JPS59222583A - 銅または銅合金用エツチング液のエツチング能力再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第２銅イオンの酸化力を利用して銅や銅合金
を溶解させるエツチング液を用いて、銅を連続的にエツ
チング処理するときの、上記エツチング液の能力を復元
、再生させるだめの新規な方法の提案に関する。

現在、プリント配線板の製造において、該配線板に接着
された銅箔のうちの回路部およびラウンド以外の不要部
分のエツチング処理には、プリント配線板をエツチング
処理装置に連続的に送り込む、所謂連続式エツチング法
を採用しているのが通例である。

この連続式エツチング法には、エツチングによって消耗
したエツチング液の能力を補うために必要なエツチング
液を補充し、その補充した液量に見合う量を、使用中の
エツチング液から排出する、所謂補充液単純補充方式と
、エツチングにより消耗したエツチング液の能力そのも
のを復元、再生する、所謂再生方式とがある。

本発明は、この再生方式の新規な提案であるが、この再
生方式の原理を説明すると、銅のエツチング機能を、第
２銅イオンの酸化力にもとめ、エツチングによって同液
中に生成した第１銅イオンを、酸化剤等によって酸化さ
せ第２銅イオンに変えることによってエツチング能力を
復元、再生させるものである。

そして、この方式に使われるエツチング液には、塩化第
２銅水溶液を第２銅イオンの供給源とする酸性エツチン
グ液と、銅テトラアミンクロライド水溶液を第２銅イオ
ンの供給源とするアルカリ性エツチング液とがある。

これらのエツチング液のエツチング機構を化学式で表わ
せば、次の通りである。

酸性エツチング液 Ｃｕ　　＋Ｃｕ−＋２Ｃｕ アルカリ性エツチング液 ＣＩＪ　（ＮＨ３）　４　Ｃｄ２＋　Ｃｕ　→２　Ｃｕ
　（ＮＨ３）　２　Ｃｌ！ところで、連続式エツチング
液においては、エツチング液の能力を常に一定に維持管
理し、エツチング速度を一定に維持するととが、製品品
質を一定にし、製造過程における不良品の発生を防ぎ、
生産性を高め、かつ高密度のプリント配線板の製造を可
能ならしめるだめの必須の要件であることは論を待たな
い。

さて、現在、酸性エツチング液による再生方式において
は、次の化学式に示す原理にもよづき、第１銅イオンを
酸化させて第２銅イオンに変えるために、過酸化水素水
、寸たけ亜塩素酸ソーダを加えることが常法となってい
る。

２Ｃｕ　　十Ｃ＃２＋１／２０．．→２Ｃｕ　　＋２Ｃ
（ニーところが、これらの酸化剤、特に過酸化水素水は
自己分解性か強く、ために、これらの酸化剤をエツチン
グ液に加えても、その酸化力を、所望時間中一定に維持
させることは極めて離しく、したがって、エツチング速
度の一定化を図ることもまた、甚だ難しいものとなって
いる。

すなわち、たとえば、過酸化水素水をエツチング液に加
えた直後には、エツチング能力は急激に復元され、エツ
チング速度も所定の水準に戻るが、過酸化水素水のもつ
自己分解性のために、その酸化力は急速に失われ、ため
に、エツチング能力を一定に維持させることが不可能と
なり、エツチング速度を低下させてしまう。

一方、亜塩素酸ソーダを加えたときは、エツチング液中
の銅イオンによって亜塩素酸ソーダの自己分解が促進さ
れ、過酸化水素水の場合と同様、エツチング速度を不安
定にさせてしまう。

さらに、亜塩素酸ソーダの場合には、その添加最を増す
につれ、エツチング液中にはナトｖウム・イオンが蓄積
されてし捷い、これが、エツチング速度に対して微妙に
して大きな影響を与えてし寸う。

このように、エツチング速度の不安定化要素を排除し切
れないでいることは、エツチング液足あるいは過剰など
による不良製品の発生、生産性の低下、高密度プリント
配線板製造の困難化を招き勝ちとし、さらには、理論的
にも経済的にも優れたエツチング液の再生方法であると
して認知を得、実務面に採用されたにもか＼わらず、他
の手段に変更するなどの例を見るにさえ至らしめている
。

過酸化水素水と亜塩素酸ソーダの上記素性（自己分解性
）は、より完全な目的を得ようとすると、結果的に多く
の量の補充を必要とし、それはまだ、エッチ・ング液の
稀釈化をもたらすところとなって、同液中の第２銅イオ
ンの濃度を低下せしめ、エンチング液の能力を最適状態
に保つことを困難にしてしまうというジレンマを引き起
こす。

次に、アルカリ性エツチング液による再生方式において
は、次の化学式に示す原理にもとついてエツチング液の
再生を行っている。

２　　Ｃｕ（ＮＨ３）２　Ｃｒ２”、−Ｃ１１２＋４Ｎ
Ｈ３−１−１／２０２　→２Ｃｕ（ＮＨ３）４Ｃ１２ この方式の場合、第１銅イオンを酸化させるだめの酸素
は、特別に処方された酸化剤から供給し、また、エツチ
ングによって費消される塩素と、大気中に蒸散するアン
モニアの双方を補給するために塩化アンモンを使用する
。

ところで、こＸで使用する酸化剤も、酸化剤の固有の性
質である自己分解性を有し、かつ、酸化剤に含まれてい
る酸素以外の成分がエツチング液の中に蓄積し、とれら
が、結果的にエツチング速度を不安定にしてし甘う、と
いう弊害を及ぼすという点は、上に述べた酸性エツチン
グ液の場合と同様である。

そして、アルカリ性エツチング液の場合のエツチング速
度は、酸性エツチング液の場合に比べて、基本的に速い
ため、エツチング速度を一定に保つことが出来ない欠陥
は、一層増幅されることとなるが、このことは、アルカ
リ性エツチング液による再生方式が、高密度プリント配
線板製造におけるエツチング手段の主流として採用され
ていることと照らし合わせて考えるとき、より深刻かつ
重大な問題となり、エツチング速度を一定に維持させる
ことの緊要性を益々際立たせる。

ところが、これまでに提案されている酸化剤を使用して
エツチング液の再生を試みるかきり、エツチング能力の
一定化とエツチング速度の一定化を図り、かつ、エツチ
ング液か原理的かつ潜在的に保有する能力の完全発揮を
図ることは困難を極める。

そして、電子産業界における急速な技術の進歩は、高密
度プリント配線板に対する需要を一層高め、これは、必
然的にエツチング作業における作゛１　　　業精度の厳
格性への要求へと連がるところとなり、製品品質に対す
る要求と、これに対応すべき技術とのギヤノブは益々犬
きくな９、こ＼に、エッチ緊急な課題となってきている
。

本発明者らは、これらの問題の根本的解決の道を探るべ
く、鋭意研究を重ねた結果、空気を酸素と窒素とに分離
し、酸素濃度を通常の空気よりも任意に高めることか出
来る装置により、酸素濃度を４０％以上になしだ空気を
、単独で、あるいは情況により酸化剤を併用させながら
エツチング作業中のエツチング液の中に吹込むことによ
り、安全、容易、確実かつ経済的にエツチング能力を復
元、再生させ得ることを見出したものである。

以下、本発明実施のだめの一装置例を示しだ添付図面を
参照しながら、本発明実施のだめの要領を説明する。

本発明の実施には、第１図に示すような、現在、通常使
用されている連続式スプレー・エツチング機（１）に、
高酸素濃度空気発生装置（２）を付属装備させたものを
用いる。

そして、この高酸素濃度空気発生装置（２）で、無加工
の空気を酸素と窒素に分離させて酸素濃度を４０％以上
となした空気を、同装置（２）の空気吹込みグ１窟２（
））の所要部分に設けた空気吹込み用ノズル（２１）を
通してエツチング液（３）の中に吹込み、エツチング液
中の第１銅イオンを酸化させて第２銅イオンに変え、エ
ツチング能力を復元、再生させるようにする。

高酸素濃度空気発生装置（２）には、第２図に示す通り
、この装置（２）で作られた高酸素濃度空気中の酸素の
濃度を表示する酸素濃度計（２５）と、その空気の流量
計（２ｊ）とが備えられており、エツチング液の中に吹
込んだ酸素の濃度と量の管理が可能となっている。

したがって、酸素濃度と流量とを任意に調節することに
より、エツチング液中への高酸素濃度空気の吹込み方法
や条件を、プリント配線板の配線密度、銅箔や銅メッキ
層の厚さ、あるいは、エツチング機個有の性能、エツチ
ング液の特性等を考慮して決めることができる。

ｔプこ、エツチング速度を一定に維持させるためには、
エツチング作業中のエツチング液中の銅製、１公−＞ｔ
　＋’Ｃｊｌ＆狩管理することが必要であるか、このた
めに設けられたのか、銅濃度検知装置（４）であり、使
用中のエツチング液は、ボ／ブ（２貫）の作動により、
パイプ（４０）を介して、該装置（４）に送られ、検知
の終えたものは、ノくイブ（４１）を介してエツチング
液槽（６）に戻されるようになっている。而して、この
銅濃度検知装置（４）によって、エツチング液中の銅濃
度が連続的に検知され、銅濃度が基準値以上になれば、
銅濃度検知装置（４）からの電気信号により、補充液補
充用ポンプ（Ｐ２）を作動させ、補充液槽（５）からパ
イプ（５０）を介してエツチング液槽（６）に補充液を
補充させる。

そして、エツチング液の濃度が基準値に達したことを銅
濃度検知装置（４）にて検知ｒすると、補充液補充用ポ
ンプ（Ｐ２）の作動を停止させ、補充液の補充を停止さ
せる。

また、エツチング液の液量を一定に維持させるために、
エツチング液槽（６）には、オーツく−・フローロ（７
）を設けてあり、一定量を越えたエツチング液は、自動
的にエツチング液槽（６）から排出され、排液タンク（
８）に貯えられるようになっている。

エツチング液槽（６）には、エツチング液温の３に度管
理機構（９）、すなわち、温度センサー（９０）、ヒー
ター（９１）、冷却管（９２）が配設されており、所望
の液温に維憧、管理できるようになっている。

さらに、第２図を参照して、高酸素濃度発生装置につき
詳細説明する。

フィルター（Ｆｌ）にかけられた通常の空気（ａ）は、
コンプレッサー（２２）により付勢されて窒素吸着器（
２３）に送られる。

ここで、窒素が取除かれて高酸素濃度空気が作られ、こ
の高酸素濃度空気（ａ’）は、次の高酸素濃度空気貯留
タンク（２４）に入れられ、さらに、フィルター（Ｆ２
）にかけられ、酸素濃度計（吻と流量計μ）によって、
その濃度と流量とが計られ、加湿器（Ｚ７）を経で、出
口（空気吹込み管（２■）に至るように構成されている
。

、ｌ 実施例 エツチングの試料として、３５ミクロンの厚味の銅張り
積層板を用い、エツチング作業中、その試料を連続的に
エツチング機に投入した。

エツチング液槽の容量は１４Ｉ３である。

（酸性エツチング液を使用したときの実験例）エツチン
グ液および補充液を下記の如く調整し、使用中のエツチ
ング液の液温を５０℃に設定し本実験を行った。

エツチング液 塩化第２銅　　３６０　Ｆ ３５％塩酸　　　２０１ 水を加えて、全量を１，０００　ｍｌとする。

補充液 ３５％塩酸　　　８００ｇ 水を加えて、全量を１，０００ｍ１とする。

高酸素濃度空気（酸素濃度９０％）を吹込んだ場合と、
通常の空気を吹込んだ場合の、３５ミクロン銅箔のエツ
チング速度の変化の状態を、表−Ｉに示す。

以下余白 表−■　酸性エツチング液のエツチング速度変化状況 ω）（１）表中の数字は、エツチング速度を１秒」で表
わしたものである。

（２）エツチング速度を示す秒は、それぞれ同一実験を
３回繰返し行い、その実験 結果の値を算術平均したものである。

（３）補充回数０とは、エツチング液が新鮮である時を
表わす。

（４）エツチング速度は、補充液の補充が完了した直後
に測定した。

（５）補充液の補充回数は、補充液の補充が開始され、
かつ、停止するまでを１回 として数えた。

（アルカリ性エツチング液を使用したときの実験例） エツチング液および補充液を下記の如く調整し、使用中
のエツチング液の液温を５０℃に設定し本実験を行った
。

エツチング液 Ｃｕ（ＮＨ３）４ｃ１２４３０．！ｉ’ＮＨ４Ｃｌ１０
０．９ アンモニア水にてＵ］を８．４±０．１に調整しながら
、水を加えて、全量を１，０００−とする。

補充液 ＮＨ４Ｃｌ２００ｇ ２５％ＮＨ４ＯＨ３５０− 水を加えて全量を１．ＯＯＭとする。

高酸素濃度空気（酸素濃度９０％）を吹込んだ場合と、
通常の空気を吹込んだ場合の、３５ミクロン銅箔のエツ
チング速度の変化の状態を、表−１ｉに示す。

以下余白 表−１１アルカリ性エツチング液のエツチング速度変化
状況 （ハ）表−■の註に同じ。

上記それぞれの実験例から明らかな如く、本発明によれ
ば、エツチング作業中のエツチング速度を常に一定に保
つことが可能である。

このように、エツチング速度を一定に維持可能となしだ
ことは、一定品質のプリント配線板を、不良品を出すこ
となく、予定数量適りに製造することを可能にし、また
、高密度配線のプリント配線板の製造も容易に可能にす
るものである。

そして、本発明では、エツチング液の再生にあたり、酸
素以外の成分（不必要成分）の介入を阻゛２　　　　止
したから、酸化剤に含まれている不必要成分の蓄積によ
るものとしか考えられないエツチング作業中の偶発的事
故の発生要因を根絶させるものでつ、これまでの酸化剤
使用に付随していた煩雑なエツチング液の能力の維持・
管理作業を不要とするものでもあり、時代の要請に応え
得る画期的発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施に好適な装置の一例を概略的に示
したもの、第２図は、本発明実施に不可欠、ン装置であ
る高酸素濃度空気発生装置である。 特許出願人　株式会社ヤマトヤ商会

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第２銅イオンの酸化力を利用して銅または銅合金を溶解
   させるエツチング液について、エツチング処理によって
   同液中に生成した第１銅イオンを酸化させてこれを第２
   銅イオンに変えるために、酸素と窒素に分離させる手段
   を用いて酸素濃度（体積％、以下同じ）を４０％以上に
   なした空気を単独で、もしくは他の酸化剤と併用させな
   がら使用中の同液に吹込むことにより、同液のエツチン
   グ能力を復元、再生させるようになしたエツチング能力
   再生方法。