JPH11106959A - 使用済のエッチング液を再生するための装置および方法 - Google Patents
使用済のエッチング液を再生するための装置および方法Info
- Publication number
- JPH11106959A JPH11106959A JP27022797A JP27022797A JPH11106959A JP H11106959 A JPH11106959 A JP H11106959A JP 27022797 A JP27022797 A JP 27022797A JP 27022797 A JP27022797 A JP 27022797A JP H11106959 A JPH11106959 A JP H11106959A
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- Japan
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- metal
- solution
- copper
- flow
- cathode
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- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用済のエッチング溶液の改良された再生装
置と方法を提供する。 【解決手段】 二価の形態の金属を含む溶液である使用
済のエッチング溶液を再生するための装置10である。
装置10は、エッチング溶液が最初に供給される制御タ
ンク18、制御タンク18からの溶液を金属の一価の形
態の高い画分を含む溶液に変換するための第1の電解セ
ルである電気化学セル16、および金属の一価の形態の
高い画分を含む溶液から金属をメッキするための第2の
電解タンクであるノックダウンセル14を含んでいる。
置と方法を提供する。 【解決手段】 二価の形態の金属を含む溶液である使用
済のエッチング溶液を再生するための装置10である。
装置10は、エッチング溶液が最初に供給される制御タ
ンク18、制御タンク18からの溶液を金属の一価の形
態の高い画分を含む溶液に変換するための第1の電解セ
ルである電気化学セル16、および金属の一価の形態の
高い画分を含む溶液から金属をメッキするための第2の
電解タンクであるノックダウンセル14を含んでいる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩化第二銅の酸エ
ッチング液を電解再生するための方法と装置に関するも
のである。
ッチング液を電解再生するための方法と装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】塩化第二銅の酸エッチング液(Cucl
2 /HCl)はプリント回路基板の製造において、特に
多層基板の内側層を生成するために広く使用されてい
る。このエッチング液は、現在、プリント回路基板の製
造の50%以上において用いられ、またその使用量は増
大しつつある。
2 /HCl)はプリント回路基板の製造において、特に
多層基板の内側層を生成するために広く使用されてい
る。このエッチング液は、現在、プリント回路基板の製
造の50%以上において用いられ、またその使用量は増
大しつつある。
【0003】塩化第二銅/塩酸による銅のエッチングの
間における全体の反応は、次の通りである。
間における全体の反応は、次の通りである。
【0004】
【化1】Cu+CuCl2 =2CuCl (1)
【0005】上記式が示すように、活性のあるエッチン
グ化合物である、CuCl2 が消費されて全体の溶液中
の銅が増大する。現在では、多くのプリント回路基板の
製造者は、CuCl2 を回復するために、塩素あるいは
過酸化水素などの酸化剤を使用してエッチング溶液を再
生している。生成される過剰のエッチング液を廃棄処理
することは、害毒であり、迷惑であり、および化学処理
が高価である以外に、著しくコストがかかり、また環境
に対する重荷となる。塩素に関する安全のための危険管
理が可能である場合には、塩素はコストの理由から好ま
しい酸化剤である。多くの基板業者は、しかしながら、
価格がより高いにも拘らず、より安全で、より良性であ
る、過酸化水素/HClシステムを使用している。
グ化合物である、CuCl2 が消費されて全体の溶液中
の銅が増大する。現在では、多くのプリント回路基板の
製造者は、CuCl2 を回復するために、塩素あるいは
過酸化水素などの酸化剤を使用してエッチング溶液を再
生している。生成される過剰のエッチング液を廃棄処理
することは、害毒であり、迷惑であり、および化学処理
が高価である以外に、著しくコストがかかり、また環境
に対する重荷となる。塩素に関する安全のための危険管
理が可能である場合には、塩素はコストの理由から好ま
しい酸化剤である。多くの基板業者は、しかしながら、
価格がより高いにも拘らず、より安全で、より良性であ
る、過酸化水素/HClシステムを使用している。
【0006】ところで、プリント回路基板工業において
は、コストおよび環境的な観点からして、化学的な再生
を効率的な電解的な再生に置き換えるための方法を開発
する努力がなされている。プリント回路基板工業の要求
に合致するためのこのような1つの方法が、Oxley
に付与された米国特許第5,421,966号(以下、
「´966特許」と称する。)に記載されている。
は、コストおよび環境的な観点からして、化学的な再生
を効率的な電解的な再生に置き換えるための方法を開発
する努力がなされている。プリント回路基板工業の要求
に合致するためのこのような1つの方法が、Oxley
に付与された米国特許第5,421,966号(以下、
「´966特許」と称する。)に記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この´966特許は、
塩化第二銅の酸エッチング浴のオンラインの再生のため
の電解装置と方法に関するものである。この装置は、シ
ステム内にエッチングされた銅金属を完全に取り除き、
同時に、塩化第一および第二銅の濃度を所望の範囲内に
維持するために、上式(1)で説明された反応を正確に
逆にする再生方法を利用している。´966特許で説明
された好ましいシステムでは、フロースルー型のグラフ
ァイトないしカーボン陽極およびフローバイ型陰極を利
用し、電流/電位の変数の制御を行っている。陽極と陰
極を含むセルは、低い動作電圧を利用できるという特長
があり、廃熱の発生が少なく、また電力コストを低く抑
えることができる。また、そのデザインが簡単であるの
で、オンラインプロセスの制御が改善され、動作効率お
よび不意の保守および事故停止の点における信頼性が向
上する。
塩化第二銅の酸エッチング浴のオンラインの再生のため
の電解装置と方法に関するものである。この装置は、シ
ステム内にエッチングされた銅金属を完全に取り除き、
同時に、塩化第一および第二銅の濃度を所望の範囲内に
維持するために、上式(1)で説明された反応を正確に
逆にする再生方法を利用している。´966特許で説明
された好ましいシステムでは、フロースルー型のグラフ
ァイトないしカーボン陽極およびフローバイ型陰極を利
用し、電流/電位の変数の制御を行っている。陽極と陰
極を含むセルは、低い動作電圧を利用できるという特長
があり、廃熱の発生が少なく、また電力コストを低く抑
えることができる。また、そのデザインが簡単であるの
で、オンラインプロセスの制御が改善され、動作効率お
よび不意の保守および事故停止の点における信頼性が向
上する。
【0008】しかしながら、上記のOxley装置より
もさらに効率的で生産性の高い、CuCl2 エッチング
溶液を再生するための装置および方法が求められてい
る。
もさらに効率的で生産性の高い、CuCl2 エッチング
溶液を再生するための装置および方法が求められてい
る。
【0009】従って、本発明の目的は、エッチング溶液
を再生するための改良された装置および方法を提供する
ことにある。
を再生するための改良された装置および方法を提供する
ことにある。
【0010】本発明の別の目的は、酸塩化第二銅エッチ
ング液を再生する際に特に有用である、上記の装置と方
法を提供することにある。
ング液を再生する際に特に有用である、上記の装置と方
法を提供することにある。
【0011】本発明のさらに別の目的は、スラブの形態
で製品としての、高品位な銅を産出する、上記の装置お
よび方法を提供することにある。
で製品としての、高品位な銅を産出する、上記の装置お
よび方法を提供することにある。
【0012】広い範囲の電流密度で効率的に行うことが
できて、異なるプリント回路基板の生産速度に容易に適
用できる、上記の装置および方法を提供することにあ
る。
できて、異なるプリント回路基板の生産速度に容易に適
用できる、上記の装置および方法を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の各目的は、本発明
の装置および方法によれば達成することができる。本発
明に係る、エッチング液を再生するための装置は、再生
される使用済のエッチング溶液が供給される液溜め(su
mp)において一般的に動作するものである。このエッチ
ング液は、銅、主として二価の形態の銅(第二銅)のよ
うな金属を含んでいる。本装置は、液溜めからのエッチ
ング溶液を受け取るため、および前記金属の一価の形
態、例えば第一銅の銅の高い画分を含む溶液を保持する
ための制御タンクを含んでいる。第1の電気化学セルの
ような第1の電解手段は、制御タンクからの溶液を操作
する。第1の電解手段は、液溜めから供給されたこの溶
液内の金属の二価の形態を、この金属の一価の形態の高
い画分を含む溶液に変換する。第1の電解手段内におい
て処理がなされた後には、金属の一価の形態の高い画分
を含む溶液は制御タンクに戻される。本装置は、第2の
電気化学セルのような、第2の電解手段を含んでおり、
この第2の電解手段には、金属の一価の形態の高い画分
を含む溶液が供給される。第2の電解手段において、金
属の一価の形態は、好ましくはスラブの形態で、金属に
変換される。
の装置および方法によれば達成することができる。本発
明に係る、エッチング液を再生するための装置は、再生
される使用済のエッチング溶液が供給される液溜め(su
mp)において一般的に動作するものである。このエッチ
ング液は、銅、主として二価の形態の銅(第二銅)のよ
うな金属を含んでいる。本装置は、液溜めからのエッチ
ング溶液を受け取るため、および前記金属の一価の形
態、例えば第一銅の銅の高い画分を含む溶液を保持する
ための制御タンクを含んでいる。第1の電気化学セルの
ような第1の電解手段は、制御タンクからの溶液を操作
する。第1の電解手段は、液溜めから供給されたこの溶
液内の金属の二価の形態を、この金属の一価の形態の高
い画分を含む溶液に変換する。第1の電解手段内におい
て処理がなされた後には、金属の一価の形態の高い画分
を含む溶液は制御タンクに戻される。本装置は、第2の
電気化学セルのような、第2の電解手段を含んでおり、
この第2の電解手段には、金属の一価の形態の高い画分
を含む溶液が供給される。第2の電解手段において、金
属の一価の形態は、好ましくはスラブの形態で、金属に
変換される。
【0014】本発明の好ましい実施の形態において、第
1の電解手段は、内部にフロースルー型陽極を備えた陽
極チャンバおよび内部にフロースルー型陰極を備えた陰
極チャンバを有する電解セルから構成され、また、第2
の電解手段は、内部にフロースルー型陽極を備えた陽極
チャンバおよびフローバイ型陰極を備えた陰極チャンバ
を有する電解メッキセルから構成されている。
1の電解手段は、内部にフロースルー型陽極を備えた陽
極チャンバおよび内部にフロースルー型陰極を備えた陰
極チャンバを有する電解セルから構成され、また、第2
の電解手段は、内部にフロースルー型陽極を備えた陽極
チャンバおよびフローバイ型陰極を備えた陰極チャンバ
を有する電解メッキセルから構成されている。
【0015】ここで、「フロースルー型」とは、グラフ
ァイトあるいはカーボンフェルトのような多孔性の材料
により形成されるもの(陽極など)を意味する。そし
て、このフロースルー型の陽極が浸漬された溶液は、陽
極材料の多孔性の性質により、陽極の間隙内を通って流
れるようになる。また、「フローバイ型」とは、上記の
ような溶液が流れる間隙を有していない材料により形成
されるもの(陰極など)を意味する。そして、フローバ
イ型の陰極では、溶液は陰極の回りを流れるようにな
る。
ァイトあるいはカーボンフェルトのような多孔性の材料
により形成されるもの(陽極など)を意味する。そし
て、このフロースルー型の陽極が浸漬された溶液は、陽
極材料の多孔性の性質により、陽極の間隙内を通って流
れるようになる。また、「フローバイ型」とは、上記の
ような溶液が流れる間隙を有していない材料により形成
されるもの(陰極など)を意味する。そして、フローバ
イ型の陰極では、溶液は陰極の回りを流れるようにな
る。
【0016】本発明の装置のデザインの主要な特長の1
つは、モジュール化に有用であることである。特定の生
産要求に対して十分な面積を提供するために、セル陽極
と陰極チャンバは交互の順序で積重ねて配列することが
できる。これにより、異なるエッチング能力要求に対し
てデザインをカスタマイズすることが容易になる。さら
に、他のエッチング再生システムが6ボルトから9ボル
トで動作するのに対して、本発明の装置は2ボルトある
いはこれより小さい電圧で動作する。このような低い電
圧で動作できる機能は、電気コストをより低くできるの
で、特に好ましいものである。さらに、過剰電力により
発生する熱を取り除く必要性を排除することができる。
つは、モジュール化に有用であることである。特定の生
産要求に対して十分な面積を提供するために、セル陽極
と陰極チャンバは交互の順序で積重ねて配列することが
できる。これにより、異なるエッチング能力要求に対し
てデザインをカスタマイズすることが容易になる。さら
に、他のエッチング再生システムが6ボルトから9ボル
トで動作するのに対して、本発明の装置は2ボルトある
いはこれより小さい電圧で動作する。このような低い電
圧で動作できる機能は、電気コストをより低くできるの
で、特に好ましいものである。さらに、過剰電力により
発生する熱を取り除く必要性を排除することができる。
【0017】本発明に係る方法は、再生される使用済の
エッチング溶液が供給される液溜めについて一般的に動
作するものであり、このエッチング液は、銅、主として
二価の形態の銅(第二銅)のような金属を含んでいる。
そして、本方法は、制御タンクに使用済のエッチング溶
液を供給するステップ、消費したエッチング液を含む制
御タンク溶液の供給を第1の電解セルに移し、その溶液
内の金属の二価の形態の多くを前記金属の一価の形態の
高い画分を含む溶液に電解的に変換するステップ、金属
の一価の形態の高い画分を含む溶液を制御タンクに戻す
ステップ、この溶液を第2の電解セルに同時に供給し、
溶液内の金属の一価の形態を前記第2の電解セル内で金
属自体に電解的に変換するステップを含んでなるもので
ある。本発明のプロセスは、さらに、使用済のエッチン
グ溶液を第1および第2の電解セルに陽極液として供給
するステップを含んでいる。
エッチング溶液が供給される液溜めについて一般的に動
作するものであり、このエッチング液は、銅、主として
二価の形態の銅(第二銅)のような金属を含んでいる。
そして、本方法は、制御タンクに使用済のエッチング溶
液を供給するステップ、消費したエッチング液を含む制
御タンク溶液の供給を第1の電解セルに移し、その溶液
内の金属の二価の形態の多くを前記金属の一価の形態の
高い画分を含む溶液に電解的に変換するステップ、金属
の一価の形態の高い画分を含む溶液を制御タンクに戻す
ステップ、この溶液を第2の電解セルに同時に供給し、
溶液内の金属の一価の形態を前記第2の電解セル内で金
属自体に電解的に変換するステップを含んでなるもので
ある。本発明のプロセスは、さらに、使用済のエッチン
グ溶液を第1および第2の電解セルに陽極液として供給
するステップを含んでいる。
【0018】本発明の装置および方法の他の詳細、およ
びその他の目的および特長は、以下の詳細な説明および
添付図面において説明されている。
びその他の目的および特長は、以下の詳細な説明および
添付図面において説明されている。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態を説明する。なお、添付図面において同
じ構成要素には同じ符号が付してある。図1は、電解的
にCuCl2を再生するのと同時に再販売のための銅金
属を生成することで、エッチング液を含むCuCl2 の
エッチング力を維持する、オンライン装置を例示したも
のである。これらのすべては、エッチング液のCu+ イ
オンの濃度を、プリント回路板のエッチング速度を許容
可能で確実なものとするために必要な低いレベルに維持
しながら、行うことができる。
明の実施の形態を説明する。なお、添付図面において同
じ構成要素には同じ符号が付してある。図1は、電解的
にCuCl2を再生するのと同時に再販売のための銅金
属を生成することで、エッチング液を含むCuCl2 の
エッチング力を維持する、オンライン装置を例示したも
のである。これらのすべては、エッチング液のCu+ イ
オンの濃度を、プリント回路板のエッチング速度を許容
可能で確実なものとするために必要な低いレベルに維持
しながら、行うことができる。
【0020】以下に詳細に説明するように、Cu2+から
Cu+ およびCu+ から銅金属への還元は、別々の、プ
リズム状(prismatic )の電解セルあるいは電気化学セ
ルにおいて行われ、また、Cu+ からCu2+への酸化
は、各セルの陽極側においては共通である。プリズム状
のデザインによって、本発明の装置において、第一銅か
ら第二銅への酸化あるいは第二銅から第一銅への還元の
両方に対して好ましくはグラファイトあるいはカーボン
である、高い効率の、多孔性のフロースルー型の電極の
使用が可能になる。この形式の電極を使用することで、
寄生電極反応(parasitic electrode reaction)、特
に、他の方法において問題となっている陽極の塩素エボ
ルーション(chlorine evolution)の発生を防止でき
る。第一銅イオンの高い画分を含む銅イオンの溶液から
銅をメッキすることは、均一で、必須的にデンドライト
のない、銅の電着を生成するための重要事項である。銅
は、陰極基体から単一のシートで容易に取り除くことが
でき、また高い純度のものである。さらに、溶液内にお
ける第二銅イオンに対する第一銅イオンの比が高いほ
ど、銅がメッキされる電気効率が高くなる。また、メッ
キされる溶液内の第二銅の画分が低すぎると、セルのフ
ロースルー型陰極において銅のメッキが起きるようにな
り、Cu2+からCu+ に還元されるので回避しなければ
ならない。
Cu+ およびCu+ から銅金属への還元は、別々の、プ
リズム状(prismatic )の電解セルあるいは電気化学セ
ルにおいて行われ、また、Cu+ からCu2+への酸化
は、各セルの陽極側においては共通である。プリズム状
のデザインによって、本発明の装置において、第一銅か
ら第二銅への酸化あるいは第二銅から第一銅への還元の
両方に対して好ましくはグラファイトあるいはカーボン
である、高い効率の、多孔性のフロースルー型の電極の
使用が可能になる。この形式の電極を使用することで、
寄生電極反応(parasitic electrode reaction)、特
に、他の方法において問題となっている陽極の塩素エボ
ルーション(chlorine evolution)の発生を防止でき
る。第一銅イオンの高い画分を含む銅イオンの溶液から
銅をメッキすることは、均一で、必須的にデンドライト
のない、銅の電着を生成するための重要事項である。銅
は、陰極基体から単一のシートで容易に取り除くことが
でき、また高い純度のものである。さらに、溶液内にお
ける第二銅イオンに対する第一銅イオンの比が高いほ
ど、銅がメッキされる電気効率が高くなる。また、メッ
キされる溶液内の第二銅の画分が低すぎると、セルのフ
ロースルー型陰極において銅のメッキが起きるようにな
り、Cu2+からCu+ に還元されるので回避しなければ
ならない。
【0021】次に、図1を参照して、本発明の装置10
は、使用済のCuCl2 エッチング液を含むエッチング
液溜め12について動作する。典型的には、液溜め12
内のエッチング液は、高い濃度のCu2+、例えば約75
から200g/lのCu2+を含んでいる。本装置は、
「ノックダウン」セルとして知られている第1の電解あ
るいは電気化学セルを含み、またメッキセルとして機能
する第2の電解あるいは電気化学セル16を含んでい
る。メッキセルにおいて、第一銅は銅金属に陽極的に還
元される。
は、使用済のCuCl2 エッチング液を含むエッチング
液溜め12について動作する。典型的には、液溜め12
内のエッチング液は、高い濃度のCu2+、例えば約75
から200g/lのCu2+を含んでいる。本装置は、
「ノックダウン」セルとして知られている第1の電解あ
るいは電気化学セルを含み、またメッキセルとして機能
する第2の電解あるいは電気化学セル16を含んでい
る。メッキセルにおいて、第一銅は銅金属に陽極的に還
元される。
【0022】本発明の装置10は、また、陽極液の制御
タンク18を含んでいる。このタンク内の溶液には、ノ
ックダウンセル14によって好ましくは約0.3から約
2.5g/lの範囲内に保持された溶液内の第二銅の濃
度を備えた第1銅の高い画分が含まれている。必要なら
ば、銅析出物を側方により良く結合するとともに剛性を
増大してその品質を改善するために、この溶液に約10
から約25ppmの界面活性剤のようなメッキ添加物を
含ませることができる。溶液内の銅はライン20を経て
補給されるエッチング溶液により補充されるため、溶液
の銅含有量は実質的に一定に維持される。所望の流れ速
度を発生するために、ポンプ21をライン20に組み込
むこともできる。オーバフローライン34は、タンク1
8から液溜め12にオーバフロー溶液を戻すために設け
られている。また、(a)メッキセル内で析出された銅
に対する補充として液溜め12からカソード液タンク1
8に供給される溶液内における第二銅イオンを減じるた
め、および(b)電解タンクから液溜めにオーバフロー
されたカソード液の容量に対する補充として液溜め12
からカソード液タンク18に供給される溶液内の第二銅
イオンを減じることで入ってくる液溜め溶液に対するス
ペースをカソード液タンク内に設けるために、ノックダ
ウンセル14内の電流はメッキセル16内の電流よりも
多少高く設定されている。正確なノックダウンセルの電
流は、カソード液タンクの銅イオン濃度およびメッキセ
ルの電流から決定される。
タンク18を含んでいる。このタンク内の溶液には、ノ
ックダウンセル14によって好ましくは約0.3から約
2.5g/lの範囲内に保持された溶液内の第二銅の濃
度を備えた第1銅の高い画分が含まれている。必要なら
ば、銅析出物を側方により良く結合するとともに剛性を
増大してその品質を改善するために、この溶液に約10
から約25ppmの界面活性剤のようなメッキ添加物を
含ませることができる。溶液内の銅はライン20を経て
補給されるエッチング溶液により補充されるため、溶液
の銅含有量は実質的に一定に維持される。所望の流れ速
度を発生するために、ポンプ21をライン20に組み込
むこともできる。オーバフローライン34は、タンク1
8から液溜め12にオーバフロー溶液を戻すために設け
られている。また、(a)メッキセル内で析出された銅
に対する補充として液溜め12からカソード液タンク1
8に供給される溶液内における第二銅イオンを減じるた
め、および(b)電解タンクから液溜めにオーバフロー
されたカソード液の容量に対する補充として液溜め12
からカソード液タンク18に供給される溶液内の第二銅
イオンを減じることで入ってくる液溜め溶液に対するス
ペースをカソード液タンク内に設けるために、ノックダ
ウンセル14内の電流はメッキセル16内の電流よりも
多少高く設定されている。正確なノックダウンセルの電
流は、カソード液タンクの銅イオン濃度およびメッキセ
ルの電流から決定される。
【0023】図1から明らかなように、タンク18内の
溶液は、セル14と16の陰極側への流れループ22お
よび24によって供給される。カソード溶液の所望の流
れを発生するために、各ループは好ましくは内部に組み
込まれたポンプ25あるいは他の流れ制御手段を有して
いる。典型的には、カソード液の流れ速度は、セル16
に対しては約8.0cm/secから約50.0cm/
sec、セル14に対しては約2.0cm/secから
10cm/secの範囲である。
溶液は、セル14と16の陰極側への流れループ22お
よび24によって供給される。カソード溶液の所望の流
れを発生するために、各ループは好ましくは内部に組み
込まれたポンプ25あるいは他の流れ制御手段を有して
いる。典型的には、カソード液の流れ速度は、セル16
に対しては約8.0cm/secから約50.0cm/
sec、セル14に対しては約2.0cm/secから
10cm/secの範囲である。
【0024】各セル14と16の陽極側にはライン28
および29を経てエッチング液溜め12から供給されて
いる。エッチング液/陽極液の所望の流れ、好ましくは
ライン28および29内において約1.0cm/sec
から約6.0cm/secの範囲内の流れを発生するた
めに、ライン28および29に供給しているライン26
は、内部に組み込まれたポンプ27を有している。エッ
チング液/陽極液を液溜め12に戻すために、戻りライ
ン30と32が設けられている。陽極側においては、各
セル14と16における反応は第一銅から第二銅への酸
化である。
および29を経てエッチング液溜め12から供給されて
いる。エッチング液/陽極液の所望の流れ、好ましくは
ライン28および29内において約1.0cm/sec
から約6.0cm/secの範囲内の流れを発生するた
めに、ライン28および29に供給しているライン26
は、内部に組み込まれたポンプ27を有している。エッ
チング液/陽極液を液溜め12に戻すために、戻りライ
ン30と32が設けられている。陽極側においては、各
セル14と16における反応は第一銅から第二銅への酸
化である。
【0025】図2に戻って、ノックダウンセル14は好
ましくは、セパレータ壁46によって分離された、陰極
チャンバ42および陰極チャンバ44を有するタンク4
0により形成されている。好ましくは、タンクはポリ塩
化ビニル(PVC)から作られているが、他のプラスチ
ックを使用することもできる。セパレータ壁46は、親
水性にされた、好ましくは多孔性セラミック、焼結ガラ
ス、あるいは多孔性プラスチックから作られた多孔性プ
レートが嵌め合された陽極、および陰極と同じ寸法のカ
ットアウトを備えた固体のPVCのプレートから好まし
くは構成され、その上に同様な寸法の親水性の薄膜シー
トが置かれる。セルをシーリングするために、セパレー
タ壁46の両側上にガスケット(図示せず)が設けられ
ている。チャンバ42と44のそれぞれには、各陽極液
およびアノード液のための入口43、45および出口4
7、49が設けられている。
ましくは、セパレータ壁46によって分離された、陰極
チャンバ42および陰極チャンバ44を有するタンク4
0により形成されている。好ましくは、タンクはポリ塩
化ビニル(PVC)から作られているが、他のプラスチ
ックを使用することもできる。セパレータ壁46は、親
水性にされた、好ましくは多孔性セラミック、焼結ガラ
ス、あるいは多孔性プラスチックから作られた多孔性プ
レートが嵌め合された陽極、および陰極と同じ寸法のカ
ットアウトを備えた固体のPVCのプレートから好まし
くは構成され、その上に同様な寸法の親水性の薄膜シー
トが置かれる。セルをシーリングするために、セパレー
タ壁46の両側上にガスケット(図示せず)が設けられ
ている。チャンバ42と44のそれぞれには、各陽極液
およびアノード液のための入口43、45および出口4
7、49が設けられている。
【0026】陽極チャンバ44は陽極48を含み、また
陰極チャンバは陰極50を含んでいる。これらの高い表
面の電極は、フロースルー型の多孔性電極、好ましくは
グラファイトあるいはカーボンフェルトから作られてい
る。このタイプの電極は、その反応が各電極において促
進されるイオンの濃度が低いことから、陽極および陰極
の両方において使用されている。
陰極チャンバは陰極50を含んでいる。これらの高い表
面の電極は、フロースルー型の多孔性電極、好ましくは
グラファイトあるいはカーボンフェルトから作られてい
る。このタイプの電極は、その反応が各電極において促
進されるイオンの濃度が低いことから、陽極および陰極
の両方において使用されている。
【0027】図3を参照して、メッキセル16はまた、
セパレータ壁66により分離された、陰極チャンバ62
および陽極チャンバ64を有している。タンク60も同
様に、化学的に耐性のあるプラスチック、好ましくはP
VCから作られる。セパレータ壁66はまた、多孔性の
窓部(上記と同じ)を備えた固体のPVCのプレートに
より好ましくは形成される。セルのシーリングをするた
めに、セパレータ壁66の両側にはガスケット(図示せ
ず)が同様に設けられている。チャンバ62と64のそ
れぞれには、入口61、63と出口65、67が設けら
れており、カソード液/陽極液がそれぞれこれらを通っ
て流れることができる。
セパレータ壁66により分離された、陰極チャンバ62
および陽極チャンバ64を有している。タンク60も同
様に、化学的に耐性のあるプラスチック、好ましくはP
VCから作られる。セパレータ壁66はまた、多孔性の
窓部(上記と同じ)を備えた固体のPVCのプレートに
より好ましくは形成される。セルのシーリングをするた
めに、セパレータ壁66の両側にはガスケット(図示せ
ず)が同様に設けられている。チャンバ62と64のそ
れぞれには、入口61、63と出口65、67が設けら
れており、カソード液/陽極液がそれぞれこれらを通っ
て流れることができる。
【0028】陰極チャンバ62は、好ましくは、それぞ
れがフローバイ型のグラファイトプレート陰極(graphi
te plate cathode)である、1つ以上の陰極68を有し
ている。陰極68は、その上にメッキされた銅金属を取
り入れるために周期的に取り除くことができるように配
列される。陽極チャンバ64は、好ましくはフロースル
ー型の多孔性の電極、好ましくはグラファイトあるいは
カーボンフェルトから構成される陽極70を有してい
る。
れがフローバイ型のグラファイトプレート陰極(graphi
te plate cathode)である、1つ以上の陰極68を有し
ている。陰極68は、その上にメッキされた銅金属を取
り入れるために周期的に取り除くことができるように配
列される。陽極チャンバ64は、好ましくはフロースル
ー型の多孔性の電極、好ましくはグラファイトあるいは
カーボンフェルトから構成される陽極70を有してい
る。
【0029】セル14と16のそれぞれの内部の陽極お
よび陰極は、所望の電流レベルを与えるために適当な電
源(図示せず)に接続されている。陽極を陰極を電源に
接続するために、公知のいずれかの適当な電気接続を使
用することができる。100g/hrの大きさのシステ
ムに対しては、所望の酸化反応および還元反応を起こす
ためには、ノックダウンセル14内において陽極と陰極
の間に約65.8アンペアの電流が供給され、またメッ
キセル16内において陽極と陰極の間には46.9アン
ペアの電流が供給される。
よび陰極は、所望の電流レベルを与えるために適当な電
源(図示せず)に接続されている。陽極を陰極を電源に
接続するために、公知のいずれかの適当な電気接続を使
用することができる。100g/hrの大きさのシステ
ムに対しては、所望の酸化反応および還元反応を起こす
ためには、ノックダウンセル14内において陽極と陰極
の間に約65.8アンペアの電流が供給され、またメッ
キセル16内において陽極と陰極の間には46.9アン
ペアの電流が供給される。
【0030】本発明の装置1を使用して、cm2 当たり
0.18グラム/時間を超える銅メッキ速度を得ること
ができることが判った。さらに、約120mA/cm2
までの電流密度で良好な品質の析出物を得ることができ
た。
0.18グラム/時間を超える銅メッキ速度を得ること
ができることが判った。さらに、約120mA/cm2
までの電流密度で良好な品質の析出物を得ることができ
た。
【0031】高レベルの第一銅イオンを備えた溶液から
銅をメッキすることの利点の1つは、断続的な操作を行
えることである。既にメッキされた銅は、電流がオフに
なり、また陰極がカソード液に入ったままでも、溶解し
ないで維持される。このことは、中小のプリント回路板
業者にとっては、連続した操作条件を維持しながら非連
続的な操作を随意行うことができて、著しく有用なこと
である。
銅をメッキすることの利点の1つは、断続的な操作を行
えることである。既にメッキされた銅は、電流がオフに
なり、また陰極がカソード液に入ったままでも、溶解し
ないで維持される。このことは、中小のプリント回路板
業者にとっては、連続した操作条件を維持しながら非連
続的な操作を随意行うことができて、著しく有用なこと
である。
【0032】操作においては、所定の濃度のCu+ イオ
ンを含む使用済のCuCl2 のエッチング液は、エッチ
ング装置(etcher)内の液溜めのような、液溜め12内
に位置される。使用済のエッチング液はカソード液の制
御タンク18に供給され、このタンクは等しい容積のよ
り低い銅含量の溶液をエッチング液の液溜めに戻してオ
ーバフローする。カソード液の制御タンクからの溶液は
ノックダウンセル14の陰極側に供給される。液溜め1
2からのエッチング液は、セル14の陽極側に供給され
る。セル14を横切って電流が供給される。陰極側で
は、カソード溶液内のCu2+イオンがCu+ イオンの濃
度に変換される。減じられたカソード溶液はタンク18
に戻される。セル14の陽極側では、陽極液内のCu+
の低い濃度の一部がCu2+に酸化される。同時に、第一
銅の高い画分を含む陽極溶液がタンク18からメッキセ
ル16の陰極側に供給され、また液溜め12からのエッ
チング液がメッキセル16の陰極側に供給される。電流
がセル16を横切って供給される。陰極側では、カソー
ド溶液から陰極上に銅金属がメッキされて析出される。
セル16の陽極側では、Cu+ がCu2+に酸化される。
ンを含む使用済のCuCl2 のエッチング液は、エッチ
ング装置(etcher)内の液溜めのような、液溜め12内
に位置される。使用済のエッチング液はカソード液の制
御タンク18に供給され、このタンクは等しい容積のよ
り低い銅含量の溶液をエッチング液の液溜めに戻してオ
ーバフローする。カソード液の制御タンクからの溶液は
ノックダウンセル14の陰極側に供給される。液溜め1
2からのエッチング液は、セル14の陽極側に供給され
る。セル14を横切って電流が供給される。陰極側で
は、カソード溶液内のCu2+イオンがCu+ イオンの濃
度に変換される。減じられたカソード溶液はタンク18
に戻される。セル14の陽極側では、陽極液内のCu+
の低い濃度の一部がCu2+に酸化される。同時に、第一
銅の高い画分を含む陽極溶液がタンク18からメッキセ
ル16の陰極側に供給され、また液溜め12からのエッ
チング液がメッキセル16の陰極側に供給される。電流
がセル16を横切って供給される。陰極側では、カソー
ド溶液から陰極上に銅金属がメッキされて析出される。
セル16の陽極側では、Cu+ がCu2+に酸化される。
【0033】必要ならば、Cu+ からCu2+への化学的
な酸化を実質的に防止ないし最小限とするために、カソ
ード溶液上にN2 パジング(padding )を配置すること
ができる。
な酸化を実質的に防止ないし最小限とするために、カソ
ード溶液上にN2 パジング(padding )を配置すること
ができる。
【0034】以上、本発明をCuCl2 エッチング溶液
を再生する内容について説明したが、本発明の装置およ
び方法は他の形式の溶液を再生するために使用すること
ができる。なお、本発明の範囲内において他の変更、変
形および代替えを適宜行えることは当業者には自明であ
る。これらの変更、変形および代替えは本発明の範囲に
含まれるものである。
を再生する内容について説明したが、本発明の装置およ
び方法は他の形式の溶液を再生するために使用すること
ができる。なお、本発明の範囲内において他の変更、変
形および代替えを適宜行えることは当業者には自明であ
る。これらの変更、変形および代替えは本発明の範囲に
含まれるものである。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、上記した各目的、手段
および特長を完全に満足することができるCuCl2 エ
ッチング液を再生するための装置および方法を提供でき
る。
および特長を完全に満足することができるCuCl2 エ
ッチング液を再生するための装置および方法を提供でき
る。
【図1】本発明の実施の形態の装置の図式的な説明図で
ある。
ある。
【図2】金属の二価の形態を含む溶液を一価の形態に変
換するための第1の電解セルの図式的な説明図である。
換するための第1の電解セルの図式的な説明図である。
【図3】一価の形態の上記金属を主に含む陽極液から金
属をメッキするための第2の電解セルの図式的な説明図
である。
属をメッキするための第2の電解セルの図式的な説明図
である。
10 装置 12 液溜め 14 ノックダウンセル 20 ライン 21 ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド エー.プット アメリカ合衆国,ジョージア 30068,マ リエッタ,サドル ヒル 803
Claims (12)
- 【請求項1】 液溜め内の使用済のエッチング溶液を再
生するための装置であり、前記使用済のエッチング溶液
は二価の形態の金属を含み、 前記使用済のエッチング溶液を制御タンクに供給するた
めの手段、 前記制御タンクから前記二価の形態の前記金属を含む溶
液を受け取るため、および前記金属を前記二価の形態で
備えた前記溶液を前記金属の一価の形態での高い画分を
含む溶液に変換するために、前記制御タンクに接続され
た第1の電解手段、 前記金属の一価の形態での高い画分を含む前記溶液を前
記制御タンクに戻すための手段、 溶液のオーバフローを前記制御タンクから前記液溜めに
戻すための手段、 前記金属の一価の形態での高い画分を含む前記溶液を受
け取るため、および前記金属の前記1価の形態を前記金
属に変換するために、前記制御タンクに連絡された第2
の電解手段を含んでなることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記使用済のエッチング溶液を前記第1
および第2の電解手段に陽極液として送るための手段を
さらに含んでなることを特徴とする請求項1記載の装
置。 - 【請求項3】 前記二価の形態の前記金属が第二銅の銅
であり、また前記第1の電解手段が第二銅の銅を第一銅
の銅に変換し、また前記第2の電解手段が第一銅を銅金
属に変換することを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 前記第1の電解手段が、陽極チャンバお
よび陰極チャンバを有する電気化学セルからなり、 前記陽極チャンバが内部にフロースルー型陽極を有し、 前記陰極チャンバが内部にフロースルー型陰極を有する
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 前記フロースルー型陽極および前記フロ
ースルー型陰極がそれぞれ、グラファイトあるいはカー
ボンフェルトから形成されたフロースルー型電極から形
成されていることを特徴とする請求項4記載の装置。 - 【請求項6】 前記エッチング液が前記陽極チャンバに
供給され、また前記金属の一価の形態での高い画分を含
む前記溶液が前記陰極チャンバに供給されることを特徴
とする請求項5記載の装置。 - 【請求項7】 前記第2の電解手段が、陰極チャンバお
よび陽極チャンバを有するメッキセルからなり、 前記陰極チャンバがフローバイ型陽極を有し、また前記
陽極チャンバがフロースルー型陰極を有することを特徴
とする請求項1記載の装置。 - 【請求項8】 前記陽極がフロースルー型のグラファイ
トあるいはカーボンフェルト陽極からなり、また前記フ
ローバイ型陰極がフローバイ型のグラファイトプレート
陰極からなることを特徴とする請求項7記載の装置。 - 【請求項9】 液溜め内の使用済のエッチング液の溶液
を再生するための方法において、前記使用済エッチング
溶液は二価の形態の金属の濃度を含み、 二価の形態の前記金属を含む所要量の前記エッチング溶
液を制御タンクに供給するステップ、 溶液のオーバフローを前記制御タンクから前記液溜めに
押しやるステップ、 前記制御タンクから第1の電解セルに溶液を供給するス
テップ、 前記第1の電解セル内で前記金属の二価の形態を備えた
前記溶液を、前記金属の一価の形態の高い画分を含む溶
液に電解的に変換するステップ、 前記金属の前記一価の形態の高い画分を含む前記溶液を
前記制御タンクに戻すステップ、 前記金属の前記一価の形態の高い画分を含む前記溶液を
前記制御タンクから第2の電解セルに供給するステッ
プ、および前記第2の電解セル内で前記溶液内の前記金
属の前記一価の形態を前記金属に電解的に変換するステ
ップを含んでなることを特徴とする方法。 - 【請求項10】 前記使用済のエッチング溶液を前記第
1および第2の電解セルに陽極液として送るステップを
さらに含んでなることを特徴とする請求項9記載の方
法。 - 【請求項11】 前記エッチング液内の前記二価の形態
の前記金属が第二銅の銅からなり、 前記第1の電解変換をするステップが、前記第1の電解
セル内で前記第二銅の銅を第一銅の銅に変換するステッ
プからなり、および前記第2の電解変換をするステップ
が、前記第2の電解セル内で前記第一銅の銅を銅に変換
するステップからなることを特徴とする請求項9記載の
方法。 - 【請求項12】 前記タンク内の溶液を、約0.3g/
lから約2.5g/lの範囲の濃度の前記第二銅の銅を
有するように、維持するステップをさらに含んでなるこ
とを特徴とする請求項11記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27022797A JPH11106959A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 使用済のエッチング液を再生するための装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27022797A JPH11106959A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 使用済のエッチング液を再生するための装置および方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11106959A true JPH11106959A (ja) | 1999-04-20 |
Family
ID=17483327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27022797A Pending JPH11106959A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 使用済のエッチング液を再生するための装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11106959A (ja) |
-
1997
- 1997-10-02 JP JP27022797A patent/JPH11106959A/ja active Pending
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