JP2003147542A - 無電解置換型金メッキ液 - Google Patents
無電解置換型金メッキ液Info
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- JP2003147542A JP2003147542A JP2001348522A JP2001348522A JP2003147542A JP 2003147542 A JP2003147542 A JP 2003147542A JP 2001348522 A JP2001348522 A JP 2001348522A JP 2001348522 A JP2001348522 A JP 2001348522A JP 2003147542 A JP2003147542 A JP 2003147542A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅金属上にムラのない均一な金メッキ層を形
成させることが可能な無電解置換型金メッキ液の提供。 【解決手段】 銅または銅合金の表面に金メッキ層を形
成する金メッキ液であって、金塩、伝導塩および錯化剤
を含有する水溶液からなり、この伝導塩として水中での
酸解離定数（ｐＫａ）が２．０以下の酸性化合物を含有
し、前記錯化剤として銅イオンとの錯体形成定数（ｐ
Ｋ）が１３以上のものを含有することを特徴とする、無
電解置換型金メッキ液。
成させることが可能な無電解置換型金メッキ液の提供。 【解決手段】 銅または銅合金の表面に金メッキ層を形
成する金メッキ液であって、金塩、伝導塩および錯化剤
を含有する水溶液からなり、この伝導塩として水中での
酸解離定数（ｐＫａ）が２．０以下の酸性化合物を含有
し、前記錯化剤として銅イオンとの錯体形成定数（ｐ
Ｋ）が１３以上のものを含有することを特徴とする、無
電解置換型金メッキ液。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金メッキ液、特に
電子部品の接続端子部に使われる、置換型の無電解金メ
ッキ液に関するものである。
電子部品の接続端子部に使われる、置換型の無電解金メ
ッキ液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金メッキは、金の優れた耐食性、耐熱
性、機械特性、電気特性等の理由により、電子部品の端
子接続部の表面を保護する用途に広く用いられており、
適用される基板材料もプラスチック、セラミック、金
属、フイルムと多様である。
性、機械特性、電気特性等の理由により、電子部品の端
子接続部の表面を保護する用途に広く用いられており、
適用される基板材料もプラスチック、セラミック、金
属、フイルムと多様である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品が小型
化、高密度化されるにつれ、電気回路から孤立している
端子にもメッキが可能な無電解メッキの需要が高まって
きている。無電解メッキには、置換型と還元型とがあ
り、置換型は通常０．１ミクロン以下の薄いメッキ層形
成に用いられ、還元型はこれ以上の厚いメッキ層形成に
用いられている。
化、高密度化されるにつれ、電気回路から孤立している
端子にもメッキが可能な無電解メッキの需要が高まって
きている。無電解メッキには、置換型と還元型とがあ
り、置換型は通常０．１ミクロン以下の薄いメッキ層形
成に用いられ、還元型はこれ以上の厚いメッキ層形成に
用いられている。
【０００４】本発明での置換型無電解金メッキは、端子
金属と金とのイオン化傾向の差を利用したメッキ法に関
連するものであって、イオン化しやすい端子金属が電子
を放出してイオンとなってメッキ液に溶出し、代わりに
メッキ液中に溶解している金イオンが電子を受け取って
端子表面に析出する、電気化学反応である。 Ｍ（端子金属） ＋ Ａｕ＋ ＝ Ｍ＋（溶出） ＋
Ａｕ（析出） 端子金属としては銅が最も広く用いられているが、置換
金メッキは銅表面に無電解ニッケルメッキを施した後に
行なわれるので、従来の置換金メッキの電気化学反応は
Ｎｉ ＋ ２Ａｕ＋ ＝ Ｎｉ＋２ ＋ ２Ａｕとい
う化学式で記述されることになる。
金属と金とのイオン化傾向の差を利用したメッキ法に関
連するものであって、イオン化しやすい端子金属が電子
を放出してイオンとなってメッキ液に溶出し、代わりに
メッキ液中に溶解している金イオンが電子を受け取って
端子表面に析出する、電気化学反応である。 Ｍ（端子金属） ＋ Ａｕ＋ ＝ Ｍ＋（溶出） ＋
Ａｕ（析出） 端子金属としては銅が最も広く用いられているが、置換
金メッキは銅表面に無電解ニッケルメッキを施した後に
行なわれるので、従来の置換金メッキの電気化学反応は
Ｎｉ ＋ ２Ａｕ＋ ＝ Ｎｉ＋２ ＋ ２Ａｕとい
う化学式で記述されることになる。
【０００５】置換金メッキで被覆された接続端子部には
ハンダボールが搭載され、このハンダボールを融着させ
ることにより他の電子部品との接続が行なわれる訳であ
るが、最近電子部品の小型化に伴い端子面積が小さくな
るにつれ、ハンダボールの接着性の不足が指摘されるよ
うになって来た。ハンダ融着の際、金はハンダボール内
に拡散してゆくが、ニッケルは拡散することなく残留す
るので、ハンダと端子との接着力は主としてハンダと無
電解ニッケルメッキ表面との接着力により決定されるこ
とになる。無電解ニッケルメッキは通常２〜５ミクロン
程度の厚さで、銅表面に形成され、還元型のニッケルメ
ッキが使われる。ニッケルメッキの還元剤として最も広
く利用されているのは、次亜リン酸ソーダで、主反応は
ＮｉＣｌ２＋ＮａＨ２ＰＯ２＋Ｈ２Ｏ ＝ Ｎｉ＋Ｎａ
Ｈ２ＰＯ３＋２ＨＣｌであるが、副反応として ＮａＨ
２ＰＯ２＋Ｈ ＝ Ｐ＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏなどがあり、
結果として無電解ニッケルメッキ層には５〜１０％のＰ
が不純物として混入する場合が多い。かつ、ニッケルは
析出時に結晶粒を形成するのでニッケル皮膜中の局所的
なＰ濃度のバラツキ（ニッケル粒子と粒界との濃度差）
は更に大きくなる。このような理由で、ニッケル皮膜の
組成は不均一となり、これを解消することは非常に難し
い。これが無電解ニッケル＋無電解金にてメッキ処理さ
れた端子表面のハンダボール接着性が不安定といわれる
主因となっている。
ハンダボールが搭載され、このハンダボールを融着させ
ることにより他の電子部品との接続が行なわれる訳であ
るが、最近電子部品の小型化に伴い端子面積が小さくな
るにつれ、ハンダボールの接着性の不足が指摘されるよ
うになって来た。ハンダ融着の際、金はハンダボール内
に拡散してゆくが、ニッケルは拡散することなく残留す
るので、ハンダと端子との接着力は主としてハンダと無
電解ニッケルメッキ表面との接着力により決定されるこ
とになる。無電解ニッケルメッキは通常２〜５ミクロン
程度の厚さで、銅表面に形成され、還元型のニッケルメ
ッキが使われる。ニッケルメッキの還元剤として最も広
く利用されているのは、次亜リン酸ソーダで、主反応は
ＮｉＣｌ２＋ＮａＨ２ＰＯ２＋Ｈ２Ｏ ＝ Ｎｉ＋Ｎａ
Ｈ２ＰＯ３＋２ＨＣｌであるが、副反応として ＮａＨ
２ＰＯ２＋Ｈ ＝ Ｐ＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏなどがあり、
結果として無電解ニッケルメッキ層には５〜１０％のＰ
が不純物として混入する場合が多い。かつ、ニッケルは
析出時に結晶粒を形成するのでニッケル皮膜中の局所的
なＰ濃度のバラツキ（ニッケル粒子と粒界との濃度差）
は更に大きくなる。このような理由で、ニッケル皮膜の
組成は不均一となり、これを解消することは非常に難し
い。これが無電解ニッケル＋無電解金にてメッキ処理さ
れた端子表面のハンダボール接着性が不安定といわれる
主因となっている。
【０００６】このような問題を解決するための手段とし
て、無電解ニッケルメッキ層を介することなく、直接銅
表面上に置換メッキが可能な、無電解金メッキ液を適用
することが考えられる。メッキ基板の銅は無電解ニッケ
ルのような多量の不純物を含有することがないので、ハ
ンダボールを融着してもその接着力は安定している。
て、無電解ニッケルメッキ層を介することなく、直接銅
表面上に置換メッキが可能な、無電解金メッキ液を適用
することが考えられる。メッキ基板の銅は無電解ニッケ
ルのような多量の不純物を含有することがないので、ハ
ンダボールを融着してもその接着力は安定している。
【０００７】それでは、現在実用化されているニッケル
を置換するタイプの置換金メッキ液を銅に応用できるか
というとそうではない。銅はニッケルに比べてイオン化
傾向が低いので、メッキ液にイオンとなって溶出しにく
いことから、置換メッキをおこなうのにニッケルの通常
３〜１０倍もの時間を要し、かつムラの多い不均一なメ
ッキ皮膜しか得られないのが普通である。また、メッキ
液を使用するにつれ溶出してくる銅イオンが濃縮され
て、金と一緒に再度析出するが、金メッキヘの銅の共析
は、ニッケルの共析以上にボンディング工程の不良を起
こしやすい。
を置換するタイプの置換金メッキ液を銅に応用できるか
というとそうではない。銅はニッケルに比べてイオン化
傾向が低いので、メッキ液にイオンとなって溶出しにく
いことから、置換メッキをおこなうのにニッケルの通常
３〜１０倍もの時間を要し、かつムラの多い不均一なメ
ッキ皮膜しか得られないのが普通である。また、メッキ
液を使用するにつれ溶出してくる銅イオンが濃縮され
て、金と一緒に再度析出するが、金メッキヘの銅の共析
は、ニッケルの共析以上にボンディング工程の不良を起
こしやすい。
【０００８】本発明の目標は、従来の置換メッキと同等
の速度で（処理時間１０分以下）、直接銅金属上にムラ
のない均一な置換メッキが可能な技術手段を見出すこと
であり、かつ得られた金メッキ液はメッキ液中に蓄積さ
れる溶出銅イオン（５００ｐｐｍ以上）の影響を受けに
くいものでなければならない。
の速度で（処理時間１０分以下）、直接銅金属上にムラ
のない均一な置換メッキが可能な技術手段を見出すこと
であり、かつ得られた金メッキ液はメッキ液中に蓄積さ
れる溶出銅イオン（５００ｐｐｍ以上）の影響を受けに
くいものでなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】置換金メッキ液の主要構
成成分は、金塩、伝導塩、錯化剤であるが、本発明者ら
は伝導塩成分の水中の酸解離定数（ｐＫａ）と錯化剤の
銅イオンとの錯体形成定数（ｐＫ）とが、特定の条件を
満足したときに、所期の目標が達成されることを見出
し、本発明に到達した。
成成分は、金塩、伝導塩、錯化剤であるが、本発明者ら
は伝導塩成分の水中の酸解離定数（ｐＫａ）と錯化剤の
銅イオンとの錯体形成定数（ｐＫ）とが、特定の条件を
満足したときに、所期の目標が達成されることを見出
し、本発明に到達した。
【００１０】従って、本発明による無電解置換型金メッ
キ液は、銅または銅合金の表面に金メッキ層を形成する
金メッキ液であって、金塩、伝導塩および錯化剤を含有
する水溶液からなり、この伝導塩として水中での酸解離
定数（ｐＫａ）が２．０以下の酸性化合物を含有し、前
記錯化剤として銅イオンとの錯体形成定数（ｐＫ）が１
３以上のものを含有すること、を特徴とするものであ
る。
キ液は、銅または銅合金の表面に金メッキ層を形成する
金メッキ液であって、金塩、伝導塩および錯化剤を含有
する水溶液からなり、この伝導塩として水中での酸解離
定数（ｐＫａ）が２．０以下の酸性化合物を含有し、前
記錯化剤として銅イオンとの錯体形成定数（ｐＫ）が１
３以上のものを含有すること、を特徴とするものであ
る。
【００１１】通常、無電解置換型金メッキ液では、伝導
塩成分は水中でＨＡ ＝ Ｈ＋ ＋ Ａ− のように解
離するが、この反応の平衡定数Ｋａは Ｋａ＝（Ｈ＋濃度）（Ａ−濃度）／（ＨＡ濃度） ……（１） となり、酸の強度を示す酸解離定数として、通常対数
（ｐＫａ）で表示されている。
塩成分は水中でＨＡ ＝ Ｈ＋ ＋ Ａ− のように解
離するが、この反応の平衡定数Ｋａは Ｋａ＝（Ｈ＋濃度）（Ａ−濃度）／（ＨＡ濃度） ……（１） となり、酸の強度を示す酸解離定数として、通常対数
（ｐＫａ）で表示されている。
【００１２】一方、錯化剤（Ｙ−１）は、水中で金属イ
オン（Ｍ＋ｎ）と反応して、錯体（ＭＹｎ−１）を形成
するが、 〔 Ｍ＋ｎ ＋ Ｙ−１ ＝ ＭＹｎ−１ 〕 ……（２） この反応の平衡定数Ｋは、 Ｋ＝（ＭＹｎ−１濃度）／（Ｍ＋ｎ濃度）（Ｙ−１濃
度） となり、錯体の安定性を示す錯体形成定数として、通常
対数（ｐＫ）で表示されている。
オン（Ｍ＋ｎ）と反応して、錯体（ＭＹｎ−１）を形成
するが、 〔 Ｍ＋ｎ ＋ Ｙ−１ ＝ ＭＹｎ−１ 〕 ……（２） この反応の平衡定数Ｋは、 Ｋ＝（ＭＹｎ−１濃度）／（Ｍ＋ｎ濃度）（Ｙ−１濃
度） となり、錯体の安定性を示す錯体形成定数として、通常
対数（ｐＫ）で表示されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明による金メッキ液は、金塩
と、酸解離定数ｐＫａが２以下の酸性化合物を伝導塩と
して含有し、かつ、銅イオンとの錯体形成定数ｐＫが１
３以上の錯化剤を含有するものである。
と、酸解離定数ｐＫａが２以下の酸性化合物を伝導塩と
して含有し、かつ、銅イオンとの錯体形成定数ｐＫが１
３以上の錯化剤を含有するものである。
【００１４】本発明による金メッキ液の金塩としては、
シアン化第１金カリウム、シアン化第２金カリウム、塩
化第１金カリウム、塩化第２金カリウム、亜硫酸金カリ
ウム、亜硫酸金ナトリウム、チオ硫酸金カリウム、チオ
硫酸金ナトリウム、およびこれらの混合物を例示するこ
とが出来る。この中では、シアン化第１金カリウムおよ
び亜硫酸金ナトリウムが特に好ましい。
シアン化第１金カリウム、シアン化第２金カリウム、塩
化第１金カリウム、塩化第２金カリウム、亜硫酸金カリ
ウム、亜硫酸金ナトリウム、チオ硫酸金カリウム、チオ
硫酸金ナトリウム、およびこれらの混合物を例示するこ
とが出来る。この中では、シアン化第１金カリウムおよ
び亜硫酸金ナトリウムが特に好ましい。
【００１５】これらの金塩のメッキ液中の濃度は、０．
１ｇ／Ｌ〜５０ｇ／Ｌの範囲、特に好ましくは０．２ｇ
／Ｌ〜１５ｇ／Ｌの範囲である。金塩のメッキ液中の濃
度が０．１ｇ／Ｌ未満である場合にはメッキ速度が低下
し、一方５０ｇ／Ｌ超過の場合は製造コストアップであ
ることから好ましくない。
１ｇ／Ｌ〜５０ｇ／Ｌの範囲、特に好ましくは０．２ｇ
／Ｌ〜１５ｇ／Ｌの範囲である。金塩のメッキ液中の濃
度が０．１ｇ／Ｌ未満である場合にはメッキ速度が低下
し、一方５０ｇ／Ｌ超過の場合は製造コストアップであ
ることから好ましくない。
【００１６】本発明における伝導塩は、ｐＫａが２．０
以下の酸性化合物である。本発明では、ｐＫａが１．８
以下のものが好ましく、１．５以下であるものが特に好
ましい。ｐＫａの下限は−０．５である。
以下の酸性化合物である。本発明では、ｐＫａが１．８
以下のものが好ましく、１．５以下であるものが特に好
ましい。ｐＫａの下限は−０．５である。
【００１７】そのような好ましい化合物の具体例として
は、下記の酸性有機化合物およびその塩を例示すること
ができる。参考のために、各化合物のｐＫａの値を併記
した。尚、本願発明における伝導塩の水中の酸解離定数
（ｐＫａ）」は、前述に式（１）で定義されるものであ
って、ｐＫａ＝ｌｏｇ１０Ｋａから求められるものであ
る。
は、下記の酸性有機化合物およびその塩を例示すること
ができる。参考のために、各化合物のｐＫａの値を併記
した。尚、本願発明における伝導塩の水中の酸解離定数
（ｐＫａ）」は、前述に式（１）で定義されるものであ
って、ｐＫａ＝ｌｏｇ１０Ｋａから求められるものであ
る。
【００１８】ベンゼンスルホン酸（ｐＫａ ０．７
０）、トリクロロ酢酸（ｐＫａ ０．７０）、蓚酸（ｐ
Ｋａ １．２３）、ジクロロ酢酸（ｐＫａ １．４
８）、ニトロ酢酸（ｐＫａ １．４６）、ニトロアニリ
ン（ｐＫａ ０．９９）、グリセリンリン酸（ｐＫａ
１．３４）、ビピリジン（ｐＫａ −０．２）、ピラジ
ン（ｐＫａ ０．６）、グルコースリン酸（ｐＫａ
１．４６）、ピクリン酸（ｐＫａ０．３３）、ピリジン
カルボン酸（ｐＫａ １．０３）、ヒスチジン（ｐＫａ
１．７）、アミノエチレンホスホン酸（ｐＫａ １．
１）、マレイン酸（ｐＫａ １．８３）、イソニコチン
酸（ｐＫａ １．７９）、およびこれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩など。
０）、トリクロロ酢酸（ｐＫａ ０．７０）、蓚酸（ｐ
Ｋａ １．２３）、ジクロロ酢酸（ｐＫａ １．４
８）、ニトロ酢酸（ｐＫａ １．４６）、ニトロアニリ
ン（ｐＫａ ０．９９）、グリセリンリン酸（ｐＫａ
１．３４）、ビピリジン（ｐＫａ −０．２）、ピラジ
ン（ｐＫａ ０．６）、グルコースリン酸（ｐＫａ
１．４６）、ピクリン酸（ｐＫａ０．３３）、ピリジン
カルボン酸（ｐＫａ １．０３）、ヒスチジン（ｐＫａ
１．７）、アミノエチレンホスホン酸（ｐＫａ １．
１）、マレイン酸（ｐＫａ １．８３）、イソニコチン
酸（ｐＫａ １．７９）、およびこれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩など。
【００１９】この中では、ベンゼンスルホン酸および蓚
酸アンモニウムが特に好ましい。これらの伝導塩は、単
独であるいは２種以上混合して用いることができる。
酸アンモニウムが特に好ましい。これらの伝導塩は、単
独であるいは２種以上混合して用いることができる。
【００２０】伝導塩のメッキ液中での濃度は、１ｇ／Ｌ
〜３００ｇ／Ｌの範囲で、好ましくは５ｇ／Ｌ〜１５０
ｇ／Ｌの範囲である。伝導塩のメッキ液中の濃度が１ｇ
／Ｌ未満である場合にはメッキの未析部が発生すること
があり、一方３００ｇ／Ｌ超過の場合は金メッキの色調
が不良になる場合がある。
〜３００ｇ／Ｌの範囲で、好ましくは５ｇ／Ｌ〜１５０
ｇ／Ｌの範囲である。伝導塩のメッキ液中の濃度が１ｇ
／Ｌ未満である場合にはメッキの未析部が発生すること
があり、一方３００ｇ／Ｌ超過の場合は金メッキの色調
が不良になる場合がある。
【００２１】本発明における錯化剤は、銅イオンとの錯
体形成定数（ｐＫ）が１３以上の化合物である。本発明
では、ｐＫが１５以上のものが好ましく、１７以上であ
るものが特に好ましい。ｐＫの上限は３５である。
体形成定数（ｐＫ）が１３以上の化合物である。本発明
では、ｐＫが１５以上のものが好ましく、１７以上であ
るものが特に好ましい。ｐＫの上限は３５である。
【００２２】そのような好ましい化合物の具体例として
は下記のものを例示することができる。参考のために、
各化合物のＫａの値を併記した。尚、本願発明における
錯化剤の銅イオンとの錯体形成定数（ｐＫ）」は、前述
の式（２）で定義されるものであって、ｐＫ＝ｌｏｇ
１０Ｋから求められるものである。
は下記のものを例示することができる。参考のために、
各化合物のＫａの値を併記した。尚、本願発明における
錯化剤の銅イオンとの錯体形成定数（ｐＫ）」は、前述
の式（２）で定義されるものであって、ｐＫ＝ｌｏｇ
１０Ｋから求められるものである。
【００２３】ニトリロ３酢酸（ｐＫ １３．２）、ヒド
ロキシエチルエチレンジアミン３酢酸（ｐＫ １７．
６）、エチレンジアミン４酢酸（ｐＫ １８．８）、ジ
エチレントリアミン５酢酸（ｐＫ ２１．１）、トリエ
チレンテトラミン６酢酸（ｐＫ３２．６）、アミノトリ
メチレンホスホン酸（ｐＫ １３．８）、エチレンジア
ミンテトラ（メチレンホスホン酸）（ｐＫ １４．
７）、ジメチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン
酸）（ｐＫ １７．３）、およびこれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩など。
ロキシエチルエチレンジアミン３酢酸（ｐＫ １７．
６）、エチレンジアミン４酢酸（ｐＫ １８．８）、ジ
エチレントリアミン５酢酸（ｐＫ ２１．１）、トリエ
チレンテトラミン６酢酸（ｐＫ３２．６）、アミノトリ
メチレンホスホン酸（ｐＫ １３．８）、エチレンジア
ミンテトラ（メチレンホスホン酸）（ｐＫ １４．
７）、ジメチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン
酸）（ｐＫ １７．３）、およびこれらのナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩など。
【００２４】この中では、エチレンジアミン４酢酸のカ
リウム塩、アンモニウム塩およびナトリウム塩が特に好
ましい。これらの錯化剤は、単独であるいは２種以上混
合して用いることができる。
リウム塩、アンモニウム塩およびナトリウム塩が特に好
ましい。これらの錯化剤は、単独であるいは２種以上混
合して用いることができる。
【００２５】錯化剤のメッキ液中の濃度は、０．１ｇ／
Ｌ〜１００ｇ／Ｌの範囲、好ましくは１ｇ／Ｌ〜５０ｇ
／Ｌの範囲である。錯化剤のメッキ液中の濃度が０．１
ｇ／Ｌ未満である場合にはメッキの未析部が発生するこ
とがあり、一方１００ｇ／Ｌ超過の場合はメッキ廃液処
理にトラブルが生ずる場合がある。
Ｌ〜１００ｇ／Ｌの範囲、好ましくは１ｇ／Ｌ〜５０ｇ
／Ｌの範囲である。錯化剤のメッキ液中の濃度が０．１
ｇ／Ｌ未満である場合にはメッキの未析部が発生するこ
とがあり、一方１００ｇ／Ｌ超過の場合はメッキ廃液処
理にトラブルが生ずる場合がある。
【００２６】本発明による置換金メッキ液は、上記必須
成分以外に、必要に応じて各種の任意成分（例えば緩衝
剤、ｐＨ調整剤、酸化防止剤、光沢剤、色素、沈殿防止
剤、界面活性剤、結晶調整剤など）を含有することが出
来る。
成分以外に、必要に応じて各種の任意成分（例えば緩衝
剤、ｐＨ調整剤、酸化防止剤、光沢剤、色素、沈殿防止
剤、界面活性剤、結晶調整剤など）を含有することが出
来る。
【００２７】このような必須成分および任意成分からな
る本発明による金メッキ液は、常法に従って調製するこ
とができ、かつ使用することが出来る。例えば、水（好
ましくはイオン交換水）に所定の上記成分を同時にある
いは別々に投入、溶解させて均一溶液とし、用途に応じ
てｐＨを調節することによって本発明による金メッキ液
を用意することができる。メッキ浴温は３０℃から９０
℃の範囲に加温し、ここに銅表面を有するメッキ材料を
１〜１０分の範囲で浸漬することによって、銅表面は置
換反応により金メッキされる。
る本発明による金メッキ液は、常法に従って調製するこ
とができ、かつ使用することが出来る。例えば、水（好
ましくはイオン交換水）に所定の上記成分を同時にある
いは別々に投入、溶解させて均一溶液とし、用途に応じ
てｐＨを調節することによって本発明による金メッキ液
を用意することができる。メッキ浴温は３０℃から９０
℃の範囲に加温し、ここに銅表面を有するメッキ材料を
１〜１０分の範囲で浸漬することによって、銅表面は置
換反応により金メッキされる。
【００２８】メッキ作業により消費された金塩および必
要成分は定期的にあるいは連続的に補充し、同時にｐ
Ｈ、比重の調節をすることも常法に従って行なうことが
可能である。
要成分は定期的にあるいは連続的に補充し、同時にｐ
Ｈ、比重の調節をすることも常法に従って行なうことが
可能である。
【００２９】
【実施例】以下の実施例は、本発明による無電解金メッ
キ液の好ましい具体例に関するものである。従って、本
発明は下記実施例に開示された範囲内のもののみに限定
されないことは言うまでもない。
キ液の好ましい具体例に関するものである。従って、本
発明は下記実施例に開示された範囲内のもののみに限定
されないことは言うまでもない。
【００３０】（メッキ処理条件）以下の実施例及び比較
例を行なうに当たり、銅回路を有する基板はいずれも、
下記の脱脂、エッチング処理が施された後、置換金メッ
キ処理を行なった。
例を行なうに当たり、銅回路を有する基板はいずれも、
下記の脱脂、エッチング処理が施された後、置換金メッ
キ処理を行なった。
【００３１】
（１）基板用意 ０．６ｍｍ厚のガラエポ基板上に、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒ
ｉｄ Ａｒｒａｙ）回路を３５μ厚の電解銅にて形成させた。
（２）脱脂 ＰＡＣ２００（ムラタ） ５０℃×５分
（３）水洗 イオン交換水 室温×３０秒
（４）エッチング ＭＥＯＸ（ムラタ） ５０℃×３分
（５）水洗 イオン交換水 室温×３０秒
（６）置換金メッキ
【００３２】
（評価装置）
メッキ液中の金属分析 ＩＣＰＳ−１０００ 島津製作所製
メッキ膜厚測定 ＳＦＴ−８００ セイコーインスツルメンツ製
メッキ皮膜の表面観察 Ｓ−８０００ 日立製作所製
ハンダヌレ測定 ＳＡＴ−５０００ レスコ製
メッキ表面の元素分析 ＡＡＳ−２００ 日電アネルバ製
リフロー装置 ＲＦ−４３０−Ｍ２ 日本パルス技研製
＜実施例１＞下記の組成の水溶液を用意し、ｐＨを５．
０に調節後、脱脂、エッチング処理した基板を９０℃×
５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行なった。
０に調節後、脱脂、エッチング処理した基板を９０℃×
５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行なった。
【００３３】
ベンゼンスルホン酸 １５ｇ／Ｌ
クエン酸３カリウム ４０ｇ／Ｌ
エチレンジアミン４酢酸３カリウム ２０ｇ／Ｌ
シアン化第１金カリウム ６ｇ／Ｌ
得られた基板の銅配線上には０．０６ミクロンのレモン
イエローの金皮膜が均一に形成されており、ハンダヌレ
速度を測定したところ０．５秒と良好であった。次に、
この基板を２３０℃×３０秒のリフロー炉で１０回加熱
処理を行なった後に、メニスコグラフ（ＳＡＴ５００
０）にてハンダヌレ時間を測定したが０．５秒のまま
で、劣化は認められなかった。
イエローの金皮膜が均一に形成されており、ハンダヌレ
速度を測定したところ０．５秒と良好であった。次に、
この基板を２３０℃×３０秒のリフロー炉で１０回加熱
処理を行なった後に、メニスコグラフ（ＳＡＴ５００
０）にてハンダヌレ時間を測定したが０．５秒のまま
で、劣化は認められなかった。
【００３４】＜実施例２＞下記の組成の水溶液を用意
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
【００３５】
蓚酸アンモニウム ２５ｇ／Ｌ
クエン酸２アンモニウム ４０ｇ／Ｌ
エチレンジアミン４酢酸２アンモニウム ２０ｇ／Ｌ
シアン化第１金カリウム ５ｇ／Ｌ
得られた基板の銅配線上には０．０７ミクロンのレモン
イエローの金皮膜が均一に形成されていた。シアン化第
１金カリウムを補充しながら、メッキ液中の銅イオン濃
度が５００ｐｐｍに達するまでメッキ作業を繰り返し行
なった。レモンイエローの金皮膜は安定して形成され、
かつハンダヌレ時間の劣化も見られず、常に１秒以下を
維持した。
イエローの金皮膜が均一に形成されていた。シアン化第
１金カリウムを補充しながら、メッキ液中の銅イオン濃
度が５００ｐｐｍに達するまでメッキ作業を繰り返し行
なった。レモンイエローの金皮膜は安定して形成され、
かつハンダヌレ時間の劣化も見られず、常に１秒以下を
維持した。
【００３６】＜比較例１＞下記の組成の水溶液を用意
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
【００３７】
クエン酸３カリウム（ｐＫａ ３．１４） ２５ｇ／Ｌ
エチレンジアミン４酢酸３カリウム ２０ｇ／Ｌ
シアン第１金カリウム ６ｇ／Ｌ
得られたメッキ基板上に金皮膜は０．０２ミクロンしか
形成されず、赤いむらがあり、メッキ外観としては満足
のいくものではなかった。伝導塩としてのクエン酸のｐ
Ｋａが不足している為と考えられる。
形成されず、赤いむらがあり、メッキ外観としては満足
のいくものではなかった。伝導塩としてのクエン酸のｐ
Ｋａが不足している為と考えられる。
【００３８】＜比較例２＞下記の組成の水溶液を用意
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
【００３９】
マレイン酸 １５ｇ／Ｌ
クエン酸３カリウム ２５ｇ／Ｌ
ジヒドロキシエチルグリシン（ｐＫ ８．２） １５ｇ／Ｌ
シアン化第１金カリウム ６ｇ／Ｌ
得られたメッキ基板の金メッキ皮膜は０．０５ミクロン
であったが、赤味とムラのある外観で満足のいくもので
はなかった。錯化剤のｐＫが不足していた為と考えられ
る。
であったが、赤味とムラのある外観で満足のいくもので
はなかった。錯化剤のｐＫが不足していた為と考えられ
る。
【００４０】＜比較例３＞下記の組成の水溶液を用意
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
し、ｐＨを５．０に調節後、脱脂、エッチング処理した
基板を９０℃×５分の条件にて浸漬し、メッキ処理を行
なった。
【００４１】
マレイン酸 １５ｇ／Ｌ
クエン酸３カリウム ２５ｇ／Ｌ
シアン化第１金カリウム ６ｇ／１
得られたメッキ基板上は、黒点部が残存するムラのある
外観となり、正しいメッキ膜厚の測定はできなかった。
錯化剤が添加されていなかったのが原因と考えられる。
外観となり、正しいメッキ膜厚の測定はできなかった。
錯化剤が添加されていなかったのが原因と考えられる。
【００４２】＜比較例４＞無電解メッキ上に使用される
市販の置換金メッキ液（ＪＨ−ＧＯＬＤ、日本高純度化
学社製）を用いて、脱脂、エッチング処理した基板を９
０℃にてメッキ処理したが、メッキ膜厚０．０５μに達
するのに１２分を要し、かつ得られたメッキ品の中央部
は黒変していた。
市販の置換金メッキ液（ＪＨ−ＧＯＬＤ、日本高純度化
学社製）を用いて、脱脂、エッチング処理した基板を９
０℃にてメッキ処理したが、メッキ膜厚０．０５μに達
するのに１２分を要し、かつ得られたメッキ品の中央部
は黒変していた。
【００４３】
【発明の効果】本発明による無電解置換型金メッキ液に
よれば、銅金属上にムラのない均一な置換金メッキ層を
形成させることが可能となり、そして従来の置換メッキ
法と同等の速度で金メッキ層を形成させることが可能と
なる。したがって、本発明によれば、従来行われてきた
ような例えばニッケル等の下地メッキを介することなく
銅金属上に直接金メッキ層を形成することができるの
で、ニッケルまたはこの反応生成物等に由来する不純物
による問題点を避けつつ効率的に金メッキ作業を行うこ
とが可能になる。
よれば、銅金属上にムラのない均一な置換金メッキ層を
形成させることが可能となり、そして従来の置換メッキ
法と同等の速度で金メッキ層を形成させることが可能と
なる。したがって、本発明によれば、従来行われてきた
ような例えばニッケル等の下地メッキを介することなく
銅金属上に直接金メッキ層を形成することができるの
で、ニッケルまたはこの反応生成物等に由来する不純物
による問題点を避けつつ効率的に金メッキ作業を行うこ
とが可能になる。
【００４４】そして、本発明による金メッキ液は、液中
に蓄積される溶出銅イオンの影響を受けにくいものなの
で、良好な特性の金メッキ層を安定的かつ長期にわたっ
て形成可能なものである。
に蓄積される溶出銅イオンの影響を受けにくいものなの
で、良好な特性の金メッキ層を安定的かつ長期にわたっ
て形成可能なものである。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１１月１９日（２００１．１１．
１９）
１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】そのような好ましい化合物の具体例として
は、下記の酸性有機化合物およびその塩を例示すること
ができる。参考のために、各化合物のｐＫａの値を併記
した。尚、本願発明における伝導塩の水中の酸解離定数
（ｐＫａ）」は、前述に式（１）で定義されるものであ
って、ｐＫａ＝−ｌｏｇ１０Ｋａから求められるもので
ある。
は、下記の酸性有機化合物およびその塩を例示すること
ができる。参考のために、各化合物のｐＫａの値を併記
した。尚、本願発明における伝導塩の水中の酸解離定数
（ｐＫａ）」は、前述に式（１）で定義されるものであ
って、ｐＫａ＝−ｌｏｇ１０Ｋａから求められるもので
ある。
Claims (4)
- 【請求項１】銅または銅合金の表面に金メッキ層を形成
する金メッキ液であって、金塩、伝導塩および錯化剤を
含有する水溶液からなり、この伝導塩として水中での酸
解離定数（ｐＫａ）が２．０以下の酸性化合物を含有
し、前記錯化剤として銅イオンとの錯体形成定数（ｐ
Ｋ）が１３以上のものを含有することを特徴とする、無
電解置換型金メッキ液。 - 【請求項２】金塩が、シアン化第１金カリウム、シアン
化第２金カリウム、塩化第１金カリウム、塩化第２金カ
リウム、亜硫酸金カリウム、亜硫酸金ナトリウム、チオ
硫酸金カリウム、チオ硫酸金ナトリウム、およびこれら
の混合物からなる群から選ばれたものである、請求項１
に記載の無電解置換型金メッキ液。 - 【請求項３】伝導塩が、ベンゼンスルホン酸、トリクロ
ロ酢酸、蓚酸、ジクロロ酢酸、ニトロ酢酸、ニトロアニ
リン、グリセリンリン酸、ビピリジン、ピラジン、グル
コースリン酸、ピクリン酸、ピリジンカルボン酸、ヒス
チジン、アミノエチレンホスホン酸、マレイン酸、イソ
ニコチン酸、これらのナトリウム塩、カリウム塩、アン
モニウム塩、およびこれらの混合物からなる群から選ば
れたものである、請求項１または２に記載の無電解置換
型金メッキ液。 - 【請求項４】錯化剤が、ニトリロ３酢酸、ヒドロキシエ
チルエチレンジアミン３酢酸、エチレンジアミン４酢
酸、ジエチレントリアミン５酢酸、トリエチレンテトラ
ミン６酢酸、アミノトリメチレンホスホン酸、エチレン
ジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジメチレント
リアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、これらのナト
リウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、およびこれら
の混合物からなる群から選ばれたものである、請求項１
〜３のいずれか１項に記載の無電解置換型金メッキ液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001348522A JP2003147542A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 無電解置換型金メッキ液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001348522A JP2003147542A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 無電解置換型金メッキ液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003147542A true JP2003147542A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19161332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001348522A Pending JP2003147542A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 無電解置換型金メッキ液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003147542A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007023382A (ja) * | 2005-06-16 | 2007-02-01 | Ne Chemcat Corp | ワイヤーボンディング接合用の金めっき皮膜形成用無電解金めっき液 |
| JP2007031740A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 電子部品及びその製造方法 |
| US7974042B2 (en) | 2007-04-18 | 2011-07-05 | Tdk Corporation | Thin film device having lead conductor film |
| KR101857596B1 (ko) * | 2018-01-31 | 2018-05-14 | (주)엠케이켐앤텍 | 질소-함유 헤테로아릴카복실산을 함유하는 치환형 무전해 금 도금액 및 이를 사용한 치환형 무전해 금 도금 방법 |
-
2001
- 2001-11-14 JP JP2001348522A patent/JP2003147542A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007023382A (ja) * | 2005-06-16 | 2007-02-01 | Ne Chemcat Corp | ワイヤーボンディング接合用の金めっき皮膜形成用無電解金めっき液 |
| JP2007031740A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 電子部品及びその製造方法 |
| US7974042B2 (en) | 2007-04-18 | 2011-07-05 | Tdk Corporation | Thin film device having lead conductor film |
| KR101857596B1 (ko) * | 2018-01-31 | 2018-05-14 | (주)엠케이켐앤텍 | 질소-함유 헤테로아릴카복실산을 함유하는 치환형 무전해 금 도금액 및 이를 사용한 치환형 무전해 금 도금 방법 |
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