JPWO2016031723A1 - 還元型無電解金めっき液及び当該めっき液を用いた無電解金めっき方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、被めっき物表面への無電解金めっき皮膜の形成に用いるものであって、「水溶性金化合物」と、「クエン酸又はクエン酸塩」と、「エチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩」と、「ヘキサメチレンテトラミン」と、「炭素数3以上のアルキル基と3つ以上のアミノ基を含む鎖状ポリアミン」と、を含有することを特徴とする。以下、各成分についてそれぞれ述べる。
本発明に係る還元型無電解金めっき液に用いる水溶性金化合物は、めっき液に可溶であって、所定の濃度が得られるものであれば、シアン系金塩、非シアン系金塩のいずれの水溶性金化合物を用いることができる。具体的なシアン系金塩の水溶性金化合物としては、シアン化金カリウム、シアン化金ナトリウム、シアン化金アンモニウム等を例示することができる。また、具体的な非シアン系金塩の水溶性金化合物としては、塩化金酸塩、亜硫酸金塩、チオ硫酸金塩等を例示することができる。これらの中でも、シアン化金カリウムが特に好ましい。また、水溶性金化合物は、1種単独、又は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、水溶性金化合物は、ここに例示した金化合物に限定されるものではない。
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、クエン酸又はクエン酸塩を含有する。これらクエン酸又はクエン酸塩は、金イオンと錯体形成可能な錯化剤として用いられるものである。本発明に係る還元型無電解金めっき液中のクエン酸又はクエン酸塩の濃度は、0.05mol/L〜0.15mol/Lであることが好ましい。錯化剤として用いられるこれらクエン酸又はクエン酸塩の濃度が0.05mol/L未満では、めっき液中に金が析出して、溶液安定性に劣るからであり、0.15mol/Lを超える場合には、錯体形成が過剰に進み、金の析出速度が低下して、所望の膜厚の金めっき皮膜が得られにくいからである。
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)又はエチレンジアミン四酢酸塩とを含有する。このエチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩は、上述したクエン酸又はクエン酸塩と組み合わせて用いられる錯化剤である。本発明に係る還元型無電解金めっき液中のエチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩の濃度は、0.03mol/L〜0.1mol/Lであることが好ましい。錯化剤として用いられるエチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩の濃度が0.03mol/L未満では、めっき液中に金が析出して、溶液安定性に劣るからであり、0.1mol/Lを超える場合には、錯体形成が過剰に進み、金の析出速度が低下して、所望の膜厚の金めっき皮膜が得られにくいからである。
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、ヘキサメチレンテトラミンを含有する。当該ヘキサメチレンテトラミンは、めっき液中の金イオンを還元して、被めっき物表面に金を析出させる還元剤として用いられるものである。
また、本発明に係る還元型無電解金めっき液は、炭素数3以上のアルキル基と3つ以上のアミノ基を含む鎖状ポリアミンを含有する。当該鎖状ポリアミンは、めっき液中の金イオンの還元を補助する還元補助剤として作用するアミン化合物である。当該鎖状ポリアミンとして、具体的には、3,3’−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン等を用いることができる。得られるめっき皮膜性能や、経済性から特に好ましいからである。
本発明に係る還元型無電解金めっき液には、上述した水溶性金化合物と、クエン酸又はクエン酸塩と、エチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩と、ヘキサメチレンテトラミンと、炭素数3以上のアルキル基と3つ以上のアミノ基とを含む鎖状ポリアミンとに加えて、析出促進剤を含有させてもよい。ここに用いられる析出促進剤としては、タリウム化合物や鉛化合物が挙げられる。得られる金めっき皮膜の厚膜化の観点からタリウム化合物を用いることが好ましい。
本発明に係る還元型無電解金めっき液を用いた金めっき条件は特に限定されないが、液温が40℃〜90℃が好ましく、75℃〜85℃であることが特に好ましい。めっき時間も特に限定されないが、1分〜2時間が好ましく、2分〜1時間が特に好ましい。
次に、本発明に係る無電解金めっき方法について説明する。本発明に係る無電解金めっき方法では、上述したいずれかの還元型無電解金めっき液を用い、被めっき物表面に無電解金めっき処理を行って金めっき皮膜を形成する。当該無電解金めっき方法では、通常の還元型無電解めっきの処理方法と同様に、被めっき物を無電解金めっき液中に浸漬する方法によりめっき処理を行う。
次に、本発明に係るめっき製品について説明する。本発明に係るめっき製品は、被めっき物表面に、上述したいずれかの無電解金めっき液を用いて、上述した無電解金めっき方法で被めっき物表面に無電解金めっき処理をしたことを特徴とする。中でも、pHが7.0〜9.0の還元型無電解金めっき液を用いて被めっき物表面に無電解金めっき処理を施したものであることが好ましい。また、被めっき物表面に、銅、パラジウム、金、ニッケルの何れかが存在するものであれば、その存在形態は、何れの場合であっても良い。特に、被めっき物自体が銅により構成されるものや、被めっき物表面に、銅、パラジウム、金、ニッケル、又は、これらの金属を含有する合金からなる皮膜の何れかを有するものを用いることがより好ましい。中でも、被めっき物表面に形成される皮膜としては、無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜又は銅めっき皮膜であることが好ましい。特に、表面に無電解パラジウムめっき皮膜を備えた被めっき物としては、当該無電解パラジウムめっき皮膜の下層として無電解ニッケルめっき皮膜を形成したものであることが好ましい。上述した還元型無電解金めっき液を用いためっき処理は、電気的接続部位のめっき皮膜の形成に特に好適に用いることができるからである。
シアン化金カリウム 5ミリmol/L
エチレンジアミン四酢酸2カリウム 0.03mol/L
クエン酸 0.15mol/L
ヘキサメチレンテトラミン 3ミリmol/L
3,3’−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン 0.02mol/L
酢酸タリウム 5mg/L
pH 8.5
液温度 80℃
比較例1では、置換型無電解金めっき液を用いて、実施例1と同様に、銅板を基板として、当該基板上に、無電解ニッケルめっき皮膜/無電解パラジウムめっき皮膜/無電解金めっき皮膜からなるめっき皮膜を作製した。
シアン化金カリウム 10ミリmol/L
エチレンジアミン四酢酸 0.03mol/L
クエン酸 0.15mol/L
酢酸タリウム 50mg/L
pH 4.5
液温度 80℃
比較例2では、従来の還元型無電解金めっき液を用いて、実施例2と同様に、銅板を基板として、当該基板上に、無電解ニッケルめっき皮膜/置換型無電解金めっき皮膜/従来の還元型無電解金めっき皮膜からなるめっき皮膜を形成した。
シアン化金カリウム 0.015mol/L
シアン化カリウム 0.03mol/L
水酸化ナトリウム 0.8mol/L
ジメチルアミンボラン 0.2mol/L
鉛化合物 5mg/L(鉛として)
pH 13
液温度 70℃
次に、本件発明の還元型無電解金めっき液を用いて作製した金めっき皮膜の実施例1及び実施例2について析出速度や、表面形態等について評価を行った。以下に、必要に応じて、実施例1や実施例2と、置換型無電解金めっき液を用いて作製した金めっき皮膜の比較例1や従来の還元型無電解めっき液を用いて作製した金めっき皮膜の比較例2とを対比して、具体的に述べる。
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、被めっき物表面への無電解金めっき皮膜の形成に用いるものであって、「水溶性金化合物」と、「クエン酸又はクエン酸塩」と、「エチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩」と、「ヘキサメチレンテトラミン」と、「炭素数3以上のアルキル基と3つ以上のアミノ基を含む鎖状ポリアミン」と、を含有することを特徴とする。以下、各成分についてそれぞれ述べる。
本発明に係る還元型無電解金めっき液に用いる水溶性金化合物は、めっき液に可溶であって、所定の濃度が得られるものであれば、シアン系金塩、非シアン系金塩のいずれの水溶性金化合物を用いることができる。具体的なシアン系金塩の水溶性金化合物としては、シアン化金カリウム、シアン化金ナトリウム、シアン化金アンモニウム等を例示することができる。また、具体的な非シアン系金塩の水溶性金化合物としては、塩化金酸塩、亜硫酸金塩、チオ硫酸金塩等を例示することができる。これらの中でも、シアン化金カリウムが特に好ましい。また、水溶性金化合物は、1種単独、又は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、水溶性金化合物は、ここに例示した金化合物に限定されるものではない。
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、クエン酸又はクエン酸塩を含有する。これらクエン酸又はクエン酸塩は、金イオンと錯体形成可能な錯化剤として用いられるものである。本発明に係る還元型無電解金めっき液中のクエン酸又はクエン酸塩の濃度は、0.05mol/L〜0.15mol/Lであることが好ましい。錯化剤として用いられるこれらクエン酸又はクエン酸塩の濃度が0.05mol/L未満では、めっき液中に金が析出して、溶液安定性に劣るからであり、0.15mol/Lを超える場合には、錯体形成が過剰に進み、金の析出速度が低下して、所望の膜厚の金めっき皮膜が得られにくいからである。
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)又はエチレンジアミン四酢酸塩とを含有する。このエチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩は、上述したクエン酸又はクエン酸塩と組み合わせて用いられる錯化剤である。本発明に係る還元型無電解金めっき液中のエチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩の濃度は、0.03mol/L〜0.1mol/Lであることが好ましい。錯化剤として用いられるエチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩の濃度が0.03mol/L未満では、めっき液中に金が析出して、溶液安定性に劣るからであり、0.1mol/Lを超える場合には、錯体形成が過剰に進み、金の析出速度が低下して、所望の膜厚の金めっき皮膜が得られにくいからである。
本発明に係る還元型無電解金めっき液は、ヘキサメチレンテトラミンを含有する。当該ヘキサメチレンテトラミンは、めっき液中の金イオンを還元して、被めっき物表面に金を析出させる還元剤として用いられるものである。
また、本発明に係る還元型無電解金めっき液は、炭素数3以上のアルキル基と3つ以上のアミノ基を含む鎖状ポリアミンを含有する。当該鎖状ポリアミンは、めっき液中の金イオンの還元を補助する還元補助剤として作用するアミン化合物である。当該鎖状ポリアミンとして、具体的には、3,3’−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン等を用いることができる。得られるめっき皮膜性能や、経済性から特に好ましいからである。
本発明に係る還元型無電解金めっき液には、上述した水溶性金化合物と、クエン酸又はクエン酸塩と、エチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩と、ヘキサメチレンテトラミンと、炭素数3以上のアルキル基と3つ以上のアミノ基とを含む鎖状ポリアミンとに加えて、析出促進剤を含有させてもよい。ここに用いられる析出促進剤としては、タリウム化合物や鉛化合物が挙げられる。得られる金めっき皮膜の厚膜化の観点からタリウム化合物を用いることが好ましい。
本発明に係る還元型無電解金めっき液を用いた金めっき条件は特に限定されないが、液温が40℃〜90℃が好ましく、75℃〜85℃であることが特に好ましい。めっき時間も特に限定されないが、1分〜2時間が好ましく、2分〜1時間が特に好ましい。
次に、本発明に係る無電解金めっき方法について説明する。本発明に係る無電解金めっき方法では、上述したいずれかの還元型無電解金めっき液を用い、被めっき物表面に無電解金めっき処理を行って金めっき皮膜を形成する。当該無電解金めっき方法では、通常の還元型無電解めっきの処理方法と同様に、被めっき物を無電解金めっき液中に浸漬する方法によりめっき処理を行う。
次に、本発明に係るめっき製品について説明する。本発明に係るめっき製品は、被めっき物表面に、上述したいずれかの無電解金めっき液を用いて、上述した無電解金めっき方法で被めっき物表面に無電解金めっき処理をしたことを特徴とする。中でも、pHが7.0〜9.0の還元型無電解金めっき液を用いて被めっき物表面に無電解金めっき処理を施したものであることが好ましい。また、被めっき物表面に、銅、パラジウム、金、ニッケルの何れかが存在するものであれば、その存在形態は、何れの場合であっても良い。特に、被めっき物自体が銅により構成されるものや、被めっき物表面に、銅、パラジウム、金、ニッケル、又は、これらの金属を含有する合金からなる皮膜の何れかを有するものを用いることがより好ましい。中でも、被めっき物表面に形成される皮膜としては、無電解パラジウムめっき皮膜、置換金めっき皮膜又は銅めっき皮膜であることが好ましい。特に、表面に無電解パラジウムめっき皮膜を備えた被めっき物としては、当該無電解パラジウムめっき皮膜の下層として無電解ニッケルめっき皮膜を形成したものであることが好ましい。上述した還元型無電解金めっき液を用いためっき処理は、電気的接続部位のめっき皮膜の形成に特に好適に用いることができるからである。
シアン化金カリウム 5ミリmol/L
エチレンジアミン四酢酸2カリウム 0.03mol/L
クエン酸 0.15mol/L
ヘキサメチレンテトラミン 3ミリmol/L
3,3’−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン 0.02mol/L
酢酸タリウム 5mg/L
pH 8.5
液温度 80℃
比較例1では、置換型無電解金めっき液を用いて、実施例1と同様に、銅板を基板として、当該基板上に、無電解ニッケルめっき皮膜/無電解パラジウムめっき皮膜/無電解金めっき皮膜からなるめっき皮膜を作製した。
シアン化金カリウム 10ミリmol/L
エチレンジアミン四酢酸 0.03mol/L
クエン酸 0.15mol/L
酢酸タリウム 50mg/L
pH 4.5
液温度 80℃
比較例2では、従来の還元型無電解金めっき液を用いて、実施例2と同様に、銅板を基板として、当該基板上に、無電解ニッケルめっき皮膜/置換型無電解金めっき皮膜/従来の還元型無電解金めっき皮膜からなるめっき皮膜を形成した。
シアン化金カリウム 0.015mol/L
シアン化カリウム 0.03mol/L
水酸化ナトリウム 0.8mol/L
ジメチルアミンボラン 0.2mol/L
鉛化合物 5mg/L(鉛として)
pH 13
液温度 70℃
次に、本件発明の還元型無電解金めっき液を用いて作製した金めっき皮膜の実施例1及び実施例2について析出速度や、表面形態等について評価を行った。以下に、必要に応じて、実施例1や実施例2と、置換型無電解金めっき液を用いて作製した金めっき皮膜の比較例1や従来の還元型無電解めっき液を用いて作製した金めっき皮膜の比較例2とを対比して、具体的に述べる。
Claims (8)
- 被めっき物表面への無電解金めっき皮膜の形成に用いる還元型無電解金めっき液であって、
水溶性金化合物と、クエン酸又はクエン酸塩と、エチレンジアミン四酢酸又はエチレンジアミン四酢酸塩と、ヘキサメチレンテトラミンと、炭素数3以上のアルキル基と3つ以上のアミノ基とを含む鎖状ポリアミンと、を含むことを特徴とする還元型無電解金めっき液。 - pH7.0〜pH9.0である請求項1に記載の還元型無電解金めっき液。
- 前記鎖状ポリアミンが3,3’−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン、又は、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミンである請求項1又は請求項2に記載の還元型無電解金めっき液。
- 析出促進剤としてタリウム化合物を含む請求項1〜請求項3のいずれかに記載の還元型無電解金めっき液。
- 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の還元型無電解金めっき液を用いて、被めっき物の表面に無電解金めっき皮膜を形成することを特徴とする無電解金めっき方法。
- 前記被めっき物表面は、銅、パラジウム、金、又は、ニッケルの何れかが存在する請求項5に記載の無電解金めっき方法。
- 前記被めっき物表面は、無電解ニッケルめっき皮膜の表面に形成された無電解パラジウムめっき皮膜を備える請求項6に記載の無電解金めっき方法。
- 請求項5〜請求項7のいずれかに記載の無電解金めっき方法で無電解金めっき処理したことを特徴とするめっき製品。
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