比率を算出し、(111)面の結晶配向率と、(200)面と(220)面との結晶配向率との合計を百分率で示した。
実施例1〜16及び比較例1〜16で得られたメッキ構造体について、体積抵抗率計(ダイアインスツルメンツ社製)を用いて、四端子法により、20kN圧縮時の体積抵抗率を測定した。また、実施例17〜24及び比較例17〜22で得られたメッキ構造体(導電性微粒子)について、導電性微粒子2.0gを秤量し、四端子法により、微小圧縮電気抵抗測定器(島津製作所社製「PCT−200」)を用いて、20kN圧縮時の体積抵抗率を測定した。
実施例及び比較例で得られたメッキ構造体を、85℃、相対湿度95%の雰囲気下で1週間保管した後、(3)体積抵抗率測定と同様に、PCT試験後のメッキ構造体の体積抵抗率を測定した。
Claims (3)
- 金属基材の表面にパラジウムメッキ層が形成されたメッキ構造体であって、
前記パラジウムメッキ層は、X線回折法によって測定される(111)面の結晶配向率が45〜60%、かつ、(200)面の結晶配向率と(220)面の結晶配向率との合計が40〜55%である
ことを特徴とするメッキ構造体。 - パラジウムメッキ層におけるパラジウムの純度が95重量%以上であることを特徴とする請求項1記載のメッキ構造体。
- 導電性微粒子であることを特徴とする請求項1又は2記載のメッキ構造体。
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