(57)【要約】【課題】接触または無電解めっきを安定かつ効率的に実施するための化学的めっき方法を提案する。【解決手段】金属外環２の開口にガラス４によりリード部材５を気密封着した気密端子１に部分めっきする場合、被めっき金属素材となるリード部材５に電気化学的な犠牲電極を設けてめっき液８に浸漬する化学的めっき方法である。ここでリード部材５の被めっき金属素材にニッケル、犠牲電極に亜鉛および錫が利用され金めっき液に浸漬して所望厚さに制御された金めっき膜９を無ピンホールで密着性良好なめっきを得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被めっき金属素材をめっき液に浸漬して接触または無電解めっきする方法であって、前記めっき液の選定と前記被めっき金属素材の一部分に設けた電気化学的な犠牲電極とを利用した前記犠牲電極を電子の供給源とする化学的めっき方法。
【請求項２】
前記めっき液が金（Ａｕ）、前記被めっき金属素材がニッケル（Ｎｉ）、および前記犠牲電極が亜鉛（Ｚｎ）または錫（Ｓｎ）であり、前記被めっき金属素材に金を析出させることを特徴とする請求項１に記載の化学的めっき方法。
【請求項３】
前記被めっき金属素材はリード部材が金属外環とガラス材により気密封着して絶縁された気密端子であることを特徴とする請求項１および２に記載の化学的めっき方法。
【請求項４】
前記被めっき金属素材が前記気密端子のリード部材であり、前記犠牲電極が前記リード部材に設けた亜鉛であり、前記めっき液を選定して前記気密端子の金属外環へのめっき析出を阻止することを特徴とする請求項３に記載の化学的めっき方法。
【請求項５】
前記被めっき金属素材が前記リード部材の内部リード部であって、前記犠牲電極が前記リード部材の外部リード部に形成したはんだめっきであることを特徴とする請求項３に記載の化学的めっき方法。
【請求項６】
前記はんだめっきが溶融はんだ液に前記リード部材の外部リードを浸漬して予め形成され、前記リード部材を前記めっき液に浸漬して前記内部リード部に部分めっきを形成することを特徴とする請求項５に記載の化学的めっき方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接触めっきまたは無電解めっき法を利用する化学的めっき方法、特に電気化学的に卑な金属を犠牲電極として用いるリード部材等の部分めっきに好適な化学的めっき方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、析出する金属の化合物を含む溶液中において、めっきをしようとする被めっき金属をそれより卑な金属と接触させて電池を形成し、被めっき金属をカソードにして電着させる方法が知られている。この接触めっき手法は無電解めっきの最初に析出をスタートさせるためにも利用されている。また、第1の金属が電解質溶液に接するとき溶液中の第２の金属イオンと置換する反応を利用した無電解めっき法も広く利用されている。これは第1の金属のイオン化傾向が第２の金属のイオン化傾向や水素Ｈより大きいほど第２の金属が第１の金属と置換し易いというイオン化傾向を利用した方法である。すなわち、金属表面の接触作用による還元を利用した方法であって、電気めっきとは異なる化学的な方法と言える。例えば、前者の接触めっき方法として、金属粉末を加えた水溶液にこれよりイオン化傾向の低い金属を浸漬することで金属表面にめっきをする方法が特許文献１に提案されている。また、無電解銅めっきを具体例として、無電解めっきの分類やめっき液の組成等については特許文献２が開示している。
【０００３】
ところで、特許文献２に開示される無電解めっきは外部から水溶液に電気エネルギーを与えないで行うめっきを言うが、さらに、Ａｕ、Ｓｎめっきなどの置換めっき、あまり実用されない接触めっき、銀鏡反応が代表的な非触媒化学めっき、およびＮｉなど通常の無電解めっきである触媒化学めっきの４つに分類される。
【特許文献１】特開平６−６５７５２号公報
【特許文献２】特開２００１−５７３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、気密端子などのリード部材の部分めっきなどでは、こうした無電解めっきでは満足するようなめっき膜厚や均一な膜厚が得られていなかった。また、めっき膜を厚くしたり均一化したりするためにはめっき液を微妙に調整管理する必要が生じて多大な手間暇が要請されるなど作業面での問題点を残している。
【０００５】
一方、セラミック基板に印刷で形成した電極に無電解めっきを行う場合、電極パターンが微細かつ複雑になると電気導通を得るのが困難になって満足なめっきができない。特に、無電解めっきとして置換めっきを適用すると、めっき厚さに限界が生ずるために所望する厚さのめっき膜が得られず、析出速度が遅い上に密着が悪くてピンホールの多いめっきとなることがある。また、還元剤によるめっき法を適用すると、めっき液が不安定で分解しやすく、めっき液の寿命が短くなり、電極以外の金属部分にもめっきが着いてしまい、めっき液のコストが高くなるなどの欠陥が伴う。たとえば、ニッケル電極への置換めっきによる場合、素材そのものが腐食という形態で酸化されてめっきが着くのであるから、腐食の進行する素材はめっき膜界面の密着強度が著しく低下することになる。また、腐食の進行しているアノードは、ある程度めっき膜で覆われてくると酸化反応速度が非常に遅くなり、同時にめっき析出という還元反応がほとんど停止してしまう。しかも、腐食部分はピンホールなどのめっきの着かない部分が残ることが多くめっき質として非常に劣るものとなる。その結果、従来の無電解めっきはめっき液の微細な調整などから作業性が低下しかつ作業者の技能養成が欠かせなかった。
【０００６】
したがって、この発明の目的は上記欠点に鑑みて提案されたものであリ、作業効率のみならず品質的にも向上する化学的めっき方法を提供するものである。特に、ワークの形状を変える程度の簡単な変更で無電解めっきの反応方法を変えることで、還元剤や触媒を用いない単純めっき液を使用し作業性を向上できる新規かつ改良された化学的めっき方法の提案を目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、多数のリード部材を有する気密端子において、リード部材に部分めっきをする場合に好都合なめっき方法、特に内部リードの所要部分のみに貴金属めっきをするような場合に経済的でコストメリットを発揮する新規かつ改良されためっき方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、電気化学的に卑な金属を犠牲電極として設けた被めっき金属素材をめっき液に浸漬して被めっき金属素材に所定のめっき液金属を析出させる接触または無電解めっきによる化学的めっき方法が提案され、犠牲電極の量で膜厚を制御でき所望する厚さで密着がよくてピンホールのないめっき膜を得る。また、安価でシンプルなめっき液が使用できて、電極以外へのめっき析出が少なくかつ析出速度が速くめっき時間によるロケーションのばらつきのない均一めっきが実現できることも判明した。
【０００９】
本発明は、被めっき金属素材を無電解めっきする際、予め選定しためっき液に浸漬した金属素材の一部に電気化学的な犠牲電極を設け、この犠牲電極を電子の供給源とする化学的めっき方法である。たとえば、金（Ａｕ）めっき液にニッケル（Ｎｉ）の被めっき金属素材を浸漬し、犠牲電極に標準電極電位の低い金属、電気化学的に卑な金属の亜鉛（Ｚｎ）を利用できる。亜鉛を犠牲電極としてニッケル電極に接触させた場合には、亜鉛の標準電極電位が低いので、混成電位は金とニッケルに比べて低くなる。すなわち、酸化反応はＺｎ→Ｚｎ２＋がＮｉ→Ｎｉ２＋より支配的になりニッケルの腐食反応がほとんど起こることなく、金メッキの析出が進行する。それゆえに、界面の腐食による密着不良やピンホールの減少が実現され、加えて犠牲電極が存在する間は金メッキの析出が進行し続け、結果的に犠牲電極を十分な量に設定しておけば厚いめっき膜の実現も可能となる。また、金属外環とリード部材とが絶縁されている気密端子の場合に、めっき液の選定調整により、犠牲電極を設けたリード部材にはめっきが析出するが、金属外環には電子の供給源がなくめっきを析出させないようにすることも可能である。したがって、気密端子のリード部材のみに所望する良質な金めっきを形成させることができる。
【００１０】
本発明の別の観点によれば、本発明者は特に被めっき金属素材に金を析出させる場合に錫（Ｓｎ）を含むはんだめっきを犠牲電極として利用し、はんだめっきを形成しない部分へ良質なめっき膜を形成することを見出した。たとえば、ニッケル母材のめっきを着けたくない部分に溶融めっきを施したい場合でも、めっき液の選択によっては実現可能となる。この場合錫は標準電極電位として電気化学列上貴となるが、アルカリ溶液では電位が逆転しＰＨの調整により有効な犠牲電極となる。さらには、めっき液中の錯化剤、安定剤、金属イオン濃度を選択すれば電気化学電位は同じ電位か逆転状態への調整も可能であって犠牲電極の種類も選択可能となる。具体的にリード部材が金属外環とガラス材により気密封着して絶縁された気密端子が対象となる場合、被めっき金属素材がリード部材であり、犠牲電極がこのリード部材に設けた亜鉛である場合に、めっき液に錯化剤を使用して電位状態を選定することで気密端子の金属外環へのめっき析出を阻止することもできる。さらに、被めっき金属素材が気密端子リード部材の内部リード部であり、犠牲電極をリード部材の外部リード部に形成したはんだめっきとして本発明の化学的めっき方法を適用することもできる。ここで、はんだめっきは溶融はんだ液にリード部材の外部リードを浸漬して予め形成でき、気密端子全体を所望するめっき液に浸漬して内部リード部に部分めっきを形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る犠牲電極を利用した化学的めっき方法は、犠牲電極の量で膜厚を制御できて厚いめっき膜が可能となり、同時に密着がよくてピンホールの少ないめっき膜が得られる。また、シンプルでコストメリットのあるめっき方法であり、めっき液の調整が容易となり作業の能率向上に役立つほか、めっき作業中に電極以外へのめっき析出が抑止されかつ析出速度が速く、めっき時間によるロケーションのばらつきを吸収するなどの工業的価値が高い。
【００１２】
本発明の実施においては、製品の気密端子には不要となる犠牲電極は、部品の整列、組立あるいはガラス封着作業時に溶接等で設ければ少ない工数で部分めっきが可能となる。特に、溶融はんだめっきのように本来必要な異なる種類の金属部分を犠牲電極とすれば、これがレジスト材としての機能も果たしてその除去作業を省略できる。また、めっき作業もめっき液への浸漬のみでよく電源設備を要せずに実施できる。さらに、電気的導通性のある金属部分が多数ある場合でも特性の要求される部品のみに高価な貴金属めっきが着けられコスト的に有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は被めっき金属素材の一部に電気化学的な犠牲電極を設け、この犠牲電極を電子の供給源とする化学的めっき方法であって、めっき液が金（Ａｕ）、被めっき金属素材がニッケル（Ｎｉ）またはその合金（Ｆｅ−Ｎｉ）、および犠牲電極が亜鉛（Ｚｎ）または錫（Ｓｎ）である場合に、被めっき金属素材に金を析出させることを特徴とするもので、犠牲電極の量によりめっき厚等の制御可能である。
【００１４】
一方、本発明の化学的めっき方法を金属外環とリード部材とをガラスにより気密封着して絶縁する気密端子に応用する場合、被めっき金属素材となるリード部の一部分に溶融はんだめっきを施して犠牲電極とし、このリード部材の他の部分に所望するめっき液の金属を析出させる。特に、溶融はんだめっきをリード部材の外部リード部に形成すれば、リード部材の内部リード部にのみに金めっき液により金の部分メッキを形成し、それにより高価な金めっきを煩雑な予備工程を経ることなく簡単かつ確実に所望する位置に化学的めっきが施される。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例を気密端子に対するリード部材へのめっきについて、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。図１（ａ）はめっき処理前の気密端子１を示す。この気密端子１はＦｅ−Ｎｉコバール等の中空状金属外環２と、その中空部３に気密封着したガラス４と、このガラスを貫通するニッケルのリード部材５とを具備する。本発明の化学的めっき方法をこのリード部材５に適用するために、被めっき金属素材としてのリード部材５はその一端部６に亜鉛（Ｚｎ）ボール７が溶接され、めっき処理で犠牲電極として機能させる準備がなされる。ここで、リード部材５に設けた亜鉛ボール７はリード部材５の被めっき素材Ｎｉに比べて電気化学的に卑な金属であり、Ｎｉに比べてＺｎはイオン化傾向が強い金属である。しかし、本発明ではＳｎのような貴の金属でもめっき液の調整により犠牲電極として利用できることが見出された。次に、亜鉛ボール７を設けたリード部材５を有する気密端子１は、図１（ｂ）に示すように、金のめっき液８に浸漬される。すると、リード部材５の表面には金（Ａｕ）が析出され、犠牲電極の亜鉛ボール７の存在する間、金めっきが進行する。図１（ｃ）はこのようにして所望する膜厚の金めっき膜９が形成されたリード部材５を有する気密端子１０を示す。この場合の金めっき膜９は犠牲電極の亜鉛ボール７を設けたリード部材５のみに形成され、金属外環２にはめっきされない。したがって、所望する位置への部分めっきが行なわれ、所望しない部分へのめっき付着が阻止できる。このようにして形成した金めっき膜９は所望する厚さに容易に制御できかつ無ピンホールで密着性良好なめっきが得られる。
【実施例２】
【００１６】
次に、犠牲電極を実用上所望される金属を利用し作業性を大幅に改善する場合の実施例を説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は複数個のリード部材を有する気密端子の所望する部分に金めっきを施す第２の実施例である。この実施例は、気密端子１１が外環１２の開口部１３がガラス１４で気密封着され、このガラス１４を気密封着状態で貫通する複数個のリード部材１５を具備して構成される場合のリード部材１５に対して本発明の化学的めっき方法の適用例である。先ず、図２（ａ）に示すように、気密端子１１はそのリード部材１５の外部リード部１６が溶融はんだ液１８の液中に浸漬される。その結果、複数個リード部材１５の外部リード部１６に溶融はんだ液１８への浸漬によってはんだめっき膜１９が形成される（図２（ｂ）参照）これが犠牲電極として利用される。次に、はんだめっき膜１９が外部リード部１６に形成された気密端子は、図２（ｃ）に示されるように、全体を金めっき液２０に浸漬する。その結果、前述の実施例と同様に犠牲電極のはんだめっき膜１９を付けたリード部材１５の内部リード部１７にのみ金めっきが析出され、図２（ｃ）に示されるように、所望する部分のみに所定膜厚の金めっき膜２１を有する気密端子２２が得られる。このように、実用上必要なはんだめっき膜１９が犠牲電極として効果的に働き、リード部材１５の内部リード部１７に経済的で安定な金めっき膜２１を備えた気密端子２２が提供される。
【００１７】
本発明による化学的めっき方法は、上述する実施例から分るように、めっき処理を容易にして、コスト的にも品質的にも有利な効果を発揮するなどの実用的に評価される。こうした気密端子の特定部分へ金めっきを形成する従来方法は、個々のリード部材の金めっきしたくない部分に対してワイヤリングやレジスト材の塗布などで対処しており、部分めっき処理後にはワイヤリングや塗布材の除去が必要となり工数的また材料面での無駄が多く、コストアップの要因となっていた。しかるに、本発明ではリード部材の一部を溶融はんだディップで犠牲電極となるはんだめっき膜が形成され、かつこのはんだめっき膜は除去することなく電子部品の取付けリードとしてプリント配線等でそのまま利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の化学的めっき方法を気密端子に適用した部分的模式図である。（実施例１）
【図２】同じく別の実施例の気密端子に適用した部分的断面を示す模式図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００１９】
１、１１；気密端子（処理前）、  １０、２２；気密端子（処理後）、
２、１２；金属外環、  ３、１３；中空部または開口部、
４、１４；ガラス、    ５、１５；リード部材（被めっき金属素材）、
６、１６；外部リード部分、  １７；内部リード部分、  １８；溶融はんだ液、
７、１９；亜鉛ボールまたははんだめっき（犠牲電極）、
８、２０；金めっき液、  ９、２１；金めっき膜
【図１】
2006144076.tif 000003
【図２】
2006144076.tif 000004