專利名稱：分離制備印刷電路板時產生的有機工藝溶液的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的分離制備印刷電路板時產生的有機工藝溶液的方法。
在許多生產和處理過程中都會產生溶液，這些溶液一方面由于其成份和毒性不能直接排放到下水管路中，另一方面由于含有有價值的物質，對其回收及再利用在經濟上是重要的。例如在照相加工工業(yè)中會始終產生含有化學物質的處理和洗滌溶液，對其在排放或再利用前必須進行處理。
在DE-OS-4236713中記載了一種將溶解在液體中的組份分離出來的方法，以便凈化負載低的廢水及含有低含量溶解的組份的液體，以及回收溶解的化學物質并且進而使溶劑變成可再利用形式。為此在分離及凈化階段交替采用兩個膜過濾器，其中第一個膜過濾器適用于在流量高并且濃度低的情況下將溶解的組份分離出來并且第二個膜過濾器是為流量低和濃度高的情況設計的。采用此方法可由光化學處理浴排放的廢水中分離出光化學材料并進行處理。
而且在其它領域也采用過濾方法進行分離、濃縮和/或對混合物凈化。
例如在刊于“表面+JOT”(Oberflaeche+JOT)雜志，1979年第7期，355～360頁中的文章“方法的具體組成”(“Baustein derWeisen”)對超濾的各種應用領域做了說明，其應用領域主要在于油/水乳液的分離并且涉及旨在水和化學材料回收的脫脂浴的循環(huán)過程。
另外，EP-A-0521369對一種用于處理乙二醇基的發(fā)動機冷卻劑的裝置和方法做了說明，其中采用反滲透，以便從濃縮的發(fā)動機冷卻劑溶液中例如將乙二醇分離出來。
在經常要使用侵蝕性的有機溶劑的生產電路板或半導體工業(yè)部門中迄今尚未有這類方法。但在這些部門也會產生大量的溶液并且尤其是有機溶液，這些溶液或者需要消納或者必須對其處理，以便再利用。
迄今這類工藝介質或工藝溶液的分離是通過在高溫和負壓情況下進行蒸餾實現的。為此自然需要很多能量和付出高昂的設備費用，以及安全技術費用，尤其需要采取防爆措施。在采用這種通常的方法時的蒸餾殘渣是樹脂和填料的混合物，對這些混合物必須消除或燃燒掉。
在US-PS-4786417中記載了另外一種消納方法，其中首先對含有溶于水的光刻膠材料的溶液進行超濾，重新利用超濾的滲透物并且將分離出的光刻膠材料利用電磁輻射進行聚合，以實現簡單的消除。
同樣這種方法具有缺點，即其中僅溶劑，在本例的情況中為水被再利用，而對溶解的并且部分有價值的有機物質則要付出較大的代價進行消納。
故本發(fā)明的任務在于，專門為印刷電路板生產領域提出一種方法，采用該方法可以實現對工藝溶液的分離以及對溶液中的多種組分的再利用。
通過權利要求1的特征解決了這項任務。
采用本發(fā)明的方法可實現將印刷電路板生產中產生的有機工藝溶液分離成有機工藝溶劑、水、溶解的物質和正溶解的固體及對其各個組份的再利用。其中通過精濾(Feinstfiltration)實現溶劑和溶解在溶劑中物質的分離。
采用本發(fā)明方法分離時將至少產生二部分，其中一部分優(yōu)選主要含有的是溶劑并且另一部分主要含有的是其中溶解的物質。分離后兩部分至少可以得到部分再利用。
因而采用本發(fā)明的方法可實現對工藝溶劑以及對溶解在溶劑中物質至少部分的再利用。
本發(fā)明方法的優(yōu)點是，僅需要很少量的投資并且另外與現有蒸餾方法相比可以節(jié)省大量的能量。其中由于縮減了蒸餾費用，因而可節(jié)省達90％以上的能量。
另外由于對溶劑以及溶解在溶劑中的物質的再利用，因而明顯地降低了生產印刷電路板的材料費用。
最后，采用本發(fā)明的方法可以減少或甚至完全避免在制備印刷電路板時產生的廢料，從而同時可以節(jié)省否則必要的，并且由于在制備印刷電路板時所采用的部分具有侵蝕性的溶劑所造成的，同樣耗資很大的消納費用。
最后一點正是目前觀注的重要問題，當前越來越力求實現盡可能經濟的并且保護環(huán)境的對化學物品的應用。
在本發(fā)明方法中宜采用微濾、超濾、反滲透或全蒸發(fā)作為精濾方法。其中對這些方法的選用視待分離的工藝溶液的成份而定。
為了提高過濾的效率宜首先將可能在工藝溶液中含有的固體或填料分離出。該分離可通過采用過濾、沉降、傾斜澄清、離心分離或其它方法，尤其是那些基于質量區(qū)別的方法加以實現。
另外作為附加的工序，在過濾后將含有溶解的物質以及溶劑殘余物的濃縮的滯留物(Retentat)在負壓和低溫情況下蒸餾，以便實現進一步提純和接著的再利用。
其中蒸餾溫度要低于硬化的臨界溫度和時間組合，其中溫度優(yōu)選約120℃至約160℃。同樣所采用的負壓的高度也取決于此組合，該負壓優(yōu)選在約90,000至約50,000Pa(約900至約500毫巴)。
另外還可以有一個用于將水由回收的溶劑中分離出來的工序，該工序可作為超濾、反滲透或作為全蒸發(fā)進行。
將水附加分離出來的優(yōu)點是，可對濃縮狀況下的溶劑繼續(xù)利用或者當作為混合液使用時，可以以較高的精度調整配比。
另外所采用的溶劑可能是具有吸濕特性的，這會導致水的進一步富集。在此情況時尤其優(yōu)選對水的附加分離。
在過濾時宜采用耐有機溶液的膜。這一點對諸如乙基二甘醇或甲基吡咯烷酮溶液等侵蝕性有機溶液是尤其必要的。另外膜應具有取決于有待分離工藝溶液的相應的合適孔尺寸，以便因此最佳地實現溶解物質與溶劑的分離。
優(yōu)選由下組膜中選用濾膜有機的，尤其是非對稱的有機聚合物膜，優(yōu)選由聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚乙烯(PE)制成的膜，和無機膜，尤其是陶瓷或碳膜，和礦物質涂層的無機膜。
采用本發(fā)明方法時另外還可以有益地實現工藝溶液的處理組份的循環(huán)，因而處理方法可以直接與印刷電路板制備方法結合在一起。
作為工藝溶液例如是感光漆顯影(Fotostopplackentwicklung)時產生的乙基二甘醇-感光漆(Fotostopplack)-溶液、感光漆顯影時產生的丁基二甘醇-感光漆-溶液、感光漆顯影時產生的γ-丁內酯-感光漆-溶液、N-甲基吡咯烷酮-漆-溶液和在剝膜過程(Stripprozessen)中產生的混合液以及其它溶劑-感光漆或溶劑-光刻膠(Resist)-溶液。
另外也可以對在提純過程中產生的溶劑進行處理，其中與制備印刷電路板沒有直接聯系的有機物質溶解在溶劑中。
優(yōu)選由下述溶劑組中選出用于再利用的工藝溶液的有機溶劑乙基二甘醇(EDG)、二甘醇單乙基醚(分子量134.2克/摩爾)、丁基二甘醇(BDG)、二甘醇單丁醚(分子量162.23克/摩爾)、γ-丁內酯(GBL)、二氫-2(3H)-呋喃酮(分子量86.09克/摩爾)、N-甲基吡咯烷酮(NMP分子量99.1克/摩爾)、乙酸甲氧基丙酯(MPA)、丙二醇甲基醚乙酸酯(分子量132克/摩爾)和DY950(Ciba-Geigy AG的產品，巴塞爾，瑞士，其中所述產品含有γ-丁內酯以及其它的添加物)以及其混合物。
但也可以應用其它的在有機液體中的漆或有機物質的溶液。其中基于分子量以及顆粒粒度的區(qū)別采用本發(fā)明方法是可能的。
下面將根據對實施例的說明并對照附圖對本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征加以說明。
圖中示出

圖1實施本發(fā)明方法的設備的示意圖。
對照附圖1對本發(fā)明的實施方式進行說明。
在第一步中將有待分離的有機工藝溶液通過管道1被輸送給用于分離不溶解的固體物質或填料的裝置2，例如輸送給沉降裝置。通過沉降大部分不溶解的物質被分離出。
接著采用預過濾器3進行過濾，以便將尚存的不溶解物質分離出。在預過濾器3被堵塞時，可采用第二個預過濾器3′，對其可以交替采用。其中通過對相應閥門16的控制實現預過濾器3和3′間的選擇。
此后去除掉固體的、但仍含有溶劑和溶解在溶劑中物質的工藝溶液到達兩個接受容器5或6中的一個。其中同樣通過閥門控制兩個接受容器5和6間的選擇。然后溶液由相應的接受容器被輸送給超濾組件7，在該組件中通過超濾進行溶液的分離。
通過超濾被分離成含有溶劑的滲透液，該滲透液經管道9被排出，以及主要含有濃縮的溶解物質及殘余溶劑的滯留物。這些滯留物然后通過管道8被送回接受容器5和6中的一個。
接著滯留物可被重新輸送給超濾組件7并且可以任意地重復進行超濾。
同樣可以在重新進行超濾前用新的工藝溶液對滯留物進行稀釋，所述工藝溶液是通過預過濾器3或3′輸送到接受容器5或6中的。
在對含有溶解的物質的滯留物充分純化后，該滯留物由接受容器5或6被輸送給蒸餾裝置13，在此處殘存的溶劑經蒸餾被分離出并獲得回收的溶解物質。這些溶解物質通過管道14被排出并被收集在收集容器17內并可供再利用。另外同樣也可以把蒸餾的不同餾分引入不同的收集容器內，從而也可以將多個溶解的物質相互分開。
經超濾獲得的溶劑滲透物經管道9被輸送到全蒸發(fā)組件10并在此處利用全蒸發(fā)脫水。含有經全蒸發(fā)獲得的主要含水的滲透物然后通過管道11被排出。
經全蒸發(fā)獲得的含有脫水的溶劑的滯留物通過管道12被輸送給管道15，管道15接在收集容器18上，在收集容器內保存有回收的有機溶劑，以備再利用。
同樣也可以通過管道15將在蒸餾裝置13內蒸餾后獲得的純溶劑輸送給收集容器18，在該收集容器內所述純溶劑與經全蒸發(fā)獲得的溶劑一并收集并可輸送以供再利用。
下面將對一具體的實施例進行說明在制備焊接電路涂層(Loetstoppabdeckungen)時采用掩膜澆鑄工藝或絲網印刷將可光結構化漆完全平坦地涂覆在印刷電路板上并將涂層干燥。結構化通過局部紫外線曝光加以實現，其中涂層的曝光部分聚合，而未曝光的部分沒有反應。涂層的未曝光部分在顯影液中溶解，同時曝光部分特別不易于溶解并因而可以毫無損傷地通過顯影過程。
在顯影設備中以預定的壓力和溫度將溶劑噴淋在印刷電路板上，從而使溶解的部分被洗去。
在顯影機設備中因此產生溶劑-EDG-和感光漆的混合物。由于溶劑的吸濕性，因而在EDG中同樣富集了水，自超過臨界極限起這些水將起著干擾作用。進入溶劑的干燥的感光漆含有高分子的環(huán)氧樹脂、諸如滑石、硫酸鋇等填料、諸如醋酸甲氧基丙脂和甲氧基丙醇等溶劑的殘余物、感光引發(fā)劑、敏感劑、顏料、熱硬化成份和其它絕大部分涉及商業(yè)秘密的物質。
但主要在顯影液中的樹脂濃度是顯影結果的關鍵。
根據現有技術用于蒸餾的溶液中的樹脂含量約為3.5％。即為回收溶劑必須蒸發(fā)約95％的產生的混合物，以便去掉5％的雜質。其中在常壓下沸點在200℃以上。
由于溶劑與樹脂間的分子量的差異很大，因而也可采用過濾方法進行分離。
在此，本發(fā)明方法的核心是超濾組件，在該組件中實現兩種有機成份樹脂和溶劑的分離。
為使該過程順利進行，必須預先將產生的填料分離出去，這是因為否則這些填料將會阻塞組件或導致組件的磨損。在成功地進行分離后還要從回收的溶劑中至少部分地除去水，從而在再利用時不致由于吸水而出現工藝波動。
對樹脂含量至少為約30％的濃縮的樹脂溶液接著可采用蒸餾進一步濃縮。在對產生的樹脂處理后可對其進行正常的再利用。
采取此措施可以大大減少耗費能源的和昂貴的蒸餾過程或甚至完全省去此過程。
本發(fā)明方法原則上用于所有的溶劑顯影的漆系統(tǒng)。同樣該方法也適用于對剝膜溶液(stripploesungen)的再生。該溶液用于重新完全去除掉誤曝光的板上的感光漆。其中在基本類似的設備中，但用其它的諸如N-甲基吡咯烷酮(NMP)等溶劑操作，在該溶劑中被曝光的感光漆至少是部分溶解的。
權利要求
1．用于分離制備印刷電路板時產生的有機工藝溶液的方法，其中有機工藝溶液被至少分離成二部分，以便對其至少部分地再利用，其特征在于分離處理至少含有一個精慮工序。
2．依照權利要求1的方法，其特征在于精濾是微濾、超濾、反滲透或全蒸發(fā)。
3．依照權利要求1或2的方法，其特征在于在帶有不溶解固體的溶液的情況下，在分離有機工藝溶液前將固體分離出。
4．依照權利要求1至3中任一項的方法，其特征在于另外還含有一個在減壓和低溫，優(yōu)選約120℃至約160℃的情況下對經精濾濃縮的滯留物進行蒸餾的工序。
5．依照權利要求1至4中任一項的方法，其特征在于該方法另外還含有將水由回收的工藝溶劑中分離出來的工序。
6．依照權利要求5的方法，其特征在于采用超濾、反滲透或全蒸發(fā)的方法進行水的分離。
7．依照權利要求1至6中任一項的方法，其特征在于在精濾時采用耐工藝溶液的組份的膜，該膜選自下組膜有機的，尤其是不對稱的有機聚合物膜、優(yōu)選由聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚乙烯(PE)制成的膜，和無機膜，尤其是陶瓷或碳膜，和礦物涂層的無機膜。
8．依照權利要求1至7中任一項的方法，其特征在于有機工藝溶液被分離成下述部分有機的溶劑、其中溶解的物質和固體組份。
9．依照權利要求1至8中任一項的方法，其特征在于分離出的部分，尤其是溶劑部分用于循環(huán)。
10．依照權利要求1至9中任一項的方法，其特征在于從下述溶液構成的溶液組選出工藝溶液(a)在感光漆顯影中產生的乙基二甘醇-感光漆-溶液；(b)在感光漆顯影中產生的丁基二甘醇-感光漆-溶液；(c)在感光漆顯影時產生的γ-丁內酯-感光漆-溶液；(d)N-甲基吡咯烷酮-漆-溶液；(e)在剝膜過程中產生的混合液。
11．依照權利要求1至10中任一項的方法，其特征在于工藝溶液的溶劑選自下述溶劑構成的溶劑組乙基二甘醇、二甘醇單乙基醚、丁基二甘醇、二甘醇單丁醚、γ-丁內酯、二氫-2(3H)-呋喃酮、N-甲基吡咯烷酮、乙酸甲氧基丙酯、丙二醇甲基醚乙酸酯和DY950(Ciba-Geigy AG的產品名，巴塞爾，瑞士)，以及其混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分離在制備印刷電路板時產生的有機工藝溶液的方法,該方法至少含有一個精濾工序。采用本發(fā)明方法時例如通過超濾將諸如乙基二甘醇等有機工藝溶劑與在工藝溶液中含有的溶解的物質分離,以便實現對其的再利用。本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于,可以節(jié)省大量的材料費用和能量并且此外還可以大大減少廢料或甚至可以完全避免廢料的出現。
文檔編號H05K3/26GK1208362SQ97191669
公開日1999年2月17日 申請日期1997年1月9日 優(yōu)先權日1996年1月12日
發(fā)明者T·高特沃爾德 申請人:希巴特殊化學控股公司