JPH07150363A - ＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッキ液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ｎｉイオン源として（含結晶水）硫酸ニッケ
ル、（含結晶水）塩化ニッケル又は（含結晶水）酢酸ニ
ッケル、錯化剤として（含結晶水）エチレンジアミン、
第２錯化剤として乳酸、及び還元剤として（含結晶水）
次亜りん酸ナトリウムを含んでいるＡｌＮ基板用無電解
Ｎｉ系メッキ液。 【効果】 低温で、ＡｌＮ基板１１を溶解腐食させるこ
となく、ＡｌＮ基板１１上に形成された配線のみに選択
的に、配線との密着性や被膜自身の硬度等の特性に優れ
たリン含有Ｎｉメッキ被膜１０を迅速に形成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ
系メッキ液に関し、より詳細には、例えばＩＣパッケー
ジ等の製造工程でＡｌＮ基板にＮｉメッキ処理を施す際
等に有用なＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッキ液に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】外部から電流を流して、溶液中の金属イ
オンを陰極上に還元、析出させる電気メッキに対し、外
部電流を使わずに溶液中の金属イオンを被メッキ体表面
に還元析出させる方法を、一般に化学メッキと呼んでい
る。この化学メッキは、さらにイオン置換に基づく浸漬
メッキと化学還元剤を用いる無電解メッキとに大別され
る。

【０００３】前記浸漬メッキは、例えばＮｉ等の金属を
金のような貴金属のイオンを含有する溶液中に浸漬し、
いわゆる置換反応によってＮｉ上に金を析出させる方法
であり、一旦Ｎｉ表面が金で覆われるとメッキの成長も
止まるため、厚メッキが難しいという問題点がある。

【０００４】一方前記無電解メッキは、溶液中に析出さ
せる金属の塩、その金属と錯体を形成させるための錯化
剤、金属錯体を還元して金属単体を還元析出させるため
の還元剤、溶液中のｐＨの変動を抑制するためのｐＨ緩
衝剤、ｐＨの値を一定値にするためのｐＨ調整剤、及び
溶液を安定化させるための安定化剤等を混合した溶液中
に被メッキ体を浸漬し、前記被メッキ体表面に金属を還
元析出させる方法である。

【０００５】この方法の問題点としては、電流の代わ
りに還元剤で金属を還元析出させるので、電解メッキに
比べるとコストが高くなること、メッキ速度を速めよ
うとするとメッキ浴中に粉末状態で金属が析出してしま
う虞れがあるためメッキ速度を余り速くすることができ
ないこと等が挙げられる。

【０００６】しかし一方、電源や電極等が不要で、メ
ッキ液中に被メッキ体を浸漬するだけで、密着力、均質
性等に優れた均一厚さの被膜が得られること、メッキ
膜の厚さやその物性等を、メッキ液組成等のメッキ処理
条件を変化させることにより制御し易く、要求特性に合
致する被膜の形成が可能であること、いかなる形状の
ものにも、付き回りよくメッキすることが可能であるこ
と、プラスチック、ガラス、セラミックス等のような
非導電性物質にも直接メッキすることが可能であるこ
と、等の優れた特徴を有するため広く工業的に利用され
ている。

【０００７】被メッキ体に前記した無電解メッキ処理を
施した場合に、溶液中でどのような反応が進行し、メッ
キ被膜が形成されるかについて、完全にその機構が解明
されているわけではない。

【０００８】しかし、例えば還元剤として次亜りん酸塩
を用い、セラミックス基板等に無電解Ｎｉメッキ処理を
施した場合には、溶液中で下記の化１式〜化３式に示す
化学反応が進行するといわれている。

【０００９】

【化１】 Ｎｉ²⁺＋Ｈ₂ ＰＯ₂ ^-＋Ｈ₂ Ｏ → Ｎｉ＋Ｈ₂ ＰＯ₃ ^-＋２Ｈ^＋

【００１０】

【化２】Ｈ_２ ＰＯ₂ ^-＋Ｈ₂ Ｏ → Ｈ₂ ＰＯ₃ ^-＋Ｈ₂

【００１１】

【化３】Ｈ₂ ＰＯ₂ ^-＋Ｈ → Ｐ＋Ｈ₂ Ｏ＋ＯＨ^- 上記化１式に示したように、次亜りん酸イオン中のリン
の酸化が進行して、Ｎｉが還元され、被メッキ体表面に
析出する。このとき、化２式の反応も同時に進行し、水
が還元されて水素が発生する。化１式に示したＮｉの還
元析出については、実際には水素も関与しており、上記
化２式の反応で一旦還元された水素原子がＮｉイオンに
電子を受け渡すことによりＮｉが還元されるといわれて
いる。さらに、次亜りん酸については不均化反応が進行
し、化２式に示したように一部のリンが酸化されると同
時に、化３式に示したように他の一部のリンは還元され
てリンが析出する。すなわち、化２式の反応で一旦還元
された水素原子は、次亜りん酸イオン中のリンに対して
も電子を放出し、これにより次亜りん酸イオン中のリン
も還元される。このため、析出被膜は通常Ｎｉとリンと
の合金となる。このＮｉ合金は、Ｎｉ単独の被膜と比較
すると、被膜の硬度、基板との密着性等により優れると
いう効果をもたらす。

【００１２】無電解Ｎｉメッキでは、上述したような反
応によりメッキ被膜の析出反応が進行すると考えられる
が、この析出反応により優れた耐摩耗性や耐熱性を有す
る被膜が形成されるため、工業的に利用されると同時に
古くから研究されてきており、その反応機構も次第に明
らかになりつつある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように無電解メッ
キは広く利用されているにもかかわらず、この無電解Ｎ
ｉメッキ処理を施す対象となる被メッキ体は限られてい
た。すなわち、用いられる被メッキ体は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 板
やＣｕ板、Ａｕ板のように比較的酸や塩基に対して安定
であり、また高温溶液中に長時間浸漬させた場合でも基
板の腐食が起こりにくいものが殆どである。従って従来
においては、上記した被メッキ体を対象として９０〜１
００℃程度の高温域でメッキ処理を施すことが可能であ
った。

【００１４】なお最近では、プリント配線板等のメッキ
にも用いられるようになってきており、この場合には被
膜を形成する温度は低温であることが望ましいため、３
０〜６０℃程度の低温でメッキ処理を施すことができる
低温用のＮｉ系メッキ液も開発されてきている。しか
し、これらＮｉ系メッキ液も比較的耐食性を有する被メ
ッキ体を対象としており、ＡｌＮ基板のように化学的に
不安定な基板を対象としていない。従来から使用されて
いる高温域でメッキ処理を行うＮｉ系メッキ液の組成を
表１に、また低温域でメッキ処理を行うＮｉ系メッキ液
の組成を下記の表２に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】ＣｕやＷペーストを用いて同時焼成するこ
とにより形成された配線、又はスパッタ法等の方法を用
いて形成された配線を表面に有するＡｌＮ基板の配線等
に無電解メッキ処理を施そうとする場合、表１及び表２
に示したような従来から用いられているＮｉ系メッキ液
のどれを用いた場合でも、金属配線部分以外の場所にメ
ッキ被膜が形成されるブリード現象が発生したり、Ａｌ
Ｎ基板自体が溶解したり、又は溶液の自己分解反応が発
生した。

【００１８】このようにＡｌＮ基板表面の金属配線のみ
にメッキ処理が施されるような条件を見つけることは難
しく、特に着色剤等としてＡｌＮ基板中にＷ等の金属が
含有されている場合には、前記金属が露出している部分
にメッキ被膜が形成され、この部分を起点にしてメッキ
被膜が広がって行くため、前記ブリード現象を防止する
ことが難しかった。ＡｌＮ基板中に存在するＷ等の着色
剤は、通常ＡｌＮ基板中を紫外線等が透過してＳｉ基板
等が劣化するのを防止するために、添加されているもの
である。

【００１９】Ｎｉ系メッキ液によるＡｌＮ基板の溶解に
ついては、ＡｌＮ自体が酸又はアルカリに対して安定で
はなく、酸性又はアルカリ性の溶液中では下記の化４式
〜化５式に示したような分解反応が進行するため、Ａｌ
Ｎ基板が腐食されることになる。Ａｌは両性であるので
酸性においても、アルカリ性においてもイオンとして溶
液中に溶解する。

【００２０】

【化４】ＡｌＮ＋３Ｈ⁺ → Ａｌ³⁺＋ＮＨ₃

【００２１】

【化５】 ＡｌＮ＋ＯＨ^- ＋Ｈ₂ Ｏ → ＡｌＯ₂ ^-＋ＮＨ₃ ｐＨが中性に近づくとプロトンや水酸基の濃度が低下す
るため、反応は進行しにくいが、わずかにはＡｌＮ中に
焼結助剤として添加されたＣａＯの溶解が認められ、Ａ
ｌＮを含む粒界に存在する物質が溶解するものと考えら
れる。このような反応によりＡｌイオンが溶液中に存在
するようになると、下記の化６式〜化７式に示した反応
が進行するようになる。

【００２２】

【化６】 ３Ｎｉ（ｅｎ）₂ ²⁺ ＋２Ａｌ³⁺ → ２Ａｌ（ｅｎ）₃ ³⁺ ＋３Ｎｉ²⁺

【００２３】

【化７】 ２Ｎｉ（ｅｎ）₃ ²⁺ ＋２Ａｌ³⁺ → ２Ａｌ（ｅｎ）₃ ³⁺ ＋２Ｎｉ²⁺ すなわり、Ｎｉ錯イオンの配位子であるエチレンジアミ
ン（ｅｎ）はＡｌイオンの方に配位し易いため、溶液中
にＡｌＮ基板より溶解したＡｌイオンが存在するように
なると、配位子のエチレンジアミンはＮｉイオンを離れ
てＡｌイオンの方に配位するようになり、配位子が剥ぎ
取られたＮｉイオンは不安定となって溶液中で自己分解
反応が進行し、粉末状のＮｉや箔片状のＮｉが溶液中に
還元析出するようになる。このため、析出した粉末が基
板上に付着したり、溶液中のＮｉ濃度が変化して被膜形
成のための条件が変化することになる。

【００２４】上記のような理由から、従来から用いられ
ているＮｉ系メッキ液を用いてＡｌＮ基板上に形成され
た配線に無電解メッキ法によりメッキを施そうとした場
合、上記した種々の不都合が生じ、安定してＡｌＮ基板
上の配線にメッキ処理を施すのは非常に難しいという課
題があった。

【００２５】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、ＡｌＮ基板を腐食することなく、無電解メッ
キ法によりＡｌＮ基板に形成された配線のみに、膜密着
性や硬度等の特性に優れたメッキ被膜を選択的、かつ迅
速に形成することができるＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メ
ッキ液を提供することを目的としている。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッキ液は、
Ｎｉイオン源として（含結晶水）硫酸ニッケル、（含結
晶水）塩化ニッケル又は（含結晶水）酢酸ニッケル、錯
化剤として（含結晶水）エチレンジアミン、第２錯化剤
として乳酸、及び還元剤として（含結晶水）次亜りん酸
ナトリウムを含んでいることを特徴としている。

【００２７】本発明でＮｉイオン源として使用される
（含結晶水）硫酸ニッケル、（含結晶水）塩化ニッケル
又は（含結晶水）酢酸ニッケルの前記Ｎｉ系メッキ液中
の濃度は、０．０１〜０．１０モル／リットル程度が好
ましい。ここで、例えば硫酸ニッケルが（含結晶水）硫
酸ニッケルと記載されているのは、硫酸ニッケルが結晶
水を含むものであっても、無水物であってもよいことを
意味している。このことはその他の化合物においても同
様である。以下、（含結晶水）が付加されている化合物
については、（含結晶水）を省略して表示することにす
るが、実際には結晶水を含む化合物も含まれる。

【００２８】前記硫酸ニッケル、塩化ニッケル又は酢酸
ニッケルの前記Ｎｉ系メッキ液中の濃度が０．０１モル
／リットル未満であると、該Ｎｉ系メッキ液中のＮｉイ
オン濃度が低下するためにＮｉ被膜の形成が難しくな
り、メッキ被膜の形成速度が低下し、他方前記硫酸ニッ
ケル又は塩化ニッケルの前記Ｎｉ系メッキ液中の濃度が
０．１０モル／リットルを超えると、溶液中で粉末状又
は箔片状のＮｉが析出し易くなり、却って析出速度が低
下する。

【００２９】錯化剤として使用されるエチレンジアミン
の前記Ｎｉ系メッキ液中の濃度は、０．０５〜０．２０
モル／リットル程度が好ましい。エチレンジアミンのＮ
ｉ系メッキ液中の濃度が０．０５モル／リットル未満で
あると、Ｎｉ²⁺と完全に錯体を形成することができず、
Ｎｉイオンの自己分解が発生し易くなり、他方エチレン
ジアミンのＮｉ系メッキ液中の濃度が０．２０モル／リ
ットルを超えると錯化剤の量が多くなり過ぎるため、Ｎ
ｉの安定な錯体が形成されて、Ｎｉが析出しにくくな
る。

【００３０】錯化剤としてエチレンジアミンと共に使用
される第２錯化剤である乳酸の前記Ｎｉ系メッキ液中の
濃度は、０．１５〜０．３０モル／リットル程度が好ま
しい。乳酸の前記Ｎｉ系メッキ液中の濃度が０．１５モ
ル／リットル未満であると、Ｎｉの析出速度は高いが前
記Ｎｉ系メッキ液のｐＨが不安定になり安定な速度でメ
ッキ被膜が形成されなくなり、またブリード現象も発生
し易く、他方乳酸の前記Ｎｉ系メッキ液中の濃度が０．
３０モル／リットルを超えると、全体として錯化剤の量
が多くなりすぎるためＮｉの析出量が抑制される。ここ
で、乳酸は、エチレンジアミンと共に錯化剤として作用
するが、エチレンジアミンが主なる錯化剤であるため、
第２錯化剤と称することが通例である。さらにこの乳酸
は、ｐＨ調整剤としての役目も果たす。前記乳酸はキラ
ル中心を有するので、２種の光学異性体が存在するが、
本発明ではいずれのものを使用しても良く、また通常使
用されているラセミ体を使用しても良い。

【００３１】還元剤として使用される次亜りん酸ナトリ
ウムの前記Ｎｉ系メッキ液中の濃度は、０．０５〜０．
３０モル／リットルが好ましい。次亜りん酸ナトリウム
の前記Ｎｉ系メッキ液中の濃度が０．０５モル／リット
ル未満であると、還元力が弱く、Ｎｉの析出が起こら
ず、他方次亜りん酸ナトリウムの前記Ｎｉ系メッキ液中
の濃度が０．３０モル／リットルを超えると、化１式に
示した次亜リン酸イオンの酸化反応が進行し、また遊離
Ｎｉイオンの量も増加するため、同様にＮｉの析出量が
減少する。

【００３２】本発明に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メ
ッキ液では、通常前記Ｎｉイオン源、前記錯化剤、前記
第２錯化剤、前記還元剤を用いて適当な組み合わせで混
合し、酸を添加してｐＨを調整することによりメッキ液
として使用することができるが、下地の金属の種類やメ
ッキ層の厚さ等の条件によっては、他の添加剤を添加し
たメッキ液を用いてもよい。ここで、前記したｐＨの調
整に用いる酸は塩酸が好ましい。硫酸や硝酸を用いた場
合には、硫酸中のＳＯ₄ ^2- イオンや硝酸中のＮＯ₃ ^-イオ
ンが、形成されているＮｉ錯体の安定性に悪影響を与え
るため、好ましくない。特に、ＮＯ₃ ^-イオンの場合は、
Ｎｉ（ＮＯ₃ ）₂ が安定な塩を形成するので好ましくな
い。また前記添加剤としては、ｐＨ緩衝剤の役目を果た
す有機酸塩やｐＨ調整剤の役目を果たす有機酸等が挙げ
られる。また具体的には、前記有機酸塩として、例えば
コハク酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリ
ウム等が挙げられ、前記有機酸として、例えばリンゴ
酸、マロン酸等が挙げられる。

【００３３】次に、このＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッ
キ液を用いてＡｌＮ基板にメッキ処理を施す方法につい
て説明する。

【００３４】通常、メッキ処理を施す際の液温は６０〜
８０℃の範囲が好ましい。優れた特性を有する均質な被
膜を形成するためには、メッキ処理を施す間中、前記Ｎ
ｉ系メッキ液の温度を±１℃以内、ｐＨを±０．０５以
内に保つのが好ましく、またＮｉ系メッキ液の撹拌やＡ
ｌＮ基板の回転を十分に行って、常にＡｌＮ基板に新鮮
な溶液が供給されるようする必要がある。また、窒素又
はアルゴンガスを前記Ｎｉ系メッキ液に吹き込むことに
より溶存酸素を除去する必要もある。

【００３５】

【作用】本発明に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッキ
液によれば、Ｎｉイオン源として（含結晶水）硫酸ニッ
ケル、（含結晶水）塩化ニッケル又は（含結晶水）酢酸
ニッケル、錯化剤として（含結晶水）エチレンジアミ
ン、第２錯化剤として乳酸、及び還元剤として（含結晶
水）次亜りん酸ナトリウムを含んでおり、低温で、Ａｌ
Ｎ基板が溶解腐食されることなく、ＡｌＮ基板上に形成
された配線のみに選択的に、配線との密着性や被膜自身
の硬度等の特性に優れたリン含有Ｎｉメッキ被膜が迅速
に形成される。

【００３６】図７は有機酸の緩衝容量とＮｉの析出量と
の関係を示したグラフであるが、図７に示すように、Ｎ
ｉの析出量と有機酸の緩衝容量とは大きな相関関係があ
り、緩衝容量が大きくなるほど、Ｎｉの析出量が大きく
なる傾向にある。従って、緩衝容量の大きい乳酸を使用
した本発明に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉメッキ液はメ
ッキ被膜が迅速に形成される。ただし、この緩衝容量と
Ｎｉの析出量とが完全に対応していないのは、その他に
もＮｉの析出量に関係する因子があるからであると考え
られる。

【００３７】

【実施例及び比較例】以下、本発明の実施例に係るＡｌ
Ｎ基板用無電解Ｎｉ系メッキ液を用い、ＡｌＮ基板にメ
ッキ処理を施した場合について説明する。なお比較例と
して、本発明に係る無電解Ｎｉ系メッキ液の組成と異な
る組成の無電解Ｎｉ系メッキ液を用いてメッキ被膜を形
成した場合についても説明する。

【００３８】ＡｌＮ基板としては、粒界にカルシウムア
ルミニウム酸化物やカルシウムイットリウムアルミニウ
ム酸化物等を有する（株）住友金属セラミックス製のＡ
ｌＮ基板を用いた。そして、このＡｌＮ基板に、所定の
配線パターンになるように、スパッタ法により順次Ｔ
ｉ、Ｍｏ、Ｃｕの被膜をそれぞれ０．０５μｍ、０．５
μｍ、０．５μｍの厚さで形成し、メッキ被膜形成のた
めの下地金属層とした。この配線の最小線幅は５０μｍ
程度である。

【００３９】この下地金属層の上に表１に示した組成の
無電解Ｎｉ系メッキ液を用いてメッキ被膜を形成するわ
けであるが、まず基本的成分（Ｎｉイオン源、錯化剤、
還元剤）として、それぞれ塩化ニッケル６水塩（ＮｉＣ
ｌ₂ ・６Ｈ₂ Ｏ）、次亜リン酸ナトリウム１水塩（Ｎａ
Ｈ₂ ＰＯ₂ ・Ｈ₂ Ｏ）、エチレンジアミン（ｅｎ）を用
い、表３に示した濃度に調整した。この濃度は、Ｎｉ−
ロッシェル塩錯体からＮｉを化学的に還元させる時に、
皮膜析出量が最大となる値を選択している。

【００４０】また有機酸と有機酸塩についても表３に示
すものを用い、濃度はＥＤＴＡ・２Ｎａのみ０．０１モ
ル／リットルで、他の有機酸、有機酸塩はすべて０．０
８モル／リットルとした。この濃度に設定した理由は、
同じくＮｉ−ロッシェル塩錯体溶液中のｐＨ緩衝剤、第
２錯化剤の適性濃度がそれぞれ０．０７５モル／リット
ルであったため、ほぼ同一濃度に調整してその効果の比
較検討するためである。実施例に係るＮｉ系メッキ液調
製の方法としては、５００ｍｌビーカーに基本的成分を
それぞれ添加した。添加量は全体で１リットルにした場
合に表１に示した濃度になるような量である。これらの
成分をよく撹拌して混合し、ｐＨが６．４〜６．６の範
囲になるように希塩酸を用いて調整した。その後、表３
に示した有機酸及び有機酸塩を添加し、１リットルのメ
スフラスコにメスアップした後に、後述する所定のｐＨ
に調整した。これは、一度にすべての試薬を調合した後
にメスアップし、ｐＨ調整を行うと、溶液に強い緩衝作
用が働き、ｐＨ調製が困難になり、これによってメッキ
液の液性が変化するおそれがあるからである。

【００４１】このＮｉ系メッキ液に上記方法により得ら
れた金属薄膜を有するＡｌＮ基板を浸漬してメッキ処理
を施した。このとき、前記Ｎｉ系メッキ液の温度を６０
±１℃以内、ｐＨを６．００±０．０１以内に保ち、該
Ｎｉ系メッキ液の撹拌や前記ＡｌＮ基板の回転を十分に
行い、常にＡｌＮ基板に新鮮な溶液が供給されるように
した。また、メッキ処理を施している間は、窒素を前記
Ｎｉ系メッキ液に吹き込み、溶存酸素を除去した。メッ
キ処理時間は１５分である。

【００４２】次に、前記メッキ処理によりメッキ被膜が
形成された前記ＡｌＮ基板を、混酸溶液で濃硝酸（キシ
ダ化学（株）製の特級試薬）２５ｍｌと濃硫酸（キシダ
化学（株）製の特級試薬）２５ｍｌとを混合した後に純
水で希釈して１００ｍｌとした溶液に浸漬し、メッキ被
膜を溶解させた。そして、このメッキ被膜が溶解した溶
液中の金属イオン濃度をＩＣＰ（Inductively Coupled
Plasma) 発光分光分析により測定して、溶解したＮｉイ
オンとＰイオンの濃度を求め、Ｐイオンの含有量を求め
た。

【００４３】このＡｌＮ基板の混酸溶液中への浸漬によ
り、下地金属層のＭｏ、Ｃｕ等やＡｌＮ基板自体も腐食
溶解したが、ＮｉイオンとＰイオンの定量分析には、特
に影響を及ぼさなかった。結果を下記の表３及び表４に
示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】上記表３及び表４において、メッキ被膜を
溶解させた溶液中にＰイオンが検出されているのは、次
亜リン酸ナトリウムがＮｉメッキ被膜が形成される際に
同時に析出し、Ｎｉとの合金を形成しているためであ
る。

【００４７】表３よりわかる通り、乳酸を第２錯化剤と
して使用した場合にＮｉの析出量が多くなっており、特
に基本的成分に乳酸を単独で加えた場合が最も析出量が
多くなっている。この結果より、実施例に係る３種類の
基本成分に第２錯化剤として乳酸を加えた組成を、基本
的な組成とする無電解Ｎｉ系メッキ液が析出量が多くＮ
ｉ系メッキ液として優れた特性を有することがわかる。
また、この実施例に係るＮｉ系メッキ液を使用した場合
は、ブリードも発生しなかった。

【００４８】このように上記メッキ液がＮｉ系メッキ液
として良好な特性を有するのは、メッキ液の緩衝容量等
が起因しているものと思われる。

【００４９】一方、基本成分のみを使用した比較例３２
に係るＮｉ系メッキ液の場合には、メッキ被膜の析出量
は最も多かったが、有機酸、有機塩塩等のｐＨ緩衝剤や
ｐＨ調製剤を用いていないので、メッキ処理中に４５分
程度の長時間のメッキ処理を行うと、ｐＨの変動が激し
く、また前記Ｎｉ系メッキ液の自己分解反応のためにブ
リードが発生した。

【００５０】これにより、基本成分に乳酸を添加した系
がメッキ被膜の形成に優れた効果を有することが分かっ
たので、さらに別の実施例としてこれらの成分の好まし
い範囲について検討を行った。図１〜４は、Ｎｉイオン
源として塩化ニッケル６水塩、錯化剤としてエチレンジ
アミン、第２錯化剤として乳酸、還元剤として次亜リン
酸ナトリウムの４つの成分を使用し、３成分の濃度を一
定にして、残りの１成分の濃度を変化させた際に析出す
るＮｉの重量を示したグラフである。変化させた成分
は、図１では塩化ニッケル６水塩（実施例９〜１５）、
図２ではエチレンジアミン（実施例１６〜２５）、図３
では次亜リン酸ナトリウム１水塩（実施例２６〜３
４）、図４ではＤＬ−乳酸（実施例３５〜４０、比較例
３２）である。

【００５１】図１〜４から、実施例に係るＮｉ系メッキ
液中の塩化ニッケル６水塩の濃度については０．０１〜
０．１０モル／リットル、エチレンジアミンの濃度につ
いては０．０５〜０．２０モル／リットル、次亜リン酸
ナトリウムの濃度については０．０５〜０．３０モル／
リットルの範囲でともにＮｉの析出量が多くなってお
り、各成分の濃度の好ましい範囲であることがわかる。
なお、乳酸の濃度については０．３０モル／リットルを
超えるとＮｉの析出量が増大しているが、それより濃度
が低い範囲ではＮｉイオンの析出量はほとんど変化して
いない。しかし、０．１５モル／リットルより低濃度で
は、析出時にｐＨの変動が生じ易くなった。

【００５２】さらに比較例３３として、市販のＮｉ系メ
ッキ液（ワールドメタル（株）製リンデンＳＡ ｐＨ
６．８〜７．２）を用い、該Ｎｉ系メッキ液の温度を９
０℃、ｐＨを７．０とした他は実施例と同様の条件でメ
ッキ被膜を形成した。

【００５３】図５は、実施例１に係るＡｌＮ基板用無電
解Ｎｉ系メッキ液を用いて上記メッキ処理を施したＡｌ
Ｎ基板の一部につき、そのメッキ状態を示した拡大平面
図であり、一方図６は比較例３３に係るＮｉ系メッキ液
を用いて上記メッキ処理を施したＡｌＮ基板の一部につ
き、そのメッキ状態を示した拡大平面図である。

【００５４】図５及び図６より明らかなように実施例１
に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッキ液を用いてメッ
キ処理を施したものは、ＡｌＮ基板１１に形成された配
線にのみ選択的にＮｉメッキ被膜１０が形成されている
のに対し、比較例３３に係るＮｉ系メッキ液を用いてメ
ッキ処理を施したものでは、ＡｌＮ基板１１に形成され
た配線以外の部分にもＮｉメッキ被膜１０が形成されて
おり、前記したブリード現象がはっきりと認められる。

【００５５】次に、実施例１に係るＡｌＮ基板用無電解
Ｎｉ系メッキ液を用いることにより、形成されたメッキ
被膜の密着強度を調べた。膜密着強度の測定は、メッキ
被膜に直径１ｍｍのＮｉリード線をハンダ付けし、毎分
１０ｍｍの速度で垂直方向に引っ張ることにより行い、
メッキ被膜が破断した時の強度を膜密着強度とした。そ
の結果、２．４８ｋｇ／ｍｍ² 以上の値が得られ、十分
な膜密着強度を有することが確認された。

【００５６】次に、実施例１の場合と同様の組成のＮｉ
系メッキ液を用い、縦横が５０ｍｍの下地金属層を有す
るＡｌＮ基板にメッキ処理を行った際に、ＡｌＮ基板が
溶解しているか否かを調べた。このＡｌＮ基板の溶解性
の調査は、ＡｌＮ基板の主成分であるＡｌ³⁺イオン及び
前記ＡｌＮ基板の焼成の際に助剤として添加されている
Ｃａ²⁺、Ｙ³⁺が、メッキ処理を終えた液中に存在するか
否かをＩＣＰ発光分光分析で調べることにより行った。
また被膜形成成分であるＮｉ及びＰについても同時にそ
の濃度を測定した。メッキ処理は同じＮｉ系メッキ液を
使用して５回連続して行い、各メッキ処理の後にＮｉ系
メッキ液をサンプリングし、前記した各金属の濃度を測
定した。結果を表５に示す。

【００５７】

【表５】

【００５８】表５より明らかなように、Ａｌ³⁺、Ｃ
ａ²⁺、Ｙ³⁺の各イオンはいずれも０．１ｐｐｍ以下であ
り、ＡｌＮ基板からの溶解は認められなかった。一方、
Ｎｉ²⁺イオン及びＰは、各測定毎にほぼ一定量づつ低下
しており、再現性よく、一定量のメッキ被膜がＡｌＮ基
板の配線上に形成されていることがわかる。

【００５９】以上説明してきたように、実施例に係るＡ
ｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッキ液を用いてＡｌＮ基板に
メッキ処理を施したところ、ＡｌＮ基板を溶解すること
なく、ＡｌＮ基板上の配線にのみ選択的に、膜密着強度
等の特性に優れたメッキ被膜を迅速に形成することがで
きた。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るＡｌＮ
基板用無電解Ｎｉ系メッキ液にあっては、Ｎｉイオン源
として（含結晶水）硫酸ニッケル、（含結晶水）塩化ニ
ッケル又は（含結晶水）酢酸ニッケル、錯化剤として
（含結晶水）エチレンジアミン、第２錯化剤として乳
酸、及び還元剤として（含結晶水）次亜りん酸ナトリウ
ムを含んでいるので、低温で、ＡｌＮ基板を溶解腐食さ
せることなく、ＡｌＮ基板上に形成された配線のみに選
択的に、配線との密着性や被膜自身の硬度等の特性に優
れたリン含有Ｎｉメッキ被膜を迅速に形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ
系メッキ液において、塩化ニッケル６水塩の濃度を変化
させ、他の３成分を一定の濃度に保った際のＮｉ析出量
と塩化ニッケル６水塩の濃度との関係を示したグラフで
ある。

【図２】本発明の実施例に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ
系メッキ液において、エチレンジアミンの濃度を変化さ
せ、他の３成分を一定の濃度に保った際のＮｉ析出量と
エチレンジアミンの濃度との関係を示したグラフであ
る。

【図３】本発明の実施例に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ
系メッキ液において、次亜リン酸ナトリウム１水塩の濃
度を変化させ、他の３成分を一定の濃度に保った際のＮ
ｉ析出量と次亜リン酸ナトリウムの濃度との関係を示し
たグラフである。

【図４】本発明の実施例に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ
系メッキ液において、ＤＬ−乳酸の濃度を変化させ、他
の３成分を一定の濃度に保った際のＮｉ析出量とＤＬ−
乳酸の濃度との関係を示したグラフである。

【図５】本発明の実施例１に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎ
ｉ系メッキ液を用いてメッキ処理を施したＡｌＮ基板の
一部について、そのメッキ状態を示した拡大平面図であ
る。

【図６】比較例３３に係るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メ
ッキ液を用いてメッキ処理を施したＡｌＮ基板の一部に
ついて、そのメッキ状態を示した拡大平面図である。

【図７】Ｎｉ系メッキ液に添加する有機酸の緩衝容量と
Ｎｉ析出量との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１１ ＡｌＮ基板 １０ Ｎｉメッキ被膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎｉイオン源として（含結晶水）硫酸ニ
   ッケル、（含結晶水）塩化ニッケル又は（含結晶水）酢
   酸ニッケル、錯化剤として（含結晶水）エチレンジアミ
   ン、第２錯化剤として乳酸、及び還元剤として（含結晶
   水）次亜りん酸ナトリウムを含んでいることを特徴とす
   るＡｌＮ基板用無電解Ｎｉ系メッキ液。