二重めっきでハガレ発生!?

質問

Ni＋Auめっきで、エンドユーザからメッキはがれ不良の報告がありました。
めっき端子付きのプリント基板を加熱したら、めっきが膨れた状態になっているとのことでした。
断面をとると、Ni＋Auめっきが二重になっていて、1回目のAuめっきと2回目のNiめっきとの層間ではく離している状態でした。

二重めっきなので、原因工程はウチにあることは分かったのですが、本来、NiとAuの密着は良いはずなので、なぜはがれたのかが分かりません。
分析会社の人に聞くと、「1回目のAuと2回目のNiの間にはエッチング等の工程が入るので、その影響では無いか」とのことでした。

お客さんにその話をしたら、「何がどのように影響したのか、明らかにしてください」とのことで、途方にくれています。

来週早々に、S○NYさんが来て説明を求められるとのことなので、お分かりになる方、ヒントでも何でもいいので教えてください。お願いします。

ちなみにうちのめっき工程は、
ソフトエッチング(苛性ソーダ)→酸処理(希硫酸)→Niめっき→Auめっき
です。（各工程間に水洗が入ります）

回答No.2

noname#230359

Ni-Auめっきで２回めっきすれば必ず剥がれます。
理由は、２回目のソフトエッチング時に１回目のNiめっきの表面（Auと密着している部分になります。）が溶解されるため、１回目にめっきしたNiとAu間の密着が悪くなり剥がれます。私自身も過去に経験があります。
Auはソフトエッチングでは溶解しませんがミクロ的に見るとAuが完全にNi表面を被覆しているわけでなく、若干はNiが出ています。質問では、電解か無電解か判りませんが、通常、金の厚みが薄い無電解の方がより顕著に発生します。
１回目のAuと２回目のNiとのことですが、１回目のNiとAu間ではないでしょうか？
また、ソフトエッチング（苛性ソーダ）とありますが、過硫酸ソーダではないでしょうか？通常、苛性ソーダをソフトエッチングで使用することはありません。

やや説明不足でしたので補足します。
電解の端子めっきでAuの厚みが０．７５～１．５μｍ程度の場合、金の被覆は充分ですので、下のNiがソフトエッチングで溶解されることはありません。このケースで剥がれたとすると、下記のように考えられます。
基本的にNiとAuの密着はよくありません。（周期表の族が異なるためですが、私の専門外になりますので理論的にうまく説明できません。)そのため、昔はAuストライクめっきと言って、電流密度を高くしたAuめっきをNiとAuの間に行っていました。（特に純金のAuめっきは電流密度を高く出来ないのでストライクめっきがありました。）現在は、コバルト入りのAuめっきが主流で電流密度をストライクめっきと同等に出来るので、ストライクめっきはほとんどありません。
これと同じ考え方をすると、Niの電流密度があまり高くないため密着が悪かったと考えることが出来ます。先に回答された方が再現実験に触れておられましたが、Niの電流密度を変えて実験するのも一つの方法と思います。
正直このケースであまり剥がれるような気はしませんので、無電解のNi-Auめっきではないかと思うのですが。

お役に立てれば何よりです。
剥がれる、剥がれないの差は、エッチング液の浸透の差ですが、Auめっきの厚みばらつきによるものと思います。Auの厚みが厚い部分は当然被覆に優れていますので、その分エッチング液が浸透し難いものです。
今剥がれていないものは大丈夫か？ですが、剥がれていなくても多少のダメージを受けている部分は必ずあると思います。従って、２回めっきしたものはやはり全てＮＧと考えざるを得ないと思います。

お礼

回答ありがとうございますっ。
教えて頂いた内容で報告書を書いています。
ソフトエッチングはご指摘の通り過硫酸ソーダでした。間違えました。
めっきはNi・Auともに硬質電解めっきで、Ni：5μ　Au：0.5μ程度です。

断面写真をよく見ると、確かにNi・Au間ではがれているみたいです。
明確かつ的確なご回答で大変参考になりました。

補足質問なんですが、不良基板にははがれている箇所と、そうでない箇所があります。
お客様から突っ込まれそうなのが、
はがれるものと、そうでないものの違いは何なのか？
今はがれていないものは、将来的にも剥れないのか？
だと思います。

はがれる・はがれないの差は、エッチングの浸透の差ということでしょうか？
また、今はがれていないものは大丈夫なんでしょうか？

お返事ありがとうございます。本当に助かりますっ。

あとひとつだけ、お客様から突っ込んだ質問があったので、お聞きしたいんですが、めっき工程後の処理で、ソフトエッチングが入った場合はどうなるのでしょうか？
ウチで扱う製品も、めっき工程後に後処理(ケミカルエッチング)工程と、お客様のほうでのソフトエッチング工程が入ります。

単に、めっき工程後にエッチングするだけでは、密着性は悪くならないと思うんですが、どうゆう理屈なのかが分かりません。
まことに申し訳ないんですが、教えてください。お願いします。

回答No.1

noname#230359

NiとAuは相性が良いですが、一回乾燥したAuの上にNiを乗せるのは難しいのではないでしょうか？苛性ソーダでAu表面がヌレた状態になっても、苛性ソーダや硫酸ではAuをソフトエッチングすることはできません。（CuやNiならできますが。）要はAu表面がうまく活性化できていないのではないでしょうか？
Niめっき→AuめっきもNiめっき後すぐにAuに入るのでNi表面が活性で密着が良いのだと思います。
とりあえず、
・何で２回めっきしちゃったのか検討する。→再発防止策を練る。
・２回めっきしたら本当に剥がれるのか、再現実験する。
・Au表面のソフトエッチを青化カリでやってみたらどうなるか。
　（苛性ソーダ→青化カリ→酸処理）
やってみてはどうでしょうか？

お礼

ご回答ありがとうございます。
ご指摘の「何で２回めっきしちゃったのか」は、作業ミス以外ありえないことが分かりました。
再現実験は、お客さんから基板をもらい次第やってみようと思います。
Au表面のソフトエッチですが、青化カリ(って何ですか？)でエッチングするとどうなるんですか？密着性が良くなるんでしょうか？

お時間あるときでいいので教えてください。お願いします。