(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸ニッケル水溶液からなるニッケルめっき液において、
硫酸ニッケルに加えて、リンゴ酸もしくはその塩と、サッカリンもしくはその塩と、チオ尿素とを含有しており、硫酸ニッケルの濃度が０．１乃至１．０ｍｏｌ／Ｌ、リンゴ酸もしくはその塩の濃度が０．０２乃至０．４ｍｏｌ／Ｌ、サッカリンもしくはその塩の濃度が０．５×１０−３乃至２０．０×１０−３ｍｏｌ／Ｌ及びチオ尿素の濃度が０．５×１０−３乃至１０．０×１０−３ｍｏｌ／Ｌの範囲にあり、ｐＨが２．５〜５．７の範囲にあることを特徴とするニッケルめっき液。
【請求項２】
さらに、０．０５乃至０．５ｍｏｌ／Ｌの濃度でタングステン酸塩を含有している請求項１に記載のニッケルめっき液。
【請求項３】
請求項１に記載のニッケルめっき液に砥粒が分散された砥粒分散めっき液が充填された電鋳槽を用意する工程；
前記電鋳槽に充填された砥粒分散めっき液中に、めっき層を形成させるための被めっき基板と、ニッケル板とを浸漬する工程；
前記被めっき基板を陰極とし、且つ前記ニッケル板を陽極として直流電流を通電することにより、該被めっき基板の表面に砥粒が埋設されたニッケルめっき層を形成する工程；
前記ニッケルめっき層が形成されためっき用基板を成形し、該基板の周縁からニッケルめっき層を突出せしめて切刃とする工程；
からなることを特徴とする切削ブレードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき液及び該めっき液を用いての切削ブレードの製造方法に関するものであり、より詳細には、環境汚染の問題の少ないニッケルめっきに用いるめっき液及び該めっき液を用いてのニッケルめっきにより砥粒が埋設されたニッケルめっき層からなる切削ブレードを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
めっきは、各種の機械部品、電子部品などの種々の材料の表面に装飾用、防食用として施される。また、ダイヤモンド等の砥粒が埋設されて固定されためっき層により薄いブレード（切刃）を形成し、このブレードによって半導体ウエーハ等を分割するダイシング技術にも、めっきは利用されている。
【０００３】
従来、めっきとしてはクロムめっきが主流であったが、環境汚染の問題があることなどから、最近では、クロムめっき以外のニッケルめっきなどが広く採用されるようになっている。
【０００４】
ところで、ニッケルめっきに用いる代表的なめっき液は、ワット浴として知られており、例えば硫酸ニッケル水溶液に、ｐＨ緩衝剤としてホウ酸が添加されている。しかるに、ホウ酸を廃液として排出すると、動物のホルモンに悪影響を及ぼす等の環境汚染の問題を生じるおそれがあるため、ホウ酸は排水規制物質に指定されている。このため、本出願人等は、特許文献１により、ホウ酸に変えてリンゴ酸或いはその塩をｐＨ緩衝剤として添加したニッケルめっき液を提案した。
【特許文献１】特開２００５−２２０４０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ニッケルめっきにおいては、クロムめっきに比して、形成されるめっき皮膜の硬度が低いという問題がある。例えば、クロムめっきにより形成されるめっき皮膜のビッカース硬度が８００〜１０００ＨＶであるのに対し、従来公知のニッケルめっきでの皮膜のビッカース硬度は５５０〜６５０ＨＶ程度である。このため、ニッケルめっきでは、皮膜の硬度を高めることが要望されている。
【０００６】
また、ニッケルめっきでは、形成されるめっき層に比較的強い皮膜応力が発生するという問題がある。即ち、砥粒が埋め込まれて固定されたニッケルめっき層を切削ブレードとして利用する場合には、皮膜応力が強いため、ブレードの先端が湾曲してしまい、ウエーハ等を切削する際、切削溝が蛇行したり、チッピングが生じるなどの問題がある。
【０００７】
前述した特許文献１で提案されているニッケルめっき液では、ホウ酸を使用していないため、環境汚染の観点からは改善されているものの、上記のような問題を改善するにはいたっておらず、さらなる改良が求められているのが現状である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、硬度が高く、しかも皮膜応力も緩和されためっき皮膜を形成し得るニッケルめっき液を提供することにある。
本発明の他の目的は、切削ブレードとしても好適に利用できるめっき皮膜を形成し得るニッケルめっき液を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記のニッケルめっき液を用いて切削ブレードを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、硫酸ニッケル水溶液からなるニッケルめっき液において、
硫酸ニッケルに加えて、リンゴ酸もしくはその塩と、サッカリンもしくはその塩と、チオ尿素とを含有しており、硫酸ニッケルの濃度が０．１乃至１．０ｍｏｌ／Ｌ、リンゴ酸もしくはその塩の濃度が０．０２乃至０．４ｍｏｌ／Ｌ、サッカリンもしくはその塩の濃度が０．５×１０−３乃至２０．０×１０−３ｍｏｌ／Ｌ及びチオ尿素の濃度が０．５×１０−３乃至１０．０×１０−３ｍｏｌ／Ｌの範囲にあり、ｐＨが２．５〜５．７の範囲にあることを特徴とするニッケルめっき液が提供される。
【００１０】
本発明のニッケルめっき液においては、
（１）さらに、０．０５乃至０．５ｍｏｌ／Ｌの濃度でタングステン酸塩を含有していること、
が好適である。
【００１１】
本発明によれば、また、上記のニッケルめっき液に砥粒が分散された砥粒分散めっき液が充填された電鋳槽を用意する工程；
前記電鋳槽に充填された砥粒分散めっき液中に、めっき層を形成させるための被めっき基板と、ニッケル板とを浸漬する工程；
前記被めっき基板を陰極とし、且つ前記ニッケル板を陽極として直流電流を通電することにより、該被めっき基板の表面に砥粒が埋設されたニッケルめっき層を形成する工程；
前記ニッケルめっき層が形成されためっき用基板を成形し、該基板の周縁からニッケルめっき層を突出せしめて切刃とする工程；
からなることを特徴とする切削ブレードの製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の製造方法においては、５乃至２０Ａ／ｄｍ２の電流密度で直流電流を通電してめっきを行うことが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のニッケルめっき液によれば、後述する実施例に示されているように、クロムめっきに匹敵する高硬度のめっき皮膜を形成することができる。例えば、得られるニッケルめっき皮膜のビッカース硬度は、６５０ＨＶ以上、特に７５０〜９００ＨＶと極めて高い。
【００１４】
また、本発明のニッケルめっき液を用いて形成されるめっき皮膜は、高硬度であると共に、皮膜応力が弱く、このため、このめっき皮膜により切刃が形成されている切削ブレードでは、切刃の湾曲が有効に抑制され且つ切削抵抗にも十分耐え得ることができ、ウエーハ等の切削加工を行った場合、切削溝が蛇行する等の不都合を生じることが無く、またチッピングの少ない高精度の切削を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜ニッケルめっき液＞
本発明のニッケルめっき液は、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４・６Ｈ２Ｏ）の水溶液中に、添加剤成分として、リンゴ酸もしくはその塩、サッカリンもしくはその塩、及びチオ尿素が配合されているものであり、これらの添加剤が組み合わせで配合されていることにより、めっきに際して、各添加剤成分の陰極（被めっき基板）表面への吸着、還元乃至分解、硫黄の共析などによってニッケルめっき皮膜の結晶の微細化や結晶の構造変化などが生じ、この結果として、高硬度であり、しかも皮膜応力の弱いめっき皮膜が形成されるものと思われる。
【００１６】
本発明において用いる硫酸ニッケルは、このめっき液の主成分であり、めっきに際して、ニッケルイオンの供給源として機能すると同時に、硫酸イオンによる液の導電性を維持するというものである。
【００１７】
また、リンゴ酸或いはリンゴ酸塩（ナトリウム塩、カリウム塩）は、ｐＨ緩衝剤として使用されるものであり、ｐＨの変動を抑制し、一定の電流効率を維持し、均質な皮膜を形成せしめる機能を示す。即ち、ワット浴におけるホウ酸と同等の機能を有するものであるが、ホウ酸とは異なり、環境に悪影響を及ぼさないという利点がある。
【００１８】
サッカリン、即ち、２，３−ジヒドロ−３−オキソベンゾイソスルホナゾール（或いはｏ−スルホ安息香酸イミド）は、所謂一次光沢剤として機能するものであり、めっきに際して、ニッケルと共に共析し、めっき被膜の結晶を微細化する働きを有している。また、サッカリンのみならず、サッカリンの塩、例えばナトリウム塩も使用することができる。
【００１９】
本発明では、さらに、チオ尿素（ＮＨ２−ＣＳ−ＮＨ２）が配合されるが、この化合物は、めっきに際して、陰極表面に吸着・分解し、硫黄を共析せしめ、微細なボイドを埋めるレベリング効果（即ち、二次光沢剤としての効果）を示すものと考えられる。
【００２０】
本発明では、上記のような各種の添加剤が組み合わせで添加されていることにより、素地金属に対する密着性が良好であり、しかも高硬度であるばかりか、皮膜応力が分散されてランダムな方向を指向しているためと思われるが、皮膜応力が弱いニッケルめっき皮膜が形成される。上記添加剤成分の何れを欠いた場合には、めっき皮膜の硬度低下が生じたり、皮膜応力が高くなり、湾曲などを生じ易くなってしまう。
【００２１】
このような本発明のめっき液においては、安定して高硬度で且つ皮膜応力の弱いニッケルめっき皮膜を形成し得るという観点から、硫酸ニッケルの濃度が０．１乃至１．０ｍｏｌ／Ｌ、リンゴ酸もしくはその塩の濃度が０．０２乃至０．４ｍｏｌ／Ｌ、サッカリンもしくはその塩の濃度が０．５×１０−３乃至２０．０×１０−３ｍｏｌ／Ｌ及びチオ尿素の濃度が０．５×１０−３乃至１０．０×１０−３ｍｏｌ／Ｌの範囲にあることが好適である。
【００２２】
また、本発明のめっき液においては、上記の各種添加剤に加えて、タングステン酸塩（例えばＮａ２ＷＯ４・２Ｈ２Ｏ）を添加することもでき、これにより、形成されるめっき皮膜の硬度を安定して一層高めることができる。タングステン酸塩の添加により、一層高硬度のめっき皮膜が形成される理由は明確に解明されているわけではないが、おそらく、タングステン（Ｗ）の共析により、微細な結晶構造のＮｉ−Ｗ合金皮膜が形成されるためではないかと思われる。めっき液中でのタングステン酸塩の濃度は、０．０５乃至０．５ｍｏｌ／Ｌの範囲にあることが好ましく、特に金属ニッケルとの合計量を基準として１０乃至７０モル％の量でめっき液中に添加されているのがよい。
【００２３】
本発明のめっき液には、高硬度で皮膜応力の弱いニッケルめっき皮膜を形成できるという本発明の目的を損なわない限りの範囲で、この種のめっき液に使用されている公知の添加剤が混合されていてよい。例えば、ニッケル供給源として、塩化ニッケルが添加されていてもよく、これにより、めっきに際して、陽極（ニッケル基板）からのニッケルイオンの溶解を促進させ、電流効率を安定化することができる。但し、アルミニウム金属の上にニッケルめっきを施す際には、塩素によるアルミニウムの腐食を生じることがあるため、この場合には、塩化ニッケルの使用を避けるのがよい。
【００２４】
また、上記以外にも、芳香族スルホン酸類、芳香族スルホンアミド類などの一次光沢剤や、アルデヒド、ビニル化合物、アセチレン化合物、ニトリルなどの二次光沢剤を、用途に応じて、適宜添加することもできるが、これらの添加量は、めっき皮膜の硬度を低下させない程度の量とすべきである。
【００２５】
また、上記のような各種の添加剤が添加されている本発明のめっき液は、ｐＨが２．５〜５．７の領域にある。このようなｐＨ調整は、硫酸、スルファミン酸、炭酸ニッケル、水酸化ニッケルなどのｐＨ調整剤を適宜添加してなされていてもよい。
【００２６】
上述したニッケルめっき液を用いてのめっきは、公知の手段で行うことができる。例えば、電鋳槽にめっき液を投入し、めっきを施す素地金属からなる被めっき基板（負極）をニッケル基板（陽極）と共にめっき液中に浸漬し、攪拌下に、陽極から陰極に直流電流を通電することによりめっきを行い、目的とする高硬度で皮膜応力の弱いめっき皮膜を形成することができる。
【００２７】
ニッケル基板としては、高純度で円滑に溶解し得るものが使用され、例えば、電解ニッケル、カーボナイズドニッケル（微量の炭素とケイ素を添加したもの）、サルファニッケル（微量の硫黄を添加したもの）、デポライズドニッケル（Ｎｉ０）を添加したものなどが使用され、特に電解ニッケルが好適に使用される。
【００２８】
上記のめっきに際して、めっき液の温度（浴温）は、特に制限されるものではないが、一般に、３０℃〜９０℃の範囲とするのがよい。また、電流密度は、５乃至２０Ａ／ｄｍ２の範囲が好適である。この電流密度が小さすぎると、所定厚みのめっき皮膜の形成に長時間を要し、また、電流密度が大きすぎると、ニッケルの析出が一挙に進行する結果、硬度低下を生じるおそれがある。
【００２９】
＜切削ブレードの製造＞
本発明のニッケルめっき液は、高硬度で且つ皮膜応力の弱いめっき皮膜を形成できるため、切削ブレードの製造に好適に利用することができる。
【００３０】
この切削ブレードは、図１に示すように、側断面が台形状の円盤状の金属基板１の上面の周縁部分に、ニッケルめっき層３が形成されているものであり、このめっき層３の外周端縁は金属基板１の上面から突出して切刃３ａを形成している。また、金属基板１の中心部分には、軸孔１’が形成されており、所定の回転軸に固定されるようになっている。
【００３１】
金属基板１の材質としては、特に制限されないが、軽量性、加工性、ニッケルめっき層３との密着性などの観点から、アルミニウム製のものが好適である。
【００３２】
ニッケルめっき層３の厚みは、通常、１０乃至１００μｍ程度であり、この内部には、それ自体公知の各種の砥粒が埋め込まれて固定されている。このような砥粒は、その用途に応じて適宜選択されるものであるが、一般的には、酸化セリウム、酸化ケイ素（石英、溶融シリカなど）、アルミナ、炭化ケイ素、酸化ジルコニウム、ダイヤモンドなどの微粒子であり、この粒径は０．５乃至１０μｍ程度である。特にウエーハなどの切断に切削ブレードを使用する場合には、ダイヤモンド砥粒が好適に使用される。
【００３３】
上記のような切削ブレードを製造するには、電鋳槽内に、前述した本発明のニッケルめっき液を投入し、さらに適度な量の砥粒（通常、ニッケルめっき液１リットル当り１乃至３０ｇ／Ｌ程度）を攪拌下に添加し、砥粒を懸濁分散せしめる。この砥粒分散めっき液中に、ニッケル基板（陽極）及び、前述した円盤形状の金属基板（被めっき基板）１を浸漬する。この場合、被めっき基板である金属基板１は、その上面（めっき面）を上方にして且つ上面の中止部分をマスキングして軸孔１’を覆った状態で電鋳槽の底に配置するのがよい。
【００３４】
この状態で、攪拌をしながら、液温及び電流密度を所定の範囲に調整して、ニッケル基板を陽極、上記金属基板１を陰極して直流電流を通電することにより、金属基板１のマスキングされていない上面に、砥粒が沈着しながらめっき層３が形成されることとなる。
【００３５】
このようにして所定のめっき層３が形成された金属基板１を電鋳槽から取り出すが、この状態では、金属基板１の上面の周縁部とめっき層３の外周端縁とが合致しており、めっき層３は、金属基板１の上面の周縁部から突出していない。このため、金属基板１の周縁部（図１の破線で示す部分）をエッチングし、これにより、めっき層３の外周端縁が突出し、切刃３ａが形成される。
【００３６】
このようにして作製された切削ブレードは、所定の回転軸に装着し、回転させることにより、めっき層３の外周端縁である切刃３ａにより、所定の切削加工が行われるのである。
【００３７】
本発明においては、前述したニッケルめっき液を使用するため、めっき層３は非常に硬度が高く、切削抵抗に対する耐性が高いばかりか、皮膜応力が弱く、上記のようにして切刃３ａを形成した場合、その湾曲が有効に抑制されている。従って、ウエーハ等の切削加工を行った場合においても、切削溝が蛇行せず、しかもチッピングの少ない高精度の切削加工を行うことが可能となる。
【実施例】
【００３８】
本発明の優れた効果を、次の実験例で説明する。
以下の実験例において、ビッカース硬度（ＨＶ）は、以下のようにして測定した。
ビッカース硬度（Ｈｖ）
マイクロ・ビッカース硬度計を用い、所定のめっき層が形成された試料板から５ｍｍ角程度の試料を切り出し、この試料をサンプル台にセット後、１０ｇ荷重にて試料板のめっき層にダイヤモンド圧子を押しつけ、圧痕対角線長さ（ｄ）を測定し、下記計算式よりビッカース硬度ＨＶを算出した。
ＨＶ（ｋｇ／ｍｍ２）＝１．８５４３ｐ／ｄ２
ｐ：試験荷重（０．０１ｋｇ）
ｄ：圧痕対角線長さ（ｍｍ）
【００３９】
また、各実験例でのめっきは、以下の条件で行った。
陽極；電解ニッケル板（２００ｍｍ×１．０ｍｍ×１ｍｍ）
陰極（被めっき基板）；直径５６ｍｍ、厚み１０ｍｍのＡｌ製円盤
めっき液仕込み量；１０リットル
浴温；各実験例に記載
電流密度；各実験例に記載
めっき時間（通電時間）；各実験例に記載
【００４０】
＜実験例１（本発明例）＞
下記の組成のニッケルめっき液を調製した。
硝酸ニッケル；０．２７モル／Ｌ
リンゴ酸；０．３２モル／Ｌ
サッカリンナトリウム（Ｃ７Ｈ４ＮＯ３Ｓ・２Ｈ２Ｏ）；
２．０ｇ／Ｌ（９．７５×１０−３モル／Ｌ）
チオ尿素；０．２ｇ／Ｌ（２．６×１０−３モル／Ｌ）
【００４１】
上記のめっき液を用い、浴温５０℃、５．０Ａ／ｄｍ２の電流密度で２０分間、直流電流を通電し、厚みが約３０μｍのめっき皮膜を、被めっき基板（Ａｌ製円盤）の上面に形成した。このめっきを、同じめっき液を用い、３回行い、それぞれについてビッカース硬度を測定したところ、６７３〜６８５ＨＶの値を示し、平均値は６７７ＨＶであった。
また、めっき皮膜が形成されたＡｌ製円盤の外周から１．５ｍｍの部分をエッチングして取り除いたところ、外部に突出しためっき層に湾曲は認められなかった。
【００４２】
＜実験例２（本発明例）＞
濃度が０．０５モル／Ｌ（ニッケルとの合計量当り１６モル％）となるようにタングステン酸ナトリウムが添加されている以外は、実験例１と同じ組成のめっき液を調製した。
上記のめっき液を用い、実験例１と同様にしてめっきを行ったところ、ビッカース硬度は６９８〜７１１ＨＶであり、平均して７０４ＨＶであった。
また、実験例１と同様、めっき皮膜が形成されたＡｌ製円盤の外周をエッチングして取り除いたところ、外部に突出しためっき層に湾曲は認められなかった。
【００４３】
＜実験例３＞
実験例２のめっき液（試料Ｎｏ．１）を使用し、浴温を７０℃とし、実験例１と同様にしてめっきを行ったところ、そのビッカース硬度の平均値は７７８ＨＶであった。この結果は、表１に示した。
また、試料Ｎｏ．１のめっき液において、タングステン酸及びリンゴ酸の濃度をそのままとし、サッカリンナトリウム及びチオ尿素に代えて、表１に示す種類の添加剤を表１に示す濃度で添加しためっき液を調製した。これらのめっき液について、試料Ｎｏ．１と同様にしてめっきを行い、形成されためっき皮膜のビッカース硬度を表１に併せて示した。
尚、試料Ｎｏ．２のめっき液について、実験例１と同様、めっき皮膜が形成されたＡｌ製円盤の外周をエッチングして取り除いたところ、外部に突出しためっき層に湾曲が発生していた。
【００４４】
【表１】
0005263932.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のめっき液を用いてのめっきを利用して製造された切削ブレードの側面図。
【符号の説明】
【００４６】
１：被めっき基板（金属基板）
３：めっき層
【図１】
0005263932.tif 000003