電解槽、使用該電解槽的蝕刻液再生設(shè)備及再生方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種可以再生酸性蝕刻液以及回收銅的設(shè)備和方法，包括相互連接的反應(yīng)器和電解槽，所述反應(yīng)器包括一個(gè)預(yù)溢流室及第一、第二、第三溢流室，所述電解槽包括A隔間和B隔間，所述A隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2的第一陽(yáng)極室；用于回收銅的第一陰極室，以及置于所述第一陽(yáng)極室和和第一陰極室之間的中間室；所述B隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2和加速劑ClO3-的第二陽(yáng)極室，以及用于回收銅的第二陰極室；本發(fā)明的突出效果為：電解槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能很好地為再生過(guò)程提供需要的加速劑和反應(yīng)氣體；整個(gè)再生過(guò)程不需要添加任何再生用的添加劑；提高了蝕刻過(guò)程的穩(wěn)定性和靈活性，將大大改善蝕刻工藝。
【專利說(shuō)明】電解槽、使用該電解槽的蝕刻液再生設(shè)備及再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電解槽及使用該電解槽的再生蝕刻液以及回收銅的方法和設(shè)備，屬于資源再利用和有色金屬回收領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]全世界范圍內(nèi)，電器電子工業(yè)是增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)之一，印刷電路板作為電器電子產(chǎn)品的重要組成部分，產(chǎn)量也日益增加。常規(guī)的酸性蝕刻處理是將印刷電路板放入蝕刻機(jī)內(nèi)的蝕刻液中進(jìn)行蝕刻反應(yīng)。印刷板上銅的去除時(shí)間有限，且部分可能會(huì)因?yàn)橐恍┯袡C(jī)的或其他抗酸性的抗體阻止了與酸性蝕刻液建立導(dǎo)體，從而導(dǎo)致時(shí)間受到限制。
[0003]通常情況下，每分鐘去除30至60微米銅的速率是可以實(shí)現(xiàn)的。但是，由于銅的飽和且為維持一個(gè)可接受的處理速度，蝕刻液必須經(jīng)常性的更換，這樣就會(huì)造成大量的廢棄蝕刻液。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，蝕刻液的再生需按照如下蝕刻反應(yīng)添加添加劑(如過(guò)氧化氫H2O2，臭氧03，氯酸鈉NaClO3)才能實(shí)現(xiàn):
[0005]Cu+2HC1+H202 — CuC12+2H20 ；
[0006]Cu+2HC1+1/303 — CuC12+H20 ；
[0007]Cu+2HCl+l/3NaC103 — CuCl2+l/3NaCl+H20 ；
[0008]另外，傳統(tǒng)蝕刻工藝存在蝕刻銅的量和回收再生的量之間化學(xué)不匹配的現(xiàn)象，無(wú)論是蝕刻液的供給，排放或是銅回收系統(tǒng)，導(dǎo)致蝕刻液的再生和銅回收的效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種處理使用過(guò)的蝕刻液及回收銅的方法及專用設(shè)備，這種蝕刻液用來(lái)在蝕刻機(jī)內(nèi)蝕刻印刷電路板。
[0010]本發(fā)明的原理是:蝕刻過(guò)程中，按電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理[CuCl]++3Cr+Cu=>2[CuCl2]_，廢蝕刻液內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的復(fù)合[CuCl2]_，而再生過(guò)程則是將復(fù)合[CuCl2]_氧化成復(fù)合[CuCl]+,因?yàn)閇CuCl]+為一個(gè)對(duì)蝕刻反應(yīng)活躍的化學(xué)元素。
[0011]本發(fā)明的目的將通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0012]一種電解槽，包括設(shè)有電-電滲析系統(tǒng)的A隔間和內(nèi)設(shè)有電解系統(tǒng)的B隔間，所述A隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2的第一陽(yáng)極室；用于回收銅的第一陰極室，以及置于所述第一陽(yáng)極室和和第一陰極室之間的中間室；所述B隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2和加速劑ClO3-的第二陽(yáng)極室，以及用于回收銅的第二陰極室。
[0013]優(yōu)選的，所述B隔間包括2個(gè)第二陽(yáng)極室和2個(gè)第二陰極室，所述第二陽(yáng)極室和第二陰極室間隔設(shè)置。
[0014] 本發(fā)明還揭示了一種使用上述的電解槽的蝕刻液再生設(shè)備，包括:
[0015]一與蝕刻機(jī)內(nèi)的蝕刻液池連接的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括一個(gè)預(yù)溢流室及第一、第二、第三溢流室，所述蝕刻液從預(yù)溢流室流出后按序進(jìn)入三個(gè)溢流室，[0016]一與所述反應(yīng)器連接的電解槽，所述電解槽包括內(nèi)設(shè)有電-電滲析系統(tǒng)的A隔間和內(nèi)設(shè)有電解系統(tǒng)的B隔間，所述A隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2的第一陽(yáng)極室；用于回收銅的第一陰極室，以及置于所述第一陽(yáng)極室和和第一陰極室之間的中間室；所述B隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2和加速劑ClO3-的第二陽(yáng)極室，以及用于回收銅的第二陰極室；
[0017]所述電解槽還包括第一緩存槽和第二緩存槽，所述第一緩存槽的入口與所述預(yù)溢流室連接，所述第一緩存槽的出口與所述第一溢流室連接，所述第一緩存槽還與所述電解槽內(nèi)的第一陰極室和第二陰極室連通，所述第一陽(yáng)極室與第二緩存槽連通，所述中間室與第二溢流室連通，所述第二陽(yáng)極室與第一溢流室連通，所述反應(yīng)器與電解槽之間還設(shè)有氣體管路并將兩者連接起來(lái)，所述第三溢流室的出口連接于所述蝕刻機(jī)內(nèi)的蝕刻液池或蝕刻液噴頭。
[0018]優(yōu)選的，所述第一陽(yáng)極室和中間室之間設(shè)有僅限陽(yáng)離子從所述第一陽(yáng)極室進(jìn)入到中間室內(nèi)的陽(yáng)離子膜，所述中間室和第一陰極室之間設(shè)有僅限陰離子從所述第一陰極室進(jìn)入到中間室內(nèi)的陰離子膜。
[0019]優(yōu)選的,所述第一陰極室和第二陰極室內(nèi)設(shè)有鈦板電極，電流密度在I到10A/dm2之間。
[0020]優(yōu)選的，所述第一陽(yáng)極室內(nèi)包含硫酸溶液和鈦板電極，硫酸適宜的濃度為10%到20%之間，電流密度為I到5A/dm2。
[0021]優(yōu)選的，所述反應(yīng)器與電解槽之間設(shè)有的氣體管路具體包括:所述A隔間的第一陰極室、B隔間的第二陰極室及A隔間的第一陽(yáng)極室的氣體出口通過(guò)氣體管路與第一溢流室的氣體入口連接，所 述B隔間的第二陽(yáng)極室的氣體出口與第二溢流室的氣體入口連接。
[0022]優(yōu)選的，所述反應(yīng)器內(nèi)部管路包括:所述第一溢流室的過(guò)量氣體出口與第二溢流室的氣體入口連接，所述第二溢流室的過(guò)量氣體出口與第三溢流室的氣體入口連接。
[0023]本發(fā)明還揭示了一種蝕刻液再生方法，由相互連通的反應(yīng)器和電解槽完成，所述反應(yīng)器包括第一、第二、第三溢流室和一個(gè)預(yù)溢流室，所述電解槽由電-電滲析系統(tǒng)、電解系統(tǒng)，和第一、第二緩存槽組成，
[0024]所述再生酸性蝕刻液方法包括如下步驟，
[0025]含[CuCl2]_的廢酸性蝕刻液進(jìn)入至所述反應(yīng)器內(nèi)的預(yù)溢流室；
[0026]一小部分廢酸性蝕刻液從預(yù)溢流室中被注入電解槽的第一緩存槽中，剩余的廢酸性蝕刻液將流向第一溢流室；
[0027]進(jìn)入至第一緩存槽中的廢酸性蝕刻液被注入所述電解槽的電解系統(tǒng)和電-電滲析系統(tǒng)的陰極室內(nèi)析出銅，進(jìn)而變成低含銅量酸性蝕刻液再回到第一緩存槽內(nèi)，
[0028]所述低含銅量酸性蝕刻液返回到所述反應(yīng)器的第一溢流室內(nèi)；
[0029]進(jìn)入到第一溢流室內(nèi)的廢酸性蝕刻液和低含銅量酸性蝕刻液混合后,其中一部分被注入至所述電解系統(tǒng)的陽(yáng)極室內(nèi)，反應(yīng)后返回；另一部分將流向第二溢流室；
[0030]進(jìn)入到第二溢流室內(nèi)的廢酸性蝕刻液，其中一部分與所述電-電滲析系統(tǒng)的中間室相連，反應(yīng)后返回，另一部分將繼續(xù)流向第三溢流室，
[0031]再生后的酸性蝕刻液最終通過(guò)管路回到蝕刻機(jī)的噴嘴。
[0032]優(yōu)選的，第二緩存槽的中儲(chǔ)存的溶液是H2SO4，通過(guò)泵浦與電-電滲析系統(tǒng)中第一陽(yáng)極室內(nèi)的H2SO4溶液進(jìn)行循環(huán)。[0033]優(yōu)選的,所述電-電滲析系統(tǒng)的陽(yáng)極室內(nèi)產(chǎn)生的氣體O2被輸入到第一溢流室內(nèi)，電解系統(tǒng)陽(yáng)極室產(chǎn)生的O2和加速劑C103_被注入到第二溢流室內(nèi)。
[0034]優(yōu)選的，所述反應(yīng)器內(nèi)第一、第二、第三溢流室在被注入氣體時(shí)，均經(jīng)過(guò)一用磁石包裹的噴射泵浦。
[0035]本發(fā)明的突出效果為:
[0036]1、電解槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能很好地為再生過(guò)程提供需要的加速劑和反應(yīng)氣體；
[0037]2、整個(gè)再生過(guò)程不需要添加任何再生用的添加劑；
[0038]3、提高了蝕刻過(guò)程的穩(wěn)定性和靈活性，將大大改善蝕刻工藝。
[0039]以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1是本發(fā)明再生酸性蝕刻液以及回收銅設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖2是本發(fā)明再生酸性蝕刻液以及回收銅設(shè)備中在對(duì)銅進(jìn)行回收時(shí)反應(yīng)器內(nèi)的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
[0042]圖3是本發(fā)明再生酸性蝕刻液以及回收銅設(shè)備中在對(duì)銅進(jìn)行回收時(shí)電解槽內(nèi)的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
[0043]圖4是本發(fā)明再生酸性蝕刻液以及回收銅設(shè)備中在對(duì)銅進(jìn)行回收時(shí)，電解槽B隔間內(nèi)的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
`[0044]圖5是本發(fā)明再生酸性蝕刻液以及回收銅設(shè)備中在對(duì)銅進(jìn)行回收時(shí)，電解槽A隔間內(nèi)的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]本發(fā)明揭示了一種可以再生酸性蝕刻液以及回收銅的設(shè)備和方法。
[0046]如圖1至圖5所示，印刷電路板3在蝕刻機(jī)I內(nèi)經(jīng)過(guò)噴嘴4噴灑的蝕刻液2的處理。然后收到漂洗模塊5的漂洗。經(jīng)過(guò)蝕刻，蝕刻液2成為酸性蝕刻廢液，被送往反應(yīng)器6，廢液中可能包含有如下化學(xué)物質(zhì):鹽酸，氯化銅，氯化鈉，高氯酸鈉和水。經(jīng)過(guò)處理，來(lái)自反應(yīng)器6的再生酸性蝕刻液2將被送往蝕刻機(jī)I的噴頭4內(nèi)。
[0047]具體的，所述與蝕刻機(jī)相連的反應(yīng)器6包括3個(gè)溢流室和一個(gè)預(yù)溢流室6a，3個(gè)溢流室分別為第一溢流室6b，第二溢流室6c，第三溢流室6d。同時(shí)反應(yīng)器6又和電解槽7相連，所述電解槽7由電-電滲析系統(tǒng)7a，電解系統(tǒng)7b和第一緩存槽7c、第二緩存槽7d組成。反應(yīng)器內(nèi)最后一次溢流的第三溢流室6d與蝕刻機(jī)內(nèi)的噴嘴4相連。
[0048]再生酸性蝕刻液以及回收銅的具體過(guò)程為:
[0049]含[CuCl2]_的廢酸性蝕刻液進(jìn)入至所述反應(yīng)器內(nèi)的預(yù)溢流室6a處；
[0050]一小部分廢酸性蝕刻液通過(guò)管路9從預(yù)溢流室中被注入電解槽7的第一緩存槽7c中，剩余的廢酸性蝕刻液將流向第一溢流室6b中；
[0051]進(jìn)入至第一緩存槽7c中的廢酸性蝕刻液通過(guò)管路16被注入所述電解槽7的電解系統(tǒng)7b和電-電滲析系統(tǒng)7a的陰極室內(nèi)析出銅，用來(lái)降低含銅量，實(shí)現(xiàn)化學(xué)再生，進(jìn)而變成低含銅量酸性蝕刻液，經(jīng)管路17再回到第一緩存槽7c內(nèi)。[0052]所述低含銅量酸性蝕刻液再經(jīng)管路19返回到所述反應(yīng)器的第一溢流室6b內(nèi)，以此來(lái)平衡廢酸性蝕刻液2中銅的濃度；
[0053]進(jìn)入到第一溢流室6b內(nèi)的廢酸性蝕刻液2和低含銅量酸性蝕刻液，混合后,其中一部分通過(guò)管路10被注入至所述電解系統(tǒng)的陽(yáng)極室內(nèi)，反應(yīng)后通過(guò)管路12返回；另一部分將流向第二溢流室6c ；
[0054]進(jìn)入到第二溢流室6c內(nèi)的廢酸性蝕刻液，其中一部分通過(guò)管路11與所述電-電滲析系統(tǒng)7a的中間室相連，反應(yīng)后經(jīng)管路13返回，另一部分將繼續(xù)流向第三溢流室6d進(jìn)行再一次的再生氧化反應(yīng)。
[0055]最終，再生后的酸性蝕刻液最終通過(guò)管路20回到蝕刻機(jī)I的噴嘴4，開(kāi)始新一輪的循環(huán)。
[0056]具體的，
[0057]含[CuCl2]_的廢酸性蝕刻液進(jìn)入至一反應(yīng)器內(nèi)，按電化學(xué)式(I) (4) (5)氧化生成[CuCl2]+,
[0058]2CuC12-+2H.+1/202 — 2CuCl.+2Cr+H20 ; (I )，
[0059]2CuCV+l/3C103>2H+— 2CuCl++H20+7/3Cr (4)；
[0060]2CuC12-+C12+4H.— 2CuCl.+HCl (5)。
[0061]—與所述反應(yīng)器連接的電解槽包括一電-電滲析系統(tǒng)和一電解系統(tǒng)，所述電-電滲析系統(tǒng)和電解系統(tǒng)按電化學(xué)式(2)為所述反應(yīng)器內(nèi)提供所需反應(yīng)氣體:
[0062]H2O — 2H.+l/202+2e- (2)，
[0063]所述電解系統(tǒng)按電化學(xué)式(3) (7) (8)為所述反應(yīng)器內(nèi)提供加速劑:
[0064]Cl +3H20 — ClO3 +6H++6e (3),
[0065]2C1 — Cl2+2e (7);
[0066]C12+6H20 — 2C103>12H++12e- (8)。
[0067]所述反應(yīng)器內(nèi)得到的[CuCl2]+回送至酸性蝕刻液使用工位中。
[0068]進(jìn)一步的，所述電-電滲析系統(tǒng)和電解系統(tǒng)內(nèi)按照電化學(xué)式(6)回收銅，
[0069]CuCl++2e — Cu+Cl (6)。
[0070]進(jìn)一步的，所述電-電滲析系統(tǒng)按電化學(xué)式(9)為酸性蝕刻液提供額外的酸性溶液，
[0071]2H++2Cr—2HC1 (9)。
[0072]本發(fā)明中反應(yīng)器主要是將蝕刻材料產(chǎn)生的Cu(I)氧化成Cu(II)。反應(yīng)器內(nèi)包含三次溢流和一次預(yù)溢流,用來(lái)降低流速并通過(guò)給每次溢流增加一次循環(huán)來(lái)提高反應(yīng)時(shí)間。每個(gè)溢流都包含用磁石包裹的噴射泵浦，益處便是當(dāng)氣體/液體混合物通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，可以選擇性的通過(guò)兩種銅絡(luò)合物。此外，考慮到濃度為3%左右抗磁性Cu (I)絡(luò)合物和濃度為97%左右順磁性Cu (II)絡(luò)合物不同的濃度和磁場(chǎng)特性，它會(huì)增加銅絡(luò)合物Cu (I)和噴射泵浦內(nèi)吸入的氣體的碰撞機(jī)率。隨后，Cu (I)絡(luò)合物被迫流出流經(jīng)噴射泵浦的溶液之外，溶液因噴射泵浦內(nèi)的氣體而分層，因而優(yōu)化了 Cu(I)到Cu(II)的氧化反應(yīng)。
[0073]經(jīng)過(guò)蝕刻處理后蝕刻機(jī)內(nèi)的廢酸性蝕刻液含有Cu (I)，將全部被送往反應(yīng)器內(nèi)的預(yù)溢流室，其中一小部分將被注入第一緩存槽7c，第一緩存槽7c連接到電解槽的陰極室用來(lái)回收蝕刻銅。剩余的大部分將繼續(xù)流入反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)過(guò)第一次溢流，第一次溢流和電解槽的B隔間的陽(yáng)極室繼續(xù)溶液的循環(huán)，氧化反應(yīng)依托高氯酸鹽的存在，加上借助于磁性噴射泵浦從蝕刻機(jī)、AB隔間的陰極室提取的氣體，以及從A隔間陽(yáng)極室提取的氧氣開(kāi)始進(jìn)行。此外，電解槽緩存槽內(nèi)除銅后的溶液將被添加到第一次溢流，以此來(lái)降低廢酸性蝕刻液中銅的濃度。
[0074]經(jīng)過(guò)第一次溢流已部分再生及被除銅的廢酸性蝕刻液將流向第二次溢流進(jìn)行Cu⑴到Cu(II)的化學(xué)氧化反應(yīng)，因此，第二次溢流和電解槽的A隔間的中間室開(kāi)始循環(huán)溶液，通過(guò)H+離子和Cl—離子的移動(dòng)，蝕刻液因?yàn)镠Cl的產(chǎn)生變得豐富。另外，通過(guò)配有磁性噴射泵浦的內(nèi)部循環(huán)，電解槽中的的A、B隔室中的陽(yáng)極室產(chǎn)生的氧氣將被抽出并注入到蝕刻液中去完成如下的氧化反應(yīng):[CuC12]_+H++1/402 — [CuCl].+Cr+l/2H20。
[0075]廢酸性蝕刻液的再生將在經(jīng)過(guò)反應(yīng)器內(nèi)第三次溢流后完成，第二次溢流注入溶液后剩余的來(lái)自電解槽的過(guò)量氣體02被重新注入，Cu++銅離子轉(zhuǎn)化成復(fù)合銅[CuCl]+從而完成氧化反應(yīng)，復(fù)合銅[CuCl]+來(lái)源于Cu(I)的氧化。
[0076]本發(fā)明中，廢酸性蝕刻液在經(jīng)過(guò)每一次溢流的停留時(shí)間，尤其是第二次和第三次至少為I分鐘。此外，噴射泵浦每分鐘的流量是其特定溢流量的兩倍，以此來(lái)為化學(xué)反應(yīng)和再生提供完整的時(shí)間。
[0077]本發(fā)明中，電解槽中B隔室的容量不超過(guò)整個(gè)電解槽容量的10%，以此避免系統(tǒng)中Cl2的濃度過(guò)大。
[0078]本發(fā)明既要滿足銅回收又要實(shí)現(xiàn)蝕刻液再生，就需要用到一個(gè)配有緩存槽的電解槽，電解和電-電滲析的組合不僅可以回收銅，還可以產(chǎn)生廢酸性蝕刻液再生所需的氧氣，酸性H+和蝕刻加速劑高氯酸。
[0079]為保持再生循環(huán)蝕刻機(jī)內(nèi)銅的濃度在反應(yīng)器處在最佳水平，來(lái)自電解槽緩存槽內(nèi)銅的含量較低的蝕刻液將按照系統(tǒng)銅控制裝置的需求，被注入反應(yīng)器中進(jìn)行第一次溢流。第一緩存槽本身與電解槽的陰極室循環(huán)蝕刻溶液，在陰極室里，銅被電解。同時(shí)，一小部分來(lái)自蝕刻機(jī)反應(yīng)器預(yù)溢流室內(nèi)的廢蝕刻液將被儲(chǔ)存于電解槽的緩存槽內(nèi)，因?yàn)樗你~的濃度在上升，速率為1.5%到3%，考慮到電解Cu (I)所需的能量是電解Cu(II)的1/2，按照如下公式，這種特性將使得電解的速率提高1.5%到3%: [CuCl]++2e_ — Cu+Cl_、[CuCl2] +e — Cu+2C1。
[0080]具體舉例:
[0081]一臺(tái)配備一個(gè)流速為18，0001/h的泵浦的蝕刻機(jī)，每小時(shí)可以蝕刻30kg銅，蝕刻液中銅的濃度大約為145g/l〈共2，610kg Cu (II) >，依據(jù)如下反應(yīng)[CuCl]++3Cl_+Cu — 2[CuC12]_，每小時(shí)蝕刻30kg銅會(huì)產(chǎn)生60kg的Cu(I)。因此，在反應(yīng)室的預(yù)溢流室中將得到包含97，7%的Cu(II)和2，27%的Cu(I)的溶液。
[0082]另一方面，含有Cu(I)銅的廢酸性蝕刻液中缺乏含氧成分，擁有可以降低陰極的蝕刻速度的優(yōu)點(diǎn)，從而提高銅回收的效率。
[0083]本發(fā)明中，電解槽中陰極室包含一個(gè)陰極鈦板和一個(gè)陰離子膜，電流密度在I到ΙΟΑ/m2之間。通過(guò)的液體需保持低速，且陰極和陽(yáng)極之間的電壓不超過(guò)10V，以避免因發(fā)熱造成的損失。
[0084]按照在陰極室內(nèi)如下化學(xué)反應(yīng):[CuCl]++2e — Cu+Cl、[CuCl2] +e — Cu+2C1 ,將得到金屬銅和氯離子，它們會(huì)向B隔間的陽(yáng)極室和A隔間的中間室移動(dòng)。[0085]值得注意的是，所得銅的形式取決于陰極溶液中銅的含量:當(dāng)陰極溶液中銅的濃度小于20g/l，電流密度大于5A/dm2時(shí)，銅將以銅粉末的形式被電解，而當(dāng)銅的濃度高于20g/l,電流密度小于5A/dm2時(shí)，銅將以緊湊的銅板形式被電解。
[0086]為了通過(guò)電解槽產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)廢酸性蝕刻液再生所需的氧氣和酸性H+，電解槽的A隔室具有三個(gè)小室，一個(gè)陽(yáng)極室，一個(gè)中間室，一個(gè)陰極室。中間室和陽(yáng)極室由一個(gè)陽(yáng)離子膜隔開(kāi)，和陰極室由一個(gè)陰離子膜隔開(kāi)。陽(yáng)極室包含硫酸(H2SO4)溶液和鈦板電極，硫酸適宜的濃度為10%到20%之間，電流密度為I到5A/dm2。根據(jù)陽(yáng)極室的化學(xué)反應(yīng)=H2O — 1/202+2Η+，將產(chǎn)生氧氣O2，該氧氣O2將被提取并注入到反應(yīng)器中的第一次溢流中的廢酸性蝕刻液中。在電場(chǎng)的作用下，H+進(jìn)入中間室并在溶液中形成酸性HC1，隨后中間室溶液與反應(yīng)器內(nèi)第二次溢流進(jìn)行循環(huán)。
[0087]為產(chǎn)生借助于電滲析膜可以加快電解銅速率的加速劑高氯酸鹽，電解槽的B隔室包含兩個(gè)小隔間，一個(gè)陽(yáng)極室和一個(gè)陰極室，按照如下化學(xué)反應(yīng)，陽(yáng)極將產(chǎn)生高氯酸鹽，酸和氧氣:
[0088]Cl +3H20 — ClO3 +6H++6e
[0089]H2O — 2H++l/202+2e_
[0090]總之，完全再生的酸蝕刻液將連續(xù)不斷地提供給蝕刻機(jī)的噴桿，經(jīng)過(guò)蝕刻工藝，又作為廢蝕刻溶液回到反應(yīng)器內(nèi)。反應(yīng)器內(nèi)預(yù)溢流室中的一小部分溶液將直接導(dǎo)入電解槽的陰極室，通過(guò)電解來(lái)降低溶液中銅的濃度，剩余的大部分將經(jīng)過(guò)反應(yīng)器內(nèi)另外兩個(gè)連續(xù)的小室的處理。這兩個(gè)小室與電解槽陽(yáng)極室相連，產(chǎn)生的氧氣將Cu(I)氧化成Cu(II),產(chǎn)生HCl用來(lái)酸化生產(chǎn)溶液，蝕刻加速劑高氯酸鹽也被添加到溶液中。反應(yīng)器內(nèi)的第三室將提供給蝕刻機(jī)噴桿富含[CuCl2]-的完全再生的蝕刻酸性溶液，從而重復(fù)另一周期的蝕刻和回收。
[0091]其次，本發(fā)明提高了蝕刻過(guò)程的穩(wěn)`定性和靈活性，將大大改善蝕刻工藝。傳統(tǒng)蝕刻工藝存在蝕刻銅的量和回收再生的量之間化學(xué)不匹配的現(xiàn)象，無(wú)論是蝕刻液的供給，排放或是銅回收系統(tǒng)。為取得穩(wěn)定的蝕刻進(jìn)程，必須保持Cu (I)的濃度在0，01%以下，從而才能提供一個(gè)良好的蝕刻結(jié)果。因此，本發(fā)明中，蝕刻機(jī)和電解槽同步運(yùn)行，以此來(lái)持續(xù)提供所需的再生蝕刻溶液，而不受生產(chǎn)波動(dòng)的影響。因此，任何對(duì)蝕刻過(guò)程產(chǎn)生負(fù)面影響的再生過(guò)程的中斷將不會(huì)發(fā)生。
[0092]按照如下舉例，蝕刻Ikg的金屬銅:
[0093](I) 2kg以Cu⑴形式存在的銅按照如下公式產(chǎn)生:[CuCl]++3Cl_+Cu —2[CuC12]_。
[0094](2)蝕刻機(jī)內(nèi)回收Ikg的蝕刻銅的同時(shí)，電解室內(nèi)將產(chǎn)生251.8gr的氧氣02，574.44gr 的 HCl。
[0095](3)要再生蝕刻機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的2kg的Cu(I)，按照如下公式，需251.8gr的氧氣O2和574.44gr 的 HC1，[CuCl2] >H++l/402 ^ [CuC1]++C1_+1/2H20。
[0096]因此，電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體和酸的量等同于再生所需的量。在上述例證中，再生2kg Cu (I)所需的試劑量等同于電解槽內(nèi)加速劑隔室(B隔間)陽(yáng)極產(chǎn)生的量，加速劑隔室必須與蝕刻機(jī)同步運(yùn)行以此來(lái)保證蝕刻和回收之間的平衡。此外，電解槽需包含兩個(gè)隔室，其中加速劑隔室必須在蝕刻材料減少的同時(shí)工作以此來(lái)為連續(xù)的再生過(guò)程提供足夠的試劑。
[0097]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是，處理廢酸性蝕刻液工藝的蓄水池中的酸性蝕刻液，經(jīng)過(guò)回收和分別處理，將直接供給蝕刻機(jī)的噴嘴然后噴灑在印刷電路板上。同時(shí)，使用過(guò)的和/或廢酸性蝕刻液將被收集，隨后經(jīng)過(guò)廢酸性蝕刻液處理工藝/系統(tǒng)處理，之后再作為高質(zhì)量的蝕刻液提供給蝕刻機(jī)的噴嘴。
[0098]本發(fā)明并不限于前述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)精髓的啟示下，還可能做出其他變更 ，但只要其實(shí)現(xiàn)的功能與本發(fā)明相同或相似，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電解槽，其特征在于:包括設(shè)有電-電滲析系統(tǒng)的A隔間和內(nèi)設(shè)有電解系統(tǒng)的B隔間，所述A隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2的第一陽(yáng)極室；用于回收銅的第一陰極室，以及置于所述第一陽(yáng)極室和和第一陰極室之間的中間室；所述B隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2和加速劑Cio3-的第二陽(yáng)極室，以及用于回收銅的第二陰極室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于:所述B隔間包括2個(gè)第二陽(yáng)極室和2個(gè)第二陰極室，所述第二陽(yáng)極室和第二陰極室間隔設(shè)置。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的電解槽的蝕刻液再生設(shè)備，其特征在于:包括， 一與蝕刻機(jī)內(nèi)的蝕刻液池連接的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括一個(gè)預(yù)溢流室及第一、第二、第三溢流室，所述蝕刻液從預(yù)溢流室流出后按序進(jìn)入三個(gè)溢流室， 一與所述反應(yīng)器連接的電解槽，所述電解槽包括內(nèi)設(shè)有電-電滲析系統(tǒng)的A隔間和內(nèi)設(shè)有電解系統(tǒng)的B隔間，所述A隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2的第一陽(yáng)極室；用于回收銅的第一陰極室，以及置于所述第一陽(yáng)極室和和第一陰極室之間的中間室；所述B隔間包括用于產(chǎn)生反應(yīng)氣體O2和加速劑C103_的第二陽(yáng)極室，以及用于回收銅的第二陰極室； 所述電解槽還包括第一緩存槽和第二緩存槽，所述第一緩存槽的入口與所述預(yù)溢流室連接，所述第一緩存槽的出口與所述第一溢流室連接，所述第一緩存槽還與所述電解槽內(nèi)的第一陰極室和第二陰極室連通，所述第一陽(yáng)極室與第二緩存槽連通，所述中間室與第二溢流室連通，所述第二陽(yáng)極室與第一溢流室連通，所述反應(yīng)器與電解槽之間還設(shè)有氣體管路并將兩者連接起來(lái)，所述第三溢流室的出口連接于所述蝕刻機(jī)內(nèi)的蝕刻液池或蝕刻液噴頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蝕刻液再生設(shè)備，其特征在于:所述第一陽(yáng)極室和中間室之間設(shè)有僅限陽(yáng)離子從所述第一陽(yáng)極室進(jìn)入到中間室內(nèi)的陽(yáng)離子膜，所述中間室和第一陰極室之間設(shè)有僅限陰離子從所述第一陰極室進(jìn)入到中間室內(nèi)的陰離子膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蝕刻液再生設(shè)備，其特征在于:所述第一陰極室和第二陰極室內(nèi)設(shè)有鈦板電極，電流密度在I到10A/dm2之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蝕刻液再生設(shè)備，其特征在于:所述第一陽(yáng)極室內(nèi)包含硫酸溶液和鈦板電極，硫酸適宜的濃度為10%到20%之間，電流密度為I到5A/dm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蝕刻液再生設(shè)備，其特征在于:所述反應(yīng)器與電解槽之間設(shè)有的氣體管路具體包括:所述A隔間的第一陰極室、B隔間的第二陰極室及A隔間的第一陽(yáng)極室的氣體出口通過(guò)氣體管路與第一溢流室的氣體入口連接，所述B隔間的第二陽(yáng)極室的氣體出口與第二溢流室的氣體入口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蝕刻液再生設(shè)備，其特征在于:所述反應(yīng)器內(nèi)部管路包括:所述第一溢流室的過(guò)量氣體出口與第二溢流室的氣體入口連接，所述第二溢流室的過(guò)量氣體出口與第三溢流室的氣體入口連接。
9.一種蝕刻液再生方法，其特征在于:由相互連通的反應(yīng)器和電解槽完成，所述反應(yīng)器包括第一、第二、第三溢流室和一個(gè)預(yù)溢流室，所述電解槽由電-電滲析系統(tǒng)、電解系統(tǒng)，和第一緩存槽、第二緩存槽組成， 所述再生酸性蝕刻液方法包括如下步驟， 含[CuCl2] -的廢酸性蝕刻液進(jìn)入至所述反應(yīng)器內(nèi)的預(yù)溢流室； 一小部分廢酸性蝕刻液從預(yù)溢流室中被注入電解槽的第一緩存槽中，剩余的廢酸性蝕刻液將流向第一溢流室； 進(jìn)入至第一緩存槽中的廢酸性蝕刻液被注入所述電解槽的電解系統(tǒng)和電-電滲析系統(tǒng)的陰極室內(nèi)析出銅，進(jìn)而變成低含銅量酸性蝕刻液再回到第一緩存槽內(nèi)， 所述低含銅量酸性蝕刻液返回到所述反應(yīng)器的第一溢流室內(nèi)； 進(jìn)入到第一溢流室內(nèi)的廢酸性蝕刻液和低含銅量酸性蝕刻液混合后，其中一部分被注入至所述電解系統(tǒng)的陽(yáng)極室內(nèi)，反應(yīng)后返回；另一部分將流向第二溢流室； 進(jìn)入到第二溢流室內(nèi)的廢酸性蝕刻液，其中一部分與所述電-電滲析系統(tǒng)的中間室相連，反應(yīng)后返回，另一部分將繼續(xù)流向第三溢流室， 再生后的酸性蝕刻液最終通過(guò)管路回到蝕刻機(jī)的噴嘴。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻液再生方法，其特征在于:所述第二緩存槽的中儲(chǔ)存的溶液是H2SO4，通過(guò)泵浦與電-電滲析系統(tǒng)中第一陽(yáng)極室內(nèi)的H2SO4溶液進(jìn)行循環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻液再生方法，其特征在于:所述電-電滲析系統(tǒng)的陽(yáng)極室內(nèi)產(chǎn)生的氣體O2被輸入到第一溢流室內(nèi)，電解系統(tǒng)陽(yáng)極室產(chǎn)生的O2和加速劑C103_被注入到第二溢流室內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蝕刻液再生方法，其特征在于:所述反應(yīng)器內(nèi)第一、第二、第三溢流室在被注入氣體時(shí)，均經(jīng)過(guò)一`用磁石包裹的噴射泵浦。
【文檔編號(hào)】C23F1/46GK103757664SQ201410001343
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】耐迪·薩多克 申請(qǐng)人:陶克（蘇州）機(jī)械設(shè)備有限公司