电解再生处理装置 【技术领域】
本发明涉及一种电解再生处理装置，更尤其涉及一种在具有电极的再生槽中再生包含金属离子的蚀刻处理溶液的电解再生处理装置。
背景技术
所谓的堆积电路板有时用作半导体装置或类似物的多层电路板。
在制造这种堆积电路板时，例如，在形成于芯基板两面表面上的预定厚度的树脂层中形成通路孔，以暴露在底表面的芯基板上形成的导体图案，在此之后，金属层通过在树脂层的整个表面(包括通路孔的内壁表面)上电镀而形成，并随后在该金属电镀层上进行图案化以形成导体图案和通路孔。相同地操作可重复直至得到具有层压在芯基板两面上的多个导体图案的多层电路板。
在该堆积电路板的制造工艺中，如果金属层通过在树脂层上电镀而形成，为了确保树脂层和金属电镀层之间的紧密接触，进行表面糙化处理以在树脂层的表面上形成微小的粗糙度。
在该表面糙化处理中，包含金属离子的蚀刻溶液如高锰酸盐水溶液，包含六价铬的溶液，等用作蚀刻溶液以蚀刻树脂层。
包含金属离子的该蚀刻溶液的蚀刻能力通过在树脂层的表面上进行表面糙化处理而减弱。但通过对蚀刻能力减弱的蚀刻溶液进行电解处理，蚀刻能力可再生。
日本专利出版物No.10-245443提出了一种如图5所示的装置作为这种电解再生处理装置。
图5所示的电解处理装置100包括其中经受表面糙化处理的树脂基板102浸渍在蚀刻溶液中的蚀刻处理槽104，和与管106集成为一个单元的再生槽108。多个电极110，110，..设置在再生槽108中，并电连接到整流器上。
循环管线112提供在再生槽108和蚀刻处理槽104之间用于连接两个槽，且由蚀刻处理槽104流向再生槽108的蚀刻溶液借助电极110，110，..通过电解处理而再生并通过位于循环管线112的中途的循环泵114返回至蚀刻处理槽104。
在再生槽108中的电解处理过程中，除了用于再生蚀刻溶液的再生反应，发生副反应以生产不可溶淤渣。例如，如果高锰酸盐水溶液用作蚀刻溶液，树脂基板102的表面糙化通过在蚀刻处理槽104中Mn7+还原成Mn6+而实现。已在蚀刻处理槽104中产生的包含Mn6+的蚀刻处理溶液流入再生槽108，其中Mn6+借助电极110，110，..通过电解处理再次被氧化成Mn7+且处理溶液再次返回至蚀刻处理槽104。因此，Mn6+在电解处理过程中通过电极110，110，..被氧化和再生。但由于有限的再生效率，一些Mn6+没有再生成Mn7+，并产生二氧化锰(MnO2)。
如此制成的二氧化锰(MnO2)循环至蚀刻处理槽104并随后作为不可溶淤渣(以下简单地称作淤渣)循环至再生槽108，并逐渐聚集，通常造成管线堵塞并因此不利地影响树脂基板102的表面糙化。
因此，图5所示的电解处理装置100具有淤渣去除槽200，其中蚀刻处理溶液中的淤渣沉淀并被去除。淤渣去除槽200通过具有循环泵202的循环管线204，206连接到再生槽108上，这样再生槽108中的淤渣与蚀刻处理溶液一起加料到淤渣去除槽200，因此使得已从中去除淤渣的处理溶液能够返回至再生槽108。
在图5所示的电解处理装置100中，淤渣在蚀刻处理槽104和再生槽108中的聚集可通过提供淤渣去除槽200而避免，后者能够使蚀刻处理溶液中的淤渣沉淀并被去除。
但已沉淀并聚集在淤渣去除槽200中的淤渣必须定期从槽中去除。该去除是一项麻烦的操作，且因为由沉淀和聚集的淤渣形成的淤渣块坚硬，因此淤渣去除是困难的。
另外，淤渣去除槽200的配备必然要求加大电解处理装置100。
因此，需要一种能够尽可能减少产生淤渣的新再生槽108，这样了消除对淤渣去除槽200的需求。
【发明内容】
因此，本发明的一个目的是提供一种能够尽可能减少在具有电极的再生槽中再生包含金属离子的蚀刻处理溶液时所产生的不可溶淤渣的量的电解再生处理装置，这样无需另外配备淤渣去除装置如淤渣去除槽。
本申请的发明人为了解决上述问题进行深入研究，结果发现，通过使流入再生槽的蚀刻处理溶液交替地向上和向下流动并设置电极以接触向上流动的蚀刻处理溶液并搅拌和混合蚀刻处理溶液的停滞部分，可以尽可能减少在再生槽中所产生的淤渣的量，并因此实现本发明。
因此，按照本发明，提供了一种用于再生包含金属离子的蚀刻处理溶液的电解再生处理装置，包括其内部被划分成多个隔室使得由供料侧供给的所述蚀刻处理溶液在流动方向交替地向上和向下改变的情况下流动以连续地移向出口侧的再生槽，设置在选自所述多个隔室的其中蚀刻处理溶液向上流动的那些隔室中的电极，和用于搅拌蚀刻溶液的设置在隔室中蚀刻溶液停滞的位置的搅拌装置。
在本发明中，优选使用阳极面积大于阴极面积的电极，和尤其是，优选使用包括由圆柱形网元件组成的阳极和由插入网元件的杆元件组成的阴极的电极，其中网元件和杆元件处于沿着流动方向的垂直位置上。
另外，通过在其中蚀刻处理溶液的流动方向由向下方向改变为向上方向的位置附近提供搅拌装置，可以避免不可溶淤渣在蚀刻处理溶液的流动方向改变的那部分上的聚集。包括喷嘴以将蚀刻处理溶液注入再生槽的搅拌装置可有利地用作这些搅拌装置。
优选，提供循环通道以从再生槽中取出蚀刻处理溶液并将该蚀刻处理溶液再次返回至再生槽，并将喷嘴设置在该循环通道中。
利用根据本发明的电解再生装置，在再生槽中所产生的不可溶淤渣的量与常规装置相比可极大地下降。
因为产生不可溶淤渣如二氧化锰(MnO2)的电极设置成接触向上流动的蚀刻处理溶液，同时搅拌装置设置在停滞的蚀刻处理溶液的那部分中使得在电极上所产生的不可溶淤渣基本上不聚集在再生槽中，不可溶淤渣可容易地通过设置在循环管线中途的简单的淤渣去除装置如过滤器或类似物而去除。
结果，在根据本发明的电解再生装置中，无需另外提供特殊淤渣去除装置如淤渣去除槽，这样有可能降低电解再生装置的尺寸。
【附图说明】
图1是可用于解释根据本发明的电解再生处理装置的一个例子的视图；
图2是显示图1所示电解再生处理装置的平面图；
图3是用于图1所示电解再生处理装置的电极的透视图；
图4是可用于解释喷嘴孔的横截面视图，所述孔作为用于图1所示电解再生处理装置的搅拌装置而用于将蚀刻处理溶液注入再生槽；
图5是可用于解释常规电解再生处理装置的视图；
图6是显示随着电解的持续高锰酸盐的增加速率的图；
图7是显示高锰酸盐相对电流密度的再生速率的图。
【具体实施方式】
图1是显示按照本发明的电解再生处理装置的一个例子的视图。图1所示的电解再生处理装置10包括再生槽12，其被划分成从供料侧(其中在包含金属离子的蚀刻溶液如高锰酸盐水溶液已在树脂基板的表面上用于糙化处理之后，供给蚀刻处理溶液)至出口侧排列的多个隔室12a-12h。
再生槽通过两种分隔板14a，14b被划分成这些隔室12a-12h。分隔板14a具有突出在蚀刻处理溶液的液体表面之上的上端，和定位使得在再生槽的下端和底表面之间形成通道以使蚀刻处理溶液经过的下端。另一方面，分隔板14b具有与再生槽12底表面紧密接触的下端，和定位使得蚀刻处理溶液可流过上端进入下一隔室的上端。
在图1所示的再生槽12中，已流入由再生槽12的内壁表面和分隔板14a形成的隔室12a的蚀刻处理溶液又通过在分隔板14a的下端和再生槽12的底表面之间形成的间隙而流入隔室12b，这样隔室12a中的蚀刻处理溶液在向下方向上流动。
在由分隔板14a和分隔板14b形成的隔室12b中，已通过在分隔板14a的下端之下形成的间隙而流入该隔室的蚀刻处理溶液流过分隔板14b的上端进入由分隔板14b和分隔板14a形成的隔室12c，这样隔室12b中的蚀刻处理溶液在向上方向上流动。
因此，再生槽被划分成隔室12a→12h，其中每个隔室被两种分隔板14a，14b分隔使得已流入隔室12a的蚀刻处理溶液按照顺序12a→12b→12c→12d→12e→12f→12g→12h连续地流向出口(流向隔室12h)，其中流动方向交替地向上或向下改变。
在图1所示的再生槽12中，电极16设置在其中蚀刻处理溶液向上流动的每个隔室12b，12d，12f中。这些电极16如图3所示包括由圆柱形网元件16a组成的阳极和由插入网元件16a的杆元件16b组成的阴极。杆元件16b是，例如，聚四氟乙烯管，其一部分表面覆盖有导体。圆柱形网元件16a由金属板条或网孔组成。因此，电极16构造使得由网元件16a组成的阳极的面积大于由杆元件16b组成的阴极的面积。图3所示的这些电极16设置在每个隔室12b，12d，12f中，其中网元件16a和杆元件16b沿着向上流动的蚀刻处理溶液的流动方向处于垂直位置置。阳极面积与阴极面积的比率和电流的大小可根据蚀刻处理溶液的选择处理量而变化，但为了处理二氧化锰(MnO2)，阳极面积与阴极面积的比率优选设定为约20∶1，如下所述。
设置在每个隔室12b，12d，12f中的电极16可作为图2所示的多个电极16，16，16而提供。
在图1所示的再生槽12，已流入隔室12a的蚀刻处理溶液在流动方向交替地向上或向下改变的情况下经过接续的隔室流向出口(流向隔室12h)。
如果蚀刻处理溶液的流动方向由向上方向改变为向下方向，或由向下方向改变为向上方向，停滞部分在其中蚀刻处理溶液的流动速度明显下降的流动中产生。包含在蚀刻处理溶液中的淤渣往往在这些停滞部分中沉淀。
在这方面，在图1所示的再生槽12中，用于搅拌蚀刻处理溶液的搅拌装置被设置在其中蚀刻处理溶液的流动方向由向上方向改变为向下方向，或由向下方向改变为向上方向的这些停滞部分的附近。在该搅拌装置中，管线20沿着再生槽12的底表面设置，而且在位于其中蚀刻处理溶液流动方向改变的流动停滞处附近的那部分管线20中，喷嘴孔20a，20a形成在再生槽12的底表面侧的管线20中，如图4所示，已流入隔室12h和已再生的再生蚀刻溶液通过泵18加压并注入蚀刻处理溶液和搅拌被再生的溶液。
再生蚀刻溶液由这些喷嘴孔20a，20a注入至再生槽12的底表面这样可以防止淤渣在再生槽12的底表面上的沉淀和聚集。
其上形成有这些喷嘴孔20a，20a的管线20如图2所示一般设置成与每个隔室和蚀刻处理溶液流向其中的下一隔室之间的分隔板14a，14b平行，并在再生槽12的底表面附近。管线20如此排列是因为蚀刻处理溶液的流动方向往往在分隔板14a，14b附近和靠近再生槽12的底表面处由向下方向改变为向上方向，且淤渣往往在这些地方沉淀和聚集。
因为来自管线20上的喷嘴孔20a，20a的注入溶液为了搅拌正在再生的蚀刻处理溶液并因此防止淤渣沉淀和聚集在再生槽12的底表面上而注入，包含在再生槽12的除隔室12h之外的隔室中的蚀刻处理溶液可用于由管线20上的喷嘴孔20a，20a注入，如图1中的虚线所示。
图1所示的这种电解再生装置10设置成与处理装置30连接，后者在表面糙化处理等过程中在树脂基板的表面上进行蚀刻。在该处理装置30中，提供处理槽32用于储存包含金属离子的蚀刻溶液如高锰酸盐水溶液或类似物以在表面糙化处理等过程中在树脂基板的表面上进行蚀刻。在处理槽32之外，提供溢流槽34用于接受流到处理槽30之外的蚀刻溶液。已由电解再生装置10的隔室12h再生的再生蚀刻溶液通过管线36返回至溢流槽34。
已流入溢流槽34的蚀刻溶液和再生蚀刻溶液通过管线38，泵40和过滤器42返回至处理槽32。过滤器42的作用是分离已流入溢流槽34的蚀刻溶液和再生蚀刻溶液中的树脂粉末。
管线44设置在处理槽32中用于将一部分储存的蚀刻溶液作为蚀刻处理溶液加料到电解再生装置10的再生槽12，并将加料泵46和过滤器48设置在管线44中。过滤器48的作用是分离加料到再生槽12的蚀刻处理溶液中的树脂粉末。通过过滤器48去除的淤渣主要是已在处理槽32中通过蚀刻树脂基板的表面用于表面糙化处理等而产生的树脂粉末。
利用图1所示的处理装置30和电解再生装置10，如果蚀刻处理溶液通过电解在再生槽12中再生，淤渣的产生特别少且所产生的淤渣的量可减至图5所示常规蚀刻处理槽104的约1/10。因此，在图1所示的处理装置30和电解再生装置10中，作为用于去除再生蚀刻溶液和蚀刻溶液中的淤渣的装置，可以使用设置在管线38的中途的简单的装置如过滤器42，所述管线38用于将已流入溢流槽34的蚀刻溶液和再生蚀刻溶液返回至处理槽32，且无需向处理槽12另外提供特殊装置如图5所示的淤渣去除槽200或类似物。
因此，利用图1所示的处理装置30和电解再生装置10，淤渣去除工作不过是简单地更换过滤器42，且可以排除去除已沉淀和聚集在淤渣去除槽200中的淤渣块所需的常规困难工作，而且也可降低装置的尺寸。
以下根据表1和2，和图6和7描述本发明的效果。这些表和图给出了当包含高锰酸盐水溶液作为金属离子的蚀刻溶液使用图1所示电解再生装置电处理时所得到的实验结果。
表1：在各种搅拌条件下的再生效率条件搅拌搅拌的量(流动速率)电压/电流电解持续时间高锰酸盐含量(％)高锰酸盐的增加(％)淤渣的量 1无喷嘴垂直分隔板67L/min(12mm/sec)5V/96A5V/96A5V/96A5V/96A 0h 2h 4h 6h 72.02 75.18 77.53 0.00 3.16 5.514.59g6.88g 2无喷嘴垂直分隔板150L/min(27mm/sec)5V/96A5V/96A5V/96A5V/96A 0h 2h 4h 6h 71.03 72.77 74.27 75.22 0.00 1.74 3.24 4.191.63g 3喷嘴&垂直分隔板67L/min(12mm/sec)5V/96A5V/96A5V/96A5V/96A 0h 2h 4h 6h 78.80 80.27 80.70 83.68 0.00 1.47 1.90 4.880.04g 4喷嘴&垂直分隔板150L/min(27mm/sec)5V/96A5V/96A5V/96A5V/96A 0h 2h 4h 6h 71.49 74.38 78.69 84.70 0.00 2.89 7.20 13.210.002g
表1显示了对于不同的电解持续时间(起始态，在2，4，和6小时之后)，取决于是否存在喷嘴20a，20b和搅拌的量(蚀刻溶液通过装置的流速)的高锰酸盐含量的变化(增加速率)和淤渣的量的变化。在所有的条件下，总是存在垂直分隔板。在条件1中，没有使用喷嘴20a，20b，且蚀刻溶液通过装置的流速设定为67升/分钟。在条件2中，类似地，没有使用喷嘴20a，20b，但蚀刻溶液通过装置的流速增加至150升/分钟。在条件3中，使用喷嘴20a，20b，且蚀刻溶液通过装置的流速设定为67升/分钟。在条件4中，使用喷嘴20a，20b，且蚀刻溶液通过装置的流速增加至150升/分钟。图6显示表1的结果。
从这些实验结果可以看出，再生速率，即，高锰酸盐含量的增加速率可通过增加流过再生电极的速率和通过搅拌该溶液的停滞部分而增加。但仅通过经过再生电极的流动而产生的搅拌作用不能充分地去除淤渣。另一方面，通过喷嘴20a，20b而产生的搅拌作用可明显降低所产生的淤渣的量。
表2：再生效率与电极比率和电流密度范围的关系序号阴极∶阳极比率阳极电流密度(A/dm2)电流(A)电压(V)电解之前(g/l)电解之后(g/l)高锰酸盐再生速率 11∶10 2.3 1.75 3.0118171.23 21∶10 5.5 4.18 4.1918132.57 31∶10 10.5 7.98 6.7618111.89 41∶20 2.3 1.75 3.2218171.23 51∶20 5.5 4.18 4.2518132.57 61∶20 10.5 7.98 6.91882.70 71∶20 20 15.2 11.81881.42 81∶40 2.3 1.75 4.0218171.23 91∶40 5.5 4.18 5.718151.54 101∶40 10.5 7.98 9.0318141.08
表2给出了当改变电极的比率(阴极16b与阳极16a的电极面积的比率)和阳极电流密度时所得到的根据实验结果的再生效率，且图7给出了高锰酸盐再生速率与电流密度关系的结果。其中阴极/阳极比率是1∶20的情形和其中阴极/阳极比率是1∶10的情形之间在再生速率的峰值上没有显著差异。但实际上，为了使用尽可能宽范围的电流密度，阴极/阳极比率优选为1∶20。
工业实用性
如上所述，利用按照本发明的电解再生装置，如果蚀刻处理溶液进行电解再生，可尽可能少地产生不可溶淤渣，因此，淤渣去除装置可得到简化和淤渣去除工作也可简化，这样能够降低装置的尺寸。