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JP2002249879A - 無電解銅めっき液、無電解銅めっき方法、配線板の製造方法 - Google Patents

無電解銅めっき液、無電解銅めっき方法、配線板の製造方法

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JP2002249879A
JP2002249879A JP2001048685A JP2001048685A JP2002249879A JP 2002249879 A JP2002249879 A JP 2002249879A JP 2001048685 A JP2001048685 A JP 2001048685A JP 2001048685 A JP2001048685 A JP 2001048685A JP 2002249879 A JP2002249879 A JP 2002249879A
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Japan
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plating solution
plating
electroless copper
mol
copper plating
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JP2001048685A
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Takeshi Itabashi
武之 板橋
Masaru Kanemoto
兼元  大
Haruo Akaboshi
晴夫 赤星
Eiji Takai
英次 高井
Naoki Nishimura
尚樹 西村
Tadashi Iida
正 飯田
Yoshiisa Ueda
佳功 上田
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 還元剤としてグリオキシル酸を用いた無電解
銅めっき液で、カニッツァーロ反応量が少なく、かつ、
めっき反応およびカニッツァーロ反応により無電解銅め
っき液中に蓄積する塩の沈殿が起こりにくく、長期にわ
たり安定に使用可能な無電解銅めっき液を提供する。 【解決手段】 銅イオン,銅イオンの錯化剤,銅イオン
還元剤,およびpH調整剤を含む無電解銅めっき液にお
いて、銅イオン還元剤がグリオキシル酸またはその塩で
あり、pH調整剤が水酸化カリウムであり、さらに、前
記無電解銅めっき液中に0.0001mol/L以上の
メタ珪酸,メタ珪酸塩,二酸化ゲルマニウム,ゲルマニ
ウム酸塩,りん酸,りん酸塩,バナジン酸,バナジン酸
塩,すず酸,すず酸塩のうち少なくとも1種を含む無電
解銅めっき液。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に電子部品の配
線形成に用いる無電解銅めっき液,それを用いる無電解
銅めっき方法,配線板の製造方法に係り、特に、銅イオ
ンの還元剤に揮発性の高いホルムアルデヒドを用いず、
グリオキシル酸を用いる場合のめっき液およびめっき技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】無電解銅めっき液は、通常、銅イオン,
銅イオンの錯化剤,銅イオンの還元剤,およびpH調整
剤を含んでいる。
【0003】
【0004】一方、無電解銅めっき液のpH調整剤とし
ては、NaOHを用いるのが一般的である。
【0005】NaOHをpH調整剤として、グリオキシ
ル酸を還元剤とした場合に問題が生じる。問題は、しゅ
う酸ナトリウムの溶解度が小さく、めっき途中でしゅう
酸ナトリウムの沈殿がめっき液中に発生することであ
る。このような固体沈殿が発生し、被めっき物に付着し
た場合、固体が付着した部分にめっきが析出せず、いわ
ゆる「ボイド」となる。
【0006】そこで、例えば、特開平7−268638
号公報に記載されている通り、しゅう酸ナトリウムの沈
殿が被めっき物に付着しないように、めっき液をろ過し
ながらめっきする方法が提案されている。
【0007】無電解銅めっき液の還元剤としてグリオキ
シル酸を用いる技術は、特開昭61−183474号公
報に記載されている。この文献は、無電解銅めっき液の
pHをアルカリ性にするため、NaOHまたはKOHを
用いることを記載している。特に、グリオキシル酸の酸
化体であるしゅう酸塩の溶解度として、しゅう酸ナトリ
ウムよりもしゅう酸カリウムの方が溶解度が大きいた
め、KOHの方が好適であると述べている。
【0008】グリオキシル酸を用いた場合、めっき液中
にしゅう酸が蓄積する原因には、めっき反応の他に、カ
ニッツァーロ反応もある。グリオキシル酸の場合、カニ
ッツァーロ反応は、以下に示す反応である。 2CHOCOOH+2OH →C 2−+HOCH
COOH+H
【0009】この反応の反応速度は、めっき液温度の上
昇とともに速くなるので、めっき液温度を低温に制御す
ると、カニッツァーロ反応量を抑制できる。特開200
0−144438号公報は、めっきを施すチャンバとめ
っき液を循環させる循環槽とを備え、めっき液を蓄えて
おく循環槽の液温度を常時低く保ち、カニッツァーロ反
応を抑制するめっき装置を開示している。
【0010】また、この文献には、ホルムアルデヒドに
対してかグリオキシル酸に対してかは不明であるが、カ
ニッツァーロ反応に起因するめっき液の劣化を防ぐため
に、めっき液にメタノールを添加する場合もあると記載
されている。
【0011】しかし、メタノールを添加する方法は、カ
ニッツァーロ反応そのものを抑制するのではなく、その
効果には、一定の限界があったと記されている。すなわ
ち、従来において、無電解銅めっき液を実用化する上
で、メタノールによりカニッツァーロ反応を抑制する技
術は、成功していない。
【0012】また、グリオキシル酸を還元剤とした無電
解銅めっき液で、pH調整剤としてKOHを用いると、
pH調整剤としてNaOHを用いた場合よりもカニッツ
ァーロ反応を抑制できることが『表面技術』vol.42, N
o.9,913〜917頁(1991)と『プリント回路実装学会第6
回学術講演大会予稿集』101〜102頁に開示されている。
さらに、この報告では、しゅう酸塩の溶解度が、しゅう
酸ナトリウムと比較して、しゅう酸カリウムの方が大き
いことにも言及している。
【0013】ただし、この場合、『表面技術』vol.42,
No.9,913〜917頁(1991)または『プリント回路実装学会
第6回学術講演大会予稿集』101〜102頁のTable 1に記
載されているように、めっき液建浴時にpHをアルカリ
性(pH=12.5)とするためにNaOHを用いてお
り、めっき液建浴初期にめっき液中に含まれるナトリウ
ムイオン量に相当するしゅう酸ナトリウムの沈殿は、避
けられない。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】無電解銅めっき液の還
元剤としてグリオキシル酸を用いた場合には、還元剤と
してホルムアルデヒドを用いた場合よりもカニッツァー
ロ反応量が多く、めっき液が不安定であり、また、コス
ト増になるという問題があった。
【0015】めっき液の安定性に関しては、カニッツァ
ーロ反応量が多く、めっき液中の塩濃度が上昇したた
め、めっき液中の溶存酸素濃度が減少し、めっき液が不
安定になるという現象が考えられる。
【0016】さらに、グリオキシル酸を用いた場合、カ
ニッツァーロ反応またはめっき反応で、グリオキシル酸
の酸化体であるしゅう酸がめっき液中に蓄積する。無電
解銅めっきでは、めっき液をアルカリ性に保つため、N
aOHを添加しながらめっきをするのが通常である。し
ゅう酸ナトリウムの溶解度が小さく、めっき液中にしゅ
う酸ナトリウムの結晶が沈殿し、それが基板に付着した
場合には、めっきが析出しないめっきボイドとなる問題
があった。
【0017】このような、めっき液中の塩濃度の上昇や
しゅう酸ナトリウムの沈殿形成を避けるため、めっき処
理中にめっき液に添加しpHをアルカリ性に保つpH調
整剤としてKOHを用いる方法が検討された。
【0018】しかし、この場合も『表面技術』vol.42,
No.9, 913〜917頁(1991)に記載のように、NaOHに
比較して、KOHを用いた場合のカニッツァーロ反応抑
制効果は、わずか15〜40%であった。めっき開始1
時間後には、NaOHに比較して、40%抑制してい
た。しかし、めっき開始5時間後では、その抑制効果
は、15%に減少してしまっている(『表面技術』vol.4
2, No.9,915頁,本文16行)。通常、無電解銅めっき液
は、長時間にわたり使用するのが一般的でなので、時間
とともに抑制効果が減少するという傾向は、致命的であ
る。
【0019】また、『表面技術』vol.42, No.9, 913〜
917頁(1991)および特開昭61−183474号公報に
記載されているように、しゅう酸カリウムの溶解度がし
ゅう酸ナトリウムの溶解度に比べて大きく、しゅう酸塩
の沈殿に対しpH調整剤にKOHを用いることが有利で
あると考えられる。
【0020】しかし、めっき液中では、他の塩(錯化
剤,添加剤,銅イオンの対アニオンなど)が多量に存在
するため、純水中への飽和溶解度よりも少ない量でしゅ
う酸カリウムの沈殿が生じ得る。
【0021】また、『表面技術』vol.42, No.9, 913〜
917頁(1991)の実験方法の項目、または『プリント回路
実装学会第6回学術講演大会予稿集』101〜102頁のTabl
e 1に記されているように、めっき液建浴時にpHをア
ルカリ性(pH=12.5)とするためにNaOHを用い
ており、めっき液建浴初期にめっき液中に含まれるナト
リウムイオン量に相当するしゅう酸ナトリウムの沈殿
は、避けられず、めっきボイドなどを引き起こすことが
問題となる。
【0022】さらに、特開昭61−183474号公報
の実施例22,実施例24,実施例25,実施例30に
は、グリオキシル酸を還元剤とし、めっき液中に実質的
にナトリウムを含まない無電解銅めっき液が記載されて
いる。これらのめっき液では、同様な組成でめっき液中
にナトリウムを含む場合と比べて、めっき液の安定性が
向上し、めっき液の寿命も長くなっていると考えられ
る。それは、しゅう酸ナトリウムの溶解度に比べてしゅ
う酸カリウムの溶解度が、大きいためであり、めっき液
中にしゅう酸塩が浮遊,沈殿し始めるまでのめっき時間
が、長くなるからである。
【0023】しかし、しゅう酸カリウムの溶解度は、し
ゅう酸ナトリウムの溶解度よりも確かに大きいが、ホル
ムアルデヒドを用いた場合の酸化体であるぎ酸塩よりは
遙かに小さく、しゅう酸カリウムがめっき液中に浮遊,
沈殿し始めるまでのめっき液寿命は、ホルムアルデヒド
を用いた場合よりも短いという問題がある。
【0024】実質的にナトリウムを含まない無電解銅め
っき液を用いた場合でも、ホルムアルデヒドを還元剤と
した一般的な無電解銅めっき液に比べて、そのめっき液
寿命は、1/2以下の短寿命である。
【0025】これは、めっき液に使用する材料費の増
加,めっき液更新作業に関わる人件費の増加,めっき液
寿命が短いための廃棄物の増加という弊害をもたらす。
【0026】結局、従来のKOHをpH調整剤とした無
電解銅めっき液では、めっき5時間後には、カニッツァ
ーロ反応の抑制効果は、わずか15%となってしまい、
この程度の抑制効果では、数十時間から数千時間にわた
り使用することが前提の無電解銅めっき液として、不十
分である。
【0027】また、メタノール添加によりめっき液を安
定化させる方法は、カニッツァーロ反応そのものを抑制
しておらず、グリオキシル酸を還元剤とした無電解銅め
っき液では、カニッツァーロ反応によるしゅう酸の蓄積
が、めっき液寿命を決める一因であるので、メタノール
のみ添加する方法は、不適である。
【0028】これらの問題が、グリオキシル酸を還元剤
とした無電解銅めっき技術が工業的に広く用いられるに
至っていない原因であった。
【0029】本発明の目的は、還元剤としてグリオキシ
ル酸を用いた無電解銅めっき液で、カニッツァーロ反応
量が少なく、かつ、めっき反応およびカニッツァーロ反
応により無電解銅めっき液中に蓄積する塩の沈殿が起こ
りにくく、長期にわたり安定に使用可能な無電解銅めっ
き液を提供することである。
【0030】本発明の他の目的は、還元剤としてグリオ
キシル酸を用いた無電解銅めっき液により長期間にわた
り安定してめっき可能な無電解銅めっき方法を提供する
ことである。
【0031】本発明の別の目的は、還元剤としてグリオ
キシル酸を用いた無電解銅めっき液により長期間にわた
り安定してめっき可能な配線板の製造方法を提供するこ
とである。
【0032】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、銅イオン,銅イオンの錯化剤,銅イオン
還元剤,およびpH調整剤を含む無電解銅めっき液にお
いて、銅イオン還元剤がグリオキシル酸またはその塩で
あり、pH調整剤が水酸化カリウムであり、さらに、無
電解銅めっき液中に0.0001mol/L以上のメタ
珪酸,メタ珪酸塩,二酸化ゲルマニウム,ゲルマニウム
酸塩,りん酸,りん酸塩,バナジン酸,バナジン酸塩,
すず酸,すず酸塩のうち少なくとも1種を含む無電解銅
めっき液を提供する。
【0033】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、銅イオン,銅イオンの錯化剤,銅イオン還元剤,お
よびpH調整剤を含む無電解銅めっき液において、銅イ
オン還元剤がグリオキシル酸またはその塩であり、pH
調整剤が水酸化カリウムであり、さらに、無電解銅めっ
き液中に0.001mol/L以上の第1級アミン,第
2級アミン,メタノールのうち少なくとも1種を含む無
電解銅めっき液を提供する。
【0034】上記無電解銅めっき液は、さらに、無電解
銅めっき液中に2,2'−ビピリジル,1,10−フェナ
ントロリン,2,9−ジメチル−1,10−フェナントロ
リン,ポリエチレングリコール,ポリプロピレングリコ
ールの少なくとも1種を含むことができる。
【0035】上記いずれかの無電解銅めっき液におい
て、無電解銅めっき液中に含まれるナトリウムイオン,
鉄イオン,硝酸イオン,亜硝酸イオンは、それぞれ10
mg/L以下とする。
【0036】本発明は、上記他の目的を達成するため
に、上記いずれかの無電解銅めっき液を用いる無電解銅
めっき方法であって、めっき液建浴後、被めっき体のめ
っき処理に先立ち、めっき液を連続的に循環ろ過する無
電解銅めっき方法を提供する。
【0037】めっき液建浴後、被めっき体のめっき処理
に先立ち、めっき液を連続的に循環ろ過する時間Tは、
めっき液量をV,単位時間あたりの循環量をYとしたと
き、Y・T>3Vとなる時間とする。
【0038】本発明は、上記別の目的を達成するため
に、上記いずれかの無電解銅めっき液を用いる配線板の
製造方法であって、めっき液建浴後、基板のめっき処理
に先立ち、めっき液を連続的に循環ろ過する配線板の製
造方法を提供する。
【0039】この場合も、めっき液建浴後、被めっき体
のめっき処理に先立ち、めっき液を連続的に循環ろ過す
る時間Tは、めっき液量をV,単位時間あたりの循環量
をYとしたとき、Y・T>3Vとなる時間とすることが
望ましい。
【0040】本発明は、また、上記別の目的を達成する
ために、上記いずれかの無電解銅めっき液を用いて銅膜
を形成した後、銅膜を給電膜として電気めっきする配線
板の製造方法を提供する。
【0041】本明細書中で、りん酸,りん酸塩と記載し
た化合物は、五酸化りん(P)が種々の程度に水化
して生ずる一連の酸P・nHOおよびその塩の
総称である。例えば、オルトりん酸およびその塩,メタ
りん酸およびその塩,イソポリりん酸およびその塩,二
りん酸(ピロりん酸)およびその塩など、多くのものを含
む。また、りん酸塩の場合、例えばりん酸三カリウム
(KPO),りん酸水素二カリウム(KHPO)な
ど、多くの形態を示すものを含む。バナジン酸,メタ珪
酸,すず酸もりん酸と同様であり、種々の形態を示す化
合物の総称である。これらの詳細は、例えば(株)岩波書
店発行の『岩波理化学辞典』などに記載されている通り
である。
【0042】
【発明の実施の形態】銅イオン,銅イオンの錯化剤,銅
イオン還元剤,およびpH調整剤を含む無電解銅めっき
液において、銅イオン還元剤がグリオキシル酸またはそ
の塩であり、pH調整剤が水酸化カリウムである場合に
ついて述べる。
【0043】無電解銅めっき反応は、下記反応式のよう
に考えられている。 Cu2+(EDTA)4−+2CHOCOO+4OH
→Cu+2(COO) 2−+2HO+H+EDTA
4−
【0044】めっき反応の進行に伴い、めっき液中に
は、しゅう酸イオンが蓄積する。さらに、無電解銅めっ
き液中では、めっき液がアルカリ性水溶液であるため、
下記反応式に示すカニッツァーロ反応が進行し、しゅう
酸イオンとグリコール酸イオンが蓄積する。 2CHOCOO+OH →(COO) 2−+CH
HCOO
【0045】我々が実験的に求めた結果では、しゅう酸
濃度が約0.6mol/Lになるとしゅう酸塩の沈殿が
生じ、めっき液は、不安定となり被めっき物表面以外の
めっき槽壁面やめっき液を循環している配管内に銅が析
出し始め、それ以上のめっき液使用が不可能となる。し
ゅう酸塩の沈殿が生じるしゅう酸濃度およびめっき液が
不安定となるしゅう酸濃度は、めっき液組成およびめっ
き条件により異なるが、概ね0.5〜0.8mol/L程
度であると考えられる。
【0046】本明細書中においては、しゅう酸塩が沈殿
し始めた時またはめっき液が不安定になった時を「めっ
き液の寿命」と表現する。ここでは、0.6mol/L
のしゅう酸イオンが蓄積した時がめっき液の寿命である
とする。カニッツァーロ反応が起こらず、全てのグリオ
キシル酸がめっき反応で消費されたと仮定すると、めっ
き液1リットルあたりめっき被膜として銅を0.3mo
l/L析出させたことになる。これは、上記めっき反応
式より、銅イオン1molに対し、グリオキシル酸2m
olが反応当量であるためである。これは、めっき浴負
荷を2dm/Lとした場合、100μmに相当する量
である。
【0047】しかし、従来、実際には、カニッツァーロ
反応が進行し、めっき反応以外でもしゅう酸が生成され
て、めっき膜厚として30μm程度しかめっきできない
という問題であった。カニッツァーロ反応は、めっき液
寿命を縮めるだけではなく、めっき工程のコストアップ
にもつながるという問題もあった。
【0048】そこで、我々は、めっき液中に添加すると
カニッツァーロ反応を抑制する添加剤について検討し
た。
【0049】なお、ここで明確に認識するべきことは、
グリオキシル酸を使用する限りしゅう酸は、発生し、そ
のしゅう酸塩のめっき液中への飽和溶解度は、めっき液
組成により決まることである。その量は、概ね0.5〜
0.8mol/Lであり、本発明のカニッツァーロ反応
抑制剤を添加しためっき液は、この飽和溶解度を大きく
する効果を示すものではない。本発明の目的は、カニッ
ツァーロ反応を抑制し、めっき反応に対するグリオキシ
ル酸の使用効率を向上させ、結果としてめっき液単位容
量あたりの被めっき体のめっき処理可能量を増大させる
ことである。
【0050】めっき液中に添加しカニッツァーロ反応を
抑制する添加剤として、メタノール,第1級アミン,第
2級アミン,メタ珪酸,メタ珪酸塩,りん酸,りん酸
塩,二酸化ゲルマニウム,バナジン酸,バナジン酸塩,
すず酸,すず酸塩が有効であることを見いだした。これ
らカニッツァーロ反応を抑制する添加剤を、メタノー
ル,第1級アミン,第2級アミンでは0.001mol
/L以上、メタ珪酸,メタ珪酸塩,りん酸,りん酸塩,
二酸化ゲルマニウム,バナジン酸,バナジン酸塩,すず
酸,すず酸塩では0.0001mol/L以上めっき液
中に添加すると、カニッツァーロ反応の抑制に効果を発
揮することを見いだした。
【0051】ここで、第1級アミンとは、メチルアミ
ン,エチルアミン,プロピルアミン,イソプロピルアミ
ン,ベンジルアミンなどである。第2級アミンとは、ジ
メチルアミン,ジエチルアミン,メチルエチルアミンな
どである。
【0052】ここでは、第1級アミン,第2級アミンに
ついて、その全てを列挙しないが、これらを添加してカ
ニッツァーロ反応抑制するメカニズムとしては、これら
アミン基が電子供与性基であることに起因する。すなわ
ち、これらアミン基は、アルカリ性水溶液中においてグ
リオキシル酸のカルボニル炭素に付加反応により結合し
ていると考えられる。この時、アミン基は、電子供与性
であるため、グリオキシル酸のカルボニル炭素をマイナ
ス側にシフトさせる。
【0053】カニッツァーロ反応が進行するのは、グリ
オキシル酸のカルボニル炭素が電子吸引性であり、プラ
スの電荷を帯びているためでると考えられるので、アミ
ン基が付加し、グリオキシル酸のカルボニル炭素の電子
吸引性が緩和された場合、カニッツァーロ反応は、抑制
されることになる。
【0054】したがって、原理的には、グリオキシル酸
のカルボニル炭素に付加反応することが可能で、かつ、
電子供与性を示す化合物は、カニッツァーロ反応を抑制
する効果を有すると考えられる。
【0055】第3級アミンにおいては、グリオキシル酸
のカルボニル炭素に付加反応できないため、カニッツァ
ーロ反応を抑制する効果を示さない。
【0056】これら添加剤は、従来用いてきためっき液
に添加するのみでよい。例えば、従来以下に記すめっき
液を用いてきた場合を考える。ただし、水酸化カリウム
濃度は、pH=12.4になるように調整した。 [従来のめっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・2,2’−ビピリジル 0.0002mol/L ・ポリエチレングリコール 0.03mol/L (平均分子量600) [従来のめっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0057】本発明においては、例えばジメチルアミン
を0.02mol/L添加し、以下のめっき液組成とす
る。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4に
なるように調整した。 [本発明のめっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・2,2’−ビピリジル 0.0002mol/L ・ポリエチレングリコール 0.03mol/L (平均分子量600) ・ジメチルアミン 0.02mol/L [本発明のめっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0058】このように従来のめっき液組成に単にジメ
チルアミンを添加した。この場合、めっき速度,得られ
るめっき膜物性その他めっき特性は、ほとんど変化しな
い。めっきをしている間のカニッツァーロ反応量は、ジ
メチルアミンを添加しない従来の約40%であり、すな
わち60%のカニッツァーロ反応低減効果を達成でき
る。また、上記の従来めっき液中で、2,2'−ビピリジ
ル,ポリエチレングリコールは、めっき膜物性を向上さ
せる目的で添加しているめっき膜物性向上剤である。
【0059】本発明のカニッツァーロ反応抑制添加剤と
これらめっき膜物性向上剤との組み合わせは、任意であ
る。本発明に記載のカニッツァーロ反応抑制添加剤との
組み合わせにより、従来とほぼ同等のめっき速度やめっ
き膜物性が得られるめっき膜物性向上剤としては、2,
2'−ビピリジル,1,10−フェナントロリン,2,9
−ジメチル−1,10−フェナントロリン,メタ珪酸,
メタ珪酸塩,二酸化ゲルマニウム,ゲルマニウム酸塩,
りん酸,りん酸塩,ポリエチレングリコール,ポリプロ
ピレングリコールについて確認している。すなわち、こ
れらのめっき膜物性向上剤と本発明のカニッツァーロ反
応抑制添加剤を組み合わせた場合、めっき速度やめっき
膜物性などのめっき特性は、ほとんど変化せず、良好な
ままで、かつ、カニッツァーロ反応のみ抑制可能であ
る。
【0060】また、メタ珪酸,メタ珪酸塩,二酸化ゲル
マニウム,ゲルマニウム酸塩,りん酸,りん酸塩,バナ
ジン酸,バナジン酸塩,すず酸,すず酸塩に関しては、
還元剤にグリオキシル酸,pH調整剤に水酸化カリウム
を用いた場合、カニッツァーロ反応抑制効果とめっき膜
物性向上効果とを併せ持つ。
【0061】一方、本発明に記載のカニッツァーロ反応
抑制添加剤との組み合わせでは、膜物性の向上が認めら
れない膜物性向上剤も多々ある。例えば、チオ尿素,フ
ェリシアン化カリウム,チオフェン,ベンゾトリアゾー
ルと本発明のカニッツァーロ反応抑制添加剤とを同時に
めっき液中に添加した場合には、めっき速度は、非常に
小さくなり、かつ、めっき膜物性も延性の小さな、信頼
性に劣る膜となる。
【0062】上記カニッツァーロ反応抑制剤を用いる場
合、めっき液中には、ナトリウムイオンが少ないことが
望ましく、10mg/L以下でめっき液寿命は、最長と
なる。これは、しゅう酸ナトリウムの溶解度が小さいた
めである。例えば、ナトリウムイオン濃度を10mg/
L以下にするため、上記[本発明のめっき液組成]で
は、ナトリウム塩は、一切用いておらず、また、めっき
液の調整には、イオン交換水を用いる。
【0063】
【0064】これらを避けるため、硝酸イオン,亜硝酸
イオンの含有量としては、めっき液中濃度として10m
g/L以下とすることが、望ましい。めっき液中に含ま
れる硝酸イオン,亜硝酸イオンの含有量を10mg/L
とすると、めっき膜品質の向上のみではなく、めっき液
寿命の長寿命化や廃棄物量の削減という効果が得られ
る。
【0065】また、鉄イオンの混入は、被めっき体以外
への銅析出が発生するまでの時間を短縮し、結果として
めっき液寿命を縮めることになる。
【0066】上記めっき液を用いためっき方法で、被め
っき製品にめっき処理を施す前に、めっき液を予め循環
ろ過することは、良好なめっき膜品質のめっき膜を得る
上で非常に効果的である。この効果は、めっき膜品質,
めっき速度などめっき特性にマイナスの効果を示す種々
の不純物を除去する結果である。
【0067】不純物には、環境から混入した塵埃もあ
る。しかし、本発明で特徴的な不純物としては、めっき
液中で発生する固体浮遊物があることであり、特に、め
っき液建浴直後に発生する固体浮遊物である。めっき膜
品質やめっき特性に悪影響を及ぼす不純物成分には、上
記ナトリウム,鉄,硝酸の他に、カルシウム,バリウ
ム,クロム,亜鉛,マンガンなどの金属イオンがある。
【0068】本発明のめっき液で還元剤として用いるグ
リオキシル酸の酸化体は、しゅう酸であり、上記金属イ
オンのしゅう酸塩の溶解度は、きわめて小さい。めっき
液建浴直後、十分に循環ろ過しないで被めっき製品にめ
っき処理を施した場合、上記不純物金属がめっき膜中に
混入し、めっき膜は、脆く物性の劣る膜となる。不純物
金属がめっき膜中に取り込まれる取り込まれ方として
は、電気化学的に還元されて析出する場合と、めっき液
中で発生したしゅう酸などのアニオンと難溶性塩を生
じ、沈殿析出する場合が考えられる。
【0069】被めっき製品に実際にめっき処理を施す前
にめっき液を十分に循環ろ過すると、めっき液中でグリ
オキシル酸のカニッツァーロ反応により少量発生したし
ゅう酸イオンと難溶性塩を生じる不純物金属イオンは、
除去可能である。すなわち、めっき前に、めっき膜品質
やめっき特性に悪影響を及ぼす不純物金属イオンなどを
しゅう酸塩の固体浮遊物として発生させ、これを循環ろ
過してめっき液中から除去する。この不純物の除去によ
り、建浴直後のめっき液から得られる初期のめっき膜品
質やめっき特性を向上させ、さらに、めっき液中には、
カニッツァーロ反応を抑制する添加剤を添加すると、長
期にわたり良好なめっき膜品質,めっき特性を確保でき
る。
【0070】本発明のめっき液は、カニッツァーロ反応
抑制添加剤を含み、従来のこれらカニッツァーロ反応抑
制添加剤を含まないめっき液に比べて、しゅう酸イオン
の発生量が少ないので、しゅう酸イオンと難溶性塩を生
じる不純物金属イオンは、十分除去可能である。また、
めっき途中にめっき液中に補給する補給薬品からの上記
不純物イオンの汚染を避けるため、めっき液は、循環ろ
過しながらめっき処理する。このように、めっき前予め
十分に循環ろ過しためっき液を用いてめっき処理を施し
た配線板は、スルーホールなどめっき金属により配線を
形成した部分で良好な信頼性を示す。
【0071】
【実施例】次に、図1〜図4を参照して、本発明による
無電解銅めっき液、無電解銅めっき方法、配線板の製造
方法の実施例を説明する。比較例は、従来の無電解銅め
っき液および無電解銅めっき方法の例である。
【0072】なお、図1〜図4は、特許出願図面の解像
度の限界との関係から、本来は1枚の図表を4枚に分割
して拡大したものである。図1〜図4は、図5に連結状
況を示したように、1枚の図表として参照されたい。
【0073】
【実施例1】銅イオン源として硫酸銅,錯形成剤として
エチレンジアミン四酢酸,銅イオン還元剤としてグリオ
キシル酸を用い、pH調整剤として水酸化カリウムを用
いた。カニッツァーロ反応抑制剤として、ジメチルアミ
ンをめっき液中に添加した。
【0074】めっき液の組成およびめっき条件を以下に
示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4
になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.02mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0075】上記無電解銅めっき液で、試験基板上に無
電解銅めっきによりパターンを形成し、銅の異常析出の
有無からめっき液の寿命およびめっき膜品質を評価し
た。また、使用しためっき液中のしゅう酸イオン量およ
びグリコール酸イオン量を定量し、カニッツァーロ反応
量を求めた。試験基板の作成法は、以下に示す。また、
めっき膜の物性も同時に評価した。
【0076】[試験基板作成法]スルーホール接続信頼
性を評価するために、以下に示す工程により両面配線基
板を作成した。厚み1.6mmのガラスエポキシ基材の
両表面に、18μmの厚みの銅を積層した両面銅張積層
板に直径φ0.3mmのスルーホールをドリル加工によ
り形成した。ドリル加工時に生じる加工残さを当業者周
知の方法のアルカリ性過マンガン酸カリウム水溶液で除
去した。次いで、日立化成工業社製のクリーナコンディ
ショナ(商品名:CLC−601),プリディップ(商品
名:PD301),増感処理剤(商品名:HS−202
B),密着促進処理剤(商品名:ADP−601)を用い
て、定法によりスルーホール内壁面に触媒を付与した。
【0077】この基板に本実施例1のめっき液を用い
て、無電解銅めっき処理を施した。無電解銅めっき膜厚
は、本実施例1の無電解銅めっきのみでスルーホール接
続のための銅膜形成を終了する場合には、20μmと
し、本実施例1の無電解銅めっき処理に引き続き電気銅
めっきによりスルーホール接続のための銅膜を形成する
場合には、0.3μmとした。なお、本実施例1の無電
解銅めっきに引き続き電気銅めっきを実行する場合に
は、電気銅めっきの膜厚を20μmとした。
【0078】無電解銅めっきまたは電気銅めっきにより
厚み20μmの銅膜を形成した後、基板全面に感光性ド
ライフィルム型エッチングレジストを形成し、露光現像
処理により配線パターン部をエッチングレジストで覆っ
た。硫酸および過酸化水素を主成分とした銅エッチング
液で配線基板を処理し、露出した銅膜を溶解除去した。
この時形成した配線は、幅100μmの配線であり、ス
ルーホール500個がチェーン状に連なったいわゆるス
ルーホールチェーンを形成した。
【0079】このように作成した試験基板と同時に、ス
テンレス板をめっき液中に浸漬し、めっき液1Lに対す
る被めっき面積を表すめっき浴負荷100cm(=1
dm )/Lで無電解銅めっきを施した。ステンレス板
は、予め17%塩酸水溶液中に2分間浸漬し、次いで上
述の増感処理溶液に10分間浸漬した後水洗し、上述の
密着促進処理を3分間施した後、水洗した物を用いた。
【0080】めっき中は、常時空気を吹き込んでめっき
液を撹拌した。めっき中、銅イオン濃度,グリオキシル
酸(銅イオン還元剤)濃度およびpHが一定になるよう
に、随時補給した。補給に用いた補給液を以下に示す。 (1)銅イオン補給液 CuSO・5HO 200g 水 1Lとするに必要な量 (2)グリオキシル酸(銅イオン還元剤)補給液 40%グリオキシル酸溶液 (3)pH調整剤 KOH 40g 水 1Lとするに必要な量
【0081】ステンレス板上および試験基板のパターン
部に30μmの厚さにめっきすることを、めっき1回と
した。各回が終了する毎に、ステンレス板よりめっき皮
膜を剥離して、1.25cm×10cmの大きさに切断
し、めっき皮膜の機械的強度を通常の引っ張り試験機で
測定した。
【0082】また、カニッツァーロ反応量の測定には、
めっき液をサンプリングし、めっき液中に含まれるしゅ
う酸およびグリコール酸量をイオンクロマトグラフィ法
により定量して求めた。しゅう酸は、めっき反応および
カニッツァーロ反応により生成され、グリコール酸は、
カニッツァーロ反応でのみ生成される。したがって、め
っき液中のグリコール酸量がめっき液中でのカニッツァ
ーロ反応量に相当する。定量されたグリコール酸の2倍
mol量がカニッツァーロ反応によって消費されたグリ
オキシル酸量である。
【0083】めっき液寿命としては、上記のめっき実験
で、被めっき基板以外への銅の析出が発生し始めた時点
で寿命と判断した。
【0084】本実施例1で用いためっき液のめっき析出
速度は、11.4μm/hであった。したがって、厚み
30μmのめっきを施すのに要した時間は、約2時間4
0分である。
【0085】被めっき基板以外への銅の析出が開始した
のは、銅の析出量が0.29mol/Lに達した時であ
り、この時点でめっき液寿命であると判断した。さら
に、寿命となっためっき液中のグリコール酸量を測定し
た結果、0.01mol/Lであった。したがって、カ
ニッツァーロ反応で消費したグリオキシル酸は、0.0
2mol/Lであった。
【0086】0.29mol/Lの銅を析出させるため
に反応したグリオキシル酸量は、0.58mol/Lで
あり、カニッツァーロ反応で消費されたグリオキシル酸
量は、0.02mol/Lであるので、カニッツァーロ
反応で消費されたグリオキシル酸の割合は、全グリオキ
シル酸量の約3.3%であった。
【0087】このように、本発明のめっき液では、カニ
ッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の割合が約
3.3%と少なく、めっき液1Lあたり寿命内で析出可
能な銅量も0.29mol/Lと多いことがわかり、ジ
メチルアミンをめっき液中に添加すると、カニッツァー
ロ反応を抑制できるという本実施例1の効果を確認でき
た。次に、本実施例1で得られためっき膜の機械的物性
を測定した。引っ張り試験の結果、伸び率は1〜2%で
あり、引っ張り強度は、280MPaであった。無電解
銅めっき液をプリント基板などの配線基板の配線形成に
適用する場合、2つの方法が考えられる。
【0088】第1の方法は、絶縁樹脂の表面に、厚み約
0.1〜1μm程度の厚みで薄く析出させ、続く電気め
っきによる配線形成の下地膜として用いる方法である。
一般的に薄付け無電解銅めっき技術と呼ばれる。薄付け
技術では、次いで形成される電気めっき膜が厚いため、
下地となる無電解銅めっき膜の物性は、配線基板の配線
接続信頼性に大きな影響を与えない場合が多い。
【0089】第2の方法は、無電解銅めっきのみで10
〜30μm程度の厚みのめっき膜を形成し、配線とする
方法である。一般的に厚付け無電解銅めっき技術と呼ば
れる。厚付け無電解銅めっきでは、無電解銅めっきで得
られためっき膜がそのまま配線となるため、配線基板の
配線接続信頼性を確保するためには、良好なめっき膜物
性を示すめっき膜を用いる必要がある。
【0090】本実施例1で得られためっき膜は、伸び率
が小さいため上記厚付けめっき用への適用は、困難であ
る。しかし、薄付けめっき用としては、十分であると考
えられる。そこで、前記試験基板を作成した。本実施例
1の無電解銅めっき液を用いて膜厚約0.3μmの銅膜
を形成し、次いで電気めっきにより厚み20μmの銅膜
を形成した。
【0091】電気銅めっき液およびめっき条件は、以下
の通りである。 [電気銅めっき液] ・硫酸銅5水和物 0.3mol/L ・硫酸 1.9mol/L ・塩素イオン 60mg/L ・添加剤 5mL/L (上村工業社製:スルカップAC−90) [めっき条件] ・めっき液温度 25℃ ・陰極電流密度 30mA/cm ・撹拌 空気撹拌
【0092】上記めっき条件で銅膜を形成した後、前記
した要領で配線を形成し、スルーホールの接続信頼性を
評価する試験基板を作成した。熱衝撃試験および半田耐
熱試験により、この基板のスルーホール接続信頼性を評
価した。評価条件を以下に示す。
【0093】[熱衝撃試験]−65℃に120分保持
し、室温に戻して5分間保持し、次いで+125℃で1
20分保持し、更に室温に戻して5分間保持することを
1サイクルとした。上記した試験基板で、500個のス
ルーホールをチェーン状につなげたスルーホールチェー
ンで、電気抵抗が当初の抵抗より10%上昇したサイク
ル数までを計測し、熱衝撃試験に対する寿命と判断し
た。
【0094】[半田耐熱試験]280℃の溶融半田に試
験基板を10秒間浸し、取り出す作業を半田耐熱試験1
回とした。半田耐熱試験を5回実施後、試験基板を断面
観察用埋め込み樹脂(ビューラ社:エポミックス)に埋め
込み、スルーホール断面部を削りだし30個のスルーホ
ール断面を顕微鏡により観察した。この時、試料断面
は、鏡面仕上げとし、研磨時のダレを取り除くため、硫
酸および過酸化水素を含むエッチング液で銅をソフトエ
ッチング処理した後、顕微鏡で観察した。クラックが発
生していない場合には、半田耐熱性は、良好であると判
断した。
【0095】本実施例1の無電解銅めっき液で約0.3
μmの銅膜を形成した後、上記の電気銅めっき液で約2
0μmの銅膜を形成した試験基板の熱衝撃試験では、電
気抵抗上昇率が10%となったのは、155サイクル後
であり、熱衝撃試験結果は、良好であった。また、半田
耐熱試験後にもクラックの発生は、認められなかった。
したがって、本実施例1で試作した試験基板のスルーホ
ール接続信頼性は、良好であり、本実施例1の無電解銅
めっき液は、電気めっき用下地膜を形成する無電解銅め
っき液として十分な機能を有することがわかり、本実施
例1の効果を確認できた。
【0096】上記試験の結果を図1および図2にまとめ
て示した。図1および図2で、添加剤の濃度は、めっき
液中での濃度である。めっき速度は、基板に析出しため
っき膜の厚みを基板断面の観察から見積もり、それをめ
っき時間で除した値である。
【0097】Na濃度,Fe濃度,硝酸イオン濃度,亜
硝酸イオン濃度は、めっき液中に含まれた濃度であり、
めっき液建浴直後にめっき液を分取し、原子吸光法,イ
オンクロマトグラフィ法で定量した値である。
【0098】寿命時銅析出量は、被めっき体以外の部分
に銅の析出が認められるめっき液の寿命までに、被めっ
き体に析出した全銅の量をめっき液量で除した値であ
る。カニッツァーロ反応量は、カニッツァーロ反応で消
費されたグリオキシル酸量のことであり、めっき液中の
グリコール酸をイオンクロマトグラフィ法により定量
し、その2倍mol量とした。めっき液1Lあたりの量
である。
【0099】カニッツァーロ反応の割合は、カニッツァ
ーロ反応で消費されたグリオキシル酸量を全グリオキシ
ル酸量で除した値である。ここでは、便宜上以下の式で
求めた。 カニッツァーロ反応の割合=カニッツァーロ反応量/
(カニッツァーロ反応量+寿命時銅析出量×2)
【0100】厚付けめっき熱衝撃試験は、各実施例およ
び比較例のめっき液でめっきした試験基板を前述の熱衝
撃試験にかけた際に、抵抗変化率が10%を越えるに至
ったサイクル数である。
【0101】厚付けめっき半田耐熱試験は、各実施例お
よび比較例のめっき液でめっきした試験基板を前述の半
田耐熱試験にかけた際、クラックが発生したか否かであ
る。クラックが認められない場合は、良好として、クラ
ックが認められた場合には、不良とした。
【0102】薄付けめっき熱衝撃試験は、各実施例およ
び比較例のめっき液で厚み約0.1〜1.0μmのめっき
を施した試験基板にさらに前述の電気銅めっきを実行
し、その試験基板を前述の熱衝撃試験にかけた際、抵抗
変化率が10%を越えるに至ったサイクル数である。
【0103】薄付けめっき半田耐熱試験は、各実施例お
よび比較例のめっき液で厚み約0.1〜1.0μmのめっ
きを施した試験基板にさらに前述の電気銅めっきを実行
し、その試験基板を前述の半田耐熱試験にかけた際、ク
ラックが発生したか否かである。クラックが認められな
い場合は、良好として、クラックが認められた場合に
は、不良とした。
【0104】めっきボイドは、各実施例および比較例の
薄付けめっきが終了した時点で、試験基板表面を顕微鏡
により観察し、観察しためっき膜中に認められたボイド
数である。観察した面積は、一律100cm(=1d
)とした。
【0105】
【実施例2】本実施例2では、カニッツァーロ反応抑制
剤としてメチルアミンを用い、実施例1と同様の試験を
実施した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示
す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4に
なるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・メチルアミン 0.06mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0106】本実施例2の試験結果を図1および図2に
示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応で
消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液中
にメチルアミンを添加すると、カニッツァーロ反応を抑
制するという本実施例2の効果を確認できた。
【0107】
【実施例3】本実施例3では、カニッツァーロ反応抑制
剤としてベンジルアミンを用い、実施例1と同様の試験
を実施した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に
示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4
になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ベンジルアミン 0.02mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0108】本実施例3の試験結果を図1および図2に
示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応で
消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液中
にベンジルアミンを添加すると、カニッツァーロ反応を
抑制するという本実施例3の効果を確認できた。
【0109】
【実施例4】本実施例4では、カニッツァーロ反応抑制
剤として実施例3と同様なベンジルアミンを用い、実施
例1と同様の試験を実施した。実施例3との違いは、ベ
ンジルアミンの濃度が小さいことである。めっき液の組
成およびめっき条件を以下に示す。ただし、水酸化カリ
ウム濃度は、pH=12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・メチルアミン 0.001mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0110】本実施例4の試験結果を図1および図2に
示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応で
消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液中
にベンジルアミンを添加すると、カニッツァーロ反応を
抑制するという本実施例4の効果を確認できた。
【0111】
【実施例5】本実施例5では、カニッツァーロ反応抑制
剤としてヘキサメチレンジアミンを用い、実施例1と同
様の試験を実施した。めっき液の組成およびめっき条件
を以下に示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=
12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ヘキサメチレンジアミン 0.02mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0112】本実施例5の試験結果を図1および図2に
示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応で
消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液中
にヘキサメチレンジアミンを添加すると、カニッツァー
ロ反応を抑制するという本実施例5の効果を確認でき
た。
【0113】
【実施例6】本実施例6では、カニッツァーロ反応抑制
剤としてジエチレントリアミンを用い、実施例1と同様
の試験を実施した。めっき液の組成およびめっき条件を
以下に示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=1
2.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジエチレントリアミン 0.02mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0114】本実施例6の試験結果を図1および図2に
示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応で
消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液中
にジエチレントリアミンを添加すると、カニッツァーロ
反応を抑制するという本実施例6の効果を確認できた。
【0115】
【実施例7】本実施例7では、カニッツァーロ反応抑制
剤としてメタノールを用い、実施例1と同様の試験を実
施した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示
す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4に
なるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・メタノール 1.0mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0116】本実施例7の試験結果を図1および図2に
示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応で
消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液中
にメタノールを添加すると、カニッツァーロ反応を抑制
するという本実施例7の効果を確認できた。
【0117】
【実施例8】本実施例8では、カニッツァーロ反応抑制
剤としてメタ珪酸ナトリウムを用い、実施例1と同様の
試験を実施した。めっき液の組成およびめっき条件を以
下に示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=1
2.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・メタ珪酸ナトリウム 0.003mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0118】本実施例8の試験結果を図1および図2に
示した。さらに、本実施例8のめっき液で得られためっ
き膜の伸び率は12.3%であり、引っ張り強度は31
5MPaと良好であったため、本実施例8のめっき液を
用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成し、スル
ーホールの接続信頼性を評価した。この結果もまとめて
図1および図2に示した。本発明のめっき液では、カニ
ッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の割合が少
なく、めっき液中にメタ珪酸ナトリウムを添加すると、
カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例8の効果
を確認できた。
【0119】
【実施例9】本実施例9では、カニッツァーロ反応抑制
剤としてりん酸を用い、実施例1と同様の試験を実施し
た。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示す。た
だし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4になるよ
うに調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・りん酸 0.02mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0120】本実施例9の試験結果を図1および図2に
示した。さらに、本実施例9のめっき液で得られためっ
き膜の伸び率は5.3%であり、引っ張り強度は360
MPaと良好であったため、本実施例9のめっき液を用
いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成し、スルー
ホールの接続信頼性を評価した。この結果もまとめて図
1および図2に示した。本発明のめっき液では、カニッ
ツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の割合が少な
く、めっき液中にりん酸を添加すると、カニッツァーロ
反応を抑制するという本実施例9の効果を確認できた。
【0121】
【実施例10】本実施例10では、カニッツァーロ反応
抑制剤として二酸化ゲルマニウムを用い、実施例1と同
様の試験を実施した。めっき液の組成およびめっき条件
を以下に示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=
12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・二酸化ゲルマニウム 0.001mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0122】本実施例10の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例10のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は11.8%であり、引っ張り強度
は、328MPaと良好であったため、本実施例10の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添
加すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施
例10の効果を確認できた。
【0123】
【実施例11】本実施例11では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてメタバナジン酸(HVO )を用い、実施例
1と同様の試験を実施した。なお、実施例3との違い
は、めっき液温度が低いことである。めっき液の組成お
よびめっき条件を以下に示す。ただし、水酸化カリウム
濃度は、pH=12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・メタバナジン酸 0.0001mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0124】本実施例11の試験結果を図1および図2
に示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応
で消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液
中にメタバナジン酸を添加すると、カニッツァーロ反応
を抑制するという本実施例11の効果を確認できた。
【0125】
【実施例12】本実施例12では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてすず酸カリウム(KSnO)を用い、実
施例1と同様の試験を実施した。なお、実施例3との違
いは、めっき液温度が低いことである。めっき液の組成
およびめっき条件を以下に示す。ただし、水酸化カリウ
ム濃度は、pH=12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・すず酸カリウム 0.02mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0126】本実施例12の試験結果を図1および図2
に示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応
で消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液
中にベンジルアミンを添加すると、カニッツァーロ反応
を抑制するという本実施例12の効果を確認できた。
【0127】
【実施例13】本実施例13では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてベンジルアミンを用い、実施例1と同様の
試験を実施した。なお、実施例3との違いは、めっき液
温度が低いことである。めっき液の組成およびめっき条
件を以下に示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH
=12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.3mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ベンジルアミン 0.02mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 26℃
【0128】本実施例13の試験結果を図1および図2
に示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応
で消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液
中にベンジルアミンを添加すると、カニッツァーロ反応
を抑制するという本実施例13の効果を確認できた。
【0129】
【実施例14】本実施例14では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、実施例1と同様の
試験を実施した。なお、実施例1との相違は、ジメチル
アミンをめっき液中に単独で添加して用いるのではな
く、グリオキシル酸水溶液にジメチルアミンを加え、そ
れをめっき液に添加したことである。また、めっき液中
のグリオキシル酸濃度を一定に所望の濃度範囲に保つた
めに、めっき液中に補給する補給用のグリオキシル酸水
溶液中にもジメチルアミンを添加した。めっき液の組
成、めっき条件および補給に用いたグリオキシル酸水溶
液の組成を以下に示す。ただし、水酸化カリウム濃度
は、pH=12.4になるように調整した。 [めっき液組成(建浴時)] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.03mol/L (ただし、グリオキシル酸と同時に添加) [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃ [グリオキシル酸補給溶液] ・グリオキシル酸 5.0mol/L ・ジメチルアミン 5.0mol/L
【0130】本実施例14の試験結果を図1および図2
に示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応
で消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、ジメチル
アミンを予め添加したグリオキシル酸を用いることによ
り、めっき液中にジメチルアミンが添加され、カニッツ
ァーロ反応を抑制するという本実施例14の効果を確認
できた。
【0131】
【実施例15】本実施例15では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤として2,2'−ビピリジルを添加
しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を実施し
た。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示す。た
だし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4になるよ
うに調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.02mol/L ・2,2'−ビピリジル 0.0002mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0132】本実施例15の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例15のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は18.3%であり、引っ張り強度
は、315MPaと良好であったため、本実施例15の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添
加すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施
例15の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上
させる添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例15の効果を確認できた。
【0133】
【実施例16】本実施例16では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてベンジルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤として2,2'−ビピリジルを添加
しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を実施し
た。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示す。た
だし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4になるよ
うに調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ベンジルアミン 0.02mol/L ・2,2'−ビピリジル 0.0002mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0134】本実施例16の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例16のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は13.8%であり、引っ張り強度
は、308MPaと良好であったため、本実施例16の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添
加すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施
例16の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上
させる添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例16の効果を確認できた。
【0135】
【実施例17】本実施例17では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤として1,10−フェナントロリ
ンを添加しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を
実施した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示
す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4に
なるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.02mol/L ・1,10−フェナントロリン0.0005mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0136】本実施例17の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例17のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は13.9%であり、引っ張り強度
は、325MPaと良好であったため、本実施例17の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添
加すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施
例17の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上
させる添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例17の効果を確認できた。
【0137】
【実施例18】本実施例18では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤として2,9−ジメチル−1,10
−フェナントロリンを添加しためっき液を用い、実施例
1と同様の試験を実施した。めっき液の組成およびめっ
き条件を以下に示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、
pH=12.4になるように調整した。
【0138】本実施例18の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例18のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は12.6%であり、引っ張り強度
は、333MPaと良好であったため、本実施例18の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添
加すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施
例18の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上
させる添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例18の効果を確認できた。
【0139】
【実施例19】本実施例19では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤としてポリエチレングリコールを
添加しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を実施
した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示す。
ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4になる
ように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.02mol/L ・ポリエチレングリコール 0.001mol/L (平均分子量:1000) [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0140】本実施例19の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例19のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は8.6%であり、引っ張り強度は、
312MPaと良好であったため、本実施例19のめっ
き液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成
し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果も
まとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液で
は、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の
割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添加
すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例
19の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上さ
せる添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例の効果を確認できた。
【0141】
【実施例20】本実施例20では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤としてポリエチレングリコールを
添加しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を実施
した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示す。
ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4になる
ように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.02mol/L ・ポリエチレングリコール 0.015mol/L (平均分子量:600) [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0142】本実施例20の試験結果を図3および図4
に示した。さらに、本実施例20のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は8.8%であり、引っ張り強度は、
322MPaと良好であったため、本実施例20のめっ
き液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成
し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果も
まとめて図3および図4に示した。本発明のめっき液で
は、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の
割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添加
すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例
20の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上さ
せる添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例20の効果を確認できた。
【0143】
【実施例21】本実施例21では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤としてポリプロピレングリコール
を添加しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を実
施した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示
す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4に
なるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.02mol/L ・ポリプロピレングリコール0.0005mol/L (平均分子量:2000) [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0144】本実施例21の試験結果を図3および図4
に示した。さらに、本実施例21のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は6.2%であり、引っ張り強度は、
300MPaと良好であったため、本実施例21のめっ
き液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成
し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果も
まとめて図3および図4に示した。本発明のめっき液で
は、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の
割合が少なく、めっき液中に二酸化ゲルマニウムを添加
すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例
21の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上さ
せる添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例21の効果を確認できた。
【0145】
【実施例22】本実施例22では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてジメチルアミンを用い、さらにめっき膜物
性を向上させる添加剤としてポリエチレングリコールを
添加しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を実施
した。実施例19との相違点は、めっき液温度が低い点
である。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示
す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4に
なるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.3mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.02mol/L ・ポリエチレングリコール 0.015mol/L (平均分子量:600) [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 26℃
【0146】本実施例22の試験結果を図3および図4
に示した。この条件では、めっき速度が小さいため、厚
付けめっきの評価は、実施しなかった。本発明のめっき
液では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル
酸の割合が少なく、めっき液中にジメチルアミンを添加
すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例
22の効果を確認できた。
【0147】
【実施例23】本実施例23では、カニッツァーロ反応
抑制剤としてメタ珪酸ナトリウムを用い、さらにめっき
膜物性を向上させる添加剤として2,2'−ビピリジルを
添加しためっき液を用い、実施例1と同様の試験を実施
した。めっき液の組成およびめっき条件を以下に示す。
ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4になる
ように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・メタ珪酸ナトリウム 0.0025mol/L ・2,2'−ビピリジル 0.00025mol/L ・ポリエチレングリコール 0.001mol/L (平均分子量:1000) [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0148】本実施例23の試験結果を図3および図4
に示した。さらに、本実施例23のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は18.9%であり、引っ張り強度
は、325MPaと良好であったため、本実施例23の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図3および図4に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中にメタ珪酸ナトリウムを添
加すると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施
例23の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上
させる添加剤として2,2'−ビピリジル,ポリエチレン
グリコールを併用すると、カニッツァーロ反応を抑制
し、かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるとい
う本実施例23の効果を確認できた。
【0149】
【実施例24〜34】本実施例24〜34では、めっき
液中に含まれる不純物とめっき特性の関係を検討した。
カニッツァーロ反応抑制剤としてジメチルアミンを用い
た場合、およびカニッツァーロ反応抑制剤としてジメチ
ルアミンを用い、さらにめっき膜物性を向上させる添加
剤として2,2'−ビピリジルを添加した場合で検討し
た。それぞれのめっき液組成およびめっき条件を以下に
示す。ただし、水酸化カリウム濃度は、いずれも、pH
=12.4になるように調整した。 [めっき液組成1] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.005mol/L [めっき液組成2] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ジメチルアミン 0.01mol/L ・2,2'−ビピリジル 0.0004mol/L [めっき条件(共通)] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0150】上記めっき液を用いて、不純物濃度を変化
させたときのめっき特性を図3および図4に示した。カ
ニッツァーロ反応量は、不純物濃度に大きく影響され、
ナトリウムイオン,硝酸イオン(亜硝酸イオン)濃度が、
10mg/L以上となると、カニッツァーロ反応量が増
加する。また、鉄イオンの混入により、めっき液寿命が
短くなることがわかった。
【0151】グリオキシル酸を還元剤としためっき液で
は、めっき液中の不純物であるナトリウムイオン,鉄イ
オン,硝酸イオン,亜硝酸イオン濃度をそれぞれ10m
g/L以下に保つと、ジメチルアミンによるカニッツァ
ーロ反応抑制効果が向上するという本実施例24〜34
の効果を確認できた。さらに、めっき膜物性を向上させ
る添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、
かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られることがわ
かった。
【0152】
【比較例1】本比較例1では、めっき液中にカニッツァ
ーロ反応抑制剤を添加しない場合について述べる。めっ
き膜物性を向上させる添加剤として2,2'−ビピリジル
を添加した。めっき液組成およびめっき条件を以下に示
す。ただし、水酸化カリウム濃度は、pH=12.4に
なるように調整した。
【0153】[めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・2,2'−ビピリジル 0.0005mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【0154】本比較例の試験結果を図3および図4に示
した。被めっき体以外の部分に銅の析出が起こるめっき
液の寿命までにめっき皮膜として析出した銅は、0.1
mol/Lであった。これは、本発明の各実施例に比べ
て最も少ない量である。一方、カニッツァーロ反応によ
り消費されたグリオキシル酸は、0.41mol/Lで
あり、本発明の各実施例に比べて著しく大きな値であっ
た。これらの結果より、めっき液中に投入したグリオキ
シル酸の約67.2%がめっき反応以外のカニッツァー
ロ反応で消費されたことになり、グリオキシル酸の使用
効率が、本発明の各実施例に比べて大変低いことがわか
った。
【0155】また、めっき膜物性を向上させる添加剤を
添加しているにも関わらず、厚付けめっきをした際の熱
衝撃試験、半田耐熱試験の結果は、悪い結果となった。
これは、得られためっき膜にボイドが多数発生したため
であると考えられる。さらに、薄付けめっきに適用した
場合も熱衝撃試験、半田耐熱試験に結果は悪く、詳細な
断面観察の結果、薄付けめっきに存在するめっきボイド
から厚付けした電気銅めっき膜にクラックが発生してい
ることがわかった。
【0156】その結果、本比較例のカニッツァーロ反応
抑制剤を含まないめっき液を薄付けめっきに適用した場
合、薄付けめっきのボイドを起点にめっき膜にクラック
が発生し、信頼性が低下することがわかった。したがっ
て、カニッツァーロ反応抑制剤を含まないめっき液のめ
っき特性は、悪いことがわかった。このことから本発明
の優位性を確認できた。
【0157】
【比較例2】本比較例2では、めっき液中にカニッツァ
ーロ反応抑制剤を添加しない場合について述べる。めっ
き膜物性を向上させる添加剤として、2,2'−ビピリジ
ルを添加した。比較例1と異なる点は、めっき液温度が
低く、グリオキシル酸濃度が高いことである。めっき液
組成およびめっき条件を以下に示す。ただし、水酸化カ
リウム濃度は、pH=12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.3mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・2,2'−ビピリジル 0.0005mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 26℃
【0158】本比較例の試験結果を図3および図4に示
した。被めっき体以外の部分に銅の析出が起こるめっき
液の寿命までにめっき皮膜として析出した銅は、0.1
05mol/Lであった。これは、本発明の各実施例に
比べて少ない量である。一方、カニッツァーロ反応によ
り消費されたグリオキシル酸は、0.41mol/Lで
あり、本発明の各実施例に比べて著しく大きな値であっ
た。これらの結果、めっき液中に投入したグリオキシル
酸の約66.1%がめっき反応以外のカニッツァーロ反
応で消費されたことになり、グリオキシル酸の使用効率
が、本発明の各実施例に比べて大変低いことがわかっ
た。
【0159】また、薄付けめっきに適用した場合の熱衝
撃試験,半田耐熱試験の結果は悪く、詳細な断面観察の
結果、薄付けめっきに存在するめっきボイドから厚付け
した電気銅めっき膜にクラックが発生していることがわ
かった。
【0160】その結果、本比較例のカニッツァーロ反応
抑制剤を含まないめっき液を薄付けめっきに適用した場
合、薄付けめっきのボイドを起点にめっき膜にクラック
が発生し,信頼性が低下することがわかった。
【0161】したがって、カニッツァーロ反応抑制剤を
含まないめっき液のめっき特性は、悪いことがわかっ
た。このことから本発明の優位性を確認できた。
【0162】
【実施例35】ここでは,本発明のめっき方法および配
線板の製造方法について述べる。本発明では、めっき液
建浴後、被めっき基板を投入するまでの間、めっき液を
十分に循環ろ過することを特徴とする。めっき液として
は、実施例26と同様のめっき液を用いた。すなわち、
めっき液中にはFeイオンが11mg/L混入してお
り、そのままめっきした場合には、めっき液寿命となる
までの銅析出量は、図3および図4より0.18mol
/Lである。本実施例35では、被めっき体を めっき
液中に投入する前、めっき液を以下の条件で循環ろ過し
た。
【0163】この時使用しためっき槽の容量は100L
であるので、1分でめっき液が一巡することになる。め
っきに先立ち、循環ろ過を3分間実施した。その結果、
めっき液寿命時Cu析出量は、0.26mol/Lとな
り、Feイオン濃度が10mg/L未満の実施例22と
ほぼ同様となった。また、めっき後、フィルタを取り出
し、20%塩酸+5%過酸化水素水溶液でフィルタを洗
浄し、洗浄液を原子吸光で分析したところ、鉄が検出さ
れた。以上の分析結果によって、めっき液中のFeイオ
ンがろ過されていることがわかった。
【0164】したがって、めっき液建浴後、被めっき体
を投入する前にめっき液を十分に循環ろ過し、めっき液
中の不純物を除去すると、めっき液の長寿命化を達成で
きるという本実施例35の効果を確認できた。
【0165】
【発明の効果】本発明によれば、グリオキシル酸を還元
剤とした無電解銅めっき液中で進行するカニッツァーロ
反応を抑制でき、長期間にわたり良好なめっき特性を示
すめっき液が得られ、信頼性に優れた配線板を製造でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1ないし19のめっき液組成お
よびめっき条件を示す図表である。
【図2】本発明の実施例1ないし19のめっき結果など
を示す図表である。
【図3】本発明の実施例20ないし34および比較例の
めっき液組成およびめっき条件を示す図表である。
【図4】本発明の実施例20ないし34および比較例の
めっき結果などを示す図表である。
【図5】図1〜図4を連結して1枚の図表にする状況を
示す図である。
【手続補正書】
【提出日】平成13年2月27日(2001.2.2
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】銅イオンの還元剤としては、ホルムアルデ
ヒド,グリオキシル酸およびその塩が一般的に用いられ
る。めっき液中には、還元剤の酸化体イオンが蓄積す
る。銅イオンの還元剤としてホルムアルデヒドを用いた
場合の蓄積物は、ぎ酸イオンであり、グリオキシル酸を
用いた場合の蓄積物は、しゅう酸イオンである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0063
【補正方法】変更
【補正内容】
【0063】また、めっき液中に含まれる不純物とし
て、上記ナトリウム以外に、硝酸塩(硝酸イオン),亜硝
酸塩(亜硝酸イオン),鉄塩(鉄イオン)が、めっき特性に
悪影響を及ぼす。硝酸イオン,亜硝酸イオンの不純物
は、めっき膜品質を低下させるだけではなく、カニッツ
ァーロ反応を主とするめっき液中でのグリオキシル酸の
副反応量を増大させる。このグリオキシル酸副反応量の
増大は、グリオキシル酸消費量の増大に伴うめっき液コ
ストの上昇,しゅう酸イオン生成量の増大に伴うめっき
液寿命の短寿命化,それに伴う廃棄物量の増大をもたら
し、好ましくない。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年2月15日(2002.2.1
5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0109
【補正方法】変更
【補正内容】
【0109】
【実施例4】本実施例4では、カニッツァーロ反応抑制
剤として実施例3と同様なベンジルアミンを用い、実施
例1と同様の試験を実施した。実施例3との違いは、ベ
ンジルアミンの濃度が小さいことである。めっき液の組
成およびめっき条件を以下に示す。ただし、水酸化カリ
ウム濃度は、pH=12.4になるように調整した。 [めっき液組成] ・硫酸銅5水和物 0.04mol/L ・エチレンジアミン四酢酸 0.1mol/L ・グリオキシル酸 0.03mol/L ・水酸化カリウム 0.01mol/L ・ベンジルアミン 0.001mol/L [めっき条件] ・pH 12.4 ・液温 70℃
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0126
【補正方法】変更
【補正内容】
【0126】本実施例12の試験結果を図1および図2
に示した。本発明のめっき液では、カニッツァーロ反応
で消費されるグリオキシル酸の割合が少なく、めっき液
中にすず酸カリウムを添加すると、カニッツァーロ反応
を抑制するという本実施例12の効果を確認できた。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0132
【補正方法】変更
【補正内容】
【0132】本実施例15の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例15のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は18.3%であり、引っ張り強度
は、315MPaと良好であったため、本実施例15の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中にジメチルアミンを添加す
ると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例1
5の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上させ
る添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、
かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるという本
実施例15の効果を確認できた。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0134
【補正方法】変更
【補正内容】
【0134】本実施例16の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例16のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は13.8%であり、引っ張り強度
は、308MPaと良好であったため、本実施例16の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中にベンジルアミンを添加す
ると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例1
6の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上させ
る添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、
かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるという本
実施例16の効果を確認できた。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0136
【補正方法】変更
【補正内容】
【0136】本実施例17の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例17のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は13.9%であり、引っ張り強度
は、325MPaと良好であったため、本実施例17の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中にジメチルアミンを添加す
ると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例1
7の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上させ
る添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、
かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるという本
実施例17の効果を確認できた。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0138
【補正方法】変更
【補正内容】
【0138】本実施例18の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例18のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は12.6%であり、引っ張り強度
は、333MPaと良好であったため、本実施例18の
めっき液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作
成し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果
もまとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液
では、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸
の割合が少なく、めっき液中にジメチルアミンを添加す
ると、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例1
8の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上させ
る添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、
かつ、機械的物性に優れためっき膜を得られるという本
実施例18の効果を確認できた。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0140
【補正方法】変更
【補正内容】
【0140】本実施例19の試験結果を図1および図2
に示した。さらに、本実施例19のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は8.6%であり、引っ張り強度は、
312MPaと良好であったため、本実施例19のめっ
き液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成
し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果も
まとめて図1および図2に示した。本発明のめっき液で
は、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の
割合が少なく、めっき液中にジメチルアミンを添加する
と、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例19
の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上させる
添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、か
つ、機械的物性に優れためっき膜を得られるという本実
施例の効果を確認できた。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0142
【補正方法】変更
【補正内容】
【0142】本実施例20の試験結果を図3および図4
に示した。さらに、本実施例20のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は8.8%であり、引っ張り強度は、
322MPaと良好であったため、本実施例20のめっ
き液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成
し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果も
まとめて図3および図4に示した。本発明のめっき液で
は、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の
割合が少なく、めっき液中にジメチルアミンを添加する
と、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例20
の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上させる
添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、か
つ、機械的物性に優れためっき膜を得られるという本実
施例20の効果を確認できた。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0144
【補正方法】変更
【補正内容】
【0144】本実施例21の試験結果を図3および図4
に示した。さらに、本実施例21のめっき液で得られた
めっき膜の伸び率は6.2%であり、引っ張り強度は、
300MPaと良好であったため、本実施例21のめっ
き液を用いて厚付けめっきを実行し、試験基板を作成
し、スルーホールの接続信頼性を評価した。この結果も
まとめて図3および図4に示した。本発明のめっき液で
は、カニッツァーロ反応で消費されるグリオキシル酸の
割合が少なく、めっき液中にジメチルアミンを添加する
と、カニッツァーロ反応を抑制するという本実施例21
の効果を確認できた。また、めっき膜物性を向上させる
添加剤を併用すると、カニッツァーロ反応を抑制し、か
つ、機械的物性に優れためっき膜を得られるという本実
施例21の効果を確認できた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤星 晴夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高井 英次 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 西村 尚樹 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 (72)発明者 飯田 正 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバー事業部 内 (72)発明者 上田 佳功 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバー事業部 内 Fターム(参考) 4K022 AA18 AA42 BA08 BA31 DA01 DB01 DB04 DB07 DB18 DB21 DB28 4K024 AA09 AB02 AB17 BA09 BA12 BB11 GA14 GA16 4K044 AA01 AA16 AB02 BA06 BB03 BC08 BC11 CA15 CA18 5E343 AA02 AA15 AA17 BB24 CC62 CC71 DD34 DD35 DD43 ER02 ER16 ER18 FF17 GG20

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅イオン,銅イオンの錯化剤,銅イオン
    還元剤,およびpH調整剤を含む無電解銅めっき液にお
    いて、 銅イオン還元剤がグリオキシル酸またはその塩であり、 pH調整剤が水酸化カリウムであり、 さらに、前記無電解銅めっき液中に0.0001mol
    /L以上のメタ珪酸,メタ珪酸塩,二酸化ゲルマニウ
    ム,ゲルマニウム酸塩,りん酸,りん酸塩,バナジン
    酸,バナジン酸塩,すず酸,すず酸塩のうち少なくとも
    1種を含むことを特徴とする無電解銅めっき液。
  2. 【請求項2】 銅イオン,銅イオンの錯化剤,銅イオン
    還元剤,およびpH調整剤を含む無電解銅めっき液にお
    いて、 銅イオン還元剤がグリオキシル酸またはその塩であり、 pH調整剤が水酸化カリウムであり、 さらに、前記無電解銅めっき液中に0.001mol/
    L以上の第1級アミン,第2級アミン,メタノールのう
    ち少なくとも1種を含むことを特徴とする無電解銅めっ
    き液。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の無電解銅めっ
    き液において、 さらに、前記無電解銅めっき液中に2,2'−ビピリジ
    ル,1,10−フェナントロリン,2,9−ジメチル−
    1,10−フェナントロリン,ポリエチレングリコー
    ル,ポリプロピレングリコールの少なくとも1種を含む
    ことを特徴とする無電解銅めっき液。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか一項に記載
    の無電解銅めっき液において、 前記無電解銅めっき液中に含まれるナトリウムイオン,
    鉄イオン,硝酸イオン,亜硝酸イオンがそれぞれ10m
    g/L以下であることを特徴とする無電解銅めっき液。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか一項に記載
    の無電解銅めっき液を用いる無電解銅めっき方法であっ
    て、 めっき液建浴後、被めっき体のめっき処理に先立ち、め
    っき液を連続的に循環ろ過することを特徴とする無電解
    銅めっき方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の無電解銅めっき液を用
    いる無電解銅めっき方法において、 めっき液建浴後、被めっき体のめっき処理に先立ち、め
    っき液を連続的に循環ろ過する時間Tが、めっき液量を
    V,単位時間あたりの循環量をYとしたとき、Y・T>
    3Vとなる時間であることを特徴とする無電解銅めっき
    方法。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし4のいずれか一項に記載
    の無電解銅めっき液を用いる配線板の製造方法であっ
    て、 めっき液建浴後、基板のめっき処理に先立ち、めっき液
    を連続的に循環ろ過することを特徴とする配線板の製造
    方法。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の無電解銅めっき液を用
    いる配線板の製造方法において、 めっき液建浴後、基板のめっき処理に先立ち、めっき液
    を連続的に循環ろ過する時間Tが、めっき液量をV,単
    位時間あたりの循環量をYとしたとき、Y・T>3Vと
    なる時間であることを特徴とする配線板の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1ないし4のいずれか一項に記載
    の無電解銅めっき液を用いて銅膜を形成した後、 前記銅膜を給電膜として電気めっきすることを特徴とす
    る配線板の製造方法。
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