JP4716760B2

JP4716760B2 - 金めっき液および金めっき方法

Info

Publication number: JP4716760B2
Application number: JP2005066344A
Authority: JP
Inventors: 進新井; 雅嗣藤重
Original assignee: Mikuni Corp; Shinshu University NUC
Current assignee: Mikuni Corp; Shinshu University NUC
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: JP2006249484A

Description

本発明は、金めっき液および金めっき方法に関する。

金めっきは、多くの電子部品に施されている。金めっき膜は、酸化しにくく、耐食性にも優れ、配線の保護膜として適しているからである。
一方、カーボンナノファイバーは、導電性、伝熱性、および強度に優れることから、種々の用途が開発されている。
特開２００４−２５３２２９には、金めっき膜中にカーボンナノファイバーを含ませ、接点部材として用いる技術が開示されている。
特開２００４−２５３２２９

ところで、上記特開２００４−２５３２２９に示されている金めっき液は、シアン系の金めっき液であり、環境に負荷を与える課題がある。
そこで、本発明は、非シアン系のもので、環境への負荷を軽減でき、また、カーボンナノファイバーを好適に膜中に取り込める金めっき液およびこれを用いた金めっき方法を提供するものである。

本発明に係る金めっき液は、塩化金酸塩を主体とする非シアン系金めっき液において、トリメチルステアリルアンモニウムクロリドからなる界面活性剤とカーボンナノファイバーとを含むことを特徴とする。
トリメチルステアリルアンモニウムクロリドを０．０２〜５ｇ／ｌ、カーボンナノファイバーを０．１〜１０ｇ／ｌ含むことを特徴とする。

本発明に係る金めっき方法は、上記金めっき液を用い、被めっき物に電解金めっきを行うことを特徴とする。
被めっき物が、コネクタ、その他の電子部品であることを特徴とする。
極性を反転させるサイクルを複数回繰り返す逆電流法によりめっきを行うと好適である。

本発明によれば、非シアン系の金めっき液であって、環境への負荷を軽減できるとともに、カーボンナノファイバーを金めっき皮膜中に取り込むことができ、電子部品の金めっきに用いて好適である。

以下本発明における最良の実施の形態を詳細に説明する。
本発明に係る金めっき液は、塩化金酸塩を主体とする非シアン系金めっき液において、トリメチルステアリルアンモニウムクロリドからなるカチオン系界面活性剤とカーボンナノファイバーとを含むことを特徴とするものである。
塩化金酸塩としては、塩化金酸ナトリウムが好適であり、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩を添加することにより、亜硫酸金錯体を形成する。
また、必要に応じて、2,2´−ビピリジル：（Ｃ₅Ｈ₄Ｎ）₂などの安定剤を添加するとよい。
上記非シアン系の基本金めっき液は公知のものである。各成分の添加量としては、塩化金酸塩が０．０５Ｍ程度、亜硫酸塩が０．５Ｍ程度、安定剤が１００ｐｐｍ程度が好適であるが、もちろんこれに限定されるものではない。

トリメチルステアリルアンモニウムクロリドからなる界面活性剤の添加量は０．０２〜５ｇ／ｌ、カーボンナノファイバーの添加量は０．１〜１０ｇ／ｌが好適である。
界面活性剤は、その他のカチオン系界面活性剤および／またはノニオン系界面活性剤を用いることができる。

カチオン系界面活性剤としては、トリメチルステアリルアンモニウムクロリド：Ｃ₂₁Ｈ₄₆ＣｌＮ、ベンジルオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド：Ｃ₂₇Ｈ₅₀ＣｌＮ、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド２０％：［（ＣＨ₂ＣＨＣＨ₂）₂Ｎ（ＣＨ₃）₂］Ｃｌ、塩化ベンザルコニウム：［Ｃ₆Ｈ₅ＣＨ₂Ｎ（ＣＨ₃）₂Ｒ］Ｃｌを用いることができる。特にトリメチルステアリルアンモニウムクロリドを用いると、カーボンナノファイバーが金めっき液中で均一に分散し、また、電解めっきを行った際、金めっき膜中へのカーボンナノファイバーの取り込み量も多く、好適であった。

また、ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレン(2)ノニルフェニルエーテル：（Ｃ₉Ｈ₁₉−Ｃ₆Ｈ₄Ｏ−（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）₂Ｈ、ポリアクリル酸５０００、ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル：Ｃ₁₂Ｈ₂₅（ＯＣＨ₂ＣＨ₂）₂₃ＯＨ、ポリエチレングリコール２０００：ＨＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨを用いることができる。
なお、これらの界面活性剤は単独でも、併用してもよい。

めっき液のｐＨは、７（中性）〜アルカリ側とし、例えばｐＨ８前後に調整するとよい。浴温は、室温〜９０℃とし、例えば６０℃程度がよい。電流密度は０．１〜５０ｍＡ／ｃｍ²とし、例えば５ｍＡ／ｃｍ²程度がよい。陽極は白金めっきを行ったチタン製（メッシュ）のものなどが好適である。
コネクタその他の電子部品等の被めっき物に電解めっきを行うことによって、金めっき膜によりカーボンナノファイバーが取り込まれためっき皮膜を得ることができる。
金めっき皮膜中にカーボンナノファイバーが取り込まれることによって、例えばコネクタや接点の場合、導電性が向上し、接触抵抗が減少し、チャタリングなども減少することが期待できる。
なお、極性を反転させるサイクルを複数回繰り返す逆電流法によりめっきを行うようにするとより好適に金めっきを行うことができる。
また、界面活性剤やカーボンナノファイバーは、金めっきを行う直前に、上記の基本めっき液に添加するようにしてもよい。

次の基本金めっき液を作成した。
塩化金酸（III）ナトリウムＮａＡｕＣｌ₄・２Ｈ₂Ｏ０．０５Ｍ
亜硫酸ナトリウムＮａ₂ＳＯ₃ ０．５Ｍ
2,2´-ビピリジル（Ｃ₅Ｈ₄Ｎ）₂ ０．１ｇ／ｌ
この基本金めっき浴を用いて、次の条件により金めっきを行った際の金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図１（ａ）、（ｂ）に示す。光沢めっき皮膜が得られている。図１（ａ）は２０００倍、図１（ｂ）は５０００倍のものである（以下の図も、（ａ）は２０００倍、（ｂ）は５０００倍である）。
電流密度：５ｍＡ／ｃｍ²、ｐＨ：８、浴温度：６０℃、クーロン量：９．４６Ｃ、被めっき電極の面積：２ｃｍ²、非めっき物：ニッケルめっきを行った銅板

上記基本金めっき液に、トリメチルステアリルアンモニウムクロリドを１ｇ／ｌ、カーボンナノファイバー（以下ＣＮＴという）を２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、上記と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図２（ａ）、（ｂ）に示す。多数の金めっき粒子が寄り集まった比較的大きな粒子にＣＮＴの端部が埋没して取り込まれ、ＣＮＴの他端側が突出して他の粒子に取り込まれた構造のものとなっている。ＣＮＴが取り込まれたことで、金めっき皮膜は、比較的に荒い表面状態の黒っぽい色の皮膜となっている。取り込まれたＣＮＴ量は、金めっき皮膜量に対して、数vol％〜１０vol％程度で、多量のＣＮＴが取り込まれている。

実施例１と同様の金めっき液を用い、逆電流法を用いて金めっきを行った。その他のめっき条件は実施例１と同一である。めっきシステムは、北斗電工（株）による電気化学測定システム「ＨＺ−３０００」を使用した。
逆電流法は、初期安定期３０秒間は電流を流さず、その後は、図３に示すように、５ｍＡ／ｃｍ²で３０秒間めっきをして、次いで３０秒間電流を流さず安定させ、次に逆方向に（極性を反転させて）２４０ｍＡ／ｃｍ²で５秒間電流を流してめっき皮膜を溶かし、次に３０秒間電流を流さずに安定させる。このサイクルを３１回繰り返して行った（析出９．４６Ｃ狙い）。得られた金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図４（ａ）、（ｂ）に示す。図２のものに比較すると、金めっき粒子が寄り集まった粒子は小さくなり、また、露出していたＣＮＴ表面にも金めっき粒子が付着し、樹枝状となっていて、さらに平坦さが増加した。
なお、電流反転時間は上記に限られず、数ｍ秒、あるいは数μ秒サイクルで電流を反転するパルスめっきであってもよい。

比較例１

上記基本金めっき液に、ベンジルオクタデシルメチルアンモニウムクロリドを１ｇ／ｌ、ＣＮＴを２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、実施例１と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図５（ａ）、（ｂ）に示す。取り込み量は少ないがＣＮＴが金めっき皮膜に取り込まれている。

比較例２

上記基本金めっき液に、塩化ベンザルコニウムを２ｇ／ｌ、ＣＮＴを２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、実施例１と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図６（ａ）、（ｂ）に示す。取り込み量は少ないがＣＮＴが金めっき皮膜に取り込まれている。

比較例３

上記基本金めっき液に、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド２０％を５ｇ／ｌ、ＣＮＴを２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、実施例１と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図７（ａ）、（ｂ）に示す。取り込み量は少ないがＣＮＴが金めっき皮膜に取り込まれている。

比較例４

上記基本金めっき液に、ポリオキシエチレン(2)ノニルフェニルエーテルを２ｇ／ｌ、ＣＮＴを２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、実施例１と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図８（ａ）、（ｂ）に示す。取り込み量は少ないがＣＮＴが金めっき皮膜に取り込まれている。

比較例５

上記基本金めっき液に、ポリアクリル酸（ＰＡ）５０００（分子量）を０．５ｇ／ｌ、ＣＮＴを２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、実施例１と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図９（ａ）、（ｂ）に示す。取り込み量は少ないがＣＮＴが金めっき皮膜に取り込まれている。

比較例６

上記基本金めっき液に、ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテルを２ｇ／ｌ、ＣＮＴを２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、実施例１と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。取り込み量は少ないがＣＮＴが金めっき皮膜に取り込まれている。

比較例７

上記基本金めっき液に、ポリエチレングリコール２０００を２ｇ／ｌ、ＣＮＴを２ｇ／ｌ添加した金めっき液を調整し、実施例１と同一のめっき条件で金めっきを行った金めっき膜の表面のＳＥＭ写真を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。取り込み量は少ないがＣＮＴが金めっき皮膜に取り込まれている。

基本金めっき液により金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、トリメチルステアリルアンモニウムクロリドとＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。逆電流法による通電サイクルの一例を示す電流密度図である。実施例１の金めっき液を用い、図３の逆電流法で金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、ベンジルオクタデシルジメチルアンモニウムクロリドとＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、塩化ベンザルコニウムとＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、ジアリルメチルアンモニウムクロリドとＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、ポリオキシエチレン(2)ノニルフェニルエーテルとＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、ポリアクリル酸５０００とＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテルとＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。基本金めっき液に、ポリエチレングリコール２０００とＣＮＴを添加して金めっきを行った金めっき皮膜表面のＳＥＭ写真である。

Claims

塩化金酸塩を主体とする非シアン系金めっき液において、トリメチルステアリルアンモニウムクロリドからなる界面活性剤とカーボンナノファイバーとを含むことを特徴とする金めっき液。
トリメチルステアリルアンモニウムクロリドを０．０２〜５ｇ／ｌ、カーボンナノファイバーを０．１〜１０ｇ／ｌ含むことを特徴とする請求項１記載の金めっき液。
請求項１または２記載の金めっき液を用い、被めっき物に電解金めっきを行うことを特徴とする金めっき方法。
被めっき物が、コネクタ、その他の電子部品であることを特徴とする請求項３記載の金めっき方法。
極性を反転させるサイクルを複数回繰り返す逆電流法によりめっきを行うことを特徴とする請求項３または４記載の金めっき方法。