JP2000336486A - 触媒核が付与された基体、基体への触媒化処理方法及び無電解めっき方法 - Google Patents
触媒核が付与された基体、基体への触媒化処理方法及び無電解めっき方法Info
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Abstract
が無電解めっきすべき非導電部表面に2000核/μm
2以上の核密度で付着されてなる基体。 【効果】 本発明によれば、非導電性基体上に微細な銀
とパラジウムからなる金属触媒粒子を高密度に付与する
ことができる。
Description
上のCu回路形成、超LSIに用いられるSi上のCu
配線プロセス等の電子部品回路形成や、コンピュータ用
ハードディスクに使われる無電解Ni−Pめっきによる
ハードディスク下地層形成、あるいは液晶ディスプレイ
の透明電極や太陽電池用などの透明半導電体電極の形成
などに有用な触媒核が付与された基体及び基体の触媒化
処理方法並びに無電解めっき方法に関する。
携帯電話やノート型パソコン等の小サイズ化や高性能化
による電子部品回路の高集積化に伴い、原子レベルで欠
陥のない無電解めっきが必要となってきている。非導電
性基板上に無電解めっき技術を用いて回路を形成させる
方法としては、金属パラジウムを被めっき物に吸着させ
た後、無電解めっきを施す方法が行われている。
粒子サイズが大きく、吸着する触媒の核密度も低いもの
である。この触媒液により得られる無電解めっき皮膜
は、初期析出の核密度が低く、初期析出層に多くの欠陥
を有するものであり、これに代わる初期析出層に欠陥の
ない無電解めっき皮膜が望まれている。
出層が緻密で高密度な欠陥のない無電解めっき皮膜を与
えることができる触媒核が付与された基体、基体の無電
解めっきすべき非導電部にかかる触媒核を付与すること
ができる基体の触媒化処理方法、及びこのように触媒核
が付与された基体に対する無電解めっき方法を提供する
ことを目的とする。
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、第1錫イオン(Sn2+)を含有するセンシタイジ
ング溶液を用いてセンシタイジング処理を行った後、銀
イオンを含有する活性化剤とパラジウムイオンを含有す
る活性化剤を併用し、最終的にパラジウムイオンを含有
する活性化剤に浸漬することで、非導電性基体上に微細
な触媒粒子が高密度に吸着することを見出し、この触媒
化処理方法を用いて無電解めっきを施すことで、初期析
出層に欠陥のない無電解めっき皮膜が得られることを知
見した。
電解めっき皮膜の初期核密度及び初期析出層との関係を
検討した例は殆どないが、触媒の粒子サイズと核密度が
無電解めっき皮膜の初期析出状態に大きく影響を与える
ことが本間らによって報告されている[J.Elect
rochem.Soc.,144,4123(199
7)]。しかし、従来の方法では、触媒核密度は多くて
も1500核(個)/μm2程度であり、また触媒粒子
径も一般に4nm以上であり、平滑なガラス表面に形成
した触媒層の平均粗さも1nm以上であったものであ
る。ところが、上記のように銀イオンを含有する活性化
剤とパラジウムイオンを含有する活性化剤を用いて触媒
付与処理を行うこと、この場合、特には上記センシタイ
ジング処理と銀イオンを含有する活性化剤による処理と
を複数回繰り返し、次いでパラジウムイオンを含有する
活性化剤による処理を行うことにより、触媒核密度を2
000核(個)/μm2以上とすることができ、触媒粒
子径を2nm以下、特に1nm以下とすることが可能に
なると共に、触媒層の平均粗さを0.5nm以下とする
ことができることを見出したものである。
膜であるTa、TaN又はTiN上に〔111〕配向性
を有し、Ta、TaN、TiNへの密着性に優れ、初期
析出層が緻密で欠陥のない無電解Cuめっき膜でシード
層を形成した超LSIチップ基板、プリント配線基板上
に垂直成長性と密着性に優れ、かつ、スルホール内への
均一析出性に優れた無電解Cuめっきを形成したビルド
アッププリント配線基板、結晶化ガラス基板上に密着性
に優れ、初期析出層が緻密かつ高密度である無電解Ni
−Pめっきを形成することで、皮膜表面にノジュールや
ピットの欠陥がなく、平滑性が向上したコンピュータ用
ハードディスク基板、透明基板上に無電解的に酸化亜鉛
皮膜を形成することにより、透明性に優れ、皮膜に黄色
味のない無色透明の液晶ディスプレイの透明電極、太陽
電池用の透明半導電体電極などが得られることを知見
し、本発明をなすに至った。
理方法、及び無電解めっき方法を提供する。 請求項1:銀及びパラジウムからなる金属触媒粒子が無
電解めっきすべき非導電部表面に2000核/μm2以
上の核密度で付着されてなる基体。 請求項2:付着した金属触媒粒子層の平均表面粗さが
0.5nm以下である請求項1記載の基体。 請求項3:銀粒子とパラジウムとの比率が重量割合で
1:10〜10:1である請求項1又は2記載の基体。 請求項4:無電解めっきすべき非導電部を有する基体を
2価の錫イオンを含有するセンシタイジング溶液でセン
シタイジング処理した後、銀イオンを含有する活性化剤
に浸漬するAg活性化処理を行い、最後にパラジウムイ
オンを含有する活性化剤に浸漬するPd活性化処理を行
うことにより、粒子径1nm以下のAg及びPd核から
なる触媒粒子を上記非導電部に2000核/μm2以上
の核密度で吸着することができることを特徴とする基体
の触媒化処理方法。 請求項5:上記センシタイジング処理とAg活性化処理
とを複数回繰り返す請求項4記載の処理方法。 請求項6:請求項4又は5記載の処理方法により無電解
めっきすべき表面に金属触媒粒子が付着された非導電部
を有する基体を無電解めっき液に浸漬することを特徴と
する無電解めっき方法。 請求項7:無電解めっき液が無電解ニッケルめっき液、
無電解銅めっき液、又は無電解酸化亜鉛めっき液である
請求項6記載の無電解めっき方法。 請求項8:無電解めっきすべき非導電部を有する基体が
シリコン基板表面にTa、TaN又はTiN膜が形成さ
れたものであり、無電解めっき液が無電解銅めっき液で
ある請求項6記載の無電解めっき方法。 請求項9:無電解めっきすべき非導電部を有する基体が
スルホールを有し、該スルホール周壁部が無電解めっき
すべき非導電部であるプリント配線基板であり、無電解
めっき液が無電解銅めっき液である請求項6記載の無電
解めっき方法。 請求項10:無電解めっきすべき非導電部を有する基体
が結晶化ガラス基板であり、無電解めっき液が無電解ニ
ッケルめっき液である請求項6記載の無電解めっき方
法。 請求項11:無電解めっきすべき非導電部を有する基体
が透明基板であり、無電解めっき液が無電解酸化亜鉛め
っき液である請求項6記載の無電解めっき方法。
本発明に係る高密度触媒化処理方法は、無電解めっきす
べき非導電部を有する基体を2価の錫イオンを含有する
センシタイジング溶液でセンシタイジング処理した後、
銀イオンを含有する活性化剤に浸漬するAg活性化処理
を行い、最後にパラジウムイオンを含有する活性化剤に
浸漬するPd活性化処理を行って、上記非導電部に銀及
びパラジウム核からなる金属触媒粒子を付着するもので
ある。
ラスチック、セラミックなどの非導電性基材が挙げら
れ、これらの複合体であっても、またこれらの非導電性
基材と金属との複合体であってもよく、表面全面又は表
面の所定箇所が無電解めっきすべき非導電性部分とされ
ているものである。
き皮膜を形成する場合、以下の処理工程で行うことが好
ましい。なお、各工程間は水洗を行う。 (1)洗 浄:公知の脱脂処理条件で処理することが
できる。 (2)表面調整:公知の表面調整剤を使用して、素材表
面に電荷を付与する。 (3)センシタイジング:公知の錫イオンを含有する溶
液に浸漬してセンシタイジングを行う。 (4)触媒化処理:銀イオンを主として含む活性化剤
で活性化を行う。上記の(3),(4)工程を必要によ
り複数回繰り返してもよい。 (5)触媒化処理:パラジウムイオンを含有する活性
化剤で活性化を行う。上記の(4),(5)工程を必要
により複数回繰り返してもよい。 (6)無電解めっき
分としてカチオン界面活性剤あるいはカチオン性高分子
化合物を1〜50g/L含有する水溶液を使用すること
ができ、10〜60℃で1〜10分間浸漬処理すること
ができる。
センシタイジング溶液としては、SnCl2、SnSO4
等の2価の錫塩を塩酸、硫酸等の酸溶液に溶解した、2
価の錫イオンを1〜50g/L含有し、pHが1〜3で
ある溶液を使用し、10〜60℃で10秒〜5分、好ま
しくは30秒〜2分間浸漬処理することが好適である。
銀イオンを含有する活性化剤としては、銀イオン0.0
001〜0.5モル/L、特に0.001〜0.1モル
/Lであるものが好ましい。
酸銀、亜硫酸銀、硝酸銀、チオ硫酸銀、メタンスルホン
酸銀などが使用できるが、これに限定されるものではな
い。上記銀イオンを主成分とする溶液には、2価の金属
イオンを混合することで活性化の性能を向上することが
できる。
ン、鉄イオン、亜鉛イオン、銅イオンなどが好適に使用
できる。これらの使用濃度は上記銀イオンと同様であ
る。なお、上記銀イオンに対するアニオンは、硫酸イオ
ン、硝酸イオン、ハロゲンイオン、メタンスルホン酸イ
オン等が好適に使用されるが、特に限定されない。ま
た、pHは5〜11程度が適当である。
広い範囲で設定できるが、通常は15〜60℃とするこ
とが好ましい。また、これらの活性化剤への浸漬時間も
適宜選択できるが、10秒〜5分、好ましくは30秒〜
2分間浸漬処理することが好適である。
する活性化剤としては、PdCl2、PdSO4等の2価
のパラジウム塩を塩酸、硫酸等の酸溶液に溶解し、2価
のPdイオンを0.01〜1g/L含有し、pHが1〜
3である溶液を使用し、10〜60℃で1秒〜5分間、
好ましくは1秒〜1分間浸漬処理することが好ましい。
長時間浸漬しすぎると、Pdの塊粒化が生じるおそれが
あり、初期析出層の緻密化が達成されないおそれがあ
る。
Pb(NO3)2,Ag2SO4,又はホウ弗化水素酸をそ
れぞれ微量、好ましくは0.1〜100mg/L添加す
ることで、活性化剤の性能を向上させることができる。
工程を間に水洗をはさんで複数回、好ましくは2〜6
回、特に3〜4回行うことが好ましく、これにより触媒
層の高密度化、緻密化をより確実に達成し得る。
は、Pdの塊粒化を避ける点から間に水洗をはさんで2
〜6回、特に2〜3回とすることが好ましい。
しては、公知の自己触媒型の無電解めっき液をいずれも
用いることができ、例えば、ホルムアルデヒドを還元剤
とする無電解銅めっき液、次亜リン酸ナトリウムを還元
剤とする無電解ニッケル−リンめっき液、ジメチルアミ
ンボランを還元剤とする無電解ニッケル−ホウ素めっき
液、無電解パラジウムめっき液、次亜リン酸ナトリウム
を還元剤とする無電解パラジウム−リンめっき液、無電
解金めっき液、無電解銀めっき液、次亜リン酸ナトリウ
ムを還元剤とする無電解ニッケル−コバルト−リンめっ
き液等の無電解めっき液を用いることができる。
っきの条件は、そのめっき液の種類等に応じた公知の通
常の条件とすることができ、めっき膜厚は用途等に応じ
て適宜選定される。
(ZnO)を析出し得る無電解酸化亜鉛めっき液を用い
ることができる。かかるめっき液としては、硝酸亜鉛等
の亜鉛塩0.01〜0.5モル/L、好ましくは0.0
5〜0.2モル/Lと、ジメチルアミンボラン等のボラ
ン系還元剤、その他の還元剤を0.001〜0.5モル
/L、好ましくは0.01〜0.2モル/L、特に0.
03〜0.1モル/L含有するpH4〜9程度、特にp
H6.5程度の処理液を好適に用いることができ、10
〜80℃で5〜120分間浸漬処理する方法が採用し得
る。
O3)20.1モル/Lと、ジメチルアミンボラン0.0
3モル/Lを含有するpH6.5の処理液を用いること
がよい。この組成から得られた酸化亜鉛皮膜は、粒子径
が小さくなり、C軸配向(001)し、ボイドが減少す
るので、透明性、導電性が向上する。
基板の無電解めっきを施すべき非導電部に銀及びパラジ
ウムからなる金属触媒粒子を2000核/μm2以上、
好ましくは2000〜5000核/μm2、特に250
0〜3500核/μm2の核密度で付着することができ
る。この場合、付着した金属触媒粒子層は、平均表面粗
さが0.5nm以下、好ましくは0.05〜0.5n
m、特に0.1〜0.3nmとすることができ、また、
触媒粒子径は2nm以下、好ましくは0.1〜2nm、
更に好ましくは0.3〜1nmとすることができ、高密
度で緻密な触媒層を形成し得る。なお、上記核密度、平
均粗さ、平均粒子径は、AFM(原子間力顕微鏡)観察
により測定し得る。
は、銀とパラジウムとからなるが、この場合、銀とパラ
ジウムとは重量比として1:10〜10:1、好ましく
は1:4〜3:1、更に好ましくは1:3〜1:1であ
ることがよい。なお、銀とパラジウムとの組成比は、E
SCA(X線光電子分光法)にて分析できる。
パラジウムを含有する活性化剤を併用し、最終的にPd
イオンを含有する活性化剤に浸漬することにより、非導
電性基板上に微細な触媒粒子を高密度に吸着させること
ができる。
不明であるが、錫イオンを含有するセンシタイジング溶
液に浸漬するセンシタイジング処理と銀イオンを含有す
る活性化剤に浸漬するAg活性化処理を複数回繰り返す
ことにより、銀イオンが高密度に吸着され、最終的にP
dイオンを含有する活性化剤に浸漬することで、銀イオ
ンとパラジウムイオンとの相互作用により、より微細な
触媒粒子が高密度に吸着されると考えられる。
層が緻密で高密度な欠陥のない無電解めっき皮膜が得ら
れ、この無電解めっき皮膜は、プリント配線基板や超L
SIチップ上のCu回路形成、コンピュータハードディ
スク用Ni−P下地層形成、液晶ディスプレイの透明電
極や太陽電池用の透明半導電体電極の形成などの電子部
品分野に有効に用いられる。
な銀とパラジウムからなる金属触媒粒子を高密度に付与
することができる。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
ガラス、エポキシ基板、TiN膜が形成されたSi基
板、無アルカリガラスを下記無電解めっきの種類に応じ
て使用し、下記の工程で触媒を付与した後、無電解めっ
きを行った。
た。 vi. 水洗:25℃,15秒間 vii. 触媒付与 下記銀塩活性化溶液に20℃で1分間浸漬した。 viii. 水洗:25℃,15秒間 上記(v)〜(viii)の工程を計3回行った。 ix. 触媒付与 下記パラジウム活性化溶液に20℃で5秒間浸漬した。 x. 水洗:25℃,15秒間 上記(ix),(x)の工程を計2回行った。 xi. 無電解めっき
き液を用いてpH4.6,90℃で1分間浸漬した。 (b)無電解Ni−Bめっき:下記無電解Ni−Bめっ
き液を用いてpH6.6,65℃で1分間浸漬した。 (c)無電解Cuめっき:下記無電解Cuめっき液を用
いてpH13,35℃で1分間浸漬した。 (d)無電解ZnOめっき:下記無電解ZnOめっき液
(1)〜(3)を用いてpH6.5,65℃で30分間
浸漬した。
(a)無電解Ni−Pめっきについては結晶化ガラス、
(b)無電解Ni−Bめっきについてはエポキシ基板、
(c)無電解Cuめっきについてはバリア層であるTi
N膜が形成されたSi基板、(d)無電解ZnOめっき
については無アルカリガラスを用いた。
表面状態をAFM(原子間力顕微鏡)を用いて観察し
た。また、上記(a)無電解Ni−Pめっきの結晶化ガ
ラスへの密着性と(c)無電解CuめっきのSi上Ti
N膜への密着性についてテープテストを行った。
ム活性化剤を用いることなく、銀塩活性化剤のみにおい
て触媒化処理を行った以外は、実施例1と同様にして無
電解めっきを行った。
化剤を用いることなく、パラジウム活性化剤のみにおい
て触媒化処理を行った以外は、実施例1と同様にして無
電解めっきを行った。
ポキシ基板上の触媒粒子の吸着状態のAFM観察による
結果を表1に示す。各種無電解めっきの初期析出状態の
AFM観察結果を表2に示す。結晶化ガラス上への無電
解Ni−Pめっき膜とSi上TiN膜への無電解Cuめ
っき膜のテープテストによる剥離の有無を表3に示す。
実施例1は無色透明であり、黄色味は全く認められなか
った。これに対し、比較例1は透明ではあったが、黄色
味が認められた。
板上に微細な触媒粒子を高密度に吸着し得ることが認め
られる。
板上に初期析出層に欠陥のない無電解めっきを形成し得
ることが認められる。
ス上に密着性に優れた無電解Ni−P膜,Si上TiN
バリア膜上に密着性に優れた無電解Cu膜を形成し得る
ことが認められる。
Claims (11)
- 【請求項1】 銀及びパラジウムからなる金属触媒粒子
が無電解めっきすべき非導電部表面に2000核/μm
2以上の核密度で付着されてなる基体。 - 【請求項2】 付着した金属触媒粒子層の平均表面粗さ
が0.5nm以下である請求項1記載の基体。 - 【請求項3】 銀粒子とパラジウムとの比率が重量割合
で1:10〜10:1である請求項1又は2記載の基
体。 - 【請求項4】 無電解めっきすべき非導電部を有する基
体を2価の錫イオンを含有するセンシタイジング溶液で
センシタイジング処理した後、銀イオンを含有する活性
化剤に浸漬するAg活性化処理を行い、最後にパラジウ
ムイオンを含有する活性化剤に浸漬するPd活性化処理
を行うことにより、粒子径1nm以下のAg及びPd核
からなる触媒粒子を上記非導電部に2000核/μm2
以上の核密度で吸着することができることを特徴とする
基体の触媒化処理方法。 - 【請求項5】 上記センシタイジング処理とAg活性化
処理とを複数回繰り返す請求項4記載の処理方法。 - 【請求項6】 請求項4又は5記載の処理方法により無
電解めっきすべき表面に金属触媒粒子が付着された非導
電部を有する基体を無電解めっき液に浸漬することを特
徴とする無電解めっき方法。 - 【請求項7】 無電解めっき液が無電解ニッケルめっき
液、無電解銅めっき液、又は無電解酸化亜鉛めっき液で
ある請求項6記載の無電解めっき方法。 - 【請求項8】 無電解めっきすべき非導電部を有する基
体がシリコン基板表面にTa、TaN又はTiN膜が形
成されたものであり、無電解めっき液が無電解銅めっき
液である請求項6記載の無電解めっき方法。 - 【請求項9】 無電解めっきすべき非導電部を有する基
体がスルホールを有し、該スルホール周壁部が無電解め
っきすべき非導電部であるプリント配線基板であり、無
電解めっき液が無電解銅めっき液である請求項6記載の
無電解めっき方法。 - 【請求項10】 無電解めっきすべき非導電部を有する
基体が結晶化ガラス基板であり、無電解めっき液が無電
解ニッケルめっき液である請求項6記載の無電解めっき
方法。 - 【請求項11】 無電解めっきすべき非導電部を有する
基体が透明基板であり、無電解めっき液が無電解酸化亜
鉛めっき液である請求項6記載の無電解めっき方法。
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| JP11149651A JP2000336486A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | 触媒核が付与された基体、基体への触媒化処理方法及び無電解めっき方法 |
| US09/580,557 US6406750B1 (en) | 1999-05-28 | 2000-05-30 | Process of forming catalyst nuclei on substrate, process of electroless-plating substrate, and modified zinc oxide film |
| US10/120,393 US6723679B2 (en) | 1999-05-28 | 2002-04-12 | Process of forming catalyst nuclei on substrate, process of electroless-plating substrate, and modified zinc oxide film |
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