化學鍍鎳浴的制作方法

文檔序號：11126712閱讀：1411來源：國知局

本發明涉及一種用于得到化學鍍鎳膜的化學鍍鎳浴。具體地，涉及一種用于得到在印刷電路板等的電子部件所使用的柔性基板等的電路基板上形成的化學鍍鎳膜的化學鍍鎳浴。以下，以柔性基板為中心進行說明，但本發明并不僅限于此。

背景技術：

柔性基板是具有柔軟性的電路基板，在薄、輕、柔軟性、耐久性上優異，在需要電子設備等的小型化、高密度和耐彎性的情況下被廣泛使用。一般地，在將柔性基板等的電路基板和電子部件連接時，在銅圖案等的圖案上，作為阻擋金屬施加化學鍍鎳后，以提高連接可靠性為目的，進行鍍金ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold，化學鍍鎳浸金)工序。

化學鍍鎳膜具有優良的鍍膜特性和鎳的良好的均勻析出性等的優點，相反地也有鍍膜非常硬的性質。為此，在具有柔軟性的柔性基板上進行ENIG鍍時，該基板的彎曲會導致鍍鎳膜出現裂縫，最終會引起電路的斷線等問題。

為了解決這樣的問題，例如專利文獻1中，公開了含有乙二胺、丙二胺等特定的亞烷基二胺的化學鍍鎳浴。并記載了使用上述鍍浴時，相比形成基板的圖案部的銅，能夠形成鍍鎳膜的耐彎折性提高，難以產生裂縫的具有優良可靠性的鍍鎳膜。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2013-28866號公報

技術實現要素：

根據上述的專利文件1的方法，即使是在鍍鎳膜的膜厚為約3μm較厚的情況下也能夠獲得耐彎曲性，因此非常有用。但是，根據本發明的發明人的研究結果，判明了在施加應力的部分的鎳膜出現了裂縫。

本發明是針對上述問題進行深入研究，其目的在于，提供一種新型的化學鍍鎳浴，該化學鍍鎳浴能夠獲得不僅在鍍鎳膜的膜厚為3-7μm較厚的情況下能夠得到良好的彎曲性，在施加應力的部分也難以出現裂紋的鍍鎳膜，并且不用擔心漏鍍(未鍍覆)。

解決了上述技術問題的本發明的化學鍍鎳浴具有如下要點，該化學鍍鎳浴含有下述式(1)所示的含硫苯并噻唑類化合物。

[化學式1]

式中，X為碳原子數2以上的烷基或其鹽，X也可以具有取代基。

根據本發明，能夠提供一種新型的化學鍍鎳浴，該化學鍍鎳浴能夠獲得不僅在鍍鎳膜的膜厚為3-7μm較厚的情況下能夠得到良好的彎曲性，在施加應力的部分也難以出現裂紋的鍍鎳膜，并且不用擔心漏鍍。

附圖說明

圖1為發明例6中通過FE-SEM調查微小裂縫的有無的照片。

圖2為對比例3中通過FE-SEM調查微小裂縫的有無的照片。

具體實施方式

本發明的發明人為了解決上述技術問題，進行深入研究。其結果發現，在化學鍍鎳浴中，添加上述式(1)所示的含硫苯并噻唑類化合物可以實現期望的目標，從而完成了本發明。

首先，針對賦予本發明最大特征的上述式(1)的含硫苯并噻唑類化合物進行說明

上述化合物具有在苯和噻唑縮合的苯并噻唑環上鍵合有含硫的規定的S-X基團的結構作為基本骨架。選中上述基本骨架的理由如下。

首先，根據本發明的發明人的研究結果判明了，具有苯并噻唑環以外的環的以下的對比例，不能得到良好的彎曲性，后述的實施例的欄中進行的耐折性試驗(用MIT次數評價)的MIT次數顯著降低。

具有苯并咪唑骨架的對比例5、8

具有苯并惡唑骨架的對比例6

具有噻唑骨架的對比例7

具有三唑骨架的對比例9

此外，還判明了上述對比例5-9中的對比例6-9，后述的實施例的欄中進行的鍍覆反應性試驗(用鎳的析出速度進行評價)的析出速度降低，有可能會發生漏鍍。

并且，雖然對比例5和對比例8均具有苯并咪唑環，但對比例8的析出速度降低至對比例5的約1/2，推測其理由為對比例8中含有上述式(1)中X＝H的巰基。

進而，根據本發明的發明人研究結果判明了，即使具有苯并噻唑環，但在上述式(1)中X＝H、X＝CH₃的化合物不能得到期待的特性。

首先，X＝H時(即，具有SH＝巰基時)，如后述的對比例4中所證實的一樣，雖然具有良好的彎曲性，并在施加應力的部分也未產生裂縫，但是由于鎳鍍膜的析出速度慢，有可能會發生部分漏鍍。

同樣地，X＝CH₃(碳原子數為1的烷基)時，如后述的對比例1中所證實的一樣，由于鍍鎳的析出速度慢，有可能會發生部分漏鍍。

由此，在本發明中由于上述理由，將上述式(1)中X＝H、CH₃的化合物從本發明的范圍內排除。

上述X所使用的烷基在能夠得到期待的特性的范圍內，可以具有直鏈或支鏈，雖然碳原子數在2以上就沒有特別的限定，但是考慮到在實用上能夠使用的范圍，大致優選碳原子數的上限為6左右，更優選碳原子數的上限為4左右。

此外，上述X也可以具有取代基。對于取代基的種類，只要能夠得到期待的特性就沒有特別的限制，例如可舉出，磺酸基(SO₃H)、羧基(COOH)、羥基(OH基)等。

上述式(1)的化合物也可以作為鹽存在，例如，可舉出Na鹽、K鹽等的堿金屬鹽；Ca鹽、Mg鹽等的堿土金屬鹽。

并且，雖然在例如特開2006-316350號公報中記載有：在分子內含有硫原子的雜環化合物具有防止化學鍍鎳的異常析出的作用，但是完全沒有公開具有本發明這樣的作用效果。并且上述公報中公開了能夠使用本發明范圍外的巰基苯并噻唑，從其不是著眼于本發明規定的上述式(1)的化合物的實用性的技術這一點上，不同于本發明。

除上述公報以外，雖然特開2000-256866號公報中記載有將2-巰基苯并噻唑作為化學鍍鎳浴的有機抑制劑來使用，但是其沒有公開本發明中規定的上述式(1)的化合物具有本發明這樣的作用效果。

本發明的特征部分的特征為化學鍍鎳浴中含有上述式(1)所示的含硫苯并噻唑類化合物，除此以外的要件沒有特別的限定，優選進行適當地調整以使期望的特性有效地發揮。

例如，上述式(1)的含硫苯并噻唑類化合物在化學鍍鎳浴中的含量(濃度)大致優選為0.1mg/L以上且10g/L以下，更優選為1mg/L以上且1g/L以下。上述含量的下限小于0.1mg/L時，不能得到良好的鍍膜柔軟性。另一方面，上述含量的上限超過10g/L時，雖然能夠得到良好的鍍膜柔軟性，但是有可能會發生漏鍍。

本發明的化學鍍鎳浴中的上述式(1)以外的化合物的種類沒有特別的限定，能夠將化學鍍鎳浴中通常使用的化合物在本發明中使用。并且，本發明中的化學鍍鎳浴是含有這些化合物的混合物的總稱，可以定位為化學鍍鎳液。

以下，具體地進行說明。

(1)水溶性鎳鹽

作為上述水溶性鎳鹽，只要在鍍液中可溶、可得到所需濃度的水溶液就沒有特別的限定。作為這樣的水溶性鎳鹽的例子，例如可舉出硫酸鎳、氯化鎳、次磷酸鎳等無機水溶性鎳鹽；乙酸鎳、蘋果酸鎳等有機水溶性鎳鹽。這些水溶性鎳鹽，可以單獨使用，也可以2種以上混合使用。

上述水溶性鎳鹽的濃度，例如，優選為5-50g/L。通過控制在上述范圍內，能夠有效防止鍍鎳膜的析出速度變得非常慢從而成膜所需要的時間長的缺陷，鍍液的粘度變高液體的流動性降低對鍍鎳的均勻析出性造成不良影響的缺陷，形成的鍍鎳膜上出現坑等的缺陷等。更優選的水溶性鎳鹽的濃度為15-40g/L左右。由此，能夠更加有效地防止鍍鎳膜的析出速度變慢，鍍鎳膜上出現坑等的缺陷。

(2)還原劑

上述還原劑的種類沒有特別的限定，能夠使用公知的化學鍍鎳浴中通常使用的各種還原劑。作為這樣的還原劑，例如可舉出次磷酸鹽、硼化合物等。作為上述次磷酸鹽，例如可舉出次磷酸鈉(次磷酸蘇打)、次磷酸鉀等。此外，作為上述硼化合物，例如，可舉出硼氫化鈉、硼氫化鉀等硼氫化物；二甲胺基硼烷(DMAB)、三甲胺基硼烷、三乙胺基硼烷等胺硼烷化合物。

上述還原劑的優選濃度，根據使用的還原劑的種類不同而不同，例如，作為還原劑使用次磷酸鈉時，大致優選為20-50g/L。通過控制在這樣的濃度，鍍液中的鎳離子的還原變慢，能夠防止成膜需要的時間長的缺陷和鍍浴的分解等。更優選的次磷酸鈉的濃度為20-35g/L。由此，能夠更加有效地防止上述問題。

此外，作為上述還原劑使用硼化合物DMAB時，DMAB的優選濃度為1-10g/L。由此，能夠防止成膜需要的時間長的缺陷和鍍浴的分解等。更優選的DMAB的濃度為3-5g/L。由此，能夠更加有效地防止上述問題。

(3)絡合劑

上述絡合劑，在防止鎳化合物的沉淀的同時，使鎳的析出反應為適當的速度，因此是有效的。在本發明中，能夠使用公知的化學鍍鎳浴中通常使用的各種絡合劑。作為這樣的絡合劑的具體例子，例如可舉出羥基乙酸、乳酸、葡萄糖酸、丙酸等的一元羧酸，蘋果酸、琥珀酸、酒石酸、丙二酸、草酸、己二酸等的二元羧酸，甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等的氨基羧酸；乙二胺四乙酸、依地烯醇(バーセノール)(N-羥乙基乙二胺-N,N',N'-三乙酸)、依地醇(クォードロール)(N,N,N',N'-四羥乙基乙二胺-N,N',N'-三乙酸)等的乙二胺衍生物，1-羥基乙烷-1,1-二膦酸、乙二胺四亞甲基膦酸等的膦酸，以及它們的可溶性鹽等。這些絡合劑，可以單獨使用，也可以2種以上混合使用。

上述絡合劑的濃度，根據使用的絡合劑的種類不同而不同，沒有特別限定，大致優選為0.001-2mol/L的范圍。通過將絡合劑的濃度控制在上述范圍內，能夠防止氫氧化鎳的沉淀、由于氧化還原反應過快導致的鍍浴的分解等。進一步地，也能夠防止鍍鎳膜的析出速度變慢的問題，鍍液的粘度變高導致均勻析出性降低等問題。更優選的絡合劑的濃度為0.002-1mol/L。由此，能夠更加有效地防止氫氧化鎳的沉淀、鍍浴的分解等。

(4)穩定劑

作為穩定劑，例如，可舉出乙酸鉛等Pb化合物、乙酸鉍等Bi化合物等的無機化合物；丁炔二醇等的有機化合物穩定劑。這些穩定劑，可以單獨使用，也可以2種以上混合使用。

本發明涉及的化學鍍鎳浴的基本組成如上所述，其pH大致優選為4-5。pH可以用氨水、氫氧化鈉等堿，硫酸、鹽酸、硝酸等酸進行調整。

(5)其它

本發明的化學鍍鎳浴，根據需要，能夠進一步含有化學鍍鎳浴中配合的公知的各種添加劑。作為添加劑，例如，可舉出反應促進劑、光澤劑、表面活性劑、功能賦予劑等。這些添加劑的種類沒有特別的限定，能夠采用通常使用的添加劑。

使用本發明的化學鍍鎳浴進行化學鍍時的鍍覆條件和鍍覆裝置沒有特別的限定，能夠根據常規的方法進行適當地選擇。具體地，將上述組成的化學鍍鎳浴與被鍍物以浸漬等的方式進行接觸即可。這時的鍍覆溫度優選為70-90℃。此外，鍍覆處理時間，可以根據形成的鍍鎳膜的膜厚等適當設定，一般大致為15-60分鐘左右。

此外，本發明中所使用的被鍍物的種類也沒有特別的限定，例如可舉出，鐵、鈷、鎳、鈀等金屬或其的合金等這樣的對于化學鍍鎳的還原析出具有催化性能的被鍍物，銅等的無催化性的金屬，玻璃，陶瓷等。使用前者的具有催化性能的金屬等時，根據常規方法進行前處理后，可以直接形成化學鍍鎳膜。另一方面，使用后者的無催化性的金屬等時，可以根據常規方法將鈀核等的金屬催化劑核附著后，進行化學鍍鎳處理。

這樣得到的鍍鎳膜的膜厚，大致為3-7μm左右。根據本發明，為了確保耐腐蝕性等，即使使鍍鎳膜的膜厚為如上厚度時，其在不產生裂縫等的點上是非常有用的。

本申請主張2015年7月28日申請的日本發明專利申請第2015-148881號為基礎的優先權。2015年7月28日申請的日本發明專利申請第2015-148881號的說明書的全部內容作為參考引入到本申請。

實施例

接下來，通過舉出實施例對本發明進行具體說明，本發明不受下述實施例的限制，可在適應上下文的宗旨范圍內進行適當的變更實施，這些均包含在本發明的技術范圍內。

本實施例中，如表1所示，使用含有硫酸Ni，作為還原劑的次磷酸Na，作為絡合劑的乳酸，表1的添加劑以及作為穩定劑的乙酸Pb的各種的化學鍍鎳浴，進行以下的實驗。各鍍浴的pH如表1所示。

作為被鍍物使用在尺寸2cm×7cm的聚酰亞胺樹脂(厚度25μm)上形成有線寬5mm、縫隙寬75μm的銅圖案(銅厚度18μm)40條，以及尺寸1cm×4cm的銅墊的被鍍物。

對于上述被鍍物，進行如表2所示的清潔、軟蝕刻、酸洗、預浸、活化后，在上述表1的化學鍍鎳浴中浸漬，用表1記載的鍍浴溫度和鍍覆時間進行鍍膜，形成厚度5μm的化學鍍鎳膜。

接下來，進行如表2所示的化學鍍金，形成厚度0.05μm的化學鍍金膜。

使用這樣得到的各樣品，評價了以下的特征。

(通過MIT試驗評價彎曲性)

本實施例中，為了調查上述那樣得到的化學鍍鎳膜的彎曲性，通過MIT試驗測定耐折性。MIT試驗是用于對試驗片的彎折性的強度進行評價的試驗方法。本實施例中，使用安田精機制的MIT試驗機“MIT FOLDING ENDURANCE”，以JIS P8115為標準進行試驗。試驗的詳細條件如下所示。

試驗片尺寸：寬度15mm，長度約110mm，厚度43μm

試驗速度：175cpm

彎折角度：135°

荷重：0.25-2.0kgf(步長0.25kgf)

彎折夾板的R：0.38mm

彎折夾板的開口：0.25mm

進行MIT試驗時，直至試驗片斷裂的彎折次數(MIT次數)的數量越大時，化學鍍鎳膜的彎曲性(耐折性)評價為越優良。

(通過FE-SEM確認微小裂縫)

如上述那樣得到的樣品中，使用通過上述MIT試驗進行了彎折試驗的樣品，為了調查應力施加時是否產生裂縫，將上述樣品卷在直徑8mm的棒上保持10秒時間。接下來，將卷取部分使用場發射型掃描電子顯微鏡(FieldEmission-Scanning Electron Microscope，FE-SEM)觀察，確認微小裂紋的有無。

具體地，本實施例中，用FE-SEM在觀察倍率50000倍、觀察視野2μm×1.5μm下進行，觀察沿晶粒間界是否產生微小裂縫。在觀察視野中即使產生1個微小裂縫的情況也評價為“有”，在觀察視野中微小裂縫完全沒有產生的情況評價為“無”。

(析出速度的測定)

為了調查本實施例中鍍鎳膜的沉積特性，使用熒光X射線膜厚測試儀(XRF，SI制的SFT-9550)測定上述試驗片的Ni膜厚度，算出單位時間的Ni的析出速度(μm/hr)。

以上結果合并記載于表1中。

表1A

表1B

表2

通過表1的結果，可考慮如下。

首先，表1A的本發明例全部是使用含有本發明規定的添加劑的化學鍍鎳浴的例子，MIT次數遠超100次具有良好的彎曲性，并且未發現微小裂縫的產生，由于Ni的析出速度大也無需擔心漏鍍。

與之相對，表1B的對比例是使用不含有本發明規定的添加劑的化學鍍鎳浴的例子，表1B的對比例都出現了問題。

首先，對比例1是不含有添加劑的例子，MIT次數少，僅為10次，彎曲性明顯降低。

對比例2和3是使用上述的專利文獻1中記載的添加劑的例子，產生了微小裂縫。