TWI434964B - A plating solution containing gold - Google Patents

Description

含有金之部份鍍敷用鍍液

本發明係關於適於電子機器構件之電鍍之部份鍍敷用鍍液。詳述之，本發明係關於適於廣泛被用於攜帶用行動機器、攜帶電話等之資訊機器之連接器相關構件之電接點之鍍敷等之含有金之部份鍍敷用鍍液。

作為用於電子機器之連接器之素材，例如，有以磷青銅為代表之銅合金之類，富彈性之金屬材料。於連接器之電接點部份之素材表面，以提高電傳導性、或附於耐於重複使用之耐久性為目的，施以鍍金或金合鍍金。

近年，貴金屬價格高漲，並隨著要求電子機器、尤其是攜帶用行動機器之本身價格降價，對鍍金步驟亦被要求降低成本。

以往，以降低材料費為目的，用於電子機器之連接器自身之小型化，同時附與接點構件等之電傳導性僅進行部份鍍金之部份鍍敷普及。具體言之，連接器等之接點部份之鍍金範圍，限定於數mm以下。

作為部份鍍敷之一例，例如，製造攜帶電話之連接器時，於連接器之鍍金，採用捲軸式(reel-to-reel)等稱為連續鍍敷之方法。此方法中，各連接器，形成連續之帶狀。經形成此帶狀的連接器，被捲軸捲繞的同時，以搬運之狀態經部份鍍敷。部份鍍敷，係自形成噴嘴狀的陽極電極，朝為陰極之被鍍敷素材進行噴射鍍液。

陽極電極和陰極電極之間的間隔，或完全不存於此等形狀，得比較性均勻的鍍敷於廣大面積之鍍液(均鍍性良好的鍍液)時，被鍍敷物，和鍍液接觸之部份全面被鍍敷。其結果，使捲軸式之類的鍍液自陽極電極的噴嘴噴射鍍敷方法，因鍍液黏著於廣大範圍，必要以上之廣大範圍被鍍敷。此時，鍍敷後，必須藉蝕刻將不須部份之鍍金皮膜剝離之步驟，或預先將不須部份施以遮罩步驟。但，如此步驟的追加因隨著製造費用之提高，以降低成本之觀點來看是不適合的。再者，若進行必要以上之廣大範圍鍍敷時，隨著鍍敷材料費之提高。因此等理由，因而期望開發，可以高精度，僅於狹小範圍可準確地鍍金之技術。

[先行技術文獻]

[專利文獻1]特開2008-45194號公報(發明申請專利範圍)

[發明概要]

以往之金鍍液，作為傳導鹽成分係使用檸檬酸鹽、磷酸鹽或銨鹽。此等鹽所含之以往之鍍液之電傳導性，係超過50,000μ S之高值。此鍍液之鍍敷均鍍性良好。因此，以往的鍍液，不適合用於鍍敷微細之區域之部份鍍金之用途。

反之，藉減少鍍液中此等成分濃度可能降低電傳導性。但傳導鹽之含量若少，恐損及金鹽的穩定性。其結果，金鹽之分解物浮游於鍍液中，無法形成連續且穩定的鍍金皮膜。

本發明者們，為解決上述問題進行各種檢討。其結果，係嘗試將作為添加劑，莫耳傳導度顯示100μ S以下之值之脂肪族α-胺基酸類，和規定之傳導鹽成分，於規定之濃度範圍加以組合。於是，無損及鍍液中之金鹽的穩定性，得到作為金鍍液顯示50,000μ S以下之電傳導度之鍍液。得知此鍍液，係於300mA電解時之電解電壓為5V以上，因鍍液之均鍍性低，僅於侷限狹小範圍得以高精度進行鍍敷。本發明，係以上述見解作為基礎以至完成。

因此，本發明之目的，係提供適於電子機器之連接器等之微細部份之鍍敷的金鍍液。

達成上述目的的本發明，係記載如下。

[1]一種含有金之部份鍍敷用鍍液，係由氰化金鹽和傳導鹽及添加劑所成之含有金之部份鍍敷用鍍液，其特徵為鍍液之電傳導度以溫度25℃測定時為20,000~50,000μ S。

[2]如[1]所記載之含有金之部份鍍敷用鍍液，其中鍍液之pH為3.5~6.0之範圍。

[3]一種含有金之部份鍍敷用鍍液，其特徵係含有使氰化金鹽作為金含有量之1.0~15g/l，和作為添加劑之脂肪族α-胺基酸10~100g/l，和傳導鹽10~100g/l之。

[4]如[3]所記載之含有金之部份鍍敷用鍍液，其中含有鈷鹽0.1~1g/l。

[5]如[4]所記載之含有金之部份鍍敷用鍍液，其中鈷鹽，係硫酸鈷、氯化鈷、碳酸鈷、氨基磺酸鈷、磷酸鈷、檸檬酸鈷、或葡糖酸鈷。

[6]如[3]所記載之含有金之部份鍍敷用鍍液，其中脂肪族α-胺基酸，係甘胺酸或丙胺酸。

[7]一種部份鍍敷方法，其特徵為將[1]或[3]所記載之含有金之部份鍍敷用鍍液，自形成噴嘴狀之陽極電極朝作為陰極電極之被鍍敷素材噴射。

本發明之鍍液，係將脂肪族α-胺基酸類之添加劑，和傳導鹽成分以規定之濃度範圍加以組合，進行鍍敷時，得無損及鍍液中之金鹽的穩定性，使金鍍液的電傳導度為50,000μ S以下。其結果，鍍液的均鍍性降低，於侷限狹小範圍可進行高精度鍍敷。本發明之鍍液，係自帶鋼鍍敷、捲軸連續鍍敷等之噴嘴噴射鍍液，為適合部份鍍敷之鍍液。

本發明之鍍液，適合於電子機器之電接點之形成。具體性可舉出，攜帶電話之充電接點等。

[用以實施發明之最佳型態] [金鍍液]

添加於本發明之金鍍液之金離子源，係氰化金鉀、氰化金鈉等之氰化金鹽。

鍍液中之氰化金鹽的濃度，係作為金元素之添加量之1~15g/l，以1~10g/l為宜，較佳為4~8g/l。金添加量若未達1g/l，鍍敷速度變慢。金添加量若超過15g/l，鍍敷的均鍍性變佳，其結果，致使不適於部份鍍敷。再者，製造成本提高，以經濟面觀點並不宜。

本發明之金鍍液中，作為添加劑，係摻合甘胺酸、丙胺酸、L-胱氨酸、D-天冬氨酸等之脂肪族α-胺基酸。藉摻合脂肪族α-胺基酸作為添加劑，增加鍍液之電阻值。自噴嘴狀之陽極噴射此鍍液，噴塗於平面狀之陰極(平面狀之鍍敷對象物)，使陰極和陽極之間的間隔為最小，使電流選擇性地流通和陽極面對之陰極的部份。反之，自陰極面之陽極遠離的部份，電解電流很難流通。其結果，致難形成鍍敷皮膜。

脂肪族α-胺基酸之添加量，係10~100g/l，以20~60g/l為宜。添加量若未達20g/l，無法完全降低鍍液的電傳導度。若超過60g/l，即使增加添加量亦無特別優點故不利於經濟面。

作為添加於金鍍液之傳導化合物，例舉，檸檬酸、磷酸、焦磷酸鉀、甲酸、及此等之鹼金屬鹽等。

金鍍液，以調整pH為目的通常可於電解鍍液添加氫 氧化鉀、氫氧化鈉等之鹼金屬氫氧化物。其添加量，以30g/l以下為宜，較佳為25g/l以下。脂肪族α-胺基酸以外之各種成分之添加量若增多，鍍液之電傳導度上升。其結果，係鍍液的均鍍性增加，因被鍍敷範圍變大，易形成不適部份鍍敷的鍍液。

本發明之金鍍液，作為pH緩衝劑，以添加琥珀酸、苯二甲酸、酒石酸、檸檬酸、磷酸、亞硫酸、或此等之鹼金屬鹽為宜。pH緩衝劑的添加量若可達到本發明之效果的範圍內即無制限，通常為20~60g/l，以30~40g/l為宜。

鍍液的pH值，以pH3.5~6.0的範圍為宜。鍍液的pH若未達3.5，金鹽變得易於分解，產生不溶性之金鹽浮游於鍍液中。再者，所得之金皮膜的外觀易產生不勻。pH若超6.0，電傳導性提高之結果，均鍍性變高，得不到精度高的部份鍍敷。再者，鍍敷皮膜的光澤性變差，外觀不佳。pH值的調整，藉加入pH緩衝劑調整濃度，或添加少量的酸或鹼進行之。

[金-鈷合金鍍液]

金-鈷合金鍍液，於上述之金鍍液，進而作為鈷離子源得摻合鈷鹽。作為鈷鹽，以硫酸鈷、氯化鈷、碳酸鈷、氨基磺酸鈷、磷酸鈷、檸檬酸鈷、葡糖酸鈷等為宜。金-鈷合金鍍液中之鈷鹽的濃度，作為鈷含有量為1g/l以下，以0.1~1g/l為宜，較佳為0.2~0.5g/l。

以附與鍍敷皮膜充分的耐久性之觀點，金-鈷合金鍍液中之鈷鹽的濃度作為鈷含有量以0.1g/l以上為宜。鈷含有量若超過1g/l，析出皮膜中的鈷量若增加，接觸電阻值變高。

本發明之鍍液的電傳導度，以20,000~50,000μ S為宜，較佳為25,000~40,000μ S，更佳為30,000~35,000μ S，最佳為32,000~35,000μ S。使電傳導度的範圍設定於上述範圍內，形成適於部份鍍敷的鍍液。電傳導度的調整，得藉調整脂肪族α-胺基酸之添加量進行。藉增加脂肪族α-胺基酸的添加量，使電傳導度縮小。

使用本發明之鍍液進行電解電鍍時，鍍液的溫度以30~70℃為宜，較佳為40~60℃。鍍液的溫度，若未達30℃，鍍液的溫度控制不易，再者因鍍敷的析出效率降低，不適於操作。若超過70℃，析出鍍敷變無光澤。再者，均鍍性變好，無法作出高精度的部份鍍敷。進而，操作中鍍液的蒸發大使鍍敷容量減少，產生須變更鍍液中之各成分濃度的問題。

鍍敷時的電流密度以1~50A/dm² 為宜，較佳為10~40A/dm² 。此電流密度範圍中，藉適當選擇鍍液之pH值、液溫、金濃度、添加劑及傳導鹽濃度等，可形成優良的鍍敷皮膜。

藉本發明之鍍液經鍍敷之被鍍敷素材，並無特別限定，例舉如作為電機器之電接點用構件之用的連接器、開關、繼電器等。作為素材的材質，可適用磷青銅或鈹青銅、黃銅、銅、鐵鎳合金、鐵等。此等之素材，藉常法進行鎳電鍍後，使用本發明之鍍液進行鍍敷為宜。

作為對被鍍敷素材進行鍍敷之方法，可採用公知之方法，本發明之鍍液，最適合作為帶鋼(hoop)鍍敷、捲軸連續(reel-to-reel)鍍敷等部份鍍敷用之鍍液。此等鍍敷方中，係以被鍍敷物作為陰極，使配合部份鍍敷形狀所形成之鍍液噴出噴嘴作為陽極使用。使由作為陽極機能之噴嘴，對作為陰極機能之被鍍敷物噴射鍍液，於其狀態藉陽極-陰極間施加電壓，進行部份鍍敷。

本發明之部份鍍敷用鍍液因電傳導度小，電解電流很難流通於陽極-陰極間的距離長的部份。為此，僅於由陽極的距離短的部份集中電解電流，遂可於陰極表面，僅限於接近陽極之範圍進行鍍敷。根據後述之鍍敷均鍍性測試的結果，均鍍範圍係10mm~20mm程度之範圍。

藉本發明之鍍液所形成之鍍敷皮膜之膜厚得藉調節電解時間、電解電流等形成所期的厚度。對電接點構件進行鍍敷時，鍍敷皮膜的厚度通常為0.05~1.0μm，以0.1~0.5μm為宜。

[實施例]

實施例1、2及比較例1、2

以下組成之基本鍍液，係如表1所載之添加劑調製金-鈷合金鍍液。其次，使用氫氧化鉀調整pH為4.3。又，為用以調整pH之氫氧化鉀的量依各鍍液有所不同，金鹽、鈷鹽、傳導鹽、添加劑的莫耳數則所有的鍍液皆相同。

使用調製之金-鈷合金鍍液，各自的電傳導度、電鍍中電解電壓、鍍敷均鍍性藉後述的方法測定。所測定的電傳導度、電解電壓之值示於表1。

(基本鍍液)

KAu(CN)₂ Au=7.34 g/l

硫酸鈷 2.39g/l

檸檬酸 60g/l

吡啶甲酸 2.2g/l

[各鍍液之電傳導度和電解電壓之比較]

將金-鈷合金鍍液500ml注入電解槽，以50℃保溫。接著，以無攪拌的狀態，於陽極和陰極之間施加電壓，進行60秒鐘的定電流電解(300mA)。陰極之鍍敷基板，係使用1.4dm² 之鍍鎳銅板1張。陽極，係使用鉑-鈦篩孔。

如表1所示，實施例1、2之鍍液的電傳導度，係比較例1、2之鍍液的電傳導度約1/2。反之，電鍍中的電解電壓，係實施例1、2均較比較例1、2增加約4成以上。

[鍍敷均鍍測試驗]

使用圖1所示之鍍敷均鍍評估裝置，進行鍍敷均鍍性評估。

一般而言，陰極的形狀若有凹凸，陽極和陰極之間的距離短的陰極部份之鍍敷厚度，較同距離長的陰極部份的鍍敷厚度亦變大。圖1之評估裝置，係利用此原理，以評估陽極和陰極之間的距離對鍍敷厚度影響之程度(鍍敷均鍍性)為目的的裝置。

圖1中，1係電解槽，2係陽極板，3係陰極板，4係遮蔽板。又，遮蔽板4，係全面被覆樹脂。2張的遮蔽板4和陰極板3係相互平行排列。陰極板3和陽極板2，係相互垂直排列。陰極板3和遮蔽板4，形成相同尺寸(橫100×高度70mm)，相鄰的陰極板3和遮蔽板4之間的間隔，係5mm。陰極板3之陽極板側的陰極板端部3a，和陽極板2係各自相離50mm。陰極板3，係連接於無圖式之外部電源的陰極。陽極板2，係連接於外部電源的陽極。陰極板，其下端側浸於鍍液5之中深度為2.5cm。

電解後，取出陰極板3，自陰極板下端3b之上側20mm的位置，自陰極板端部3a朝陰極板之另一側之端部3c自1mm之位置P朝端部3c以5mm間隔測定鍍敷膜厚。測定膜厚至0.01μm以下止的膜厚，求出膜厚為0.01μm之位置和位置P之間的距離(q)。膜厚之測定，係使用螢光x射線膜厚計(SII製SFT-3200)。膜厚0.01μm，係用上述膜厚計可測定的鄰界值。設定作為目的之鍍敷膜厚為0.2μm，於位置P之膜厚設為(p)時，求出以下記式(1)定義的鍍敷均鍍性。

均鍍性(mm)=[0.2(μm)/p(μm)]×q(mm)………(1)

對鍍液之電傳導度的均鍍性以圖表示於圖2，對鍍敷時之電解電壓的均鍍性以圖表示於圖3。

關於各種鍍液的電傳導性和鍍敷均鍍性之間的關係，由圖2得知若使用比較例1、2之電傳導性高的鍍槽，鍍敷均鍍性變佳，廣大範圍被鍍敷。

反之，若使用甘胺酸、丙胺酸作為添加劑的實施例1、2之低電傳導性鍍槽，鍍敷均鍍性係比較例1、2的1/4~1/5。

關於電解電壓和鍍敷的均鍍性之間的關係，示於圖3。比較例1、2中，得以3.7V前後的低電解電壓電解，此情況，均鍍性佳。實施例1、2中，電解電壓係5.5V前後，均鍍性如上述的小。

由以上的結果，得知使用甘胺酸、丙胺酸之實施例1、2的鍍液，電傳導性降低，鍍敷均鍍性變小。實施例1、2之鍍液因均鍍性低，得良好地進行部份鍍敷。

1．．．電解槽

2．．．陽極板

3．．．陰極板

3a．．．端部

3b．．．陰極板下端

3c．．．另一側之端部

4．．．遮蔽板(全面樹脂被覆)

5．．．鍍液

[圖1]係表示鍍敷均鍍性評估裝置之構成的概略立體圖。

[圖2]係表示鍍敷均鍍性，和鍍液之電傳導度之間之關係的圖表。

[圖3]係表示鍍敷均鍍性，和電解電壓(電池電壓)之間之關係的圖表。

1．．．電解槽

2．．．陽極板

3．．．陰極板

3a．．．端部

3b．．．陰極板下端

3c．．．另一側之端部

4．．．遮蔽板(全面樹脂被覆)

5．．．鍍液

Claims (5)

1. 一種含有金之部份鍍敷用鍍液，係由以金含量計為1.0~15g/l之氰化金鹽；作為傳導鹽之檸檬酸、磷酸、焦磷酸鉀、甲酸及該等之鹼金屬鹽10~100g/l；及作為添加劑之脂肪族α-胺基酸10~100g/l所成之含有金之部份鍍敷用鍍液，其特徵為：鍍液的電傳導度以溫度25℃測定時為20,000~50,000μS。
2. 如申請專利範圍第1項之含有金之部份鍍敷用鍍液，其中，鍍液之pH為3.5~6.0之範圍。
3. 如申請專利範圍第1項之含有金之部份鍍敷用鍍液，其中，含有由硫酸鈷、氯化鈷、碳酸鈷、氨基磺酸鈷、磷酸鈷、檸檬酸鈷、或葡糖酸鈷所成之鈷鹽0.1~1g/l。
4. 如申請專利範圍第1或3項之含有金之部份鍍敷用鍍液，其中，脂肪族α-胺基酸係甘胺酸或丙胺酸。
5. 一種部份鍍敷方法，其特徵為：將如申請專利範圍第1或3項之含有金之部份鍍敷用鍍液，自形成為噴嘴狀之陽極電極朝向作為陰極電極之被鍍敷素材噴射。