(57)【要約】【課題】実用性のあるクローズド酸性銅めっきシステムを提供すること。【解決手段】酸性銅めっき本槽並びこれに引き続いて設けられた回収槽および向流水洗槽を有する酸性銅めっきシステムであって、回収槽中の回収酸性銅めっき液は、不純物除去装置において不純物を除去し、必要により濃縮機で濃縮された後酸性銅めっきの補充液とされるよう構成されたことを特徴とするクローズド酸性銅めっきシステムおよびこれに有利に使用される基本組成として、硫酸銅、硫酸および塩素イオンを、添加剤成分としてポリエーテル化合物、硫黄化合物および窒素含有化合物を含有する酸性銅めっき液であって、更にアルキレンオキサイド付加型アミン化合物を添加したことを特徴とする耐温性酸性銅めっき浴。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性銅めっき本槽並びこれに引き続いて設けられた回収槽および向流水洗槽を有する酸性銅めっきシステムであって、回収槽中の回収酸性銅めっき液は、不純物除去装置において不純物を除去し、必要により濃縮機で濃縮された後酸性銅めっきの補充液とされるよう構成されたことを特徴とするクローズド酸性銅めっきシステム。
【請求項２】
酸性銅めっき本槽並びこれに引き続いて設けられた向流水洗槽を有する酸性銅めっきシステムであって、向流水洗槽の最初の水洗槽中の水洗液は、不純物除去装置において不純物を除去し、濃縮機で濃縮された後酸性銅めっきの補充液とされるよう構成されたことを特徴とするクローズド酸性銅めっきシステム。
【請求項３】
向流水洗槽の最後の水洗槽には、更にイオン交換機が取り付けられており、銅イオンを除去する請求項第１項または第２項記載のクローズド酸性銅めっきシステム。
【請求項４】
回収槽でのスプレー洗浄液として、向流水洗槽の最初の水洗槽中の水洗液を使用する請求項第１項または第３項記載のクローズド酸性銅めっきシステム。
【請求項５】
向流水洗槽における水洗液として、濃縮機で回収された回収蒸発凝縮水を使用する請求項第１項ないし第４項の何れかの項記載のクローズド酸性銅めっきシステム。
【請求項６】
めっき本槽での酸性銅めっき液の温度が３５から５０℃である請求項第１項ないし第５項の何れかの項記載のクローズド酸性銅めっきシステム。
【請求項７】
めっき本槽での酸性銅めっき液の温度が２０から３０℃であり、回収めっき液は不純物除去装置で不純物を除去した後、濃縮機で濃縮される請求項第１項ないし第５項の何れかの項記載のクローズド酸性銅めっきシステム。
【請求項８】
基本組成として、硫酸銅、硫酸および塩素イオンを、添加剤成分としてポリエーテル化合物、硫黄化合物および窒素含有化合物を含有する酸性銅めっき液であって、更にアルキレンオキサイド付加型アミン化合物を添加したことを特徴とする耐温性酸性銅めっき浴。
【請求項９】
アルキレンオキサイド付加型アミン化合物が次の式（Ｉ）〜（ＩＶ）
【化１】
2004169072.tif 000012
（式中、Ｒは炭素数８から２０のアルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ＰＯはプロピレンオキシ基を示し、ｍとｎはその合計が２から５０となる数、ｐ、ｑおよびｒはその合計が３から５０となる数、ｘはその合計が１から２００となる数、ｙはその合計が１から１００となる数を意味する）
で表される化合物である請求項第８項記載の耐温性酸性銅めっき浴。
【請求項１０】
添加剤成分の硫黄化合物と窒素含有化合物の濃度比が、１：３から３：１の範囲である請求項第８項ないし第９項記載の耐温性酸性銅めっき浴。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クローズド酸性銅めっきシステムおよびこれに利用される耐温性酸性銅めっき浴に関し、更に詳細には、外部に殆ど銅イオンを排出することのない酸性銅めっきシステムと、これに特に有利に使用される、高温で優れた外観の銅めっき皮膜を与えることのできる耐温性酸性銅めっき浴に関する。
【０００２】
【従来の技術】
めっき処理の最終的な姿としては、完全にクローズド化され、めっき液や、これから導かれた物質を外部に排出しない状態が理想であり、今までにこのクローズド化されたシステムがいくつか提案されている。
【０００３】
しかし、このクローズド化や、めっき液を回収して再利用するリサイクルには、いくつかの問題があり、理論的には可能であっても現実的には困難であった。
【０００４】
例えば、酸性銅めっきについてのクローズド化では、めっき液濃度を低下させることが難しく、また、めっき液の蒸発が殆ど起こらない点に問題があった。すなわち、めっき液濃度を低下させることが可能であれば、水洗槽等に持ち込まれる金属濃度も低下し、例えばイオン交換装置や逆浸透装置等を使用することが可能となるが、酸性銅では、高い金属イオン濃度でなければめっき効率が下がり、高電流部では、いわゆるコゲという現象が生じてしまうという問題があった。また、高アニオン濃度は、アノードから銅イオンを溶解させ、低金属イオン濃度を維持することは困難である。更に、酸性銅めっきで使用する添加剤は、２０から３０℃程度で有効なものが殆どであり、蒸発量を高めるために温度を上げると、めっき皮膜の性質が低下するという問題があった。
【０００５】
このような事情があるため、酸性銅めっきに関してのクローズド化システムは、いままで報告されていないというのが実情であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は、実用性のあるクローズド酸性銅めっきシステムを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究を行っていた結果、酸性銅めっき本槽の直後にくみ出されためっき液を、回収液や、高濃度の水洗液の状態でで不純物除去装置等により添加剤成分や不純物成分を除去し、これを再度めっき本槽に添加することにより、系外に排出する銅イオンがほとんどなくなることを見出した。更に、高温度でも良好なめっき皮膜が得られる酸性銅めっき用添加剤を用いれば、めっき本槽からの蒸発もあり、クローズド化により有利であることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち本発明は、酸性銅めっき本槽並びこれに引き続いて設けられた回収槽および向流水洗槽を有する酸性銅めっきシステムであって、回収槽中の回収酸性銅めっき液は、不純物除去装置において不純物を除去し、必要により濃縮機で濃縮された後酸性銅めっきの補充液とされるよう構成されたことを特徴とするクローズド酸性銅めっきシステムを提供するものである。
【０００９】
また本発明は、酸性銅めっき本槽並びこれに引き続いて設けられた向流水洗槽を有する酸性銅めっきシステムであって、向流水洗槽の最初の水洗槽中の水洗液は、不純物除去装置において不純物を除去し、濃縮機で濃縮された後酸性銅めっきの補充液とされるよう構成されたことを特徴とするクローズド酸性銅めっきシステムを提供するものである。
【００１０】
更に本発明は、基本組成として、硫酸銅、硫酸および塩素イオンを、添加剤成分としてポリエーテル化合物、硫黄化合物および窒素含有化合物を含有する酸性銅めっき液であって、更にアルキレンオキサイド付加型アミン化合物を添加したことを特徴とする耐温性酸性銅めっき浴を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のクローズド酸性銅めっきシステムのいくつかの態様を示す図面と共に本発明の説明を続ける。
【００１２】
図１は、本発明のクローズド酸性銅めっきシステムの一態様の構成を示す図面である。図中、１はめっき本槽、２は回収槽、３は向流水洗槽、４は前水洗槽、５は不純物除去装置、６は濃縮機、７はリザーバー槽、８はイオン交換機、９および１０は切換バルブ、１１はスプレーを示す。
【００１３】
図１に示すクローズド酸性銅めっきシステムは、めっき本槽１と、これに引き続いて設けられた回収槽２および向流水洗槽３から基本的に構成される。そして、回収槽２の下部には、配管１２が設けられており、回収槽２で回収された酸性銅めっき液を、不純物除去装置５に送られる。この不純物除去装置５は、活性炭等の吸着剤を充填した不純物除去カラムや吸着剤を充填したろ過機であり、回収液中に残存する添加剤成分や有機不純物と、ろ過機の場合は固形不純物が除去される。
【００１４】
上記回収槽２は、被めっき物を短時間放置し、めっき液を落とすだけでも良いが、スプレー１１により水洗等を噴霧し、めっき液の落下を促進することが好ましい。なお、この水洗液としては、水道水や脱イオン水を使用しても良いが、経済性の面からは、向流水洗槽３の最初の水洗槽３ａ中の水洗液を用いることが好ましい。
【００１５】
不純物除去装置５で不純物が除去された回収液は、一般には、配管１２ａを通って濃縮機６に送られる。この濃縮機６は、蒸発部６ａと凝縮水回収部６ｂから構成され、回収液は、蒸発部６ａでめっき本槽１中での濃度と同程度まで濃縮される。
【００１６】
この濃縮された回収液（濃縮回収液）は、配管１２ｃを通って直接めっき本槽１に戻されるか、あるいは配管１２ｃリザーバー槽７に送られる。何れに送られるかは、めっき本槽１の液面の高さ等により判断され、これに応じて切換バルブ１０が作動される。
【００１７】
一方、濃縮機６の蒸発部６ａで蒸発させられた水分は、凝結水回収部６ｂで水に戻され、配管１３を通して向流水洗槽３の最後の水洗槽３ｃに送られ、向流水洗槽３の水洗水として使用される。
【００１８】
なお、このシステムにおいては、不純物が除去された回収液を濃縮機６に送らず、そのまま配管１２ｂを通して、めっき本槽１やリザーバー槽７に送ることも可能である。これは、例えばめっき本槽１でのめっき液の蒸発量が多量になり、めっき液自体の濃度が上昇するような場合に有効である。
【００１９】
また、本システムにおいては、最後の水洗槽３ｃから、被めっき物の流れとは逆にオーバーフローで水洗液を送る向流水洗槽３が用いられている。図１では、３段であるが、必要に応じてこれより多い段数の向流水洗槽３を用いても良い。更に、最後の水洗槽３ｃにイオン交換機８を取り付け、この水洗槽の水洗水を配管１４を通して循環させれば、水洗水のイオン濃度を下げることが可能で、次工程への銅イオンの持ち込みを防いだり、あるいは最小限にすることができる。
【００２０】
図２は、本発明のクローズド酸性銅めっきシステムの別の態様の構成を示す図面である。本態様では、図１の態様にあった回収槽２を設けず、向流水洗槽３の最初の水洗槽３ａの水洗水を配管１２により、順次不純物除去装置５および濃縮機６に送り、水洗物からの不純物除去および濃縮を行うことができる。
【００２１】
そしてめっき本槽１のめっき程度にまで濃縮された濃縮水洗水は、必要に応じてめっき本槽１あるいはリザーバー槽７に送られ、再使用される。
【００２２】
以上説明した本システムでは、系内のめっき液（あるいは、回収液もしくは水洗水）からの水分の蒸発が重要な役割を有する。すなわち、従来硫酸銅めっき等では、めっき温度は２０ないし３０℃であり、めっき本槽１内のめっき温度をこれ以上に上げることは、めっき品質（例えば、低電流部のくもり、ピットの発生等）の面から問題とされていた。従って、上記温度範囲内でめっきを行うのが普通であるが、この温度では、めっき本槽１からの水分の蒸発は期待できず、しかも、硫酸濃度が高いため、アノードからの銅の溶解による金属イオンの上昇が見られ、クローズド化の隘路となっていた。
【００２３】
これに対し、本発明システムに後記する本発明者らの発明した耐温性酸性銅めっき浴を使用すれば、めっき品質を低下させることなくめっき温度を３５から５０℃とすることができるので、めっき本槽１からの水分の蒸発を期待でき、簡単な手段で容易にクローズド化を行うことができるのである。
【００２４】
また、図１のシステムでは、めっき液本槽１からのくみ出し液を高い濃度で回収し、かつ濃縮機６により、より高濃度の液とすることができるので、たとえめっき本槽からの水分の蒸発がほとんど期待できないような通常の硫酸銅めっき液を用いたとしても、クローズド化が可能となる。
【００２５】
一方、図２のシステムでは、回収液に比べ銅イオン濃度の低い水洗液を使用するため、濃縮機６において大幅に濃縮する必要が出てくる。
【００２６】
いずれにしても、本発明システムを有利に運用するためには、図において白矢印でしめした水分の蒸発量と、前水洗槽４から持ち込まれる水分とリザーバー槽７および／または濃縮機６から持ち込まれる水分の量がバランスする必要があり、このためには、各装置に各成分濃度、液面高、空気湿度等を測定するセンサー等を設置し、これらからの情報をコンピュータ等に送り、これに基づいて、各配管で送る液量を制御することが好ましい。
【００２７】
ところで、本発明システムと組合せ、特に優れた効果が期待される耐温性酸性銅めっき浴は、基本組成として、硫酸銅、硫酸および塩素イオンを、添加剤成分としてポリエーテル化合物、硫黄化合物および窒素含有化合物を含有する酸性銅めっき液であって、更にアルキレンオキサイド付加型アミン化合物を添加したことを特徴とする耐温性酸性銅めっき浴である。
【００２８】
この耐温性酸性銅めっき浴に添加されるアルキレンオキサイド付加型アミン化合物（以下、「ＡＯ付加アミン」という）の例としては、次の式（Ｉ）〜（ＩＶ）
【化２】
2004169072.tif 000003
（式中、Ｒは炭素数８から２０のアルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ＰＯはプロピレンオキシ基を示し、ｍとｎはその合計が２から５０となる数、ｐ、ｑおよびｒはその合計が３から５０となる数、ｘはその合計が１から２００となる数、ｙはその合計が１から１００となる数を意味する）
で表される化合物が挙げられる。
【００２９】
上記のＡＯ付加アミンは、例えば、エソミンＣ／２５、エソデュオミンＴ／２５（何れもライオン社製）、プルロニックＴＲ７０２、プルロニックＴＲ７０４、プルロニックＴＲ９１３Ｒ（以上旭電化社製）として市販されているので、これらを利用すればよい。
【００３０】
これらのＡＯ付加アミンは、酸性めっき浴中に、０．０１から１００ｍｇ／Ｌ程度、好ましくは、０．１から１０ｍｇ／Ｌ程度添加することができる。
【００３１】
上記耐温性酸性銅めっき浴での基本組成である、硫酸銅、硫酸および塩素イオンは、その濃度も含め、従来の酸性銅めっき浴で使用しているものと同様でよい。
【００３２】
一方、耐温性酸性銅めっき浴に添加される添加剤成分としても、従来から使用されている硫黄化合物、ポリエーテル化合物および窒素含有化合物等を使用することができる。
【００３３】
このうち、硫黄化合物は、ブライトナー成分として作用するものであり、その一例としては、次の式（Ｖ）
【化３】
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［式中、Ｌは低級アルキル基、低級アルコキシ基、水酸基またはハロゲン原子で置換されていても良い炭素数１から６のアルキレン基を示し、Ｘは水素原子、−ＳＯ３Ｍ基または−ＰＯ３Ｍ基（ここで、Ｍは水素原子、アルカリ金属原子またはアミノ基を示す）を示し、Ｙはアルキルアミノカルボチオ基または、次の基
【化４】
2004169072.tif 000005
（ここで、Ｌ’は低級アルキル基、低級アルコキシ基、水酸基またはハロゲン原子で置換されていても良い炭素数１から６のアルキレン基を示し、Ｘ’は−ＳＯ３Ｍ基または−ＰＯ３Ｍ基（Ｍは前記した意味を有する）を示し、ｎは１〜５の整数を示す］
で表される多硫化アルキレン化合物が挙げられる。
【００３４】
この硫黄化合物の具体例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルジチオカルバミルプロピルスルホン酸、Ｏ−エチル−Ｓ−（３−プロピルスルホン酸）−ジチオカルボネート、ビス−（スルホプロピル）ジスルフィド等やそれらの塩を挙げることができる。
【００３５】
また、ポリエーテル化合物は、キャリアー成分として作用するものであり、その例としては、次の式
（ＶＩ）
【化５】
2004169072.tif 000006
（式中、Ｒ１は、炭素数８から２５の高級アルコールの残基、炭素数１から２５のアルキル基を有するアルキルフェノールの残基、炭素数１から２５のアルキル基を有するアルキルナフトールの残基、炭素数３から２２の脂肪酸アミドの残基、炭素数２から４のアルキルアミンの残基または水酸基を示し、Ｒ２およびＲ３は、水素原子またはメチル基を示し、ｍおよびｎは１から１００の整数を示す）
で表される化合物を挙げることができる。
【００３６】
また、ポリエーテル化合物として、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）あるいはそれらのランダムまたはブロック重合ポリマーあるいはそれらの誘導体等もその具体例として挙げることができる。
【００３７】
更に、含窒素化合物は、レベラー成分として作用するものであり、その例としては、フェナチジン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポリエチレンイミン、ポリベンジルエチレンイミンなどのポリアルキレンイミンおよびその誘導体、Ｎ−染料置換体化合物などのチオ尿素誘導体、フェノサフラニン、サフラニンアゾナフトール、ジエチルサフラニンアゾフェノール、ジメチルサフラニンジメチルアニリンなどのサフラニン化合物、ポリエピクロルヒドリンおよびその誘導体、チオフラビン等のフェニルチアゾニウム化合物、アクリルアミド、プロピルアミド、ポリアクリル酸アミドなどのアミド類等が挙げられる。
【００３８】
これら添加剤のうち、硫黄化合物（ブライトナー成分）と窒素含有化合物（レベラー成分）との濃度比は、１：３ないし３：１の範囲であることが好ましい。
【００３９】
次に、本発明の耐温性酸性銅めっき浴の各成分の量範囲を示せば次の通りである。
【００４０】
2004169072.tif 000007
【００４１】
以上説明した耐温性酸性銅めっき浴は、３５から５０℃という従来の硫酸銅めっき浴では、めっき皮膜の物性の低下なしにはめっきできないような温度であっても、従来と同様、優れた外観の硫酸銅めっき皮膜を得ることができる。しかも温度が上昇した結果、電流密度を上げることができ、めっき時間を短縮することも可能となる。
【００４２】
【作用】
本発明のクローズド酸性銅めっきシステムは、めっき本槽においても水分の蒸発があることを前提に、回収液ないしは水洗液を必要により濃縮してめっき本槽に戻し、クローズド化したものである。
【００４３】
特に、上記した耐温性酸性銅めっき浴を採用することにより、めっき本槽での水分の蒸発量を増やせば、回収液等の濃縮率をあまり上げなくてもめっき本槽に戻し、クローズドシステムとすることが可能となる。
【００４４】
【実施例】
次に実施例を上げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例により何ら制約されるものではない。
【００４５】
実  施  例  １
図１に示すシステムを用い、クローズド化の実験を行った。このシステムの槽は、１０Ｌ容の前水洗槽、１００Ｌ容のめっき本槽、１０Ｌ容の回収槽（回収液量平均は０．６Ｌ／ｈｒ；スプレーは、０．１Ｌ／回とした）、各槽平均１０Ｌの３個の槽よりなる向流水洗槽から構成され、リザーバー槽は１０Ｌであった。また、各装置の処理能力は、ろ過機のろ過能力が、１０Ｌ／ｈｒ、濃縮機の脱水能力が、１．０ＬＨ２Ｏ／ｈｒ、イオン交換機の能力が、１０００ｍｇＣｕ／ｈｒであった。
【００４６】
更に、使用しためっき液の組成および条件は、下表の通りであり、被めっき品によるめっき液の汲み出し量は、０．１８Ｌ／ｈｒであった。
【００４７】
２４時間めっき操業後における、向流水洗槽の最後の水槽での銅イオン量は、１．２ｍｇ／Ｌであった。また、めっき中に添加した基本成分は、硫酸銅５水塩が９２ｇ、硫酸が２１ｇで、従来に比べ、９０％程度添加量が減少した。
【００４８】
【表１】
2004169072.tif 000008
【００４９】
2004169072.tif 000009
【００５０】
実  施  例  ２
表２に示す組成の硫酸銅めっき液に、種々のＡＯ付加アミンを加え、４０℃の温度でハルセル（しんちゅう板の下半分を荒らしたもの）試験を行い、レベリングおよびめっき外観を調べた。この結果を表３に示す。
【００５１】
（  硫酸銅組成  ）
【表２】
2004169072.tif 000010
【００５２】
（  めっき条件  ）
アルカリ脱脂      ５０℃−５分
ブラッシング          １０回
酸浸漬            ２５℃−３０秒
硫酸銅めっき
電流密度；  ２Ａ／ｄｍ２
めっき時間；  １０分
【００５３】
（  結  果  ）
【表３】
2004169072.tif 000011
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、銅イオンを作業環境外にほとんど排出しない酸性銅めっきシステムを提供することができる。
【００５５】
特に、このシステムは本発明の高温でも作業可能な耐温性酸性銅めっき浴と組み合わせることにより、銅イオンを作業環境外に排出せずめっき作業をおこなうことが可能となる。
【００５６】
従って、本システムは環境に対し負荷を与えず、また、経済性の高いものとして、めっき現場において有利に使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクローズド酸性銅めっきシステムの一態様の構成を示す図面
【図２】本発明のクローズド酸性銅めっきシステムの別の態様の構成を示す図面
【符号の説明】
１  …  …  めっき本槽
２  …  …  回収槽
３  …  …  向流水洗槽
４  …  …  前水洗槽
５  …  …  不純物除去装置
６  …  …  濃縮機
７  …  …  リザーバー槽
８  …  …  イオン交換機
９、１０…  …  切換バルブ
１１…  …  スプレー
以    上
【図１】
2004169072.tif 000013
【図２】
2004169072.tif 000014