説明

金めっき液用亜硫酸金塩水溶液

【課題】 めっきランニング安定性に優れた無電解金めっき液又は電解金めっき液を提供すること。また、めっきランニング安定性に優れた金めっき液を得るための、金めっき液用亜硫酸金塩水溶液を提供すること。
【解決手段】 亜硫酸金塩及び亜硫酸塩を含有し、パーティクル増加率が20%以下であることを特徴とする金めっき液用亜硫酸金塩水溶液を、無電解金めっき液又は電解金めっき液の金源として用いることによって上記課題を解決した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無電解金めっき液又は電解金めっき液に用いられる亜硫酸金塩水溶液に関し、更に詳細には、ランニング安定性に優れた無電解金めっき液又は電解金めっき液に金源として用いられる亜硫酸金塩水溶液に関する。
【背景技術】
【0002】
亜硫酸金塩を金源とする金めっき液は、環境・安全面でシアン金塩を金源とする金めっき液よりも優れており、近年その用途の拡大が期待されているが、シアン金塩を金源とする金めっき液に比べて、安定性の点で劣り、ランニング中にめっき液槽の内壁等に金皮膜が生成しやすい等という弱点を抱えていた(特許文献1)。
【0003】
この問題点を解決するために、従来から多様な改善策が試みられて来た。特許文献2には、無電解金めっき液に含有されている還元剤の分解反応を、脂肪族飽和アルコールを添加することによって防止し、無電解金めっき液の安定性を改良する方法が記載されている。
【0004】
更に、特許文献3には、錯化剤として作用するコハク酸、プロピオン酸等の有機カルボン酸やエチレンジアミン四酢酸等を添加して安定性を向上させる方法が記載されており、また、特許文献4には、水溶性ポリアミノポリカルボン酸(塩)又はオキシ酸(塩)を添加して、無電解金めっき液の安定性を向上させる方法が記載されている。
【0005】
しかしながら、このような添加剤による金めっき液の安定性向上方法は、一定の効果はあるものの、未だ十分な金めっき液の安定化を達成するには至っていなかった。
【0006】
そのため、めっき液槽の内壁等に金皮膜が生成しやすい等という弱点がなく、ランニング安定性に優れた無電解金めっき液や電解金めっき液が望まれていた。すなわち例えば、めっきで消費した金を随時補充しながらめっきしていき、めっき液槽の内壁等に金皮膜が生成し始めるまでの金消費総量をめっき液調製時の金量で割った値(以下、「MTO数」と略記する)が十分に大きい無電解金めっき液や電解金めっき液が望まれていた。
【0007】
【特許文献1】特開平03−146419号公報
【特許文献2】特開平09−287077号公報
【特許文献3】特開2003−096575号公報
【特許文献4】特開2004−323895号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、めっきランニング安定性に優れた無電解金めっき液又は電解金めっき液を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、めっき液中の還元剤の存在下での亜硫酸金の還元(すなわち金めっき液からの金の析出)をどうやって防ぐかという従来の見方からの試みをはなれ、還元剤が共存しなくても、亜硫酸金塩水溶液は、室温放置によりパーティクルが生成することに着目し、亜硫酸金水溶液のパーティクル増加率を制御することにより、極めて安定な金めっき液を調製し得ることを見出し、本発明に到達した。
【0010】
すなわち本発明は、亜硫酸金塩及び亜硫酸塩を含有し、パーティクル増加率が20%以下であることを特徴とする金めっき液用亜硫酸金塩水溶液を提供するものである。
【0011】
また本発明は、前記金めっき用亜硫酸金塩水溶液に、少なくとも更に、還元剤及び/又は緩衝剤を含有させてなる無電解金めっき液を提供するものである。
【0012】
更に本発明は、前記金めっき液用亜硫酸金塩水溶液に、少なくとも更に、電導塩及び/又は結晶調整剤を含有させてなる電解金めっき液を提供するものである。
【0013】
更に本発明は、上記無電解金めっき液又は電解金めっき液を用いる金めっき皮膜の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液を用いて調製した無電解金めっき液や電解金めっき液は、めっきランニング安定性に優れ、例えば、めっきを繰り返しても、めっき液槽の内壁等に金皮膜が生成することを抑制でき、MTO数の大きい金めっき液を得ることができる。すなわち、亜硫酸金塩水溶液を補充することにより、めっき液を長く使用することができる。また、めっき液の安定性は特に貴金属めっきの場合、コスト削減の重要な要素ともなるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液は、亜硫酸金塩を含有する。亜硫酸金塩としては、水に可溶であれば特に限定はないが、例えば、亜硫酸金ナトリウム、亜硫酸金カリウム、亜硫酸金アンモニウム等が挙げられる。好ましくは亜硫酸金ナトリウムである。
【0016】
また、本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液は、亜硫酸塩を含有する。ここで、本発明における「亜硫酸塩」には、亜硫酸水素塩も含むものとする。かかる亜硫酸塩としては特に限定はないが、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム等が挙げられる。亜硫酸塩は、前記亜硫酸金塩と陽イオンを同一のものとすることが好ましい。特に好ましくは亜硫酸ナトリウムである。
【0017】
本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液は、パーティクル増加率が20%以下であることが必須である。本発明における「パーティクル増加率」とは、孔径0.1μmのメンブランフィルターを用いて濾過し、自動式液中微粒子計測器KL−20(リオン株式会社製)で溶液10ml中の大きさ2μm以上のパーティクル数を計測しN1とし、その後20℃で24時間静置保管し、同様に溶液10ml中の大きさ2μm以上のパーティクル数を計測しN2とした場合において、
パーティクル増加率[%]=100×(N2−N1)/N1 で定義される。
【0018】
パーティクル増加率が20%より大きい亜硫酸金塩水溶液を用いて無電解金めっき液を調製すると、そこに加える還元剤の種類や量を如何に最適化しても、またどのような添加剤を加えても、ランニング安定性の優れた無電解めっき液が得られない場合がある。また、パーティクル増加率が20%より大きい亜硫酸金塩水溶液を用いて電解金めっき液を調製する場合でも、その後、どのようにしてもランニング安定性の優れた電解金めっき液が得られない場合がある。特に好ましくは、パーティクル増加率が18%以下の亜硫酸金塩水溶液である。
【0019】
亜硫酸金塩の調製方法は、得られる亜硫酸金塩水溶液のパーティクル増加率が20%以下となるように調製されれば特に限定はなく、例えば、水酸化金と亜硫酸塩を水中で反応させることによって得られる。ここで水酸化金の調製方法は特に限定はないが、特許文献1に記載の方法で調製することもできる。
【0020】
本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液は、亜硫酸金塩を金換算で1〜200g/L含有することが好ましい。1g/Lより少ない場合には、必要な金濃度を有する金めっき液の建浴が困難になり、200g/Lより多い場合には、保存性が低下する場合がある。である。特に好ましくは、5〜150g/Lであり、更に好ましくは、20〜100g/Lである。
【0021】
また、本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液は、亜硫酸塩を前記亜硫酸金塩の2〜20倍モル含有することが好ましい。2倍モルより少ない場合には、安定な亜硫酸金イオンの量が減少し、不安定な金イオンの量が多くなりすぎる。20倍モルより多い場合には、亜硫酸塩が析出する場合がある。好ましくは、3〜10倍モルであり、特に好ましくは4〜6倍モルである。
【0022】
亜硫酸塩の添加時期は特に限定はないが、前記亜硫酸金塩を合成するに際し、水酸化金と亜硫酸塩を水中で反応させる場合に、過剰に加えた亜硫酸塩のうち、亜硫酸金塩合成の原料として使われた残余であることが好ましい。
【0023】
本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液の特に好ましい形態は、亜硫酸金塩を金換算で1〜200g/L含有し、かつ亜硫酸塩を前記亜硫酸金塩の2〜20倍モル含有するものである。
【0024】
亜硫酸金塩の調製方法は、得られる亜硫酸金塩水溶液のパーティクル増加率が20%以下となるように調製されれば特に限定はないが、水酸化金を水中に懸濁させた状態で、亜硫酸塩を添加して水酸化金と反応させる工程を含んだ方法であることが好ましい。水酸化金を水中に分散させたまま、亜硫酸塩を添加して反応させると、パーティクル増加率の低い亜硫酸金水溶液が得られやすい。
【0025】
一方、亜硫酸塩との反応前に水酸化金を透明な水溶液となるよう溶解してから、亜硫酸塩を添加して反応させる方法では、パーティクル増加率の低い亜硫酸金水溶液が得られない場合がある。特許文献1の実施例に記載された方法に従い、水酸化金に水酸化アルカリを加えて一旦水に溶解させ、次いで亜硫酸塩を加える方法で調製した亜硫酸金塩水溶液では、そのパーティクル増加率が20%以下となるようなものは調製できない。
【0026】
水酸化金が懸濁された水中への亜硫酸塩の添加方法は、粉末で加えても水溶液にしてから加えてもよいが、粉末で加えることが好ましい。用いる亜硫酸塩は、無水物であっても水和物であってもよい。なお、上記したように、本発明における「亜硫酸塩」には、亜硫酸水素塩も含むものとする。
【0027】
特に好ましい亜硫酸金塩水溶液の調製方法としては、水酸化金を金換算で10〜200g/Lの範囲で水中に懸濁させた状態で、亜硫酸塩を前記水酸化金の2.5〜25倍モル添加して水酸化金と反応させる工程を含んだ方法が挙げられる。このような方法で亜硫酸金塩水溶液を調製すると、加えた亜硫酸塩の一部が金への配位子(リガンド)として使われるため、その後もし必要ならば希釈するだけで、本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液の特に好ましい形態である亜硫酸金塩を金換算で1〜200g/L含有し、かつ亜硫酸塩を前記亜硫酸金塩の2〜20倍モル含有するものが得られる。
【0028】
本発明の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液は、亜硫酸塩を添加して、水酸化金と反応させる場合において、前記水酸化金が溶解するまでは、液温70℃以下で反応を行うことによって得られるものであることが好ましい。70℃より高いと、パーティクル増加率が20%以下となるものが調製できない場合がある。特に好ましくは、40℃〜65℃であり、更に好ましくは、45℃〜60℃である。
【0029】
液温70℃以下に保持する時間には特に限定はなく、亜硫酸塩を添加し始めてから、実質的に水酸化金が溶解して、液が透明に変化する時点までが好ましい。溶解してからも、1〜2時間の範囲で液温70℃以下に保持することも好ましい。実質的に水酸化金が溶解する前に、液温を70℃より高くすると、パーティクル増加率が20%以下となるものが調製できない場合がある。液温70℃以下に保持する時間は具体的には、およそ2〜4時間である。その間、常法に従って攪拌することが好ましい。
【0030】
本発明の特に好ましい金めっき液用亜硫酸金塩水溶液は、亜硫酸塩を添加して水酸化金と反応させる場合において、前記水酸化金が溶解するまでは、液温70℃以下で反応を行い、水酸化金が溶解した後に、液温80℃以上で反応を行う工程を含む方法で調製された亜硫酸金塩水溶液である。
【0031】
水酸化金が溶解した後には、液温80℃以上で反応を行うことが好ましく、80℃未満だと、やはり同様に、パーティクル増加率が20%以下となるものが調製できない場合がある。特に好ましくは、80℃〜99℃であり、更に好ましくは、85℃〜98℃である。
【0032】
液温80℃以上に保持し始める時点は、特に限定はないが、実質的に水酸化金が溶解した直後から2時間後までに昇温を開始して80℃以上にすることが好ましい。実質的に水酸化金が溶解した後に、液温80℃以上に保持した経緯がないと、パーティクル増加率が20%以下となるようなものが調製できない場合がある。液温80℃以上に保持している時間は、特に限定はないが、1〜3時間が好ましい。その間、常法に従って攪拌することが好ましい。
【0033】
すなわち、水中分散状態の水酸化金に亜硫酸塩を添加し、均一な水溶液が得られるまでは、反応温度を低めに制御し、その後昇温するという2段反応を行うことにより、パーティクル増加率を抑えることが可能である。
【0034】
本発明の上記亜硫酸金水溶液を金源として用い、好ましくは0.1〜10g/Lの範囲に、特に好ましくは、0.5〜5g/Lの範囲に金濃度を調整することによって、めっきランニング安定性に優れた無電解金めっき液を得ることができる。
【0035】
また、本発明の上記亜硫酸金水溶液は、そこに少なくとも更に還元剤及び/又は緩衝剤を加えることによって、めっきランニング安定性に優れた無電解金めっき液を得ることができる。
【0036】
還元剤は、亜硫酸金塩を還元して金を析出させる物質ならば特に限定はないが、例えば、アスコルビン酸、エリソルビン酸、グリオキシル酸、ギ酸、チオグリコール酸、ホルムアミンジスルフィン酸、アスパラギン酸、酒石酸等の有機酸類又はこれらの塩、次亜リン酸等の無機酸類又はこれらの塩、チオ尿素、1−アリル−2−チオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、1,3−ジエチル−2−チオ尿素、トリメチルチオ尿素、1,3−ジメチルチオ尿素、1−アセチルチオ尿素、N−アリルチオ尿素、エチレンチオ尿素、N−メチルチオ尿素等のチオ尿素類、チオセミカルバジド、ヒドラジン、P−ヒドラジンベンゼンスルホン酸、イソニコチン酸ヒドラジド、硫酸ヒドラジン等のヒドラジン誘導体類、ジメチルアミノボラン、トリメチルアミノボラン、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ジエチルアミノボラン、トリエチルアミノボラン等のホウ素化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類、ヒドロキシアミン、ハイドロキノン等が挙げられる。これらは単独、または混合して用いられる。これらの中では、特にチオ尿素類又はアスコルビン酸若しくはアスコルビン酸塩が好ましい。これらの還元剤の無電解金めっき液中での濃度は、0.01〜50g/Lの範囲が好ましく、特に好ましくは、0.2〜20g/Lの範囲である。
【0037】
緩衝剤は、めっき液のpHを一定に保つ効果を有するものならば特に限定はないが、例えば、アジピン酸、安息香酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、酢酸、乳酸、マロン酸、フタル酸、蓚酸、酒石酸、グリシン、グルタミン酸、グルタル酸、イミノ2酢酸、ジヒドロ酢酸、マレイン酸等のカルボン酸類又はこれらの塩、エチレンジアミン、ヒドロキシルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン化合物、ホウ酸、リン酸、ピロリン酸、チオシアン酸等の無機酸又はこれらの塩等が挙げられる。これらは単独、または混合して用いられる。上記の塩化合物としては、カリウム塩化合物又はアンモニウム塩化合物が好ましい。好ましい緩衝剤としては、クエン酸等のカルボン酸類、リン酸若しくはホウ酸又はこれらのカリウム塩若しくはアンモニウム塩が挙げられる。これらの緩衝剤の無電解金めっき液中での濃度は、3〜300g/Lの範囲が好ましく、特に好ましくは、10〜200g/Lの範囲である。
【0038】
また更に、亜硫酸塩及び/又は亜硫酸塩以外の錯化剤を含有させて無電解金めっき液を調製することができる。
【0039】
すなわち、本発明の上記パーティクル増加率20%以下の亜硫酸金塩水溶液に、無電解金めっき液の調液時等に、更に亜硫酸塩を追加することも可能である。この場合の亜硫酸塩としては、具体的には、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム等が挙げられる。このうち亜硫酸ナトリウムが特に好ましい。本発明の亜硫酸金塩水溶液に含まれる亜硫酸塩以外に、無電解金めっき液中に更に追加できる亜硫酸塩は、無電解金めっき液中での濃度として、100g/L以下が好ましい。それより多いと、本発明の効果が得られない場合がある。
【0040】
亜硫酸塩以外の錯化剤としては、めっき液中の金に配位して金めっき液を安定化させるものであれば特に限定はないが、エチレンジアミン、ジアミノプロパン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアミン類又はこれらのホスホン酸誘導体若しくは酢酸誘導体、アルギニン、グリシン、リジン等のアミノ酸類、アジピン酸、リンゴ酸、ピリジンカルボン酸、乳酸、マロン酸等のカルボン酸類又はこれらの塩、ピリジンスルホン酸、チオ硫酸等のイオウ含有酸類又はこれらの塩等が挙げられる。これらは単独、または混合して用いられる。これらの中では、特にイオウ含有酸類又はその塩等が好ましい。これら亜硫酸塩以外の錯化剤の無電解金めっき液中での濃度は、0.01〜100g/Lの範囲が好ましく、特に好ましくは、1〜50g/Lの範囲である。
【0041】
無電解金めっき液には、その他更に必要に応じて、界面活性剤、キレート剤、酸化防止剤等を配合することができる。
【0042】
本発明の上記亜硫酸金水溶液を金源として用い、好ましくは0.2〜20g/Lの範囲に、特に好ましくは、0.5〜15g/Lの範囲に金濃度を調整することによって、めっきランニング安定性に優れた電解金めっき液を得ることができる。
【0043】
また、本発明の上記亜硫酸金水溶液は、そこに少なくとも更に、電導塩及び/又は結晶調整剤を加えることによって、めっきランニング安定性の優れた電解金めっき液を得ることができる。
【0044】
電導塩としては、電解反応を行うために、めっき液の電気伝導度を保持するものであれば特に限定はないが、亜硝酸、硝酸、塩酸、塩素酸、燐酸、硫酸、スルファミン酸、炭酸、亜硫酸等の無機酸類又はこれらの塩、クエン酸、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、蓚酸、酒石酸等の有機カルボン酸類又はそれらの塩等が挙げられる。これらは単独、または混合して用いられる。電導塩の電解金めっき液中での濃度は、3〜300g/Lの範囲が好ましく、特に好ましくは、5〜100g/Lの範囲である。
【0045】
結晶調整剤は金と一緒にめっき皮膜に析出し、皮膜の特性を調節するものであれば特に限定はないが、二酸化セレン、セレンアセチルアセトン、硫酸コバルト、硫酸タリウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、酢酸鉛等の化合物が挙げられる。これらは単独、または混合して用いられる。結晶調整剤の電解金めっき液中での濃度は、0.001〜100g/Lの範囲が好ましく、特に好ましくは、0.002〜20g/Lの範囲である。
【0046】
錯化剤に関しては、無電解金めっき液に使われるものと同様な化合物を、同様な好ましい配合範囲で、単独、または混合して用いられる。
【0047】
電解金めっき液には、その他更に必要に応じて、キレート剤、界面活性剤、緩衝剤等を適宣添加して使用することが出来る。
【0048】
本発明の亜硫酸金塩水溶液を金源として使用した金めっき液は、それが無電解めっき液、電解めっき液の何れであっても、そのランニング安定性が良好である。このことは、亜硫酸金塩水溶液の段階で、既に優れたものが存在することを意味する。
【0049】
その作用については明らかではないが以下のように考えられる。すなわち、水酸化金に亜硫酸塩を反応させることによって、金は3価から1価に還元され、金のリガンド(配位子)は、水酸基から亜硫酸基に置換される。この2つの化学変化がそれぞれ好適に進行する条件と、反応液温の違いや水酸化金が懸濁状態か溶解状態かの違いとの間には相関があることが考えられる。そして、それぞれが好適に進行した場合、亜硫酸金塩の微視的構造に相違がでて、亜硫酸金塩水溶液の段階で、優れたものが調製できたものと考えられる。
【0050】
なお下記の参考例で示したように、従来法で製造した亜硫酸金塩水溶液では、還元剤未添加であってもパーティクル増加率が大きい。それに対し、本発明の亜硫酸金塩水溶液では、それに還元剤を添加した参考液でも、パーティクル増加率は依然小さいままである。このことから、還元剤の有無はパーティクル増加率の大小とはあまり関係がない。本発明は、金めっき液のランニング安定性を改良するために、還元剤が安定性の低下に及ぼす影響を如何に少なくするかという従来の考えから全く脱却し、亜硫酸金塩自体の研究から達成されたものである。
【実施例】
【0051】
次に、実施例(製造例、評価例)を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0052】
<水酸化金の合成>
金50gを王水100mLに溶解した後、40質量%の水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8に中和し、水酸化金を沈殿させた。炉別後、水で洗浄して得られた水酸化金を以下の全ての製造例で用いた。
【0053】
製造例1
<亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)の調製>
50gの金から得られた上記水酸化金を、水900mLの水中に攪拌しながら分散させ、液温を60℃以上65℃以下に制御しながら、無水亜硫酸ナトリウム粉末195gを、2時間かけて少しずつ添加し反応させた。その後、水酸化金が完全に溶解してから更に1時間、同一温度で攪拌を続けた後、90℃以上95℃以下に昇温して、2時間攪拌させた。最後に全量が1Lとなるように水を加えて調節し、金濃度50g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)を得た。
【0054】
製造例2
<亜硫酸金ナトリウム水溶液(2)の調製>
50gの金から得られた上記水酸化金を、水900mLの水中に攪拌しながら分散させ、液温を50℃以上55℃以下に制御しながら、無水亜硫酸ナトリウム粉末195gを30分かけて添加し反応させた。その後、水酸化金が完全に溶解してから更に2時間、同一温度で攪拌を続けた後、80℃以上85℃以下に昇温して、2時間攪拌させた。最後に全量が1Lとなるように水を加えて調節し、金濃度50g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液(2)を得た。
【0055】
製造例3
<亜硫酸金ナトリウム水溶液(3)の調製>
特開平3−146419号公報の実施例に準じて、50gの金から得られた水酸化金に、900mLの水と水酸化ナトリウムを加えて80℃に加熱し、水酸化金を完全に溶解させて均一な水酸化金溶液とした。そこに、無水亜硫酸ナトリウム粉末195gを2時間かけて、攪拌しながらゆっくり加えて反応させた。添加を終えてからも、更に2時間攪拌を続けた。最後に全量が1Lとなるように水を加えて調節し、金濃度50g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液(3)を得た。
【0056】
製造例4
<亜硫酸金ナトリウム水溶液(4)の調製>
50gの金から得られた上記水酸化金を、水900mLの水中に攪拌しながら分散させ、液温を75℃以上80℃以下に制御しながら、無水亜硫酸ナトリウム粉末195gを30分かけて添加し反応させた。その後、水酸化金が溶解してから更に2時間攪拌させてから、90℃以上95℃以下に昇温して、2時間攪拌させた。最後に全量が1Lとなるように水を加えて調節し、金濃度50g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液(4)を得た。
【0057】
製造例5
<亜硫酸金ナトリウム水溶液(5)の調製>
50gの金から得られた上記水酸化金を、水900mLの水中に攪拌しながら分散させ、液温を50℃から75℃まで、1.5時間かけてゆっくり昇温させながら、無水亜硫酸ナトリウム粉末195gをゆっくり加えて反応させた。この時70℃以上になった時点でも未溶解の水酸化金が存在していた。その後、水酸化金が完全に溶解したら、90℃以上95℃以下に昇温して、2時間攪拌させた。最後に全量が1Lとなるように水を加えて調節し、金濃度50g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液(5)を得た。
【0058】
製造例6
<亜硫酸金ナトリウム水溶液(6)の調製>
50gの金から得られた上記水酸化金を、水900mLの水中に攪拌しながら分散させ、液温を60℃以上65℃以下に制御しながら、亜硫酸ナトリウム195gを加えて反応させた。その後、水酸化金が完全に溶解してから、75℃以上77℃以下に昇温して、2時間攪拌させた。最後に全量が1Lとなるように水を加えて調節し、金濃度50g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液(6)を得た。
【0059】
<パーティクル増加率の測定方法>
亜硫酸金ナトリウム水溶液を、孔径0.1μmのメンブランフィルターを使い濾過し、自動式液中微粒子計測器KL−20(リオン株式会社製)を用い、溶液10ml中の大きさ2μm以上のパーティクル数を計測し、その値をN1とした。その後、20℃で24時間静置保管後、同様にKL−20を用い、溶液10ml中の大きさ2μm以上のパーティクル数を計測して、その値をN2とした。下記式で表される値を求め、「パーティクル増加率」と定義した。
パーティクル増加率[%]=100×(N2−N1)/N1
【0060】
上記製造例1〜6で得られた亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)〜(6)のパーティクル増加率を以下の表1に示す。
【0061】
【表1】

【0062】
表1に見られるように、水酸化金を水中に分散した状態で、亜硫酸ナトリウムを添加していくことによって、パーティクル増加率が20%以下の亜硫酸金ナトリウム水溶液が得られた(亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)及び(2))。一方、水酸化金を一旦溶解してから、そこに亜硫酸ナトリウムを添加していくという従来の方法で調製したものでは、パーティクル増加率が198%と20%を遙かに超えたものしかできなかった(亜硫酸金ナトリウム水溶液(3))。
【0063】
また、水酸化金を水中に分散した状態で、そこに亜硫酸ナトリウムを添加しながら反応させる方法であっても、反応温度を水酸化金が溶解するまでは70℃以下かつ溶解した後は80℃以上に制御せずに調製した亜硫酸金ナトリウム水溶液では、パーティクル増加率が20%を超えたものができる場合があった(亜硫酸金ナトリウム水溶液(4)ないし(6))。
【0064】
評価例1
<無電解金めっき液のめっきランニング安定性評価>
上記亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)ないし(6)を金源として、それぞれ以下の組成の無電解金めっき液を調製した。それぞれ、番号を対応させて、無電解金めっき液(1)ないし(6)とする。これら無電解金めっき液のpHは、全て7.0であった。
【0065】
[無電解金めっき液組成]
上記亜硫酸金ナトリウム水溶液 金換算で2.5g/L
チオ硫酸ナトリウム5水塩 50g/L
無水亜硫酸ナトリウム 25g/L
塩化アンモニウム 5g/L
硼酸 20g/L
アスコルビン酸ナトリウム 5g/L
【0066】
常法に従って無電解ニッケルめっきを5μm、置換金めっきを0.05μm施した2dm/L相当の銅板を、それぞれ無電解金めっき液(1)ないし(6)に浸漬した。めっきで消費した金量を随時補充しながら金めっきし、ポリプロピレン製のめっき液容器の内壁に金皮膜の生成が初めて目視確認できるまでの、金消費総量/建浴時の金量(以下、「MTO数」と略記する)を測定した。MTO数が大きいほど、無電解金めっき液のめっきランニング安定性が優れていることを意味する。
【0067】
なお、めっき液の温度は60℃、めっき析出速度は1.20μm/hr、めっき品色調はレモンイエローであった。
【0068】
測定したMTO数等を以下の表2に示す。
【0069】
【表2】

【0070】
パーティクル増加率が20%以下の亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)及び(2)を用いて調製した無電解金めっき液(1)及び(2)では、MTO数が、何れも2.3と大きく、めっきランニング安定性が優れていることが判った。一方、パーティクル増加率が20%より大きい亜硫酸金ナトリウム水溶液(3)ないし(6)を用いて調製した無電解金めっき液(1)ないし(6)では、MTO数が、何れも1.4〜1.9と小さく、めっきランニング安定性に劣っていた。
【0071】
このように、本発明の亜硫酸金ナトリウム水溶液を用いて調製した無電解金めっき液は、MTO数が大きく、めっきランニング安定性に優れていることが判った。
【0072】
評価例2
<無電解金めっき液のめっきランニング安定性評価>
上記亜硫酸金水溶液(1)と(3)を金源として用いて、それぞれ番号を対応させて、下記の組成で、電解金めっき液(1)と(3)を調製した。これら電解金めっき液のpHは、全て7.5であった。
【0073】
[電解金めっき液組成]
上記亜硫酸金溶液 金換算で10g/L
無水亜硫酸ナトリウム 20g/L
無水燐酸水素二ナトリウム 20g/L
硫酸タリウム タリウム換算で10ppm
【0074】
ワット(Watt)浴にて、ニッケルを5μm、次いで金ストライクめっきを施した2dm/L相当の銅板を、それぞれ電解金めっき液(1)又は(3)に浸漬し、通電した。めっきで消費した金量を随時補充しながら金めっきし、ポリプロピレン製のめっき液容器の内壁に金皮膜の生成が目視確認できるまでの、MTO数を測定した。MTO数が大きいほど、電解金めっき液のめっきランニング安定性が優れていることを意味する。
【0075】
なお、めっき液の温度は65℃、使用電流密度は0.5A/dm、めっき品色調はレモンイエロー、半光沢であった。
【0076】
測定したMTO数等を以下の表3に示す。
【0077】
【表3】

【0078】
パーティクル増加率が11%の亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)を用いて調製した電解金めっき液(1)では、MTO数が2.4と大きく、めっきランニング安定性が優れていることが判った。
【0079】
一方、従来の方法で合成した亜硫酸金ナトリウム水溶液(3)を用いて調製した電解金めっき液(3)では、亜硫酸金ナトリウム水溶液(3)のパーティクル増加率が198%と大きかったことに対応して、MTO数が1.8と小さく、めっきランニング安定性が劣っていた。
【0080】
このように、本発明の亜硫酸金ナトリウム水溶液を用いて調製した電解金めっき液は、MTO数が大きく、めっきランニング安定性が大きく向上することが判った。
【0081】
製造例7
金濃度50g/Lの上記亜硫酸金ナトリウム水溶液(1)を水で希釈して、金濃度、2.5g/L、5g/L、10g/L、25g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液を調製した。それらをこの順に亜硫酸金ナトリウム水溶液(7)(8)(9)(10)とする。
【0082】
同様に、金濃度50g/Lの上記亜硫酸金ナトリウム水溶液(3)を水で希釈して、金濃度、2.5g/L、5g/L、10g/L、25g/Lの亜硫酸金ナトリウム水溶液を調製した。それらをこの順に亜硫酸金ナトリウム水溶液(11)(12)(13)(14)とする。
【0083】
これらのパーティクル増加率を表4に示す。
【0084】
【表4】

【0085】
パーティクル増加率は、金濃度を変えて測定してもほぼ同じであり、亜硫酸金ナトリウム水溶液(7)ないし(10)は、(1)と同様、すべて20%以下であった。
【0086】
上記評価例1の無電解金めっき液は、金濃度が2.5g/Lであるので、亜硫酸金ナトリウム水溶液(7)ないし(10)を用いても、無電解金めっき液(1)と同様のものが調製できるはずである。すなわち、パーティクル増加率それぞれ9%、5%、15%、12%の亜硫酸金ナトリウム水溶液(7)、(8)、(9)、(10)を用いると、MTO数が2.3のめっき安定性に優れた無電解めっき液が得られる。また、評価例2の電解金めっき液は、金濃度が10g/Lであることを考慮すると、亜硫酸金ナトリウム水溶液(9)又は(10)を用いても、電解金めっき液(1)と同様のものができるはずである。すなわち、パーティクル増加率15%、12%の亜硫酸金ナトリウム水溶液(9)、(10)を用いると、MTO数が2.4のめっき安定性に優れた電解金めっきが得られる。
【0087】
参考例
上記亜硫酸金ナトリウム水溶液(7)及び(11)に、それぞれ還元剤であるチオ尿素を5g/L配合して、参考液(1)及び(2)を調製した。それらの液のパーティクル増加率を表5に示す。
【0088】
【表5】

【0089】
従来法で製造した亜硫酸金ナトリウム水溶液(11)では、還元剤未添加であってもパーティクル増加率が130%と大きかった。それに対し、本発明の亜硫酸金ナトリウム水溶液(7)では、それに還元剤を添加した参考液(1)でも、パーティクル増加率は42%と依然小さいままであった。このことから、還元剤の有無はパーティクル増加率の大小とはあまり関係がないことが判った。金めっき液のめっきランニング安定性を改良するためには、還元剤とは関係なく、亜硫酸金塩水溶液自体を優れたものとすればよいことが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【0090】
本発明の亜硫酸金塩水溶液は、それを金源として無電解金めっき液に使用しても、電解金めっき液に使用しても、めっきランニング安定性に優れた金めっき液を得ることができる。
【0091】
従って、この亜硫酸金塩水溶液は、広く種々の金めっき液に使用でき、こうして調製された金めっき液は、MTO数が大きく、めっきランニング安定性に優れているため、プリント基板、半導体パッケージ、ウェーファーバンプ等の分野に、広く好適に用いることができるものである。
以 上

【特許請求の範囲】
【請求項1】
亜硫酸金塩及び亜硫酸塩を含有し、パーティクル増加率が20%以下であることを特徴とする金めっき液用亜硫酸金塩水溶液。
【請求項2】
亜硫酸金塩を金換算で1〜200g/L及び亜硫酸塩を前記亜硫酸金塩の2〜20倍モル含有する請求項1記載の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液。
【請求項3】
亜硫酸金塩が、水酸化金を水中に懸濁させた状態で亜硫酸塩を添加して水酸化金と反応させる工程を含む方法により得られるものである請求項1又は請求項2記載の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液。
【請求項4】
水酸化金を金換算で10〜200g/L、かつ亜硫酸塩を前記水酸化金の2.5〜25倍モル用いる方法により得られるものである請求項3記載の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液。
【請求項5】
亜硫酸塩を添加して水酸化金と反応させる工程において、前記水酸化金が溶解するまでは、液温70℃以下に制御して反応を行う請求項3又は請求項4記載の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液。
【請求項6】
亜硫酸塩を添加して水酸化金と反応させる工程において、前記水酸化金が溶解するまでは、液温70℃以下に制御して反応を行い、水酸化金が溶解した後に、液温80℃以上で反応を行う請求項3ないし請求項5の何れかの請求項記載の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液。
【請求項7】
請求項1ないし請求項6の何れかの請求項記載の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液に、少なくとも更に、還元剤及び/又は緩衝剤を含有させてなる無電解金めっき液。
【請求項8】
更に、錯化剤を含有させてなる請求項7記載の無電解金めっき液。
【請求項9】
請求項1ないし請求項6の何れかの請求項記載の金めっき液用亜硫酸金塩水溶液に、少なくとも更に、電導塩及び/又は結晶調整剤を含有させてなる電解金めっき液。
【請求項10】
更に、錯化剤を含有させてなる請求項9記載の電解金めっき液。
【請求項11】
請求項7ないし請求項10の何れかの請求項記載の金めっき液を用いる金めっき皮膜の製造方法。

【公開番号】特開2006−249485(P2006−249485A)
【公開日】平成18年9月21日(2006.9.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−66456(P2005−66456)
【出願日】平成17年3月10日(2005.3.10)
【出願人】(399133947)日本高純度化学株式会社 (8)
【Fターム(参考)】