JPS6244989Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はエツチング装置に係り、特に高速で安
定なエツチングを行なう多段エツチング装置に関
する。

近年、たとえば民生機器にみられる構成部品の
集約化、集積化にともなつてプリント回路基板等
に対する需要が増大し生産ラインの高速化が要請
されている。これに対応して高速の印刷機等が開
発されているが、後段のエツチング装置のエツチ
ング速度には限界がありこれが生産ラインの全体
的な高速化を制約する一つの要因となつている。

生産ラインの高速化のため増大されるエツチン
グ速度に対応するためにエツチングラインを延長
することが考えられ、これを実用的に具体化する
手段として個々のエツチング槽をライン方向に順
次カスケード接続した多段エツチング装置が試み
られている。しかしかかる多段エツチングライン
のパス速度それ自体はある程度高速化できるが、
各エツチング槽毎のエツチング液の老化度が不均
一となるため製品の品質が安定せず、また液管理
が極めて煩瑣であつて所期の目的であるエツチン
グの高速化を必ずしも満足するものではなかつ
た。

プリント回路基板のエツチングの場合では銅箔
のエツチング面積は初段槽で最大であり、したが
つてエツチング液の老化度もこの槽で最大であつ
て以下終段槽に向うにつれて小さくなり各槽での
老化度が不均一になる。このため連続的にエツチ
ングされるプリント回路基板の品質に時間の経過
と共にばらつきが生じ安定したエツチングが不可
能となる。

さらに、たとえば塩化第二銅によるエツチング
の際には検出されたエツチング液の老化度に応じ
て再生液を循環供給する方法が近年実用化されて
いるが、多段エツチング装置の場合には各エツチ
ング槽間の前記老化度の不均一さに起因してかか
る再生制御に著しい困難が生じる。

すなわち、老化度の検出を初段槽あるいは終段
槽で行なうと、再生度が必要以上に大きくなつて
過剰な廃液を生じ廃液処理の負担が増大し、ある
いは再生度が不足して製品のエツチング不良を生
じる。また再生液を初段槽もしくは終段槽のいず
れから供給するとしても供給液が各槽に行きわた
るまでのタイムラグ等によつて均一に制御された
エツチングが不可能となる。

多段エツチング装置においては、各槽のエツチ
ング溶液のエツチング能力、あるいは老化度を常
に均一に維持することが安定した高速エツチング
のために不可欠であるが、従来かかる対策として
は何等効果的なものがみられず、多段化による安
定した高速エツチングという所期の課題が必らず
しも満足されていない。

本考案の目的はこのような従来技術の欠陥を克
服し、常に安定した品質での高速エツチングが可
能な多段エツチング装置を提供することにある。

本考案は、 (a) エツチング材料をライン方向に沿つて順次通
過させるように配置された複数段のエツチング
槽と、前記エツチング槽中のエツチング溶液の
組成変化による老化度を検知する検知装置と、
検知された前記エツチング溶液の前記老化度に
基いてエツチング溶液を所定の組成に回復させ
る補給液を前記エツチング槽に捕給する補給液
の供給装置とを備えた多段エツチング装置にお
いて、 (b) 前記エツチング槽中のエツチング溶液のイオ
ン組成を多段の各エツチング槽毎に夫々個別に
検知して前記イオン構成に対応する検知信号を
夫々発生する検知装置と、 (c) これら各検知信号を前記各エツチング槽のエ
ツチング溶液について予め設定された所定のイ
オン組成に関するデータと比較してその差に対
応する補給指令信号を発生する制御回路と、 (d) 前記各エツチング槽に対して流量調整可能な
個別の供給路を介して接続された各エツチング
槽に共通する補給液の供給装置と、 (e) 前記供給装置にエツチング液の組成を回復再
生させる薬液を供給する補給装置とを備え、 (f) 前記各エツチング槽への各供給路の補給液の
流量を前記制御回路からの補給指令信号にした
がつて調整し、かつ前記供給路を逐次選択的に
開閉するようになされていることを特徴とす
る。

以下本考案の実施例を図面に基いて詳細に説明
する。

第１図はエツチング溶液として塩化第二銅を用
いてプリント回路基板をエツチングする多段エツ
チング装置のフロー図を示す。図中、エツチング
溶液１を含むエツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃがエ
ツチングライン方向に沿つて三段に配置されてお
り、これら各エツチング槽の配置方向に沿つてロ
ールコンベア３が図示しない駆動源によつて各槽
中を順次通過するようになされている。図中、４
はコンベア上に載置されたプリント回路基板５に
エツチング溶液を散水するスプレイを示し、６は
スプレイポンプを示す。

各エツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃにはエツチン
グ老化液を溢流で抽出する抽出管８ａ，８ｂ，８
ｃが接続され、これら抽出管は夫々液位調整槽９
を介して再生槽１０に接続されている。再生槽１
０にはポンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介して再
生されたエツチング溶液（以下再生液という）を
供給するための再生液供給管１２ａ，１２ｂ，１
２ｃが各エツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃに対して
夫々個別に接続され、エツチング槽→老化液抽出
管→再生槽→再生液供給管→エツチング槽の経路
を含む再生液循環のためのクローズドシステムが
形成されている。

前記再生槽１０には疲労したエツチング溶液中
の第一銅イオンCu⁺をCu⁺⁺に酸化して再出しか
つ酸度を調整するための再生薬液としてのH₂O₂
およびHClを供給する薬液タンク１３，１４が
夫々計量槽１５，１６を介して結合されている。
図中、SV₁〜SV₄は夫々電磁弁であり、Ｐは薬注
時に再生槽を撹拌するためのポンプを示す。

その他図中、１７は液位調整槽９から送られる
過剰分の老化液を受ける廃液受槽であつて、装置
外部の廃液回収槽１８に接続されている。

ここで本実施例においては、前記再生槽１０な
らびに各エツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃに夫々エ
ツチング溶液の老化度を検知するセンサ１９およ
び１９ａ，１９ｂ，１９ｃが設けられている。各
センサとしては任意の適宜な形式のものを用いる
ことができるが、本実施例では塩化第二銅エツチ
ング溶液の老化度を溶液中のCu⁺⁺／Cu⁺比に関
連する酸化還元電位によつて指示する制御計測器
が用いられている。各センサから酸化還元電位と
して得られる検知出力信号は適宜に処理された
後、たとえばセンサ１９からの信号は再生槽１０
にH₂O₂およびHClを夫々供給する薬液タンク１
３，１４の電磁弁SV₁，SV₂等に、またセンサ１
９ａ，１９ｂ，１９ｃからの信号は再生液の供給
管１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各ポンプ１１ａ，１
１ｂ，１１ｃに送られて夫々再生槽１０中の再生
液の再生度の調整、ならびに各ポンプ１１ａ，１
１ｂ，１１ｃから各エツチング槽２ａ，２ｂ，２
ｃに対して送られる再生液の供給量の調整のため
に用いられる。

以下前記センサからの検知出力信号を処理する
制御装置の具体例を第２図について説明する。第
２図の回路に示すように、制御装置は第１図の各
センサ１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃからの酸化
還元電位電極に夫々接続された高入力抵抗増幅器
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、これらの増幅器
からの増幅出力を直列多重変換して時分割的に出
力するマルチプレクサ２１、そのアナログ出力を
デジタル化するＡ／Ｄコンバータ22、各エツチン
グ槽のエツチング溶液および再生槽中の再生溶液
の所定組成の数値を予め設定してある設定器２
３、前記デジタル化された入力データを設定器２
３で予め設定された前記数値と比較して演算結果
を出力するマイクロコンピユータ２４、ならびに
演算出力を増幅する駆動回路２５からなり、この
駆動回路２５の出力が前記第１図の供給装置の各
ポンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび再生槽１０
への薬液タンク１３，１４の電磁弁SV₁，SV₂等
に対して夫々接続されている。

このような本実施例の多段エツチング装置でプ
リント回路基板をエツチングする際には、エツチ
ング槽２ａ，２ｂ，２ｃ中に対して印刷機（図示
せず）の出口ラインに配置されたロールコンベア
３を順次矢印Ａ方向に所定の高速度で通過させ、
載置したプリント回路基板５の上方からスプレイ
４によりスプレイポンプ６を介して塩化第二銅を
含むエツチング溶液１を散水する。各エツチング
槽２ａ，２ｂ，２ｃで順次エツチングされたプリ
ント回路基板５は次いでラインの次段の水洗工程
（図示せず）に送られる。

ここで各エツチング槽中のエツチング溶液中で
は、エツチング処理の進行と共に第二銅イオン
Cu⁺⁺が減少してCu⁺が増加しエツチング能力が
低下して液が老化する。エツチング進行中には、
ここで説明する再生液循環の過程で各エツチング
槽２ａ，２ｂ，２ｃからの老化液が夫々抽出管８
ａ，８ｂ，８ｃで抽出されて液位調整槽９を介し
て再生槽１０に送られている。今、センサ１９が
この再生槽１０中の再生液の組成（Cu⁺⁺／
Cu⁺）が所定レベル以下に変化（低下）したこと
を検知すると、その検知電位信号が第２図の制御
回路に加えられる。この信号は増幅器２０、マル
チプレクサ２１等を介してマイクロコンピユータ
２４の演算回路に入力され、設定器２３で予め設
定された再生液の所定組成についての数値と比較
される。比較演算の結果、すなわち再生液の実際
の再生度と所定再生度との差に対応する信号が駆
動回路２５で増幅されて薬液タンク１３，１４の
電磁弁SV₁，SV₂等に加えられる。

一方前記エツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃ中では
各槽によつて異なるエツチング溶液の老化度、す
なわち銅イオン組成（Cu⁺⁺／Cu⁺）がセンサ１９
ａ，１９ｂ，１９ｃによつて酸化還元電位の形態
として夫々別個に検出され、これらの検知された
電位信号が前記センサ１９の場合と同様にして制
御回路に送出される。制御回路ではマイクロコン
ピユータ２４がこれらの酸化還元電位についての
検出データと設定器２３に予め設定されている各
エツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃ中のエツチング溶
液の適正エツチングに必要な銅イオン組成につい
てのデータとを比較演算し、その結果を駆動回路
２５に出力する。駆動回路はこれらのコンピユー
タ出力から適宜な形態の動作信号を形成して再生
液の供給管１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各ポンプ１
１ａ，１１ｂ，１１ｃに夫々送出する。これによ
つて各エツチング槽にはそれらのエツチング溶液
中の銅イオン組成についての予め設定されている
値とセンサ検知時の実際の値との差を補償するだ
けの量の再生液が夫々個別に供給され各槽中の老
化したエツチング溶液が所定の再生度まで夫々自
動的に回復される。

尚本実施例装置の再生液循環系では、前記のエ
ツチング溶液の再生および供給の間に老化液の再
生のために加えられるHCl，H₂O₂の供給量だけ
全体の液量が過剰になるが、この過剰分は老化し
たエツチング溶液が各エツチング槽２ａ，２ｂ，
２ｃから抽出管８ａ，８ｂ，８ｃによつて再生槽
１０に送られる際に、液位調整槽９で対応する量
の廃液を廃液受槽に排出することによつて調整さ
れる。

このように本実施例の多段エツチング装置にお
いては、基本的にはエツチング槽２ａ，２ｂ，２
ｃをエツチングライン方向に多段に設けることに
よつてエツチング速度の高速化が得られ、かつこ
れらエツチング槽からの老化エツチング溶液を再
生槽１０で再生して再び供給する再生液循環系を
形成したことによつて廃液処理負担を最小限にと
どめてエツチング装置を適正なエツチング状態の
下で運転することができる。

そして特に本実施例装置にあつては、前記各エ
ツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃに夫々のエツチング
溶液の銅イオン組成を個別に検出するセンサ１９
ａ，１９ｂ，１９ｃを設け、これら各センサから
の検出信号に基いて各エツチング槽２ａ，２ｂ，
２ｃへの再生液の供給ポンプ１１ａ，１１ｂ，１
１ｃを制御するようになされているので、エツチ
ング溶液の老化度の検出ならびにそれに基く溶液
の再生が各槽個別に適確に行なわれ、各槽のエツ
チング溶液の均一な再生が可能となる。そして本
実施例装置では前記各センサからの検出信号に基
く液組成についてのデータと設定器２５で予め設
定されている各槽エツチング溶液の所定の液組成
のデータとを順次時分割的に比較演算する制御回
路（マイクロコンピユータ２４等）を設け、その
演算出力を各ポンプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの動
作制御に適した信号形態に形成する駆動回路２５
を介して加えるようになしてあるので、多段槽の
エツチング溶液を自動的にかつ正確に再生処理す
ることができる。尚再生液の再生度についても、
再生槽１０に設けたセンサ１９からの検知信号を
コンピユータで処理することにより薬液タンク１
３，１４の注入操作を制御して自動的に行なわれ
る。

このように本実施例においては各段のエツチン
グ槽において異なつた度合いに老化したエツチン
グ溶液を自動的に均一に再生することができ、そ
れによつてプリント回路基板に対して常時安定し
たエツチングを高速で行なうことができる。

前記実施例においては、エツチング溶液の老化
度を検出するセンサとして酸化還元電位電極を用
いている。しかし、かかる検出装置としては溶液
中の銅イオン濃度、酸性度等を検出できるもので
あれば任意の形式の装置を用いることができ、た
とえば第３図に示すような電位差滴定装置を検出
装置としてCu⁺⁺，Cu⁺濃度および酸度等を個々
に検出するようにすることも可能である。

第３図に示す電位差滴定装置は、試料採取ポン
プ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ、各ポンプか
らの採取試料を分析に適した所定濃度に希釈計量
する計量器３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、こ
れら分析試料を分析する分析セル３３、分析試薬
の滴下装置３４，３５ならびに酸化還元電位電極
３６ＡおよびpH電極３６Ｂから形成されてい
る。

前記滴定装置の試料採取ポンプ３１ａ，３１
ｂ，３１ｃおよび３１ｄはたとえば、第１図に示
した形式の多段エツチング装置の各段のエツチン
グ槽２ａ，２ｂ，２ｃおよび再生槽１０に夫々接
続されており、電極３６Ａ，３６Ｂの出力端は第
２図に示した形式の制御回路の高入力抵抗増幅器
の入力端に接続されている。但し、この滴定装置
を組合されるエツチング装置は第１図の装置と比
較した場合、各エツチング槽２ａ，２ｂ，２ｃお
よび再生槽１０の老化度を個別に検出するセンサ
１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃが省略され、これ
に代えて各エツチング槽および再生槽に接続され
た試料採取ポンプ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１
ｄからの試料を共通の分析セル３３中で順次時分
割操作で検知するようになされている。したがつ
て、第２図の制御回路に示す各検知信号の夫々の
入力チヤンネルもこの実施例の場合では電極３６
Ａ，３６Ｂに対応する二チヤンネル構成とするこ
とができる。その他第３図中、３７は採取試料を
希釈する水計量器であり、３８は分析セルの撹拌
器を示す。この滴定装置における試料採取ポン
プ、試料計量器、分析試料の滴定装置等の動作タ
イミングはいずれも制御回路からの指令信号によ
つて逐次制御するようになされている。

エツチング処理の進行に伴なう各エツチング槽
のエツチング溶液の老化度を検出する際には、た
とえば初段のエツチング槽のエツチング溶液を試
料採取ポンプ３１ａで採取し、試料計量器３２ａ
で計量希釈（１：99）して分析セル３３に供給す
る。

ここで試料中の第一銅イオンCu⁺濃度を酸化還
元電位滴定するためには滴下装置３４から酸化剤
KMnO₄を電動ビユレツト３４Ａによつてセル中
に滴下させる。分析が終了する都度セル中の試料
は自動的に排出される。

また試料中の酸度をpH滴定するためには滴下
装置３５からNaOHを電動ビユレツト３５Ａによ
つてセル中に滴下する。滴定曲線の第一変曲点で
酸度を求め必要によつては次の変曲点で全銅イオ
ン濃度を求めて前記の第一銅イオン濃度の滴定結
果から第二銅イオン濃度を算出する。

前記各分析結果は電極３６Ａ，３６Ｂから電位
信号として制御回路に送られる。制御回路ではす
でに述べたようなマイクロコンピユータの演算に
よつて予め設定されたエツチング溶液の組成デー
タと試料の分析値とが比較され、その演算結果に
よつて各エツチング槽への再生液供給ポンプの動
作等が個別に制御される。前記の自動操作が以下
エツチング槽２ｂ，２ｃについて順次に行なわ
れ、また再生槽１０についても同様な分析および
それに基く再生処理が行なわれる。

本実施例においても多段エツチング装置の各エ
ツチング槽のエツチング溶液の老化度および再生
液の再生度を夫々個別に自動的に制御できること
は前記実施例と同様である。そして、本実施例で
は特にエツチング溶液の銅イオン濃度の検出がす
でに述べた実施例の場合のように、Cu⁺⁺／Cu⁺
の比としてではなく各銅イオン濃度の夫々の値と
して得られる点で理論的にも優れており、また実
際上エツチング溶液の管理により適切な尺度を与
えることができる。

電位差滴定による各種イオン濃度測定は容量分
析にある程度の時間を必要とし、特にこれを本考
案のような多段のエツチング槽に個別に適用する
際には分析手順、操作が極めて煩瑣になる。しか
し、本実施例ではかかる分析操作を前記マイクロ
コンピユータを含む制御回路により予め設定され
た特定のプログラムにしたがつて逐次自動的に行
なうことができ、処理操作を完全に省力化して迅
速かつ正確に行なうことができる。

以上本考案を図面に示す特定の実施例に基いて
説明したが、本考案はこのような実施例に限定さ
れることはなく種々の改変を施して広く一般的に
適用することができる。たとえば、第１図に示す
再生槽および薬液タンクの組合せからなる再生装
置の代りに電解再生装置を用いることができ、ま
た各エツチング槽は三段以上の任意の複数段とし
た場合でもコンピユータによる時分割制御により
何等かわることなく容易に処理操作を行なうこと
ができる。さらに本考案は実施例中で述べたプリ
ント回路基板のエツチングの他、塩化第二鉄をエ
ツチング溶液としたメタルエツチングおよび硝酸
による亜鉛写真凸版のエツチング等にも用いるこ
とができる。

叙上のように本考案によれば、多段エツチング
装置によつて安定した高速エツチングを行なうこ
とができ、たとえば、プリント回路基板等の生産
ラインの速度を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の概要を示すフロー図、
第２図は第１図の装置に用いる制御回路の回路
図、第３図は本考案の別の実施例の要部を示すフ
ロー図である。 図中、２ａ，２ｂ，２ｃ……エツチング槽、１
０……再生槽、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ……再生
液供給ポンプ、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…
…センサ、２３……設定器、２４……中央処理装
置、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ……試料採
取ポンプ、３３……分析セル、３４，３５……滴
下装置、３６Ａ，３６Ｂ……測定電極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) (a) エツチング材料をライン方向に沿つて順
   次通過させるように配置された複数段のエツ
   チング槽と、前記エツチング槽中のエツチン
   グ溶液の組成変化による老化度を検知する検
   知装置と、検知された前記エツチング溶液の
   前記老化度に基いてエツチング溶液を所定の
   組成に回復させる補給液を前記エツチング槽
   に補給する補給液の供給装置とを備えた多段
   エツチング装置において、 (b) 前記エツチング槽中のエツチング溶液のイ
   オン組成を多段の各エツチング槽毎に夫々個
   別に検知して前記イオン構成に対応する検知
   信号を夫々発生する検知装置と、 (c) これら各検知信号を前記各エツチング槽の
   エツチング溶液について予め設定された所定
   のイオン組成に関するデータと比較してその
   差に対応する補給指令信号を発生する制御回
   路と、 (d) 前記各エツチング槽に対して流量調整可能
   な個別の供給路を介して接続された各エツチ
   ング槽に共通する補給液の供給装置と、 (e) 前記供給装置にエツチング液の組成を回復
   再生させる薬液を供給する補給装置とを備
   え、 (f) 前記各エツチング槽への各供給路の補給液
   の流量を前記制御回路からの補給指令信号に
   したがつて調整し、かつ前記供給路を逐次選
   択的に開閉するようになされていることを特
   徴とする多段エツチング装置。 (2) 前記補給液の供給装置が新たに調整されたエ
   ツチング溶液の薬液槽を含むことを特徴とする
   前記実用新案登録請求の範囲第１項記載の多段
   エツチング装置。 (3) 前記検出装置が電位差滴定装置からなること
   を特徴とする前記実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の多段エツチング装置。 (4) 前記検出装置がOPR系からなることを特徴
   とする前記実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の多段エツチング装置。