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JP7416425B2 - Plating pretreatment method for aluminum and aluminum alloys - Google Patents

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JP7416425B2 JP2020203191A JP2020203191A JP7416425B2 JP 7416425 B2 JP7416425 B2 JP 7416425B2 JP 2020203191 A JP2020203191 A JP 2020203191A JP 2020203191 A JP2020203191 A JP 2020203191A JP 7416425 B2 JP7416425 B2 JP 7416425B2
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Description

本件発明は、アルミニウムおよびアルミニウム合金、特に半導体用アルミニウム電極やアルミニウム合金電極上へ無電解ニッケルめっきを行うためのめっき前処理方法に関する。 The present invention relates to a plating pretreatment method for performing electroless nickel plating on aluminum and aluminum alloys, particularly aluminum electrodes for semiconductors and aluminum alloy electrodes.

従来から、半導体デバイスの金属配線には、電気伝導率、耐熱性、コスト、化学的安定性、ケイ素材料や酸化ケイ素材料との反応性および接着性等の観点から、アルミニウムが使用されてきた。アルミニウムは、エレクトロマイグレーション現象によって、通電時にケイ素材料や酸化ケイ素材料中に移動しやすい性質をもつ。その防止策として、アルミニウムと他の材料との間にチタン系材料からなる層を介在させた積層構造とする方法、アルミニウムにケイ素や銅を0.5~1.0重量%の範囲で含有させたアルミニウム合金を用いる方法が知られている。また、半導体デバイス最外層の接続用電極材料として、同様の理由から、アルミニウム、あるいは、アルミニウム-ケイ素合金、アルミニウム-銅合金、アルミニウム-ケイ素-銅合金等のアルミニウム合金が使用されている。 Conventionally, aluminum has been used for metal wiring of semiconductor devices from the viewpoints of electrical conductivity, heat resistance, cost, chemical stability, reactivity with silicon materials and silicon oxide materials, adhesiveness, etc. Aluminum has the property of easily moving into silicon materials and silicon oxide materials when electricity is applied due to the electromigration phenomenon. To prevent this, there are methods to create a laminated structure in which a layer of titanium-based material is interposed between aluminum and other materials, and a method in which aluminum contains silicon or copper in a range of 0.5 to 1.0% by weight. A method using an aluminum alloy is known. Furthermore, for the same reason, aluminum or an aluminum alloy such as an aluminum-silicon alloy, an aluminum-copper alloy, or an aluminum-silicon-copper alloy is used as a connecting electrode material for the outermost layer of a semiconductor device.

このようなアルミニウムやアルミニウム合金からなる電極のはんだ濡れ性を向上させるためには、アルミニウムやアルミニウム合金からなる電極に、無電解ニッケルめっき、置換金めっき等を施す。そして、アルミニウムやアルミニウム合金に無電解ニッケルめっきを施すための前処理工程として、ダブルジンケート法が知られている。通常、ダブルジンケート法は、脱脂処理、酸またはアルカリによるエッチング処理が行われ、次に、第1亜鉛置換→硝酸剥離→第2亜鉛置換からなる2回の亜鉛置換処理、いわゆるダブルジンケート処理が施され、緻密な亜鉛置換皮膜を形成する。その後、亜鉛置換皮膜上に無電解ニッケルめっきによりニッケル膜が形成される。 In order to improve the solder wettability of such electrodes made of aluminum or aluminum alloys, electroless nickel plating, displacement gold plating, etc. are applied to the electrodes made of aluminum or aluminum alloys. A double zincate method is known as a pretreatment process for applying electroless nickel plating to aluminum or aluminum alloys. Normally, in the double zincate method, degreasing treatment and acid or alkali etching treatment are performed, and then zinc replacement treatment is performed twice, consisting of first zinc replacement → nitric acid stripping → second zinc replacement, so-called double zincate treatment. to form a dense zinc-substituted film. Thereafter, a nickel film is formed on the zinc-substituted film by electroless nickel plating.

このダブルジンケート法による前処理を行った後に、無電解ニッケルめっき、置換金めっき等を施してはんだ濡れ性を向上させた電極の表面状態は、電極を構成するアルミニウム合金の表面状態によって大きく異なることが知られている。例えば、アルミニウム-ケイ素合金電極では、ジンケート処理における亜鉛置換が不均一で、めっき膜はノジュールの多い粗れた状態となることが指摘されており、めっき膜の密着性、めっき後のはんだ濡れ性、接続信頼性を低下させるという問題があった。 The surface condition of the electrode, which has been pretreated by this double zincate method and then subjected to electroless nickel plating, displacement gold plating, etc. to improve solder wettability, varies greatly depending on the surface condition of the aluminum alloy that makes up the electrode. It has been known. For example, it has been pointed out that in aluminum-silicon alloy electrodes, zinc substitution during zincate treatment is uneven, resulting in a rough plating film with many nodules, which improves the adhesion of the plating film and the solder wettability after plating. , there was a problem of lowering connection reliability.

そこで特許文献1は、ジンケート処理を行うための前処理として、アルミニウム及びアルミニウム合金をエッチングする前処理方法を提案している。この前処理方法は、アルミニウムやアルミニウム合金に脱脂処理を施し、水洗した後、銅イオンを含有するエッチング溶液でアルミニウムやアルミニウム合金をエッチングする。次いで、水洗した後、銅溶解剤を含む洗浄溶液を用いてエッチング残渣をアルミニウムはアルミニウム合金上から除去する。このような前処理を施すことによって、アルミニウム、アルミニウム合金表面の形状が、ジンケート処理を良好に行うことができる細かい凹凸状となる。そして、その後形成されたニッケルめっき膜はノジュールの発生がなく良好な密着性や皮膜外観をもつものとなることを開示している。 Therefore, Patent Document 1 proposes a pretreatment method for etching aluminum and aluminum alloys as a pretreatment for zincate treatment. In this pretreatment method, aluminum or an aluminum alloy is degreased, washed with water, and then the aluminum or aluminum alloy is etched with an etching solution containing copper ions. Next, after washing with water, etching residues are removed from the aluminum alloy using a washing solution containing a copper dissolving agent. By performing such pre-treatment, the surface of aluminum or aluminum alloy has a finely uneven shape that allows the zincate treatment to be performed satisfactorily. It is also disclosed that the nickel plating film formed thereafter has good adhesion and film appearance without the generation of nodules.

ただし、このような前処理方法のエッチング工程には、アルミニウム素材の特定の結晶配向面((100)面)において、添加金属が置換されずにエッチングだけが進行してしまう「置換抜け」問題があることも近年知られている。エッチング工程において置換抜けが発生した場所の表面には、細かい凹凸形状が形成されない。細かい凹凸形状が形成されなかった表面では、その後のジンケート処理において、亜鉛が置換せず、亜鉛が置換されなかった場所として残る。このような表面を有するアルミニウム素材にニッケルめっきを施しても、亜鉛が置換されなかった場所ではニッケルが析出せず、ニッケルめっき皮膜の密着性が不十分になったり、ニッケルめっき皮膜の外観不良が生じたりする。 However, the etching process of such a pretreatment method has the problem of "replacement omission" in which only etching progresses without replacing the added metal on a specific crystal orientation plane ((100) plane) of the aluminum material. It has also been known in recent years. Fine irregularities are not formed on the surface where substitution omissions occur during the etching process. On the surface where fine irregularities are not formed, zinc is not replaced in the subsequent zincate treatment, and the surface remains as a place where zinc has not been replaced. Even if nickel plating is applied to an aluminum material with such a surface, nickel will not precipitate in areas where zinc has not been replaced, resulting in insufficient adhesion of the nickel plating film or poor appearance of the nickel plating film. Occurs.

そこで、特許文献2は、銀イオン及び/又は銅イオンと、銀イオン及び/又は銅イオンの可溶化剤を含有し、pHが10~13.5である除去液を用いて、アルミニウム又はアルミニウム合金上に生成したアルミニウム酸化皮膜を処理する方法を提案している。この方法によって、酸化皮膜を迅速に除去し、更に特定の結晶配向面((100)面)に対しても均一にエッチングし添加金属を置換することが可能だとしている。さらに当該除去液は、水酸化第4級アンモニウム化合物を含有することによって、アルミニウム又はアルミニウム合金表面の過度のエッチングを抑制するとしている。 Therefore, Patent Document 2 discloses that aluminum or aluminum alloys are removed using a removing solution containing silver ions and/or copper ions and a solubilizing agent for the silver ions and/or copper ions and having a pH of 10 to 13.5. A method for treating the aluminum oxide film formed on the surface is proposed. It is said that this method makes it possible to quickly remove the oxide film, and also to uniformly etch even a specific crystal orientation plane ((100) plane) and replace the added metal. Furthermore, the removal liquid contains a quaternary ammonium hydroxide compound to suppress excessive etching of the surface of aluminum or aluminum alloy.

特開2004-346405号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-346405 特開2012-26029号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-26029

しかしながら、特許文献2に開示の除去液は、エッチング処理によって酸化銀の沈殿が発生するため、浴安定性が低い。そのため、ジンケート処理を行うための前処理工程を安定して行うことができない。さらに、特許文献2に開示の除去液は、除去液のpH値が10~13.5と高いため、前処理中のアルミニウム素材の侵食量が1.0μm以上と大きい。そのため、アルミニウム素材が薄膜である場合、当該除去液を使用することができない、という問題があった。 However, the removal liquid disclosed in Patent Document 2 has low bath stability because silver oxide precipitates during the etching process. Therefore, the pretreatment step for zincate treatment cannot be performed stably. Furthermore, since the removal liquid disclosed in Patent Document 2 has a high pH value of 10 to 13.5, the amount of corrosion of the aluminum material during pretreatment is as large as 1.0 μm or more. Therefore, when the aluminum material is a thin film, there is a problem in that the removal liquid cannot be used.

本件発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、アルミニウムやアルミニウム合金上に良好な密着性、皮膜外観をもつニッケル膜を無電解ニッケルめっきにより形成可能とするためのジンケート処理のめっき前処理方法である。すなわち、本件発明は、アルミニウム素材の結晶配向面((100)面)でも添加金属が置換され、いかなる結晶配向面に対しても添加金属の置換抜けが生じない前処理方法であり、かつ、浴安定性が高く、前処理中のアルミニウム素材の侵食量が0.1μm以下であるめっき前処理方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above circumstances, and is a method of zincate treatment to enable formation of a nickel film with good adhesion and film appearance on aluminum or aluminum alloy by electroless nickel plating. This is a plating pretreatment method. In other words, the present invention is a pretreatment method in which the added metal is substituted even on the crystal orientation plane ((100) plane) of the aluminum material, and the addition metal is not substituted or omitted from any crystal orientation plane. It is an object of the present invention to provide a plating pretreatment method that is highly stable and in which the amount of corrosion of an aluminum material during pretreatment is 0.1 μm or less.

この課題を解決するために、鋭意研究の結果、以下の発明に想到した。 In order to solve this problem, as a result of intensive research, we came up with the following invention.

本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金にジンケート処理、無電解ニッケルめっきを行うためのめっき前処理方法は、アルミニウムおよびアルミニウム合金にジンケート処理、無電解ニッケルめっきを行うためのめっき前処理方法であって、銀イオンと銀の錯化剤とを含み、pHが8以上9.9以下であるアルカリエッチング溶液で前記アルミニウムおよびアルミニウム合金をエッチングする工程と、前記エッチング後の前記アルミニウムおよびアルミニウム合金から、銀を溶解することができる洗浄溶液を用いて前記エッチング工程で前記アルミニウムおよびアルミニウム合金の表面に置換析出させた金属を除去する工程とを有することを特徴とするアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法を採用した。 The plating pretreatment method for zincate treatment and electroless nickel plating on aluminum and aluminum alloys according to the present invention is a plating pretreatment method for zincate treatment and electroless nickel plating on aluminum and aluminum alloys, comprising: etching the aluminum and aluminum alloy with an alkaline etching solution containing silver ions and a silver complexing agent and having a pH of 8 or more and 9.9 or less; and removing silver from the aluminum and aluminum alloy after the etching. Adopting a method for pre-treatment of plating aluminum and aluminum alloys, which comprises a step of removing the metal displaced and precipitated on the surfaces of the aluminum and aluminum alloys in the etching step using a cleaning solution that can dissolve the aluminum and aluminum alloys. did.

本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法は、アルミニウム素材の結晶配向面((100)面)でも添加金属が置換され、いかなる結晶配向面に対しても添加金属の置換抜けが発生せず、かつ、浴安定性が高い。すなわち、当該めっき前処理方法を採用することによって、ジンケート処理前の、めっき前処理工程を、いかなる結晶配向面に対しても均一に安定して行うことができ、かつ、その後形成されたニッケルめっき膜は、ノジュールの発生がなく、良好な密着性や皮膜外観をもつものとなる。さらに、当該めっき前処理方法は、アルミニウム素材の侵食量が0.1μm以下である。したがって、処理対象であるアルミニウム素材の膜厚が薄い場合であっても、当該めっき前処理方法を適用することができる。 In the pre-plating method for aluminum and aluminum alloys according to the present invention, the additive metal is also substituted on the crystal orientation plane ((100) plane) of the aluminum material, and no substitution or omission of the additive metal occurs on any crystal orientation plane. and has high bath stability. In other words, by adopting the plating pretreatment method, the plating pretreatment step before the zincate treatment can be performed uniformly and stably on any crystal orientation surface, and the nickel plating formed afterwards can be performed uniformly and stably. The film does not generate nodules and has good adhesion and film appearance. Furthermore, in the plating pretreatment method, the amount of corrosion of the aluminum material is 0.1 μm or less. Therefore, even when the film thickness of the aluminum material to be treated is thin, the plating pretreatment method can be applied.

実施例4におけるニッケルめっき皮膜の外観写真である。3 is a photograph of the appearance of a nickel plating film in Example 4. 比較例2におけるニッケルめっき皮膜の外観写真である。3 is a photograph of the appearance of a nickel plating film in Comparative Example 2.

以下、本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法の実施の形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a method for plating pretreatment of aluminum and aluminum alloys according to the present invention will be described.

本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金にジンケート処理、無電解ニッケルめっきを行うためのめっき前処理方法は、銀イオンと銀の錯化剤とを含み、pHが8以上10以下であるアルカリエッチング溶液でアルミニウム、アルミニウム合金をエッチングする工程と、エッチング後のアルミニウム、アルミニウム合金から、銀を溶解することができる洗浄溶液を用いてエッチング工程で前記アルミニウムおよびアルミニウム合金の表面に置換析出させた金属を除去する工程とを有している。 The plating pretreatment method for performing zincate treatment and electroless nickel plating on aluminum and aluminum alloys according to the present invention uses an alkaline etching solution containing silver ions and a silver complexing agent and having a pH of 8 or more and 10 or less. A process of etching aluminum and aluminum alloys, and removing metals precipitated by substitution on the surfaces of the aluminum and aluminum alloys in the etching process using a cleaning solution that can dissolve silver from the etched aluminum and aluminum alloys. It has a process.

具体的には、アルミニウムやアルミニウム合金に脱脂処理を施し、水洗した後、本件発明に係るめっき前処理を施す。当該めっき前処理を施した後、ダブルジンケート処理、無電解ニッケルめっきにより、アルミニウムやアルミニウム合金の表面にニッケル膜を形成することができる。当該めっき前処理を施すことにより、めっき前処理工程をアルミニウム素材のいかなる結晶配向面に対しても均一に安定して行うことができ、かつ、その後形成されたニッケルめっき膜は、ノジュールの発生がなく、良好な密着性や皮膜外観をもつものとなる。さらに、処理対象であるアルミニウム素材の膜厚が薄い場合であっても、当該めっき前処理方法を適用することができる。 Specifically, aluminum or an aluminum alloy is subjected to degreasing treatment, washed with water, and then subjected to the plating pretreatment according to the present invention. After performing the plating pretreatment, a nickel film can be formed on the surface of aluminum or aluminum alloy by double zincate treatment or electroless nickel plating. By performing the plating pre-treatment, the plating pre-treatment process can be performed uniformly and stably on any crystal orientation plane of the aluminum material, and the nickel plating film formed thereafter is free from the generation of nodules. The result is a film with good adhesion and film appearance. Furthermore, even if the aluminum material to be treated has a small film thickness, the plating pretreatment method can be applied.

本件発明のめっき前処理を施す対象であるアルミニウム合金としては、アルミニウム-ケイ素合金、アルミニウム-銅合金、アルミニウム-ケイ素-銅合金、アルミニウム-ネオジウム合金等のアルミニウム合金などが挙げられる。 Examples of the aluminum alloy to be subjected to the plating pretreatment of the present invention include aluminum alloys such as aluminum-silicon alloy, aluminum-copper alloy, aluminum-silicon-copper alloy, and aluminum-neodymium alloy.

〔アルカリエッチング溶液〕
本件発明に係るアルカリエッチング溶液は、銀イオンと銀の錯化剤とを含んでいる。アルカリエッチング溶液に銀イオンを含むことによって、アルミニウム素材のいかなる結晶配向面に対しても添加金属である銀の置換抜けが生じない。その後、本件発明に係る洗浄溶液を用いてアルミニウムおよびアルミニウム合金の表面に置換析出した銀を除去することによって、アルミニウム、アルミニウム合金の表面はジンケート処理を良好に行うことができる状態となる。具体的には、当該アルカリエッチング溶液でエッチングすることによって、アルミニウム、アルミニウム合金表面の酸化膜を完全に溶解するとともに、アルミニウム、アルミニウム合金表面に銀が置換析出する。そして、その後、本件発明に係る洗浄溶液を用いて、置換析出した銀を除去することによって、アルミニウム、アルミニウム合金表面が、ジンケート処理を良好に行うことができる細かい凹凸状となる。
[Alkaline etching solution]
The alkaline etching solution according to the present invention contains silver ions and a silver complexing agent. By containing silver ions in the alkaline etching solution, substitution and omission of silver, which is an added metal, does not occur in any crystal orientation plane of the aluminum material. Thereafter, the cleaning solution according to the present invention is used to remove silver deposited by displacement on the surfaces of aluminum and aluminum alloys, thereby bringing the surfaces of aluminum and aluminum alloys into a state where zincate treatment can be performed satisfactorily. Specifically, by etching with the alkaline etching solution, the oxide film on the surface of aluminum and aluminum alloy is completely dissolved, and silver is precipitated by substitution on the surface of aluminum and aluminum alloy. Then, by removing the silver deposited by displacement using the cleaning solution according to the present invention, the surface of the aluminum or aluminum alloy becomes finely uneven so that the zincate treatment can be performed well.

アルカリエッチング溶液のpHは8以上10以下が好ましい。アルミニウム素材を過度にエッチングしないからである。このことによって、本件発明に係るアルカリエッチング溶液は、エッチングを抑えるための化合物、例えば水酸化第4級アンモニウム化合物などのアルカリ化合物を必要としない。アルミニウム素材を過度にエッチングしないことを考慮すると、pH値の上限値は9.9であることがより好ましい。 The pH of the alkaline etching solution is preferably 8 or more and 10 or less. This is because the aluminum material is not excessively etched. As a result, the alkaline etching solution according to the present invention does not require a compound to suppress etching, such as an alkaline compound such as a quaternary ammonium hydroxide compound. In consideration of not excessively etching the aluminum material, the upper limit of the pH value is more preferably 9.9.

アルカリエッチング溶液に銀イオンを供給する化合物としては、硝酸銀、塩化銀、酸化銀、炭酸銀、メタンスルホン酸銀、臭化銀、ヨウ化銀、バナジン酸銀、硫酸銀、チオシアン銀、酢酸銀などが挙げられる。しかしここに挙げた化合物に制限されるものではなく、これらの化合物の1種を単独で用いても、又は2種以上を用いても良い。 Compounds that supply silver ions to the alkaline etching solution include silver nitrate, silver chloride, silver oxide, silver carbonate, silver methanesulfonate, silver bromide, silver iodide, silver vanadate, silver sulfate, silver thiocyanate, silver acetate, etc. can be mentioned. However, the present invention is not limited to the compounds listed here, and one type of these compounds may be used alone, or two or more types of these compounds may be used.

上述の銀イオンの濃度は、0.1mg/L以上1000mg/L以下であることが好ましい。銀イオンの濃度が0.1mg/L未満、もしくは1000mg/Lを超える場合、めっき前処理工程後のアルミニウム、アルミニウム合金表面が、適切な凹凸状とならず、形成されたニッケル膜にノジュールの発生がみられ、密着性の低下し、皮膜外観が悪化するからである。 The concentration of the above-mentioned silver ions is preferably 0.1 mg/L or more and 1000 mg/L or less. If the concentration of silver ions is less than 0.1 mg/L or more than 1000 mg/L, the surface of aluminum or aluminum alloy after the plating pretreatment process will not have an appropriate unevenness, and nodules will occur on the formed nickel film. This is because the adhesion is reduced and the appearance of the film is deteriorated.

また、銀の錯化剤としては、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)又はその塩、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン、こはく酸イミド、ヒダントイン化合物、サリチル酸、ニコチン酸、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、バルビツール酸化合物、イミダゾール、トリアゾール、ピリジン、アミノピリジン、ピリジンカルボン酸類などが挙げられる。特に、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)又はその塩の群より選択される1種以上であることが好ましい。銀の錯化剤として、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)又はその塩の群より選択される1種以上を用いることによって、アルミニウム素材の特定の結晶配向面((100)面)でも添加金属が置換され、いかなる結晶配向面に対しても添加金属の置換抜けが発生せず、かつ、アルカリエッチング溶液の浴安定性が高くなるからである。 In addition, silver complexing agents include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) or its salt, nitrilotriacetic acid, ethylenediamine, succinimide, hydantoin compounds, salicylic acid, nicotinic acid, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, barbituric acid. Examples include compounds such as imidazole, triazole, pyridine, aminopyridine, and pyridine carboxylic acids. In particular, it is preferably one or more selected from the group of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) or its salts. By using one or more selected from the group of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) or its salts as a silver complexing agent, the added metal can be substituted even in a specific crystal orientation plane ((100) plane) of the aluminum material. This is because the added metal will not be substituted or omitted from any crystal orientation plane, and the bath stability of the alkaline etching solution will be increased.

上述の銀の錯化剤の濃度は、0.01g/L以上10g/L以下であることが好ましい。銀の錯化剤の濃度が0.01g/L未満の場合、酸化銀の沈殿が発生し、浴が不安定になるおそれがある。10g/Lを超える場合、アルミニウム上へ添加金属の置換が生じないおそれがあるからである。 The concentration of the silver complexing agent described above is preferably 0.01 g/L or more and 10 g/L or less. If the concentration of the silver complexing agent is less than 0.01 g/L, silver oxide may precipitate and the bath may become unstable. This is because if it exceeds 10 g/L, there is a risk that the added metal will not be substituted onto the aluminum.

アルカリエッチング溶液は、pH調整剤として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムの群より選択される1種以上を含有することが好ましい。アルカリエッチング溶液のpHを8以上10以下に調整することができるからである。 It is preferable that the alkaline etching solution contains one or more types selected from the group of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium hydroxide, and magnesium hydroxide as a pH adjuster. This is because the pH of the alkaline etching solution can be adjusted to 8 or more and 10 or less.

また、アルカリエッチング溶液は、pH緩衝剤として、炭酸水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム等のリン酸塩、トリポリリン酸ナトリウムやポリリン酸ナトリウム等のポリリン酸塩、炭酸ナトリウムや炭酸カルシウムなどの炭酸塩、四ホウ酸ナトリウムや四ホウ酸アンモニウムなどのホウ酸塩の群より選択される1種以上を含有することが好ましい。アルカリエッチング溶液を用いてアルミニウム素材のエッチング処理を行うと、浴中の水酸化物イオンが消費され、pH値が低下していく。pH緩衝剤をアルカリエッチング溶液に添加することによって、エッチング処理中のpH値の変動を抑制でき、アルカリエッチング溶液のpHを8以上10以下に保つことができるからである。なお、pHが8以上10以下の範囲で緩衝性を持つ化合物であれば、上述に限定されず、pH緩衝剤として使用できる。 In addition, alkaline etching solutions can be used as pH buffers such as phosphates such as sodium bicarbonate and trisodium phosphate, polyphosphates such as sodium tripolyphosphate and sodium polyphosphate, carbonates such as sodium carbonate and calcium carbonate, and phosphates such as sodium bicarbonate and trisodium phosphate. It is preferable to contain one or more selected from the group of borates such as sodium borate and ammonium tetraborate. When an aluminum material is etched using an alkaline etching solution, hydroxide ions in the bath are consumed and the pH value decreases. This is because by adding the pH buffer to the alkaline etching solution, it is possible to suppress fluctuations in the pH value during the etching process, and the pH of the alkaline etching solution can be maintained at 8 or more and 10 or less. Note that any compound having a buffering property in the pH range of 8 or more and 10 or less can be used as a pH buffer without being limited to the above.

さらに、アルカリエッチング溶液は、界面活性剤を0.1mg/L以上1000mg/L以下で含有するものであってもよい。アルミニウムおよびアルミニウム合金の表面に、水濡れ性を与えることによって、アルミニウム、アルミニウム合金の表面を均一にエッチングし、添加金属の置換を行うことができるからである。 Furthermore, the alkaline etching solution may contain a surfactant in an amount of 0.1 mg/L or more and 1000 mg/L or less. This is because by imparting water wettability to the surfaces of aluminum and aluminum alloys, the surfaces of aluminum and aluminum alloys can be uniformly etched and the added metal can be replaced.

界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、グリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、アルキルグリコシド等のノニオン系界面活性剤、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、脂肪族モノカルボン酸塩、ジアルキルスルホこはく酸塩、アルカンスルホン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸―ホルムアミド縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸塩等のアニオン系界面活性剤、モノアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、トリアルキルアミン塩、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化アルキルベンザルコニウム等のカチオン系界面活性剤などが挙げられる。しかしここに挙げた化合物に制限されるものではなく、これらの1種を単独で用いても、又は2種以上を用いても良い。 As surfactants, nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, glycol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, alkyl glycoside, alkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, aliphatic Anionic surfactants such as monocarboxylate, dialkyl sulfosuccinate, alkanesulfonate, linear alkylbenzene sulfonate, naphthalene sulfonic acid-formamide condensate, alkylnaphthalene sulfonate, monoalkylamine salt, dialkyl Examples include cationic surfactants such as amine salts, trialkylamine salts, alkyltrimethylammonium chlorides, dialkyldimethylammonium chlorides, and alkylbenzalkonium chlorides. However, the compounds are not limited to those listed here, and one type thereof may be used alone or two or more types may be used.

〔洗浄溶液〕
本件発明に係る洗浄溶液は、アルカリエッチング溶液でアルミニウム、アルミニウム合金表面に置換析出した銀を酸化して溶解するものである。置換析出した銀を除去することによって、アルミニウム、アルミニウム合金表面が、細かい凹凸状となる。当該洗浄溶液が含有する酸化剤としては、硝酸、硝酸鉄、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素などが挙げられる。特に、銀の酸化剤としては硝酸、硝酸鉄及び過硫酸塩の群より選択される1種以上であることが好ましい。これらの酸化剤を用いた洗浄溶液中では、アルミニウムは表面に不働態を形成し、過度に侵食されないからである。
[Cleaning solution]
The cleaning solution according to the present invention oxidizes and dissolves silver deposited on the surface of aluminum or aluminum alloy by substitution with an alkaline etching solution. By removing the silver deposited by substitution, the surface of the aluminum or aluminum alloy becomes finely uneven. Examples of the oxidizing agent contained in the cleaning solution include nitric acid, iron nitrate, persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate, and hydrogen peroxide. In particular, the silver oxidizing agent is preferably one or more selected from the group of nitric acid, iron nitrate, and persulfate. This is because in cleaning solutions using these oxidizing agents, aluminum forms a passive state on the surface and is not excessively corroded.

上述の酸化剤の濃度は、1g/L以上500g/L以下であることが好ましい。酸化剤の濃度が1g/L未満であると、形成されたニッケルめっき膜にノジュールの発生がみられ、密着性が低下し、皮膜外観が悪化するため好ましくない。また、酸化剤の濃度が500g/Lを超えても洗浄溶液として使用可能ではあるが、必要以上の酸化剤は無駄になってしまうことから好ましくない。 The concentration of the above-mentioned oxidizing agent is preferably 1 g/L or more and 500 g/L or less. If the concentration of the oxidizing agent is less than 1 g/L, nodules are observed in the formed nickel plating film, the adhesion is reduced, and the appearance of the film is deteriorated, which is not preferable. Further, even if the concentration of the oxidizing agent exceeds 500 g/L, it can be used as a cleaning solution, but it is not preferable because more oxidizing agent than necessary will be wasted.

〔めっき前処理方法〕
本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法の工程について説明する。このめっき前処理工程では、脱脂処理を施し、その後、脱脂処理に用いた薬剤を洗い落とすために水洗した、アルミニウムやアルミニウム合金を用いる。このアルミニウムやアルミニウム合金を、上述のアルカリエッチング溶液に浸漬する。これを本件発明ではエッチング工程と呼ぶ。このとき、アルカリエッチング溶液の液温は特に制限されないが、例えば、20~80℃の範囲とするのが好ましい。液温が20℃未満であると、アルミニウムやアルミニウム合金表面の酸化皮膜を溶解できない場合があり、好ましくない。液温が80℃を超えると、アルミニウムやアルミニウム合金が溶出することがあるため、好ましくない。
[Plating pretreatment method]
The steps of the plating pretreatment method for aluminum and aluminum alloys according to the present invention will be explained. In this plating pretreatment step, aluminum or aluminum alloy is used, which has been degreased and then washed with water to wash off the chemicals used in the degreasing treatment. This aluminum or aluminum alloy is immersed in the above-mentioned alkaline etching solution. This is called an etching process in the present invention. At this time, the temperature of the alkaline etching solution is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 to 80°C, for example. If the liquid temperature is less than 20°C, it may not be possible to dissolve the oxide film on the surface of aluminum or aluminum alloy, which is not preferable. If the liquid temperature exceeds 80°C, aluminum or aluminum alloy may be eluted, which is not preferable.

アルカリエッチング溶液への浸漬時間は特に制限されず、処理対象であるアルミニウムやアルミニウム合金の表面状態、例えばアルミニウム酸化皮膜の膜厚等に基づいて、適切に設定することができる。通常は、10秒以上300秒以下であるのが好ましい。浸漬時間が10秒未満の場合は、アルミニウムやアルミニウム合金表面の酸化皮膜を十分に溶解することができないため、好ましくない。浸漬時間が300秒を超えると、アルミニウムやアルミニウム合金が溶出することがあるため、好ましくない。 The immersion time in the alkaline etching solution is not particularly limited, and can be appropriately set based on the surface condition of the aluminum or aluminum alloy to be treated, such as the thickness of the aluminum oxide film. Usually, it is preferable that the time is 10 seconds or more and 300 seconds or less. If the immersion time is less than 10 seconds, it is not preferable because the oxide film on the surface of aluminum or aluminum alloy cannot be sufficiently dissolved. If the immersion time exceeds 300 seconds, aluminum or aluminum alloy may be eluted, which is not preferable.

エッチング工程の後、エッチング工程で用いたアルカリエッチング溶液を洗い落とすために水洗する。その後、アルミニウムやアルミニウム合金を、上述の洗浄溶液に浸漬する。これを、本件発明ではコンディショニング工程と呼ぶ。このとき、洗浄溶液の液温は特に制限されないが、例えば、15℃以上80℃以下とするのが好ましい。液温が15℃未満であると、エッチング工程で置換析出させた銀を十分に溶解できない場合があり、好ましくない。液温が80℃を超えると、腐食性のあるミストが発生するおそれがあることに加え、経済的ではないため好ましくない。 After the etching process, water washing is performed to wash away the alkaline etching solution used in the etching process. Thereafter, the aluminum or aluminum alloy is immersed in the above-mentioned cleaning solution. This is called a conditioning step in the present invention. At this time, the temperature of the cleaning solution is not particularly limited, but is preferably, for example, 15° C. or higher and 80° C. or lower. If the liquid temperature is less than 15° C., silver deposited by displacement in the etching process may not be sufficiently dissolved, which is not preferable. If the liquid temperature exceeds 80° C., corrosive mist may be generated and it is not economical, which is not preferable.

洗浄溶液への浸漬時間は特に制限されず、処理対象であるアルミニウムやアルミニウム合金の表面状態、例えばエッチング工程で置換析出させた置換銀皮膜の膜厚等に基づいて、適切に設定することができる。通常は、5秒以上300秒以下であるのが好ましい。浸漬時間が5秒未満の場合は、置換銀を十分に溶解することができないため、好ましくない。浸漬時間が長過ぎることによる弊害は特にないが、生産性を考慮した場合、その浸漬時間は短い方が好ましく、300秒以下とするのが良い。 The immersion time in the cleaning solution is not particularly limited and can be appropriately set based on the surface condition of the aluminum or aluminum alloy to be treated, such as the thickness of the substituted silver film deposited in the etching process. . Usually, it is preferable that the time is 5 seconds or more and 300 seconds or less. If the immersion time is less than 5 seconds, the substituted silver cannot be sufficiently dissolved, which is not preferable. Although there are no particular disadvantages due to an excessively long immersion time, in consideration of productivity, the shorter the immersion time is, the better, and the immersion time is preferably 300 seconds or less.

コンディショニング工程の後は、コンディショニング工程で用いた洗浄溶液を洗い落とすために水洗する。その後、ジンケート処理(ダブルジンケート処理)、無電解ニッケルめっきを施すことができる。 After the conditioning step, water is washed to remove the cleaning solution used in the conditioning step. After that, zincate treatment (double zincate treatment) and electroless nickel plating can be performed.

以上説明した本件発明に係る実施の形態は、本件発明の一態様であり、本件発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、以下実施例を挙げて本件発明をより具体的に説明するが、本件発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 The embodiment of the present invention described above is one aspect of the present invention, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Further, although the present invention will be described in more detail with reference to Examples below, the present invention is not limited to the following Examples.

実施例1では、結晶配向面の(100)面と(111)面とが混在するアルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。このとき、各工程で用いた溶液の組成もしくは製品名を表1に示す。なお、実施例1のエッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液は、pH調整剤を用いてpH=8.5に調整した。そして、表1に示す浴温度、処理時間で各工程の処理を実施した。また各工程の間には1分間の水洗工程を設けた。 In Example 1, an aluminum plate having a mixture of (100) and (111) crystal orientation planes was subjected to a degreasing process, an etching process, a conditioning process, a first zinc substitution process, a zinc peeling process, and a second zinc substitution process. , each step of the electroless nickel plating process was performed in order. Table 1 shows the composition or product name of the solution used in each step. Note that the alkaline etching solution used in the etching process of Example 1 was adjusted to pH=8.5 using a pH adjuster. Each process was then carried out at the bath temperature and treatment time shown in Table 1. In addition, a 1-minute water washing step was provided between each step.

Figure 0007416425000001
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エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.0に調整した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。 The same process as in Example 1 was performed except that the pH value of the alkaline etching solution used in the etching process was adjusted to pH=9.0, and the aluminum plate was subjected to a degreasing process, an etching process, a conditioning process, a first zinc substitution process, Each process of a zinc stripping process, a second zinc replacement process, and an electroless nickel plating process was performed in order.

エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.5に調整した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。 The same process as in Example 1 was performed except that the pH value of the alkaline etching solution used in the etching process was adjusted to pH = 9.5, and the aluminum plate was subjected to a degreasing process, an etching process, a conditioning process, a first zinc substitution process, Each process of a zinc stripping process, a second zinc substitution process, and an electroless nickel plating process was performed in order.

エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.75に調整した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。 The same process as in Example 1 was performed except that the pH value of the alkaline etching solution used in the etching process was adjusted to pH=9.75, and the aluminum plate was subjected to a degreasing process, an etching process, a conditioning process, a first zinc substitution process, Each process of a zinc stripping process, a second zinc replacement process, and an electroless nickel plating process was performed in order.

比較例Comparative example

〔比較例1〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、銀イオンを供給する硝酸銀の代わりに、亜鉛イオン換算で30mg/Lとなるよう硫酸亜鉛7水和物を用いて調製した。また、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムは不使用とした。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.75に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 1]
In the alkaline etching solution used in the etching process, zinc sulfate heptahydrate was used instead of silver nitrate to supply silver ions so that the concentration was 30 mg/L in terms of zinc ions. Furthermore, tetrasodium ethylenediaminetetraacetate was not used. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=9.75. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in sequence.

〔比較例2〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、銀イオンを供給する硝酸銀の代わりに、銅イオン換算で30mg/Lとなるよう硫酸銅5水和物を用いて調製した。用いた。また、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムは不使用とした。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.75に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 2]
In the alkaline etching solution used in the etching process, copper sulfate pentahydrate was used instead of silver nitrate to supply silver ions so that the concentration was 30 mg/L in terms of copper ions. Using. Furthermore, tetrasodium ethylenediaminetetraacetate was not used. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=9.75. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in order.

〔比較例3〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムは不使用とした。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=10.0に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 3]
Tetrasodium ethylenediaminetetraacetate was not used in the alkaline etching solution used in the etching process. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=10.0. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in order.

〔比較例4〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムは不使用とした。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=10.5に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 4]
Tetrasodium ethylenediaminetetraacetate was not used in the alkaline etching solution used in the etching process. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=10.5. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in order.

〔比較例5〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムは不使用とした。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=11.0に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 5]
Tetrasodium ethylenediaminetetraacetate was not used in the alkaline etching solution used in the etching process. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=11.0. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in order.

〔比較例6〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、錯化剤のエチレンジアミン四酢酸四ナトリウムは不使用とした。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.75に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 6]
In the alkaline etching solution used in the etching process, the complexing agent tetrasodium ethylenediaminetetraacetate was not used. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=9.75. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in order.

〔比較例7〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、錯化剤として、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムの代わりに、5,5-ジメチルヒダントインを0.5g/L用いた。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.75に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 7]
In the alkaline etching solution used in the etching process, 0.5 g/L of 5,5-dimethylhydantoin was used as a complexing agent instead of tetrasodium ethylenediaminetetraacetate. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=9.75. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in sequence.

〔比較例8〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、錯化剤として、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムの代わりに、コハク酸イミドを0.5g/L用いた。そして、アルカリエッチング溶液のpH値を、pH=9.75に調整した。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 8]
In the alkaline etching solution used in the etching process, 0.5 g/L of succinimide was used as a complexing agent instead of tetrasodium ethylenediaminetetraacetate. Then, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=9.75. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in order.

〔比較例9〕
エッチング工程で用いるアルカリエッチング溶液において、銀イオンを供給する硝酸銀の濃度を10mg/Lとし、炭酸水素ナトリウムは不使用とした。そして、錯化剤として、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウムの代わりに、ニトリロ三酢酸を10g/L、5,5-ジメチルヒダントインを1g/L、ポリオキシエチレンエーテルを1g/L用いた。また、アルカリエッチング溶液のpH値を、水酸化第4級アンモニウム化合物(TMAH)を用いて、pH=12.8に調整した。エッチング工程の浴温度は60℃、処理時間は60秒とした。上述した以外は、実施例1と同じにして、アルミニウム板に、脱脂工程、エッチング工程、コンディショニング工程、第1亜鉛置換工程、亜鉛剥離工程、第2亜鉛置換工程、無電解ニッケルめっき工程の各工程を順に施した。
[Comparative example 9]
In the alkaline etching solution used in the etching process, the concentration of silver nitrate that supplies silver ions was 10 mg/L, and sodium hydrogen carbonate was not used. As complexing agents, 10 g/L of nitrilotriacetic acid, 1 g/L of 5,5-dimethylhydantoin, and 1 g/L of polyoxyethylene ether were used instead of tetrasodium ethylenediaminetetraacetate. Further, the pH value of the alkaline etching solution was adjusted to pH=12.8 using a quaternary ammonium hydroxide compound (TMAH). The bath temperature in the etching step was 60° C., and the processing time was 60 seconds. Except for the above, the aluminum plate was subjected to each step of the degreasing process, etching process, conditioning process, first zinc replacement process, zinc peeling process, second zinc replacement process, and electroless nickel plating process in the same manner as in Example 1. were applied in order.

〔評価結果〕
実施例1~実施例4、比較例1~比較例9の各工程を施したアルミニウム板において、エッチング工程におけるアルミニウムのエッチング量と、エッチング工程における添加金属の析出性を評価した。また、エッチング工程におけるアルカリエッチング溶液の浴安定性についても評価した。
〔Evaluation results〕
For the aluminum plates subjected to each process of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 9, the amount of aluminum etched in the etching process and the precipitation of added metal in the etching process were evaluated. The bath stability of the alkaline etching solution in the etching process was also evaluated.

アルミニウムのエッチング量は、アルカリエッチング溶液に浸漬する前と後の、結晶配向面の(100)面と(111)面とが混在するアルミニウム板の重量をそれぞれ計測し、その重量差から算出した。アルミニウム素材のエッチング量が0.1μm以下を、良好である判定基準とした。添加金属の析出性は、無電解ニッケルめっきを行った後のアルミニウム板の表面を観察して判断した。具体的には、アルミニウム板の全面にニッケルめっき皮膜が形成されている場合を良好(Good)とし、ニッケルめっき皮膜が形成されていない(すなわち、アルカリエッチング溶液の添加金属である銀の置換抜けが生じている)場所を確認した場合を不良(Bad)とした。浴安定性の評価は、各実施例、比較例のアルカリエッチング溶液を入れたビーカーへアルミニウム板を浸漬し、1dm/L(アルカリエッチング溶液1Lあたり、アルミニウム板の1dmの面積を処理)の負荷量で5分間処理した。そして、処理後にアルカリエッチング溶液に沈殿が発生しなければ良好(Good)とし、沈殿が発生した場合を不良(Bad)とした。評価結果を表2に示す。各評価項目の結果を受けて、総合的に良否を判断した結果を判定欄に記した。 The amount of aluminum etched was calculated from the difference in weight by measuring the weight of an aluminum plate having a mixture of (100) and (111) crystal orientation planes before and after immersion in an alkaline etching solution. The etching amount of the aluminum material of 0.1 μm or less was determined to be good. The precipitation of the additive metal was determined by observing the surface of the aluminum plate after electroless nickel plating. Specifically, the case where the nickel plating film is formed on the entire surface of the aluminum plate is considered as good, and the case where the nickel plating film is not formed (in other words, the substitution omission of silver, which is an additive metal in the alkaline etching solution) is considered as good. If the location (where the problem occurred) was confirmed, it was classified as bad. The bath stability was evaluated by immersing an aluminum plate into a beaker containing the alkaline etching solution of each Example and Comparative Example, and applying 1 dm 2 /L (processing an area of 1 dm 2 of the aluminum plate per 1 L of alkaline etching solution). It was treated at the loading amount for 5 minutes. If no precipitate was generated in the alkaline etching solution after the treatment, it was evaluated as good (Good), and if any precipitate was generated, it was evaluated as poor (Bad). The evaluation results are shown in Table 2. Based on the results of each evaluation item, the results of the overall judgment of quality are recorded in the judgment column.

Figure 0007416425000002
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表2から、本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法は、pHが8以上10以下であることによって、水酸化第4級アンモニウム化合物のような過度のエッチングを抑制するための化合物をアルカリエッチング溶液に含有しなくても、アルミニウム素材の侵食量が0.1μm以下であった。したがって、処理対象であるアルミニウム素材の膜厚が薄い場合であっても、当該めっき前処理方法を適用することができることを確認した。 From Table 2, the pre-treatment method for plating aluminum and aluminum alloys according to the present invention uses a compound for suppressing excessive etching, such as a quaternary ammonium hydroxide compound, by setting the pH to 8 or more and 10 or less. Even when not included in the alkaline etching solution, the amount of corrosion of the aluminum material was 0.1 μm or less. Therefore, it was confirmed that the plating pretreatment method can be applied even when the aluminum material to be treated has a thin film thickness.

さらに、表2に示す結果から、当該めっき前処理方法は、アルミニウム素材の特定の結晶配向面((100)面)でも添加金属が置換され、いかなる結晶配向面に対しても添加金属の置換抜けが発生しないことを確認した。実施例4におけるニッケルめっき皮膜の外観写真を図1に示す。実施例4のアルカリエッチング溶液を用いて処理した場合のニッケルめっき皮膜は、(100)面であってもノジュールの発生が無く、いかなる結晶配向面に対しても添加金属の置換抜けが発生しなかった。一方、比較例2におけるニッケルめっき皮膜の外観写真を図2に示す。比較例2のアルカリエッチング溶液を用いて処理した場合のニッケルめっき皮膜は、(100)面において添加金属がまばらに析出し、全面析出が得られなかった。 Furthermore, from the results shown in Table 2, it is clear that the plating pretreatment method replaces the additive metal even on a specific crystal orientation plane ((100) plane) of the aluminum material, and eliminates the substitution of the additive metal on any crystal orientation plane. We confirmed that this does not occur. A photograph of the appearance of the nickel plating film in Example 4 is shown in FIG. In the nickel plating film treated using the alkaline etching solution of Example 4, no nodules were generated even on the (100) plane, and no replacement or omission of the added metal occurred on any crystal orientation plane. Ta. On the other hand, an external photograph of the nickel plating film in Comparative Example 2 is shown in FIG. In the nickel plating film treated using the alkaline etching solution of Comparative Example 2, the additive metal precipitated sparsely on the (100) plane, and the entire surface was not precipitated.

そして、表2に示す結果から、当該めっき前処理方法に用いたアルカリエッチング溶液は、浴安定性が高いことも明らかとなった。すなわち、当該めっき前処理方法を採用することによって、ジンケート処理前の、めっき前処理工程を、いかなる結晶配向面に対しても均一に安定して行うことができる。そして、その後、ジンケート処理を経て形成されたニッケルめっき皮膜は、ノジュールの発生がなく、良好な密着性や皮膜外観をもつものとなることができる。 The results shown in Table 2 also revealed that the alkaline etching solution used in the plating pretreatment method had high bath stability. That is, by employing the plating pretreatment method, the plating pretreatment step before the zincate treatment can be performed uniformly and stably on any crystal orientation plane. Then, the nickel plating film formed through the zincate treatment is free of nodules and has good adhesion and film appearance.

本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法は、アルミニウム素材の特定の結晶配向面((100)面)でも添加金属が置換され、いかなる結晶配向面に対しても添加金属の置換抜けが発生せず、かつ、浴安定性が高い。したがって、ジンケート処理前の、めっき前処理工程を、均一に安定して行うことができる。したがって、その後ジンケート処理を経て形成されたニッケルめっき膜は、ノジュールの発生がなく、良好な密着性や皮膜外観をもつものとなる。さらに、当該めっき前処理方法は、アルミニウム素材の侵食量が0.1μm以下であるため、処理対象であるアルミニウム素材の膜厚が薄い場合であっても、当該めっき前処理方法を適用することができる。すなわち、本件発明に係るアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法は、半導体デバイス最外層の接続用のアルミニウムやアルミニウム合金からなる電極への無電解ニッケルめっき、置換金めっき等を施すためのジンケート処理の前処理に好適である。 In the method for plating pre-treatment of aluminum and aluminum alloys according to the present invention, the additive metal is substituted even on a specific crystal orientation plane ((100) plane) of the aluminum material, and the additive metal is not replaced on any crystal orientation plane. No generation occurs and bath stability is high. Therefore, the plating pretreatment step before the zincate treatment can be performed uniformly and stably. Therefore, the nickel plating film formed after the zincate treatment does not generate nodules and has good adhesion and film appearance. Furthermore, since the amount of corrosion of the aluminum material in this plating pretreatment method is 0.1 μm or less, the plating pretreatment method can be applied even when the film thickness of the aluminum material to be treated is thin. can. That is, the pre-treatment method for plating aluminum and aluminum alloys according to the present invention is a zincate treatment for performing electroless nickel plating, displacement gold plating, etc. on electrodes made of aluminum or aluminum alloys for connection of the outermost layer of semiconductor devices. Suitable for pretreatment.

Claims (8)

アルミニウムおよびアルミニウム合金にジンケート処理、無電解ニッケルめっきを行うためのめっき前処理方法であって、
銀イオンと銀の錯化剤とを含み、pHが8以上9.9以下であるアルカリエッチング溶液で前記アルミニウムおよびアルミニウム合金をエッチングする工程と、
前記エッチング後の前記アルミニウムおよびアルミニウム合金から、銀を溶解することができる洗浄溶液を用いて前記エッチング工程で前記アルミニウムおよびアルミニウム合金の表面に置換析出させた金属を除去する工程とを有することを特徴とするアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。
A plating pretreatment method for zincate treatment and electroless nickel plating on aluminum and aluminum alloys, the method comprising:
etching the aluminum and aluminum alloy with an alkaline etching solution containing silver ions and a silver complexing agent and having a pH of 8 or more and 9.9 or less;
The method further comprises a step of removing, from the aluminum and aluminum alloy after the etching, the metal displaced and precipitated on the surface of the aluminum and aluminum alloy in the etching step using a cleaning solution capable of dissolving silver. A pre-treatment method for plating aluminum and aluminum alloys.
前記銀イオンの濃度は、0.1mg/L以上1000mg/L以下である請求項1に記載のアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。 The method for plating pretreatment of aluminum and aluminum alloys according to claim 1, wherein the concentration of the silver ions is 0.1 mg/L or more and 1000 mg/L or less. 前記銀の錯化剤は、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)又はその塩の群より選択される1種以上を含有する請求項1又は請求項2に記載のアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。 3. The method for plating pretreatment of aluminum and aluminum alloys according to claim 1 or 2, wherein the silver complexing agent contains one or more selected from the group of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) or a salt thereof. 前記銀の錯化剤の濃度は、0.01g/L以上10g/L以下である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。 The method for plating pretreatment of aluminum and aluminum alloys according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the silver complexing agent is 0.01 g/L or more and 10 g/L or less. 前記アルカリエッチング溶液は、pH調整剤として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムの群より選択される1種以上を含有する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。 Any one of claims 1 to 4, wherein the alkaline etching solution contains one or more selected from the group of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, calcium hydroxide, and magnesium hydroxide as a pH adjuster. The method for plating pretreatment of aluminum and aluminum alloys according to item (1). 前記アルカリエッチング溶液は、pH緩衝剤として、リン酸塩、ポリリン酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩の群より選択される1種以上を含有する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。 The alkaline etching solution contains one or more selected from the group of phosphates, polyphosphates, carbonates, and borates as a pH buffering agent. The described method for pre-plating aluminum and aluminum alloys. 前記洗浄溶液は、銀の酸化剤として硝酸、硝酸鉄及び過硫酸塩の群より選択される1種以上を含有する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。 The cleaning solution contains at least one selected from the group of nitric acid, iron nitrate, and persulfate as a silver oxidizing agent. Plating pretreatment method. 前記銀の酸化剤の濃度は、1g/L以上500g/L以下である請求項7に記載のアルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法。 The method for plating pretreatment of aluminum and aluminum alloys according to claim 7, wherein the concentration of the silver oxidizing agent is 1 g/L or more and 500 g/L or less.
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