JP3301341B2

JP3301341B2 - 表面粗化装置

Info

Publication number: JP3301341B2
Application number: JP6908197A
Authority: JP
Inventors: 金雄山本
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-03-06
Also published as: JPH10245443A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるビルトア
ップ基板の絶縁層表面の粗化をアルカリ性過マンガン酸
塩水溶液で行なう表面粗化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリント配線基板を形成するに
は、その一例として樹脂製の内装板表面に樹脂製の絶縁
層や銅箔を重ねて真空圧着プレスして接合し、銅箔をパ
ターンエッチングした後、所定の箇所にスルーホールを
設けてこれにメッキを施して導通を図るなどしていた。
この場合、スルーホールを形成した後に、導通の妨げと
なる樹脂などの削りカスが残存することからこれを除去
するためにアルカリ性過マンガン酸塩水溶液により樹脂
成分を酸化して分解するスルーホールデスミア処理を行
なうようになっている（特開平６−３０６６６７号公
報）。

【０００３】この場合、水に不溶性の副反応生成物が形
成されるが、これは比較的少量なことからストレーナに
より除去することができる。ところで、近年、圧着プレ
ス操作等を行なう必要がなく非常に簡単な工程でプリン
ト基板を形成する手法として、内装板の表面に樹脂を塗
布し、これに直接的にメッキを形成し、これをパターン
エッチングすることによりプリント基板を形成する、い
わゆるビルトアップ方式が採用されてきた。この場合、
樹脂製の絶縁層とメッキとの密着性を良好にするため
に、メッキ処理を施す前に絶縁層の表面に微細な凹凸を
つけるなどの粗面化処理を施す必要があり、この粗化処
理を上記した過マンガン酸塩水溶液により実行するよう
になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したス
ルーホールデスミア処理はホール壁面の処理だけであっ
たのに比較して、この粗面化処理はスルーホールの壁面
処理は勿論のこと、基板の表裏全面の処理をするために
前述とは比較にならない程の多量のＭｎＯ₂ （二酸化マ
ンガン）を主成分とする不溶性のスラッジが発生する。
また、使用済みの水溶液は、電解再生槽にて再生されて
再利用されるが、この電解再生時にも同様な副反応生成
物がスラッジとして発生する。このスラッジは、粗面化
反応を阻害するのみならず、微細な凹凸形成の妨げとな
り、しかも配管の詰まりによる設備トラブルの原因とな
っていた。

【０００５】この場合、前述のようなストレーナを設け
て、このスラッジを除去することも考えられるが、スラ
ッジ発生量が非常に多く、ストレーナでは目詰まりによ
るメンテナンス作業が大変であり、効率がよくない。本
発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解
決すべく創案されたものであり、その目的は、効率的に
スラッジを除去することができる表面粗化装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、処理槽内で過マンガン酸塩水溶液を樹
脂製の被処理基板に化学的に作用させて表面を粗化し、
処理済み液を電解再生槽内に導いて再生し、再生後の水
溶液を前記処理槽内に戻して循環させるようにした表面
粗化装置において、前記電解再生槽に、この中の水溶液
を抜き出して戻すためのスラッジ用循環路を形成し、こ
のスラッジ用循環路の途中に、この水溶液中に含まれる
スラッジを沈降させて除去するスラッジ除去槽を形成す
るように構成したものである。

【０００７】処理槽内において、樹脂製の被処理基板は
過マンガン酸塩水溶液により粗面化処理され、この時、
副反応生成物としてＭｎＯ₂ を主成分とするスラッジが
発生する。処理済みの水溶液は、スラッジと共に電解再
生槽へ導入されて、ここで電気的処理により水溶液は再
生され、再度、処理槽へ供給されて循環使用される。

【０００８】一方、再生処理時にも、同様にＭｎＯ₂ を
主成分とするスラッジが発生するが、このスラッジは先
の処理槽にて発生したスラッジと共にスラッジ用循環路
を排出されてスラッジ除去槽内へ一時的に貯留される。
そして、このスラッジ除去槽内では、スラッジは沈降し
て除去され、スラッジ除去後の水溶液が再度、電解再生
槽内へ循環導入されることになる。これにより、水溶液
中のスラッジを効率的に除去することが可能となる。こ
の場合、スラッジ除去槽を、この槽の幅をＷとし、液流
入口から液出口までの長さをＬとし、流量をＭとした時
に、Ｍ／（Ｌ・Ｗ）が０．０２〜０．２の間に設定する
ことにより、スラッジ除去効率を大幅に向上させること
が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る表面粗化装
置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本
発明の表面粗化装置を示す全体構成図、図２はスラッジ
除去槽を示す平面図、図３はスラッジ除去槽のモデルを
検討するための説明図である。図１に示すようにこの表
面粗化装置１は、被処理基板２にアルカリ性の過マンガ
ン酸塩水溶液Ｗを作用させてその表面の樹脂に微少な凹
凸を付ける粗面化処理を施す処理槽３と、流路６を介し
てこの処理槽３の処理済みの水溶液を導入してこれを電
気的処理により再生させる再生処理槽４とを有してい
る。この両槽３、４は、途中にポンプ５を介設した液循
環配管７により連結されており、水溶液Ｗを循環使用で
きるようになっている。電解再生槽４内には、整流器８
のマイナス（−）極に接続された複数枚の陰極板９と、
この各陰極板９の両側に所定の間隔を隔てて配置されて
上記整流器８のプラス（＋）極に接続された陽極板１０
が設けられており、後述するように陽極においてマンガ
ンイオンの電解再生を行なうようになっている。

【００１０】一方、上記電解再生槽４には、水溶液と共
にスラッジを搬出し易くするためにその側板の下部に排
出口１１が形成され、この排出口１１にスラッジ用循環
路１２が接続されている。この循環路１２は、途中に循
環ポンプ１３、本発明の特徴とするスラッジ除去槽１４
を順次介設して上記スラッジ用循環路１２の上部にその
吐出口１５を位置させており、この槽４内の水溶液を循
環し得るようになっている。上記スラッジ除去槽１４は
略矩形状の箱体のように成形されており、その液流入口
１６には幅方向に略一杯に延びる供給ヘッダとして構成
されており、また、反対側の液出口１７には幅方向に略
一杯に設けたオーバーフロー堰１８が設けられており、
長さ方向に沿って均一な流れを形成できるようになって
いる。尚、槽１４の長さ方向に沿って均一な流れが形成
できるならば、上記した流入口１６及び液出口１７の構
成に限定されない。

【００１１】また、このスラッジ除去槽１４の底部に
は、所定の高さの適当数の遮蔽板１９が形成されてお
り、この部分では水溶液の流れを停止させるようになっ
ており、この部分にスラッジ２０を貯めるようになって
いる。また、槽１４の底部には、沈殿したスラッジを排
出するために、開閉弁２１を備えたスラッジ排出管２２
が設けられている。ここで、本発明では、スラッジ除去
槽１４は、槽の幅をＷｃｍとし、液流入口１６から液出
口１７までの長さをＬｃｍとし、水溶液の流量をＭミリ
リットル／ｓｅｃとした場合に、Ｍ／（Ｌ・Ｗ）が０．
０２〜０．２の間に入るようにその寸法が設定されてお
り、これにより、後述するようにスラッジを非常に効率
的に沈降させて除去し得るようになっている。

【００１２】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、処理槽３内の過マンガン
酸塩水溶液Ｗ中に、表面に樹脂よりなる絶縁層が塗布さ
れて所定のスルーホール等が形成されたビルトアップ用
の基板として被処理基板２の全体を浸漬した状態で、こ
の水溶液Ｗをポンプ５の吐出圧により循環移動させる。
これにより、処理槽３内の水溶液Ｗは、流路６、電解再
生槽４、液循環配管７を経て再生処理槽３内に流入し、
循環使用される。この水溶液Ｗには、上記した過マンガ
ン酸塩の他にカセイソーダ等が適宜添加されている。

【００１３】処理槽３内においては、７価の過マンガン
酸イオンＭｎ⁷⁺が樹脂中の炭素原子や水素原子に作用し
てこれを酸化し、二酸化炭素や水が形成され、この時、
樹脂表面に微少な凹凸が形成されて表面粗化が行なわ
れ、６価のマンガンイオンＭｎ⁶⁺が発生する。また、上
記反応と同時に二酸化マンガンＭｎＯ₂ を主成分とする
不溶性スラッジも発生する。このスラッジは、水溶液と
共に流れ、下流側の電解再生槽４内へ導入される。この
電解再生槽４においては、陽極板１０と陰極板９が液中
に浸漬されており、陽極板１０において次の反応式１に
より７価の過マンガン酸イオンＭｎ⁷⁺が再生される。

【００１４】Ｍｎ⁶⁺−ｅ^- → Ｍｎ⁷⁺ … （１）これに対して、陰極板９においては次の反応式２、３に
より水素及び４価のマンガンイオンが形成される。２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- → Ｈ₂ ↑ … （２）Ｍｎ⁶⁺＋２ｅ^- → Ｍｎ⁴⁺ … （３）そして、この時発生した４価のマンガンイオンが二酸化
マンガンＭｎＯ₂ のスラッジとなり、陰極板９に形成さ
れ、或いはこれより剥がれ落ちて水溶液中に混入する。

【００１５】以上のように発生したスラッジは、粗面化
処理に悪影響を与えるのみならず、配管等の目詰まりを
生じてしまうのでこれを除去する必要がある。そこで、
この電解再生槽４内の水溶液は、スラッジと共に底部か
らスラッジ用循環路１２内へ抜き出され、これをスラッ
ジ除去槽１４内に導入し、ここでスラッジ２０を沈降さ
せて除去した後に、水溶液を再度、電解再生槽４内に戻
すようにして循環させている。この循環操作は必要に応
じて間欠的に或いは連続的に行なわれる。スラッジ除去
槽１４においては、図２に示すように幅一杯に設けられ
たヘッダ状の流入口１６からスラッジを含む水溶液が槽
内に流れ込み、これが均一な流れとなって下流側に流
れ、オーバーフロー堰１８からオーバーフローして液出
口１７から流出する。この均一流の時に、液中のスラッ
ジは次第に沈降して底部に貯留し、除去されることにな
る。

【００１６】ここでスラッジを効率的に除去するための
スラッジ除去槽１４の寸法について検討する。図３はス
ラッジ除去槽１４の模式図を示し、この中をスラッジを
含んだ水溶液が平行な、そして均一な流れとなって流れ
るものとする。この時のスラッジ２０の沈降速度ｕ（ｃ
ｍ／ｓｅｃ）はストークス（Ｓｔｏｋｅｓ）の法則によ
って、次の式４のように推定することができる。ｕ＝２／９・ａ² ・（ρ−ρ’）・ｇ／η’ … （４）

【００１７】ここで各記号は次のように定義される。
ａ：スラッジの半径（ｃｍ）、η’：水溶液の粘度（ｇ
／ｃｍ・ｓｅｃ）、ρ：スラッジの密度（ｇ／ｃｍ
³ ）、ρ’：水溶液の密度（ｇ／ｃｍ³ ）、ｇ：重力
（９８０ｃｍ／ｓｅｃ² ）別途測定の結果、ａ＝０．０１〜０．０３ｃｍ、η’＝
０．００４〜０．００５ｇ／ｃｍ・ｓｅｃ、ρ＝１．７
〜３．５ｇ／ｃｍ³ 、ρ’＝１．０６〜１．０８ｇ／ｃ
ｍ³ である。尚、上記半径ａの範囲には略スラッジの９
５％が含まれ、この程度の粒径を考慮すれば実際上は十
分である。ここで、沈降速度ｕが最小及び最大になる時
の各数値を選定して計算すると表１のようになる。

【００１８】

【表１】

【００１９】また、スラッジ除去槽１４内での水溶液の
滞留時間をＴ、液体に流れが生じている液流深さをＨと
した時、水溶液が滞留している間にスラッジが沈降する
距離Ｈｏは、Ｈｏ＝ｕ・Ｔで表わされる。この沈降する
距離Ｈｏを液流深さＨとしてやればよい。すなわちＨ＞
Ｈｏとすると、沈降し切れないスラッジがオーバーフロ
ー口から流出することになる。９５％のスラッジを沈降
させるためには、ｕｍｉｎ（最小値）とｕｍａｘ（最大
値）との間で沈降速度を選べばよいので、ｕ＝Ｈ／Ｔで
置き換えられる。

【００２０】また、スラッジ除去槽１４の幅をＷｃｍ、
長さをＬｃｍ、水溶液の流量をＭｃｍ³ （ミリリット
ル）とすると、滞留時間Ｔは次の式で表わされる。Ｔ＝Ｌ・Ｗ・Ｈ／ＭすなわちＨ／Ｔ＝Ｍ／（Ｌ・Ｗ）である。故にｕ＝Ｍ／
（Ｌ・Ｗ）となる。すなわち、スラッジの沈降速度ｕ
は、流量をスラッジ除去槽１４の面積で割った値とな
り、その深さには関係しない。ここで、幅Ｗが５０ｃ
ｍ、長さＬが８０ｃｍ、液流深さＨ（スラッジ除去効率
には直接的には関係しない）が５ｃｍのスラッジ除去槽
１４を用い、ポンプで流量Ｍミリリットル／秒を種々変
更してその時のスラッジ除去効率（％）を求めた。その
結果を表２に示し、また、その結果を、図４にグラフと
して示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】ここで、沈降速度ｕが略０．２ｃｍ／秒の
点が変曲点になっており、この点を越えて速度ｕが大き
くなると急激に除去効率が低下している。この理由は、
スラッジは、粒径が小さくて軽くて細かいものと、逆
に、粒径が大きくて重いものとが混在しており、流量Ｍ
の違いで両スラッジが異なる挙動を示すものと思われ
る。すなわち、図１中の処理槽３では細かいスラッジが
発生するが、電解再生槽４では陰極板９に付着析出した
二酸化マンガンが大きなかたまりとなって剥がれ落ちる
ので粒径の比較的大きなスラッジが発生し、粒径の大き
なスラッジが粒径の小さなスラッジに対して粒径比の２
乗倍の速度で沈降することになり（式４参照）、沈降速
度ｕ（＝Ｍ／（Ｌ・Ｗ））が０．２ｃｍ／秒を越えて大
きくなると急激に大きい粒径のスラッジの除去効率が低
下するものと考えられる。従って、本発明のようにＭ／
（Ｌ・Ｗ）を０．０２〜０．２ｃｍ／秒の範囲内に設定
したことにより、スラッジを効率的に除去することが可
能となる。尚、Ｍ／（Ｌ・Ｗ）が０．０２よりも小さい
場合には、流量Ｍが少な過ぎ、実際的ではない。

【００２３】また、本発明では、スラッジを１００％は
除去することはできないが、処理槽３内の水溶液中のス
ラッジ量が０．５ｇ／リットル以下となるように管理す
れば問題は生じない。更に、スラッジ用循環路１２の排
出口１１を電解再生槽４の側壁の下部に設けているの
で、槽４内に沈降するスラッジも水溶液と共に排出して
スラッジ除去槽１４にて除去することができ、その分、
粗面化処理や配管系などに悪影響を与えることを阻止す
ることができる。また、スラッジを効率的に除去できる
ことから、粗面化処理等の品質を安定化させることがで
き、しかも、水溶液の長寿命化を図ってこの交換回数、
或いは使用量も抑制することが可能となる。

【００２４】尚、上記実施例では、スラッジ除去槽１４
からオーバーフローした水溶液をそのまま電解再生槽４
に導入したが、これに限らず、例えば図５に示すよう
に、一旦この水溶液をクッション槽２５に貯留し、これ
をポンプ２６及びフィルタ２７を介設したスラッジ用循
環路１２Ａにより電解再生槽４内に導入するようにして
もよい。これによれば、フィルタ２７により細かなスラ
ッジも除去することができるので、略１００％のスラッ
ジの除去が可能となる。また、このフィルタ２７には粒
径の大きなスラッジは流入しないので、メンテナンス頻
度は少なくて済む。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面粗化
装置によれば次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。電解再生槽内のマンガン酸塩水溶液を取り出
してスラッジ除去槽内でスラッジを沈降させた後に再
度、槽内に戻すようにしたので、水溶液中に含まれるス
ラッジを効率的に排除することができる。従って、粗面
化処理の品質を高く維持して安定化することができる。
特に、スラッジ除去槽のサイズを流量との間で所定の関
係に設定することにより、スラッジを更に効率的に除去
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面粗化装置を示す全体構成図であ
る。

【図２】スラッジ除去槽を示す平面図である。

【図３】スラッジ除去槽のモデルを検討するための説明
図である。

【図４】Ｍ／（Ｌ・Ｗ）及び流量Ｍとスラッジ除去効率
との関係を示すグラフである。

【図５】スラッジ用循環路の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１…表面粗化装置、２…被処理基板、３…処理槽、４…
電解再生槽、７…液循環通路、９…陰極板、１０…陽極
板、１２…スラッジ用循環路、１４…スラッジ除去槽、
１６…液流入口、１７…液出口、１８…オーバーフロー
堰、２０…スラッジ、Ｗ…過マンガン酸塩水溶液。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽内で過マンガン酸塩水溶液を樹脂
製の被処理基板に化学的に作用させて表面を粗化し、処
理済み液を電解再生槽内に導いて再生し、再生後の水溶
液を前記処理槽内に戻して循環させるようにした表面粗
化装置において、前記電解再生槽に、この中の水溶液を
抜き出して戻すためのスラッジ用循環路を形成し、この
スラッジ用循環路の途中に、この水溶液中に含まれるス
ラッジを沈降させて除去するスラッジ除去槽を形成する
ように構成したことを特徴とする表面粗化装置。
【請求項２】前記スラッジ除去槽は、この槽の幅をＷ
とし、液流入口から液出口までの長さをＬとし、流量を
Ｍとした時に、Ｍ／（Ｌ・Ｗ）が０．０２〜０．２の間
に設定されることを特徴とする請求項１記載の表面粗化
装置。