專利名稱：電解清除金屬板襯底上的保護層的方法和設備的制作方法
在濕法處理中，特別是在電子工業中，象印刷電路板、印刷電路膜、箔之類的板材是要經過各種處理工序的，作為在板材上裝置電子元件之前的準備工作。在此處理過程中，制品的表面通常是要加以蝕刻的，以形成電流的通路。這個蝕刻過程通常是在掩蔽工序之后進行的。在掩蔽工序的過程中，在板材的一些部分設置了不受腐蝕的預定區，留出各未涂敷層準備蝕刻，然后再經過沖洗、干燥等。
在往板材所需表面加掩蔽之前或之后，將板材從其制作場所送往濕法處理系統，板材的制作通常是在送往濕處理系統之前某段時間進行的，板材則經常在使用之前的這段時間被儲存起來。
為了在制好板材后和進行濕法處理之前的這個段時間保護板材，通常是將板材涂以保護層，以便在它們的搬運或存放過程中保護它們，使它們的表面不致劃傷。
這些保護涂層往往是氧化物涂層，而且最常用的是鉻酸鹽。這類鉻酸鹽中的一種是鉻酸鋅(ZnCrO4)。有時涂層還用清漆之類物質制成或用這類物質代替。
為清除這些涂層，可以借助于各種磨削、磨蝕、擦洗、刷洗、珩磨等方法對板材進行機械加工。但隨著電子設備日益復雜的發展，印刷電路板材趨于越來越薄，從而要用機械磨蝕法清除保護而不致使板材損傷或不致使板材的下層金屬(通常是銅)變得過分地薄是極端困難的。
因此用機械方法清除保護層有其局限性。
也有人嘗試用化學方法清楚保護層，例如用熱鹽酸之類的酸液噴灑板材。但也發現了這種方法有其局限性，而且有時是不受歡迎的，因為這些酸類往往侵蝕著通常是銅質的下層襯底。
有些清除方法采用堿性溶液清除氧化物涂層，但這樣的方法也有其局限性，因為盡管這類堿類溶液通常不會侵蝕襯底(特別是當襯底是銅質時)，但被清除的涂層量是不定的，它視乎出現的是哪一種氧化物而定。
因此現有技術在清除印刷電路板材的保護層方面具有不足之處。
本發明的目的是電解清除印刷電路板、膜、箔等(板材)上面可用電解法加以清除的保護層，清除過程是將板材連續地在水平方向饋入，作為濕處法理作業的一部分。
因此本發明的一個目的是提供一種清除金屬板材上這類保護涂層的新工藝。
本發明的另一個目的是提供上述工藝，在該工藝中，板材系連續地一個接一個沿通常是水平的路徑傳送。
本發明的另一個目的是實施上述目的，其中各板材在處理的過程中系維持在通常是扁平的水平面上。
本發明的另一個目的是在各板材沿其路徑移動時，和在各板材浸漬在電解槽中時實施上述目的，具體作法是令電流保持在作為陽極的各板材與配置在電解槽中的一陰極之間流動。
本發明的另一個目的是借助于一些接觸輥維持與槽中各板材的電接觸來實施上述諸目的。
本發明的另一個目的是在使各板材連續地一個接一個在通常是水平的水平路徑上移動，并沿水平方向取向和在各板材通過堿性電解液(最好裝有氫氧化鈉溶液)時清除印刷電路板、膜或其它板材上的鉻酸鹽氧化物，作為濕法處理作業的一部分。
本發明的另一個目的是提供達到上述各目的的適用設備。
從閱讀下列附圖的簡短說明、最佳實施例的詳細說明和所附權利要求書，熟悉本技術領域的人士不難理解本發明的其它目的和優點。
圖1是本發明的若干處理工序的示意透視圖，其中涂層清除和隨后的蝕刻、沖洗、干燥和類似的濕法處理是用圖示的那種設備進行的。
現在仔細參看附圖。可以看到，圖中畫出了印刷電路板、箔、膜等的板材S，各板材具有至少一金屬層，且大多數情況下各板材具有若干銅箔層，銅箔層上有氧化物涂層，該涂層通常為鉻酸鹽涂層，有時則為鉻酸鋅涂層。各板材S通常都按一般方式在保護它們免受銹蝕的情況下存放和搬運，現在將它們傳送到以數字10概括表示的濕法處理系統中。濕法處理系統10可以包括若干獨立的工段，各工段構成整個系統的一部分，也可以包括若干組件，由各組件執行各種功能，如某一具體的濕法處理系統可能要求的那樣。
在某些情況下，現有技術的一些預清除法，例如浮石擦洗、刷洗或蒸汽珩磨工序可用以清除某些保護層，特別是當保護層非常厚，且板材S同樣厚時，更是如此。但總的說來，本發明是無需采用現有技術的這種磨蝕法，也無需采用化學清除法，盡管兩者可與本發明配用。在需要采用化學清除法的場合，許多現有技術的清除法可能采用鹽酸處理法、過硫酸鹽或過氧化物蝕刻劑、氯化銅/三氯化鐵蝕刻劑或各種類型的蝕刻劑。
在任何情況下，板材S就這樣傳送到涂層電解清除工段11中，如圖1中所示，其中可以看到板材S系置于多個構成進口組件13一部分的從動輥12上。然后板材S通過分別由上輥15和下輥16形成的液閘，通過各輥之間的輥隙進入小室14中。應該理解的是，輥15和16其中一個或兩者借助于適當的軟墊或彈簧驅動裝置是可以變形的，使其可以打開讓板材S通過其間，隨后類似彈簧的作用又使各輥之間的輥隙閉合，防止圖中所示的電解液7漏出。
電解質最好是具有清除保護層的適當化學性質的堿性溶液。這類溶液的一種是氫氧化鈉溶液，而行之有效的具體濃度為10%的氫氧化鈉溶液，如此濃度的溶液不會侵蝕板材S中的銅。
于是板材S在通常以水平取向沿其通常為水平的路徑移動而被傳送，同時在其通過輥15和16(必要時也可加以驅動)時不斷地被驅動著，直到板材S分別通過上從動電極輥18和下從動電極輥20之間為止。如圖所示，沿傳送線可以設置多套電極輥18和20。每套電極輥中的各電極輥由適當的導體21連接起來，導體21又經由導體22、23(圖中以虛線表示，用以電氣連接上下輥組)和24進行電氣連接，在通過主陽極端子25和主陰極端子26接上適當的電壓源時，如圖所示，這些導體就起陽極的作用。
驅動輥18和20的裝置可以類似于圖中所示供從其一端使各輪轉動的驅動裝置，如美國專利4，105，706中所示，最好是借助連接起來的公用驅動裝置去驅動組成這里的濕法處理系統10的所有組件或工段的所有輥。同樣，輸入工段13、輸出工段53和各中間工段也可按上述美國專利所示的同樣方式構成。
可以看到，電解質7的液面27高出電極輥18的高度，同樣，陰極28在電解質中也是如此，其目的是便于電流從陽極18、20流向陰極28。顯然，陰極28也可以安置在電解液7中各種不同的位置上，以便于電流從板材S流向各陰極，而不是從輥式陽極18、20直接流向各陰極。
在本發明工藝的情況下，當保護涂層是鉻酸鹽化合物，電解液7中含氫氧化鈉溶液時，陰極上會放出氫氣，陽極上會放出氧氣，而鉻酸鹽化合物開始時會附到陰極上。就這一點而論，各陰極必要時可由鋼制成。還應該指出的是，電解槽7采用了象氫氧化鈉那樣無論有無電流都不會侵蝕基體材料(例如銅)的溶液。
當使用某些金屬化合物而在陰極28上有沉淀物形成時會從溶液中沉淀出來，這是由于鉻酸鹽化合物被還原，在底部的電解槽7中形成殘渣所致。借助于泵31將該殘渣逐步抽入位于槽11底部的過濾器30中。泵31也用以從槽11下端泵送溶液，在槽11下端泵31將溶液回送到上部槽部分而高出上部槽底板19，通過灌液管線29灌注上部槽部分。來自上部槽部分的溶液7可經由排液管39往下排入下部槽部分，以便對電解槽7起攪拌作用。在這方面，將溶液泵送到上部槽部分的系統與美國專利4，459，183中所公開的類似。過濾器30可定期更換，以清除由此形成的殘渣。上部槽部分可以是單個的上部槽，如圖示那樣，必要時也可以是水平配置的一系列槽。
板材S在小室14中經過處理，其處理的時間長得足以使所有鉻酸鹽或其它保護涂層在板材沿其預定路徑通過小室14中時完全被清除掉之后，就通過小室14另一端出口液閘輥32與33之間形成的輥隙被傳送出小室14之外。
應該指出的是，工段11的長度應事先預定得使其縱向長度可以使板材S連續通過其中，而要做到這一點則視乎路徑已定的溶液清除某給定襯底上給定厚度的保護涂層所需要的時間。
根據本發明，即使板材S應在溶液7中浸漬得超過應有的時間，也可以將保護涂層清除而不致損害下面的襯底，因為沒有什么可造成襯底損壞的因素。不可能出現過量的清除。無論該涂層可能是什么，只會清除全部涂層。
此外，由于有一些金屬化合物從溶液中沉淀出來形成有待收集在過濾器30中的殘渣，因此陰極28上也不會累積過量的鉻。
板材S通過工段11之后，就連續被傳送到以后的各處理工段，例如蝕刻工段35、沖洗工段36，必要時各種中間工段，例如37，可能必要時被傳送到干燥工段38。這一切都是在板材S沿其通常是水平的路徑、同時如圖所示水平取向被傳送的過程中作為連續濕法處理系統的一部分進行的。
在大多種情況下，若蝕刻工段35之后并不是緊接著涂層清除工段，則一般采用一個沖洗工段36，后面接著是干燥工段38。但必要時，而且如果板材S已另外在涂敷了將在工段11中被清除的保護涂層之前已作好蝕刻的準備工作，則板材S可能直接傳送到蝕刻工段35。在這種情況下，噴頭40可以經由管線41傳送從泵42饋送來的適當的蝕刻劑，以便在板材沿各從動輥通過時將它們適當加以噴涂。
作為整個系統10的一部分，沖洗工段36通常會供水供板材S通過工段36時將板材沖洗，圖示這種沖洗用水是從泵46饋送經由噴頭45供應的。
在干燥工段38，板材連續通入其中時，上部和下部排氣孔52會再次供應從空氣壓縮機放出的由加熱器50提供的熱空氣，以便在板材S通過排氣孔52時適當地將板材干燥，最后板材S從濕法處理系統通過，被傳送到出料傳送單元53。
必要時，這類工段可按上述美國專利4，015，706所述的類似工段加以制造，這里將該專利的整個公開內容也包括進去，供參考之用。
這里應該理的是，噴霧桿40、45通常是橫貫著設備橫向延伸，而且必要時可將噴霧桿40、45按公知技術制成溢流桿。同樣，各排氣口52也可以類似的方式橫貫著設備橫向延伸，且可按公知技術加以制造。
在工段11輸出端部形成出料輥隙或液閘的輥32和33，其工作方式與上述輥15、16所述的一樣。
還應該理解的是，工段35-38僅僅是作為適當處理制造印刷電路電元用的板材S具代表性的工段進行說明的。其它在這類工段上可以進行的處理工序還有清洗工序、沖洗工序、干燥工序、去油污工序、檢查工序、沖洗工序、腐蝕背面工序，以及預浸漬、活化等濕法處理工序。在進行這些工序時，可以采用各種已知專利的各種已知元件和結構。舉例說，可以采用美國專利3，905，827的各種噴霧、泵送和貯液的操作;可以采用美國專利3，776，800的各種蝕刻和過濾操作;可以采用象美國專利3，801，387那樣的各種蝕刻劑清除法。此外，還可以采用象美國專利4，017，982那樣的各種干燥方法。另外，本發明的各種處理工段可以按美國專利4，015，706和4，046，248的原理付諸實施，即制成許多組件，按同樣的方式連接起來，且具有一公用的驅動裝置。還應該理解的是，在一個最佳實施例中，在處理中的各板材不僅按一般的水平路徑移動，而且還使其沿通常是扁平的水平平面取向。但從廣義上講，本發明可以包括對水平傳送垂直取向(類似于美國專利4，402，799中所公開的那種取向)的制品進行的處理。
此外，應該理解的是，在本發明如所附權利要求書中所規定的范圍內是可以對本工藝進行各種修改和更改的。
權利要求
1.一種可用電解法清除金屬板材上的保護層的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟(a)使各板材的至少某些平坦的外表面有一些部分具保護涂層；(b)令各板材連續地一個接一個沿預定的通常是水平的路徑傳送；(c)將各板材在使沿其通常是水平的路徑上傳送時，浸漬在并通過電解槽中；(d)在電解槽中設至少一個陰極；(e)在各板材沿其路徑通過電解槽傳送時，令陽極與各板材一個接一個地進行電接觸；和(f)維持電流在各陽極板材與陰極之間流過，以便電解清除各板材上的保護層。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法包括這樣的步驟，即在各板材沿其通常是水平的路徑上傳送時，將通常是在平坦的水平平面內的各板材維持在通常是平坦的水平方向取向。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該方法包括這樣的步驟，即在維持各板材通常是水平的取向時，一個接一個地連續地將各板材移離電解液槽。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，陽極與各板材進行電接觸的方法包括，在各板材通過電解槽傳送時，令各板材與電解槽中的各接觸輥接合。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在電解槽中浸漬板材的方法包括，在電解槽的進口處和出口處設置對向配置的輥對，作為阻止電解槽的液閘，同時維持電解槽液面高于相對配置的輥對。
6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該方法包括的下一個步驟是，在各板材沿其預定路徑前進且維持在通常是水平的取向時，至少將它們沖洗和干燥。
7.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該方法包括將保護層各成分從電解槽中沉淀出來并將它們收集起來以便從電解槽中除去的步驟。
8.如權利要求2所述的方法，其特征在于，提供板材的步驟包括提供各個具有至少一具保護涂層的銅表面的板材。
9.如權利要求1-8中任一權利要求所述的方法，其特征在于，給板材提供保護涂層的工序包括給各板材提供氧化物涂層。
10.如權利要求1-8中任一權利要求所述的方法，其特征在于，給板材提供保護涂層的步驟包括給板材提供鉻酸鹽涂層。
11.如權利要求1-8中任一權利要求所述的方法，其特征在于，給板材提供保護涂層的步驟包括給板材提供鉻酸鋅保護涂層。
12.如權利要求1-8中任一權利要求所述的方法，其特征在于，浸漬步驟包括令板材通過堿性電解槽。
13.如權利要求1-8中任一權利要求所述的方法，其特征在于，浸漬步驟包括令板材通過裝有氫氧化鈉溶液的電解槽。
14.如權利要求8所述的方法，其特征在于，給板材提供保護涂層的步驟包括給板材提供鉻酸鹽涂層，且其中的浸漬步驟包括令板材通過堿性電解槽。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，該步驟包括在使各板材維持通常是水平的取向時一個接一個連續地將板材移離電解槽，其中將各板材浸漬在電解槽中的步驟包括在電解槽的進口和出口處設置相對配置的輥對，以便起電解槽液閘的作用，同時保持電解槽液面高出該成對配置的輥對，其中在陽極與板材進行電接觸的步驟中包括在各板材通過電解槽傳送時使各板材在電解槽中與各接觸輥接合，該方法還包括將保護涂層的各成分從電解槽中沉淀出來并將它們收集起來以便將它們從電解槽中清除的步驟，以及接著而來的在各板材沿其預定路徑行進且維持在通常是水平的取向的同時將各板材至少加以沖洗和干燥的步驟。
16.一種可用電解法清除金屬板材上保護涂層的設備，其特征在于，該設備包括(a)保護涂層形成裝置，用以使板材的至少某些平坦外表面有一些部分形成保護涂層;(b)板材傳送裝置，用以沿預定的通常是水平的路徑一個接一個連續地傳送板材;(c)板材浸漬裝置，用以將各板材在其連續地沿其通常是水平的路徑傳送時浸漬在并通過電解槽中;(d)陰極裝置，用以在電解槽中提供至少一個陰極;(e)陽極板材電接觸裝置，用以在各板材沿其路徑通過電解槽時使其與陽極進行電接觸;和(f)電流流動維持裝置，用以維持電流在各陽極板材與陰極之間流動，以達到電解清除板材上保護涂層的目的。
17.如權利要求16所述的設備，其特征在于，該設備包括使板材平坦水平取向的維持裝置，用以在各板材沿其通常是水平的路徑傳送時使它們在通常是平坦水平平面內保持通常是平坦水平的方向取向。
18.如權利要求17所述的設備，其特征在于，該設備包括板材移動裝置，用以將各板材在其維持在其通常是水平方向取向時一個接一個地連續移離電解槽。
19.如權利要求17所述的設備，其特征在于，使陽極與各板材進行電接觸的裝置包括使各板材在其通過電解槽傳送時與各接觸輥接合。
20.如權利要求17所述的設備，其特征在于，將各板材浸漬在電解槽中的裝置包括在電解槽的進口和出口處相對配置的輥對，用以起電解槽液閘的作用，還包括使電解槽液面保持高于該相對配置的輥對的裝置。
21.如權利要求17所述的設備，其特征在于，該設備包括板材沖洗和干燥裝置，用以將板材在以后沿其預定路徑傳送且維持在通常是水平的取向時至少加以沖洗和干燥的裝置。
22.如權利要求17所述的設備，其特征在于，該設備包括沉積物收集裝置，用以收集保護涂層從電解槽中沉淀出來的成分。
23.如權利要求17所述的設備，其特征在于，提供板材的裝置包括提供各板材其上具有至少一層帶保護涂層的銅表面的裝置。
24.如權利要求16-23中任一權利要求所述的設備，其特征在于，給板材提供保護涂層的裝置包括提供帶氧化物涂層的板材的裝置。
25.如權利要求16-23中任一權利要求所述的設備，其特征在于，給板材提供保護涂層的裝置包括給板材提供鉻酸鹽涂層的裝置。
26.如權利要求16-23中任一權利要求所述的設備，其特征在于，給板材提供保護涂層的裝置包括給板材提供鉻酸鋅涂層的裝置。
27.如權利要求16-23中任一權利要求所述的設備，其特征在于，浸漬裝置包括使板材通過堿性電解槽的裝置。
28.如權利要求16-23中任一權利要求所述的設備，其特征在于，浸漬裝置包括使板材通過裝有氫氧化鈉溶液的電解槽的裝置。
29.如權利要求23所述的設備，其特征在于，給板材提供保護涂層的裝置包括給板板材提供鉻酸鹽涂層的裝置，且其中的浸漬裝置包括使板材通過堿性電解槽的裝置。
30.如權利要求29所述的設備，其特征在于，該設備包括板材移離裝置，用以在使各板材維持通常是水平的取向時一個接一個地連續將各板材移離電解液槽，其中將各板材浸漬在電解槽中的裝置包括相對配置的輥對裝置和電解槽液面維持裝置，相對配置的輥對裝置在電解液的進口和出口處，用以起電解槽液閘的作用，電解槽液面維持裝置用以維持電解槽液面高于該相對配置的輥對，其中用以使陽極與各板材進行電接觸的裝置包括使各板材通過電解槽傳送時，使其與各接觸輥在電解液中接合的裝置，該設備還包括將保護涂層從電解液中沉淀出來的成分收集起來的裝置以及在以后將各板材在其沿其預定的路徑行進且在其維持通常是水平方向的取向時至少加以沖洗和干燥的裝置。
全文摘要
本發明提出了一種從象印電路板、銅箔等之類的金屬板上清除保護涂層，例如各種鉻酸鹽涂層的工藝和設備，清除過程是在制品沿預定路徑傳送時以連續的方式進行的，具體作法是往制品上通電流，以電解清除保護層。
文檔編號C25F1/00GK1043351SQ8910649
公開日1990年6月27日 申請日期1989年8月14日 優先權日1988年12月7日
發明者F·格哈德·仙格, 安格斯·A·沃森, 肯尼思·E·仙納, 特里·R·科賓 申請人:劍卡特公司