JP2684492B2 - エッチング処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば銅プリント基盤
を塩化第二銅エッチング液でエッチングするエッチング
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】塩化第二銅エッチング液による銅プリン
ト基盤のエッチング法は一般に民生用、産業機器用など
幅広い分野で多く利用されている。このエッチング液を
用いて被エッチング材である銅（Ｃｕ）をエッチング処
理する反応機構は下記の（１）式により示され、この反
応により塩化第二銅（ＣｕＣｌ_２）は塩化第一銅（Ｃｕ
Ｃｌ）になる。 Ｃｕ＋ＣｕＣｌ_２→２ＣｕＣｌ・・・（１） この塩化第一銅は水に対する溶解度が小さく難溶性であ
るが、塩化第二銅エッチング液に約１０％含まれる塩酸
（ＨＣｌ）により銅錯体を形成してエッチング処理後の
溶液中に溶解している。しかしながらこの塩化第一銅は
銅の溶解能力が無いので、エッチング液中にこの塩化第
一銅が存在するとエッチング速度（銅の単位時間あたり
の溶解量）が低下し、このため被エッチング材のエッチ
ング処理の効率が著しく悪化する。

【０００３】そこで従来では、被エッチング材が浸漬さ
れる反応槽中の塩化第一銅の濃度を例えば定期的に検出
して、その濃度が一定値以上になったときに過酸化水素
水（Ｈ_２Ｏ_２）と塩酸とを反応槽内に理論量添加し、反
応槽内にてその混合溶液を撹拌して反応を進行させる方
法が行われている。この時の反応式を下記の（２）式に
示す。 ２ＣｕＣｌ＋２ＨＣｌ＋Ｈ_２Ｏ_２→２ＣｕＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ・・・（２）

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上述
の酸化再生法では、酸化剤として用いる過酸化水素水に
は強力な酸化作用があるため、皮膚に付着すると水泡が
できてしまったり、また下記の（３）式に示すように、
過酸化水素水は一部自己分解して純酸素（Ｏ_２）を発生
するため、油分等と長時間接触すると発火する可能性が
あるという危険性があった。 ２Ｈ_２Ｏ_２→２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２・・・（３） また過酸化水素水は比較的高価であると共に、上記の
（３）式に示すように一部自己分解して水を生成するの
で、この水によりエッチング液の濃度が希釈されてしま
い経済的にも問題があった。

【０００５】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的はエッチング処理を安全に行うこ
とができ、しかも自動的にエッチング液の濃度管理を行
うことができるエッチング処理装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】塩化第二銅溶液からなる
エッチング液と銅とをエッチング反応させるエッチング
反応槽と、前記エッチング反応槽より流出するエッチン
グ液を貯留する酸化再生槽と、 この酸化再生槽内のエッ
チング液を槽外に取り出し、当該酸化再生槽に戻して循
環させるための、ポンプを備えた循環路と、 一端が前記
循環路に連通すると共に他端が大気に開放された空気吸
引路を有し、当該エッチング液の液流によって空気吸引
路の内部が負圧になって空気を吸引する空気吸引手段
と、 この空気吸引手段により吸引された空気により酸化
再生されたエッチング液を前記エッチング反応槽に循環
して供給する循環手段と、前記エッチング液中の塩化第
一銅濃度を検出する第一の検出手段と、前記エッチング
液中の銅の濃度を検出する第二の検出手段と、前記エッ
チング液を希釈調整するための希釈液を供給する希釈液
供給手段と、前記第一の検出手段からの検出値に基づい
て前記ポンプに起動・停止命令を出力し、前記酸化再生
槽内のエッチング液と空気との接触を制御すると共に、
前記第二の検出手段からの検出値に基づいて前記希釈液
供給手段による希釈液の供給を制御する制御手段と、を
有してなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】エッチング液中の塩化第一銅濃度と銅濃度（ト
ータル銅濃度）を検出手段により検出し、その検出値に
基づいて、エッチング液に対する酸化再生処理あるいは
濃度の希釈調整処理を制御することにより、エッチング
液の濃度を常に一定範囲内に保つようにエッチング液を
管理すると共に、濃度が一定範囲内に保たれたエッチン
グ液を例えば連続的にエッチング反応槽に供給する。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の実施例に係るエッチング装置
の構成図である。図１中１１は例えば銅プリント基盤等
の被エッチング材を塩化第二銅エッチング液でエッチン
グ処理するためのエッチング反応槽であり、そしてこの
エッチング反応槽１１内のエッチング液は所定量以上に
なるとエッチング反応槽１１に設けられた供給管１２を
介してエッチング反応槽１１から受槽１３へ供給され、
常に一定の水位に保持される。ここで受槽１３内に供給
されたエッチング液には、塩化第二銅と、上述の（従来
の技術）の項で説明した（１）式に示すエッチング反応
の生成物である塩化第一銅とが含まれている。次にこの
エッチング液はポンプ１４を介して後述の酸化再生手段
（空気吸引手段）２１を備えた酸化再生槽２２へ供給さ
れ、さらに酸化再生槽２２内で所定量以上になると酸化
再生槽２２に設けられた供給管２３を介して循環槽３１
へ供給される。

【０００９】循環槽３１には、循環槽３１内に供給され
たエッチング液中の塩化第一銅濃度を検出するための第
一の検出手段３２と、エッチング液中のトータル銅濃度
（Ｃｕ^＋、Ｃｕ^２＋の総量）を検出するための第２の検
出手段３３が配設されている。この第一の検出手段３２
としては例えば酸化還元電位測定器が用いられ、酸化還
元電位を測定することによりエッチング液中の酸化物質
である塩化第二銅と還元物質である塩化第一銅の濃度比
を検出し、別に実験により求めた換算式により塩化第一
濃度に換算して測定することとした。また第二の検出手
段３３としては例えば比重測定器が用いられる。さらに
循環槽３１には、エッチング液の温度を検出するための
温度検出器３４と、この温度検出器３４からの検出信号
に基づいてオン、オフ制御され、エッチング液の温度を
エッチング処理に適した温度に調整するヒーター３５と
循環槽３１内のエッチング液の量を管理するレベルアラ
ーム３６とが設けられている。

【００１０】そしてこのように内部に検出手段等が配設
された循環槽３１は、その底部がポンプ３８を備えた循
環供給路Ａを介して前記酸化再生手段２１に接続されて
いる。この循環供給路Ａは本発明の循環路をなすもので
ある。また循環供給路Ａには希釈液供給路５４の一端側
が接続されており、この希釈液供給路５４の他端側は２
つに分岐されて、その一方の分岐路の導入口が水槽５１
内に配設されると共に、他方の分岐路の導入口が塩酸槽
５２内に配設され、これら分岐路には２連の定量ポンプ
５３が設けられている。

【００１１】このような循環槽３１では、エッチング液
中の塩化第一銅濃度とトータル銅濃度がそれぞれ第一の
検出手段３２と第二の検出手段３３により検出され、そ
れぞれの検出値は制御手段３７に入力される。この制御
手段３７は、塩化第一銅濃度の設定値と第一の検出手段
３２の検出値とを比較し、検出値が設定値ａ１以上にな
った時にポンプ３８に起動命令を出力すると共に、検出
値が設定値ａ２以下になった時にポンプ３８に停止命令
を出力する機能を有し、またトータル銅濃度の設定値ｂ
１と第二の検出手段３３の検出値とを比較し、検出値が
設定値ｂ１以上になった時に定量ポンプ５３に起動命令
を出力すると共に、検出値が設定値ｂ２以下になった時
に定量ポンプ５３に停止命令を出力する機能を有してい
る。

【００１２】そして制御手段３７からの起動命令により
ポンプ３８が起動されると、循環槽３１から塩化第一銅
を含むエッチング液が循環供給路Ａを介して酸化再生手
段２１へ供給される。一方制御手段３７からの起動命令
により定量ポンプ５３が起動されると、水槽５１と塩酸
槽５２とからそれぞれ水と塩酸が汲み上げられ、混合さ
れて所定の濃度に調整される。そして希釈液として希釈
液供給路５４を介して循環供給路Ａへ供給される。

【００１３】次に空気吸引手段をなす酸化再生手段２１
について説明する。酸化再生手段２１を備えた酸化再生
槽２２では、塩化第一銅を空気で酸化し塩化第二銅を生
成させる酸化反応が進められて塩化第一銅を含むエッチ
ング液から塩化第二銅が再生される。この場合具体的な
酸化再生方法としてはエゼクター法やタービン翼撹拌法
等を用いることができる。

【００１４】この内エゼクター法は、空気吸引手段とし
て図２に示すエゼクター６１を使用するものである。エ
ゼクター６１は上部側に配設された管６２と、その下部
側に配設された管６３との２本の管を上下に対向配置す
ると共に、その対向している部分を大気に向けて開口す
る開口部６５が設けられた球状の空気取り込み室６４に
より覆うことによって構成されている。そして管６２の
上端は循環供給路Ａに接続され、管６３の下端部は酸化
再生槽２２内の底部付近まで伸びている。また管６２は
下側に向かうにつれて縮径し、管６３の上端側に形成さ
れた開口部６３Ａは管６２の下端側開口部６２Ｂを囲む
ようにひとまわり大きく形成されている。

【００１５】このようなエゼクター６１では、循環供給
路Ａからエゼクター６１内に酸化再生処理が必要なエッ
チング液が供給されると、そのエッチング液はエゼクタ
ー６１内部を管６２、管６３へ流下していく。このとき
管６２の縮径によって、管６２中を流下するエッチング
液の速度は速くなる。そしてこのエッチング液はエゼク
ター６１内から開口部６３Ｂを介して酸化再生槽２２へ
向けて吐出されるが、エッチング液の流下によってエゼ
クター６１内部の圧力が減圧されるので、開口部６５よ
り空気がエゼクター６１内に吸引され、この空気はさら
に開口部６３Ａを介して管６３内へ取り込まれる。そし
て空気は管６３の下端を通った後、酸化再生槽２２の液
面まで上昇して大気に放出されるが、この間にエッチン
グ液と空気が接触しエッチング液中の塩化第一銅の酸化
が行われ、塩化第二銅が再生される。

【００１６】一方タービン翼撹拌法は空気吸引手段とし
て図３（ａ）に示すタービン翼式撹拌機７１を使用する
ものである。この撹拌機７１はモーター７２に接続され
た回転軸７３の端部に撹拌盤７４を取り付けて構成さ
れ、さらに撹拌盤７４には、図３（ｂ）に示すように、
複数のタービン翼７５が周方向に設けられている。そし
て撹拌機７１は撹拌槽７６中に配設され、その撹拌槽７
６の側面には排出口７７が例えば接線方向に形成されて
いる。

【００１７】このようタービン翼式撹拌機７１では、撹
拌槽７６中に酸化再生処理が必要なエッチング液が供給
されると共に空気がタービン翼７５に巻き込むように吹
き込まれ、このエッチング液と空気とを撹拌盤７４で撹
拌することにより接触させてエッチング液中の塩化第一
銅を酸化し塩化第二銅を再生する。この時撹拌盤７４は
モーター７２の駆動により回転する。そして再生された
エッチング液は排出口７７を介して撹拌槽７６の外部へ
吐出される。また撹拌槽７６の代わりに酸化再生槽２２
の内部に撹拌機７１を配設して同様にエッチング液の酸
化再生を行うことも可能である。

【００１８】このようにして酸化再生されたエッチング
液は酸化再生槽２２で所定量以上になると循環槽３１へ
供給管２３を介して供給され、循環槽３１においてもそ
の内部のエッチング液は所定量以上になると供給管３９
を介して再生液槽４１に供給される。そして再生液槽４
１からは常時起動しているポンプ４２により循環供給管
Ｂを介してエッチング液がエッチング反応槽１１へ常に
供給されている。

【００１９】以上においてこの実施例では、ポンプ１
４、４２や、反応槽１１のエッチング液の循環路をなす
循環供給路Ｂやこれ以外の管路部分及びその途中に配設
されている各槽１３、２２、３１、４１等は、本発明の
循環手段をなすものである。また酸化再生槽２２、循環
槽３１や再生液槽４１そして塩酸槽５２に排ガスライン
を介して排ガスフィルターを接続することも可能であ
り、このようにするとそれぞれの槽内で発生する排ガス
を、その中に含まれる汚染物質を排ガスフィルターによ
り除去した後、外気中へ排出することができる。さらに
循環槽３１にエッチング液のエッチング能力を表示する
表示手段を設けて制御手段３７により制御することも可
能である。

【００２０】ここでエッチング液中の塩化第一銅濃度と
トータル銅濃度を管理する理由は次の通りである。即ち
エッチング処理を行うにつれてエッチング液中の塩化第
一銅濃度が高くなるが、塩化第一銅濃度が高くなるとそ
の分エッチング処理の効率は低下する。またエッチング
処理と酸化再生処理を行うにつれて、エッチング液中の
銅イオンの量が増加しエッチング液の濃度が高くなる
が、エッチング液の濃度が変化すると被エッチング材の
エッチング処理にばらつきが生じる。従ってエッチング
液の塩化第一銅濃度とトータル銅濃度を管理する必要が
あり、本実施例ではこれらをそれぞれ例えば酸化還元電
位や比重を管理することで行っている。

【００２１】次に上述の実施例の作用を説明する。ポン
プ１４、ポンプ４２は常時起動されており、従ってエッ
チング反応槽１１内のエッチング液は、受槽１３、酸化
再生槽２２、循環槽４１を経てエッチング反応槽１１内
へ戻るように循環されている。

【００２２】またエッチング反応槽１１内では被エッチ
ング材のエッチング処理が行われ、このためエッチング
液中の塩化第一銅濃度及びトータル銅濃度は増加してい
く。そして塩化第一銅濃度が設定値を越えると、制御手
段３７の起動命令によりポンプ３８が起動し、これによ
り循環槽３１内のエッチング液が循環供給路Ａを介して
循環する。この結果先述のように循環供給路Ａを流れる
エッチング液は、酸化再生手段２１を備えた酸化再生槽
２２内を通過する際、空気により酸化され塩化第一銅は
塩化第二銅に再生されていく。そして塩化第一銅濃度が
ある設定値以下になるとポンプ３８は制御手段３７の停
止命令により停止する。

【００２３】一方エッチング液中のトータル銅濃度が設
定値を越えると、制御手段３７の起動命令により定量ポ
ンプ５３が起動し、これにより塩酸と水からなる希釈液
が希釈液供給路５４と循環供給路Ａを介して酸化再生槽
２２へ供給される。そしてエッチング液に添加されてエ
ッチング濃度の希釈調整が行われ、トータル銅濃度があ
る設定値位下になると定量ポンプ５３は制御手段３７の
停止命令により停止する。

【００２４】このようにエッチング液の塩化第一銅濃度
が高くなると酸化再生手段２１により塩化第一銅を酸化
して塩化第二銅を再生すると共に、トータル銅濃度が高
くなると希釈液を供給してトータル銅濃度を希釈調整す
ることでエッチング液の管理を行っている。

【００２５】即ち本発明では、危険で取扱いに注意を要
する過酸化水素水等の酸化剤を用いないで、空気又は純
酸素により塩化第一銅を酸化して塩化第二銅を再生する
ので、酸化再生処理の安全性が向上すると共に、比較的
高価な過酸化水素水を酸化剤として用いる場合より酸化
剤のコストが抑えられるので経済的にも安価に酸化再生
処理を行うことが可能となる。

【００２６】また本発明では、エッチング液中の塩化第
一銅濃度とトータル銅濃度を検出し、その値に基づいて
エッチング液に対する酸化再生処理や濃度の希釈調整処
理が制御されているので、自動的にエッチング液の濃度
を一定範囲内に保つようにエッチング液の管理を行うこ
とができる。

【００２７】さらに本発明では、再生されたエッチング
液は循環供給路Ｂを介して連続的にエッチング反応槽１
１へ循環供給されているので、エッチング反応槽１１で
は常に濃度が一定範囲に保たれたエッチング液を用いて
被エッチング材のエッチング処理を行うことができる。
このためエッチング処理のばらつきを防ぐことができる
と共に、エッチング速度を一定に保つことができ、被エ
ッチング材に対して安定したエッチング処理を施すこと
ができると共に、エッチング処理の効率が向上する。

【００２８】また実施例では、エッチング反応槽１１、
酸化再生槽２２の他に、受槽１３、循環槽３１及び再生
液槽４１と３つの槽を用いる構成例を示したが、これら
の槽は必ずしも必要ではなく、エッチング装置の目的や
規模に応じて１槽あるいは２槽にすることも可能であ
る。また供給管に直接酸化再生手段２１、検出手段３
２、３４等を配設するような構成も可能である。同様に
水槽５１、塩酸槽５２に対してもこれに限定されるもの
ではない。さらに検出手段に対しても実施例中で説明さ
れた酸化還元電位測定器や比重測定器に限定されるもの
ではなく、目的や規模に応じた適切な測定器を用いるこ
とが可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば塩化第二銅エッチング液
のエッチング反応の際に生成する塩化第一銅を過酸化水
素水等の酸化剤を用いず、空気で酸化し塩化第二銅を再
生しているので、酸化再生処理の安全性が向上すると共
に、酸化剤のコストが抑えられるので経済的にも安価に
処理を行うことができる。

【００３０】またエッチング液中の塩化第一銅濃度やト
ータル銅濃度の検出値に基づいて、エッチング液の濃度
を一定範囲に保つように酸化再生処理や濃度の希釈調整
処理が制御されているので、安定したエッチング処理を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るエッチング装置の構成図
である。

【図２】本発明の実施例に係る酸化再生手段としてのエ
ゼクターの断面図である。

【図３（ａ）】本発明の実施例に係る酸化再生手段とし
てのタービン翼式の撹拌機の断面図である。

【図３（ｂ）】タービン翼式撹拌機の撹拌盤の平面図で
ある。

【符号の説明】 １１ エッチング反応槽 １４、３８、４２ ポンプ ２１ 酸化再生手段 ３１ 循環槽 ３２ 第一の検出手段 ３３ 第二の検出手段 ３７ 制御手段 ４１ 再生液槽 ５１ 水槽 ５２ 塩酸槽 ５３ 定量ポンプ ５４ 希釈液供給路 Ａ、Ｂ 循環供給路 ６１ エゼクター ７１ タービン翼式撹拌機

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩化第二銅溶液からなるエッチング液と
   銅とをエッチング反応させるエッチング反応槽と、前記エッチング反応槽より流出するエッチング液を貯留
   する酸化再生槽と、 この酸化再生槽内のエッチング液を槽外に取り出し、当
   該酸化再生槽に戻して循環させるための、ポンプを備え
   た循環路と、 一端が前記循環路に連通すると共に他端が大気に開放さ
   れた空気吸引路を有し、当該エッチング液の液流によっ
   て空気吸引路の内部が負圧になって空気を吸引する空気
   吸引手段と、 この空気吸引手段により吸引された空気により酸化 再生
   されたエッチング液を前記エッチング反応槽に循環して
   供給する循環手段と、 前記エッチング液中の塩化第一銅濃度を検出する第一の
   検出手段と、 前記エッチング液中の銅の濃度を検出する第二の検出手
   段と、 前記エッチング液を希釈調整するための希釈液を供給す
   る希釈液供給手段と、 前記第一の検出手段からの検出値に基づいて前記ポンプ
   に起動・停止命令を出力し、前記酸化再生槽内のエッチ
   ング液と空気との接触を制御すると共に、前記第二の検
   出手段からの検出値に基づいて前記希釈液供給手段によ
   る希釈液の供給を制御する制御手段と、 を有してなることを特徴とするエッチング処理装置。