PCB Blog - 無電解金メッキとは

無電解金メッキとは化学メッキまたは自己触媒メッキとも呼ばれ、電流を印加せずに適切な還元剤または基体金属の還元性を利用して、メッキ液中の金属イオンを金属に還元し、部品表面に堆積するメッキ方法を指す。

電気めっきに比べて、化学めっき技術はめっき層が均一で、ピンホールが小さく、直流電源設備が必要なく、非導体上に堆積でき、特定の特殊な性能を持つなどの特徴がある。また、化学めっき技術は廃液の排出が少なく、環境汚染が小さく、コストが低いため、多くの分野でめっきの代わりになりつつあり、環境保護型の表面処理技術となっている。現在、化学めっき技術はすでに電子、バルブ製造、機械、石油化学工業、自動車、航空宇宙などの工業に広く応用されている。

無電解金メッキの技術原理：

無電解めっきは通電を必要とせず、酸化還元反応原理に基づいて、強還元剤を用いて金属イオンを含む溶液中で、金属イオンを金属に還元して各種材料表面に堆積して緻密めっき層を形成する方法である。

無電解金メッキの常用溶液：化学銀めっき、ニッケルめっき、銅めっき、コバルトめっき、ニッケルリンめっき液、ニッケルリンホウ素めっき液など。

無電解金メッキ層の性能は安定しており、酸化しにくく、導電性、熱伝導性、溶接性、耐性がよく、理想的な点接触材料である。主に半導体のダイ、ソケットなどの電子部品に使用されています。金のフィルムは可視光を透過し、赤外線や電波を反射することができるので、光線選択フィルタを作るなどの光学機器にも使われています。

無電解金メッキは化学メッキ技術の重要な分岐点であり、発展は非常に急速である。1950年、米国は最初の化学メッキ特許を発表し、10年後に生産を開始した。シアン化物メッキはメッキ液が安定し、メッキ性能が優れているなどの利点があり、現在の歴史が最も早く、最も広範なメッキ技術を応用している。しかし、シアン化物メッキ液には猛毒シアン化物が含まれており、操作者の安全に影響し、環境汚染が発生している。また、このようなメッキ液は強アルカリ性を呈することが多く、配線板のソルダーレジスト膜などを侵食しやすく、人々の環境保護意識の高まりに伴い、無シアン化学メッキはすでに傾向になっている。シアンフリーメッキの金源は一般的にNaAuC 14またはNa 3 Au（S 03）2であるが、メッキ液差の問題がある。

置換メッキは化学メッキ技術であり、通常は化学メッキニッケルと結合してENIG（electrolessnickel/immersiongold）技術を構成し、この技術は現在高級電子製品の第一選択の表面仕上げ技術である。

1940年代、Weinは最初の置換金メッキ技術を報告した。化学メッキと同様に置換メッキも最初はシアン化物メッキであり、シアン化物の毒性と材料との非互換性のため、置換メッキ技術もシアン化しない方向に発展している。

還元剤を含有し、厚いメッキ層に堆積することができ、厚さは1 um程度である。

還元型化学メッキのメカニズムについては今も議論がある。化学メッキの過程でニッケル基体が溶解し、形成されたメッキ層は多孔性で薄く、付着力がよくないため、大部分の研究者は化学メッキの過程に同時に置換反応が存在するか、置換反応が必要な初期段階であると考えている。別の一部の学者は、化学メッキは触媒能力のある金属基体上で発生し、それは自己触媒の酸化還元反応であり、厚いメッキ層を得ることができると考えている。Iacovangeloによると、めっき液にヒドラジンとジメチルボランが含まれる場合、金を7μm/hの速度で7μmに堆積させることができる。

ニッケル金化学めっきプロセスは主に以下の5つのプロセスを含む：

1、金はニッケル基体上に置換堆積する、

2、Au-Ni電流対の形成はニッケルの超化学量論的溶解と水素ガスの析出を励起した、

3、Ni 2+は次亜リン酸ナトリウムで還元され、金とニッケルの共沈物を生成する、

4、共堆積したニッケルは金の置換反応過程で溶解する、

5、次亜リン酸ナトリウムのニッケル上（基体と共沈微粒子）の触媒酸化。

無電解金メッキの技術特性：

1、耐食性が強い。

このプロセス処理後の金属表面は非晶質めっき層であり、耐食性は特に優れており、硫酸、塩酸、苛性アルカリ、塩水を用いて前年同期比で試験したところ、その腐食速度は1 cr 18 Ni 9 Tiステンレス鋼より低かった。

2、耐摩耗性が良い。

触媒処理後の表面は非晶質状態、すなわち基本平面状態にあるため、自己潤滑性がある。そのため、摩擦係数が小さく、非粘着性がよく、耐摩耗性が高く、潤滑の場合、ハードクロムの代わりに使用することができる。

3、光沢度が高い。

触媒後のめっき材の表面光沢度はステンレス製品に匹敵し、白亮ステンレス鋼色を呈している。ワークをコーティングした後、表面仕上げは影響を受けず、再加工や研磨を必要としない。

4、表面硬度が高い。

本技術で処理した後、金属表面の硬度は2倍以上に高めることができ、鉄鋼及び銅表面ではHv 570に達することができる。めっき層を熱処理した後の硬度はHv 1000に達し、金型めっき後の一般寿命は3倍以上向上した。

5、結合強度が大きい。

本技術の処理後の合金層と金属基板の結合強度は増大し、一般的に350-400 Mpa条件下では皮が立たず、脱落せず、気泡がなく、アルミニウムとの結合強度は102-241 Mpaに達することができる。

6、模倣性が良い。

尖った角や縁の突出部分では、明らかな肉厚化がなく、すなわち優れた模倣性があり、めっき後に研削加工が不要で、堆積層の厚さと成分が均一である。

7、技術の高適応性が強い。

盲穴、深穴、パイプ、コーナー、隙間の内面に均一なめっき層を得ることができるので、製品の構造がどんなに複雑であっても、本技術は処理することができて、めっき漏れがありません。

8、低抵抗で、溶接性が良い。

9、高温に耐える。

触媒合金層の融点は850〜890度である。

無電解金メッキのめっき適性基材：

鋳鉄、鉄鋼、銅及び銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金、金型鋼、ステンレス鋼。

無電解メッキの技術応用：

多くの場合、硬クロムめっきの代わりにニッケルめっきを用いることには多くの利点がある。特に内部めっき層や複雑な形状の部品、ハードクロム層にめっき後機械加工が必要な場合。いくつかの基板は、ニッケルメッキを使用して、ろう付けを容易にしたり、表面特性を改善したりすることができます。

1、化学ニッケルめっき層は優れた均一性、硬度、耐摩耗と耐食性などの総合物理化学性能を持っている。化学ニッケルめっきは各工業分野で広く応用されている。

例えば発電所の発電ユニットの凝縮器黄銅管内の表層化学ニッケルめっきは耐食性を大幅に高め、凝縮管の使用寿命を延長することができる、アルミニウム合金のニッケルめっきは、アルミニウム合金の硬度と防護性能を高めることができる。アルミニウム合金の表面特性を改善し、アルミニウム合金の応用範囲を拡大する。

2、化学ニッケルめっき合金

①ニッケル−リン二元の合金めっき層：硬度Hv 550 ~ 600、導電性が良く、溶接性が良く、耐食性があり、ICトップカバー、リードフレーム、金型、ボタンなどに用いられる、

②高リンニッケル合金めっき層、無磁性、大量に電子機器、半導体電子機器の電磁妨害防止シールド層などに使用される。

③ニッケル−ホウ素−リン三元合金、めっき硬度HV 680、圧電セラミックス電極、伝動装置、弁に使用する。

④ニッケル-B-W硬度HV 800、電子金型、接点材料など。

⑤45##鋼歯車面ニッケルリンとニッケルコバルト合金金属をブラシめっきし、45##鋼歯車接触面を顕著に高めることができる。

3、化学めっき銀は主に電子部品の溶接点、プリント配線板に用いられ、製品の耐食性と導電性を高める。カップ、高級旅行用保温カップ、ファスナーなど、さまざまなアクセサリーにも広く使われています。ベリリウム青銅は通信業界で広く応用されており、ベリリウム青銅の弾性の導電性をさらに高めるために、ベリリウム青銅に銀めっきをすることができる。

20世紀半ばに応用されて以来、化学メッキはすでに表面仕上げ層としてPCB（プリント配線板）、宇宙空間技術、先端軍事設備などの分野で広く応用されており、特にPCB業界では。

電子製品の寿命は電子部品、配線板、溶接点と密接に関連しており、その中の相互接続溶接点は電子回路における電気信号の円滑化と機械接続の信頼性を保障する役割を果たし、溶接点の故障は電子回路全体の麻痺を招く可能性がある。金層は溶接中にはんだと最初に接触する表面層として、はんだ点に大きな影響を与え、その性能の変化ははんだ点の信頼性に直接反映される。無電解金メッキ信頼性の影響要素は主に基材組成、メッキ液系、金層性能、廃液処理などの多方面を含む。

金属表面処理は金属材料の性能を高め、使用寿命を延長し、外観品質を改善するために重要な意義がある。電気めっきにしても化学めっきにしても、金属の耐食性、硬度、耐摩耗性などの重要な性能を効果的に向上させ、それによって異なる応用シーンの需要を満たすことができる。

無電解金メッキにはそれぞれ長所と短所があり、無電解金メッキを選択するかどうかは具体的な応用ニーズと材料特性に依存しなければならない。