CN1043351A - 电解清除金属板衬底上的保护层的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种从象印电路板、铜箔等之类的金属板上清除保护涂层，例如各种铬酸盐涂层的工艺和设备，清除过程是在制品沿预定路径传送时以连续的方式进行的，具体作法是往制品上通电流，以电解清除保护层。

Description

在湿法处理中，特别是在电子工业中，象印刷电路板、印刷电路膜、箔之类的板材是要经过各种处理工序的，作为在板材上装置电子元件之前的准备工作。在此处理过程中，制品的表面通常是要加以蚀刻的，以形成电流的通路。这个蚀刻过程通常是在掩蔽工序之后进行的。在掩蔽工序的过程中，在板材的一些部分设置了不受腐蚀的预定区，留出各未涂敷层准备蚀刻，然后再经过冲洗、干燥等。

在往板材所需表面加掩蔽之前或之后，将板材从其制作场所送往湿法处理系统，板材的制作通常是在送往湿处理系统之前某段时间进行的，板材则经常在使用之前的这段时间被储存起来。

为了在制好板材后和进行湿法处理之前的这个段时间保护板材，通常是将板材涂以保护层，以便在它们的搬运或存放过程中保护它们，使它们的表面不致划伤。

这些保护涂层往往是氧化物涂层，而且最常用的是铬酸盐。这类铬酸盐中的一种是铬酸锌（ZnCrO₄）。有时涂层还用清漆之类物质制成或用这类物质代替。

为清除这些涂层，可以借助于各种磨削、磨蚀、擦洗、刷洗、珩磨等方法对板材进行机械加工。但随着电子设备日益复杂的发展，印刷电路板材趋于越来越薄，从而要用机械磨蚀法清除保护而不致使板材损伤或不致使板材的下层金属（通常是铜）变得过分地薄是极端困难的。

因此用机械方法清除保护层有其局限性。

也有人尝试用化学方法清楚保护层，例如用热盐酸之类的酸液喷洒板材。但也发现了这种方法有其局限性，而且有时是不受欢迎的，因为这些酸类往往侵蚀着通常是铜质的下层衬底。

有些清除方法采用碱性溶液清除氧化物涂层，但这样的方法也有其局限性，因为尽管这类碱类溶液通常不会侵蚀衬底（特别是当衬底是铜质时），但被清除的涂层量是不定的，它视乎出现的是哪一种氧化物而定。

因此现有技术在清除印刷电路板材的保护层方面具有不足之处。

本发明的目的是电解清除印刷电路板、膜、箔等（板材）上面可用电解法加以清除的保护层，清除过程是将板材连续地在水平方向馈入，作为湿处法理作业的一部分。

因此本发明的一个目的是提供一种清除金属板材上这类保护涂层的新工艺。

本发明的另一个目的是提供上述工艺，在该工艺中，板材系连续地一个接一个沿通常是水平的路径传送。

本发明的另一个目的是实施上述目的，其中各板材在处理的过程中系维持在通常是扁平的水平面上。

本发明的另一个目的是在各板材沿其路径移动时，和在各板材浸渍在电解槽中时实施上述目的，具体作法是令电流保持在作为阳极的各板材与配置在电解槽中的一阴极之间流动。

本发明的另一个目的是借助于一些接触辊维持与槽中各板材的电接触来实施上述诸目的。

本发明的另一个目的是在使各板材连续地一个接一个在通常是水平的水平路径上移动，并沿水平方向取向和在各板材通过碱性电解液（最好装有氢氧化钠溶液）时清除印刷电路板、膜或其它板材上的铬酸盐氧化物，作为湿法处理作业的一部分。

本发明的另一个目的是提供达到上述各目的的适用设备。

从阅读下列附图的简短说明、最佳实施例的详细说明和所附权利要求书，熟悉本技术领域的人士不难理解本发明的其它目的和优点。

图1是本发明的若干处理工序的示意透视图，其中涂层清除和随后的蚀刻、冲洗、干燥和类似的湿法处理是用图示的那种设备进行的。

现在仔细参看附图。可以看到，图中画出了印刷电路板、箔、膜等的板材S，各板材具有至少一金属层，且大多数情况下各板材具有若干铜箔层，铜箔层上有氧化物涂层，该涂层通常为铬酸盐涂层，有时则为铬酸锌涂层。各板材S通常都按一般方式在保护它们免受锈蚀的情况下存放和搬运，现在将它们传送到以数字10概括表示的湿法处理系统中。湿法处理系统10可以包括若干独立的工段，各工段构成整个系统的一部分，也可以包括若干组件，由各组件执行各种功能，如某一具体的湿法处理系统可能要求的那样。

在某些情况下，现有技术的一些预清除法，例如浮石擦洗、刷洗或蒸汽珩磨工序可用以清除某些保护层，特别是当保护层非常厚，且板材S同样厚时，更是如此。但总的说来，本发明是无需采用现有技术的这种磨蚀法，也无需采用化学清除法，尽管两者可与本发明配用。在需要采用化学清除法的场合，许多现有技术的清除法可能采用盐酸处理法、过硫酸盐或过氧化物蚀刻剂、氯化铜/三氯化铁蚀刻剂或各种类型的蚀刻剂。

在任何情况下，板材S就这样传送到涂层电解清除工段11中，如图1中所示，其中可以看到板材S系置于多个构成进口组件13一部分的从动辊12上。然后板材S通过分别由上辊15和下辊16形成的液闸，通过各辊之间的辊隙进入小室14中。应该理解的是，辊15和16其中一个或两者借助于适当的软垫或弹簧驱动装置是可以变形的，使其可以打开让板材S通过其间，随后类似弹簧的作用又使各辊之间的辊隙闭合，防止图中所示的电解液7漏出。

电解质最好是具有清除保护层的适当化学性质的碱性溶液。这类溶液的一种是氢氧化钠溶液，而行之有效的具体浓度为10%的氢氧化钠溶液，如此浓度的溶液不会侵蚀板材S中的铜。

于是板材S在通常以水平取向沿其通常为水平的路径移动而被传送，同时在其通过辊15和16（必要时也可加以驱动）时不断地被驱动着，直到板材S分别通过上从动电极辊18和下从动电极辊20之间为止。如图所示，沿传送线可以设置多套电极辊18和20。每套电极辊中的各电极辊由适当的导体21连接起来，导体21又经由导体22、23（图中以虚线表示，用以电气连接上下辊组）和24进行电气连接，在通过主阳极端子25和主阴极端子26接上适当的电压源时，如图所示，这些导体就起阳极的作用。

驱动辊18和20的装置可以类似于图中所示供从其一端使各轮转动的驱动装置，如美国专利4，105，706中所示，最好是借助连接起来的公用驱动装置去驱动组成这里的湿法处理系统10的所有组件或工段的所有辊。同样，输入工段13、输出工段53和各中间工段也可按上述美国专利所示的同样方式构成。

可以看到，电解质7的液面27高出电极辊18的高度，同样，阴极28在电解质中也是如此，其目的是便于电流从阳极18、20流向阴极28。显然，阴极28也可以安置在电解液7中各种不同的位置上，以便于电流从板材S流向各阴极，而不是从辊式阳极18、20直接流向各阴极。

在本发明工艺的情况下，当保护涂层是铬酸盐化合物，电解液7中含氢氧化钠溶液时，阴极上会放出氢气，阳极上会放出氧气，而铬酸盐化合物开始时会附到阴极上。就这一点而论，各阴极必要时可由钢制成。还应该指出的是，电解槽7采用了象氢氧化钠那样无论有无电流都不会侵蚀基体材料（例如铜）的溶液。

当使用某些金属化合物而在阴极28上有沉淀物形成时会从溶液中沉淀出来，这是由于铬酸盐化合物被还原，在底部的电解槽7中形成残渣所致。借助于泵31将该残渣逐步抽入位于槽11底部的过滤器30中。泵31也用以从槽11下端泵送溶液，在槽11下端泵31将溶液回送到上部槽部分而高出上部槽底板19，通过灌液管线29灌注上部槽部分。来自上部槽部分的溶液7可经由排液管39往下排入下部槽部分，以便对电解槽7起搅拌作用。在这方面，将溶液泵送到上部槽部分的系统与美国专利4，459，183中所公开的类似。过滤器30可定期更换，以清除由此形成的残渣。上部槽部分可以是单个的上部槽，如图示那样，必要时也可以是水平配置的一系列槽。

板材S在小室14中经过处理，其处理的时间长得足以使所有铬酸盐或其它保护涂层在板材沿其预定路径通过小室14中时完全被清除掉之后，就通过小室14另一端出口液闸辊32与33之间形成的辊隙被传送出小室14之外。

应该指出的是，工段11的长度应事先预定得使其纵向长度可以使板材S连续通过其中，而要做到这一点则视乎路径已定的溶液清除某给定衬底上给定厚度的保护涂层所需要的时间。

根据本发明，即使板材S应在溶液7中浸渍得超过应有的时间，也可以将保护涂层清除而不致损害下面的衬底，因为没有什么可造成衬底损坏的因素。不可能出现过量的清除。无论该涂层可能是什么，只会清除全部涂层。

此外，由于有一些金属化合物从溶液中沉淀出来形成有待收集在过滤器30中的残渣，因此阴极28上也不会累积过量的铬。

板材S通过工段11之后，就连续被传送到以后的各处理工段，例如蚀刻工段35、冲洗工段36，必要时各种中间工段，例如37，可能必要时被传送到干燥工段38。这一切都是在板材S沿其通常是水平的路径、同时如图所示水平取向被传送的过程中作为连续湿法处理系统的一部分进行的。

在大多种情况下，若蚀刻工段35之后并不是紧接着涂层清除工段，则一般采用一个冲洗工段36，后面接着是干燥工段38。但必要时，而且如果板材S已另外在涂敷了将在工段11中被清除的保护涂层之前已作好蚀刻的准备工作，则板材S可能直接传送到蚀刻工段35。在这种情况下，喷头40可以经由管线41传送从泵42馈送来的适当的蚀刻剂，以便在板材沿各从动辊通过时将它们适当加以喷涂。

作为整个系统10的一部分，冲洗工段36通常会供水供板材S通过工段36时将板材冲洗，图示这种冲洗用水是从泵46馈送经由喷头45供应的。

在干燥工段38，板材连续通入其中时，上部和下部排气孔52会再次供应从空气压缩机放出的由加热器50提供的热空气，以便在板材S通过排气孔52时适当地将板材干燥，最后板材S从湿法处理系统通过，被传送到出料传送单元53。

必要时，这类工段可按上述美国专利4，015，706所述的类似工段加以制造，这里将该专利的整个公开内容也包括进去，供参考之用。

这里应该理的是，喷雾杆40、45通常是横贯着设备横向延伸，而且必要时可将喷雾杆40、45按公知技术制成溢流杆。同样，各排气口52也可以类似的方式横贯着设备横向延伸，且可按公知技术加以制造。

在工段11输出端部形成出料辊隙或液闸的辊32和33，其工作方式与上述辊15、16所述的一样。

还应该理解的是，工段35-38仅仅是作为适当处理制造印刷电路电元用的板材S具代表性的工段进行说明的。其它在这类工段上可以进行的处理工序还有：清洗工序、冲洗工序、干燥工序、去油污工序、检查工序、冲洗工序、腐蚀背面工序，以及预浸渍、活化等湿法处理工序。在进行这些工序时，可以采用各种已知专利的各种已知元件和结构。举例说，可以采用美国专利3，905，827的各种喷雾、泵送和贮液的操作;可以采用美国专利3，776，800的各种蚀刻和过滤操作;可以采用象美国专利3，801，387那样的各种蚀刻剂清除法。此外，还可以采用象美国专利4，017，982那样的各种干燥方法。另外，本发明的各种处理工段可以按美国专利4，015，706和4，046，248的原理付诸实施，即制成许多组件，按同样的方式连接起来，且具有一公用的驱动装置。还应该理解的是，在一个最佳实施例中，在处理中的各板材不仅按一般的水平路径移动，而且还使其沿通常是扁平的水平平面取向。但从广义上讲，本发明可以包括对水平传送垂直取向（类似于美国专利4，402，799中所公开的那种取向）的制品进行的处理。

此外，应该理解的是，在本发明如所附权利要求书中所规定的范围内是可以对本工艺进行各种修改和更改的。

Claims (30)

1、一种可用电解法清除金属板材上的保护层的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)使各板材的至少某些平坦的外表面有一些部分具保护涂层；

(b)令各板材连续地一个接一个沿预定的通常是水平的路径传送；

(c)将各板材在使沿其通常是水平的路径上传送时，浸渍在并通过电解槽中；

(d)在电解槽中设至少一个阴极；

(e)在各板材沿其路径通过电解槽传送时，令阳极与各板材一个接一个地进行电接触；和

(f)维持电流在各阳极板材与阴极之间流过，以便电解清除各板材上的保护层。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括这样的步骤，即在各板材沿其通常是水平的路径上传送时，将通常是在平坦的水平平面内的各板材维持在通常是平坦的水平方向取向。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括这样的步骤，即在维持各板材通常是水平的取向时，一个接一个地连续地将各板材移离电解液槽。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，阳极与各板材进行电接触的方法包括，在各板材通过电解槽传送时，令各板材与电解槽中的各接触辊接合。

5、如权利要求2所述的方法，其特征在于，在电解槽中浸渍板材的方法包括，在电解槽的进口处和出口处设置对向配置的辊对，作为阻止电解槽的液闸，同时维持电解槽液面高于相对配置的辊对。

6、如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括的下一个步骤是，在各板材沿其预定路径前进且维持在通常是水平的取向时，至少将它们冲洗和干燥。

7、如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法包括将保护层各成分从电解槽中沉淀出来并将它们收集起来以便从电解槽中除去的步骤。

8、如权利要求2所述的方法，其特征在于，提供板材的步骤包括提供各个具有至少一具保护涂层的铜表面的板材。

9、如权利要求1-8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，给板材提供保护涂层的工序包括给各板材提供氧化物涂层。

10、如权利要求1-8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，给板材提供保护涂层的步骤包括给板材提供铬酸盐涂层。

11、如权利要求1-8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，给板材提供保护涂层的步骤包括给板材提供铬酸锌保护涂层。

12、如权利要求1-8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，浸渍步骤包括令板材通过碱性电解槽。

13、如权利要求1-8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，浸渍步骤包括令板材通过装有氢氧化钠溶液的电解槽。

14、如权利要求8所述的方法，其特征在于，给板材提供保护涂层的步骤包括给板材提供铬酸盐涂层，且其中的浸渍步骤包括令板材通过碱性电解槽。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，该步骤包括在使各板材维持通常是水平的取向时一个接一个连续地将板材移离电解槽，其中将各板材浸渍在电解槽中的步骤包括在电解槽的进口和出口处设置相对配置的辊对，以便起电解槽液闸的作用，同时保持电解槽液面高出该成对配置的辊对，其中在阳极与板材进行电接触的步骤中包括在各板材通过电解槽传送时使各板材在电解槽中与各接触辊接合，该方法还包括将保护涂层的各成分从电解槽中沉淀出来并将它们收集起来以便将它们从电解槽中清除的步骤，以及接着而来的在各板材沿其预定路径行进且维持在通常是水平的取向的同时将各板材至少加以冲洗和干燥的步骤。

16、一种可用电解法清除金属板材上保护涂层的设备，其特征在于，该设备包括：

（a）保护涂层形成装置，用以使板材的至少某些平坦外表面有一些部分形成保护涂层;

（b）板材传送装置，用以沿预定的通常是水平的路径一个接一个连续地传送板材;

（c）板材浸渍装置，用以将各板材在其连续地沿其通常是水平的路径传送时浸渍在并通过电解槽中;

（d）阴极装置，用以在电解槽中提供至少一个阴极;

（e）阳极板材电接触装置，用以在各板材沿其路径通过电解槽时使其与阳极进行电接触;和

（f）电流流动维持装置，用以维持电流在各阳极板材与阴极之间流动，以达到电解清除板材上保护涂层的目的。

17、如权利要求16所述的设备，其特征在于，该设备包括使板材平坦水平取向的维持装置，用以在各板材沿其通常是水平的路径传送时使它们在通常是平坦水平平面内保持通常是平坦水平的方向取向。

18、如权利要求17所述的设备，其特征在于，该设备包括板材移动装置，用以将各板材在其维持在其通常是水平方向取向时一个接一个地连续移离电解槽。

19、如权利要求17所述的设备，其特征在于，使阳极与各板材进行电接触的装置包括使各板材在其通过电解槽传送时与各接触辊接合。

20、如权利要求17所述的设备，其特征在于，将各板材浸渍在电解槽中的装置包括在电解槽的进口和出口处相对配置的辊对，用以起电解槽液闸的作用，还包括使电解槽液面保持高于该相对配置的辊对的装置。

21、如权利要求17所述的设备，其特征在于，该设备包括板材冲洗和干燥装置，用以将板材在以后沿其预定路径传送且维持在通常是水平的取向时至少加以冲洗和干燥的装置。

22、如权利要求17所述的设备，其特征在于，该设备包括沉积物收集装置，用以收集保护涂层从电解槽中沉淀出来的成分。

23、如权利要求17所述的设备，其特征在于，提供板材的装置包括提供各板材其上具有至少一层带保护涂层的铜表面的装置。

24、如权利要求16-23中任一权利要求所述的设备，其特征在于，给板材提供保护涂层的装置包括提供带氧化物涂层的板材的装置。

25、如权利要求16-23中任一权利要求所述的设备，其特征在于，给板材提供保护涂层的装置包括给板材提供铬酸盐涂层的装置。

26、如权利要求16-23中任一权利要求所述的设备，其特征在于，给板材提供保护涂层的装置包括给板材提供铬酸锌涂层的装置。

27、如权利要求16-23中任一权利要求所述的设备，其特征在于，浸渍装置包括使板材通过碱性电解槽的装置。

28、如权利要求16-23中任一权利要求所述的设备，其特征在于，浸渍装置包括使板材通过装有氢氧化钠溶液的电解槽的装置。

29、如权利要求23所述的设备，其特征在于，给板材提供保护涂层的装置包括给板板材提供铬酸盐涂层的装置，且其中的浸渍装置包括使板材通过碱性电解槽的装置。

30、如权利要求29所述的设备，其特征在于，该设备包括板材移离装置，用以在使各板材维持通常是水平的取向时一个接一个地连续将各板材移离电解液槽，其中将各板材浸渍在电解槽中的装置包括相对配置的辊对装置和电解槽液面维持装置，相对配置的辊对装置在电解液的进口和出口处，用以起电解槽液闸的作用，电解槽液面维持装置用以维持电解槽液面高于该相对配置的辊对，其中用以使阳极与各板材进行电接触的装置包括使各板材通过电解槽传送时，使其与各接触辊在电解液中接合的装置，该设备还包括将保护涂层从电解液中沉淀出来的成分收集起来的装置以及在以后将各板材在其沿其预定的路径行进且在其维持通常是水平方向的取向时至少加以冲洗和干燥的装置。