CN101307445A - 蚀刻废液的回收方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明主要利用薄膜电极沉积法(Membrane Electrodeposition)处理含有铜离子的氯化铁蚀刻废液。将氯化铁蚀刻废液置于阴极室中，其中的氯化铁完全转化为氯化亚铁后，铜离子于阴极上沉积为铜，以机械力将阴极上的铜屑刮下，铜屑随氯化亚铁溶液经过滤机将铜屑滤出。铜离子完全于阴极沉积除尽后，将所滤出的氯化亚铁溶液导入阳极室中。其氯化亚铁的亚铁离子于阳极室形成氯化铁，可再回收使用为蚀刻液。

Description

蚀刻废液的回收方法及其装置
技术领域
本发明有关一种蚀刻废液的回收技术，旨在提供一种可将蚀刻废液中的铜析出回收外，并可将蚀刻废液再度使用为蚀刻液。
背景技术
印刷电路板与IC载板制程中所使用的酸性蚀刻液，可分为氯化铜与氯化铁两列。其中，酸性氯化铁蚀刻液经蚀刻处理后所形成的蚀刻废液含有氯化铁(FeCl3)、氯化亚铁(FeCl2)、盐酸(HCl)、1价铜离子(Cu+)以及2价铜离子(Cu2+)等，若将此类蚀刻废液中铜离子去除，可取得再度使用的蚀刻液；例如在日本特开平1-167235号公报中提及蚀刻废液中添加铁屑和铁粉，将比蚀刻废液中的铁离子化倾向较小的金属离子(铜离子)还原，以回收废液中的铜，使蚀刻废液再生的方法。惟此公报记载的方法中回收铜的纯度不高。
另外，如中国台湾专利第236643号「蚀刻液的处理方法」公报中提及将蚀刻废液以隔膜电解法加以处理，于阴极室回收电极沉积的铜，同时阳极室所产生的氯气可导入蚀刻工程所使用的另一蚀刻液，使该液再生；然而，此种方式仍会产生氯气对环境污染有害。且利用该氯气再生的蚀刻液中含有铜成分(1价铜离子转为2价铜离子)、铁成分(2价铁离子转为3价铁离子)，故该再生所得的蚀刻液仍含有铜成分。
发明内容
本发明的主要目的即在提供一种可将蚀刻废液中的金属离子(铜)析出回收，而取得可再度使用的蚀刻液的回收技术。
为达上述目的，本发明主要利用薄膜电极沉积法处理含有铜离子的氯化铁蚀刻废液，一方面可于阴极室中将蚀刻废液中的铜回收，另一方面将阴极室所滤出的氯化亚铁导入阳极室中，其氯化亚铁的亚铁离子于阳极室失去一电子氧化而形成氯化铁，其氯化铁溶液可再回收使用为蚀刻液。
附图说明
图1为本发明中蚀刻废液进行薄膜电极沉积的结构示意图；
图2为本发明中回收装置的结构示意图；
图3为本发明第一实施例的刮除组件动作示意图；
图4为本发明第二实施例的刮除组件动作示意图；
图5为本发明中刮刀的断面结构放大示意图；
图6为本发明第三实施例的刮除组件动作示意图；
图7为本发明中刮刀的另一断面结构放大示意图。
【图号说明】
A喷流物        1电镀槽
11薄膜         12阴极室
121阴极电极    13阳极室
131阳极电极    14导流部
15收集槽       2刮除组件
21刮刀         211软质刮片
22马达         23喷嘴
24喷流管       3过滤器
4输送件        51蚀刻废液
52铜
具体实施方式
本发明的特点，可参阅本案图式及实施例的详细说明而获得清楚地了解。
本发明「蚀刻废液的回收方法及其装置」旨在提供一种可将蚀刻废液中的金属离子除去而取得再度使用的蚀刻液的回收方法及其相关装置；如图1所示，利用薄膜电极沉积法处理含有铜离子的氯化铁蚀刻废液51，其电镀槽中利用一薄膜11区隔有阳极室13以及阴极室12，该蚀刻废液51含有氯化铁(FeCl3)、氯化亚铁(FeCl2)、盐酸(HCl)、1价铜离子(Cu+)以及2价铜离子(Cu2+)等，进行电镀的过程中，该含有铜离子的氯化铁蚀刻废液51置放于阴极室12中，其阴极室12中的阴极电极121会放出电子，使该阴极室12中的3价铁离子(Fe3+)还原为2价铁离子(Fe2+)，当3价铁离子(Fe3+)完全还原为2价铁离子(Fe2+)之后，溶液中的1价铜离子(Cu+)以及2价铜离子(Cu2+)于阴极电极121沉积析出，而形成附着于阴极电极121表面的0价铜(Cu)。再对附着在阴极电极121表面的铜52施以机械外力，使铜52自阴极电极121剥离，并且利用本身的重力落于阴极室12的底部集中，待需要取出铜52时，只要将集中在阴极室12底部的铜52泄放过滤，即可获得高纯度的铜52。
另外，在进行过滤时，一方面可获得高纯度的铜52，另一方面可获得氯化亚铁(FeCl2)以及蚀刻废液51中原含有的盐酸(HCl)，再将氯化亚铁(FeCl2)以及盐酸(HCl)经由输送件3导入阳极室13中，其中氯化亚铁(FeCl2)于阳极室中因电镀作用二价的亚铁离子失去一电子形成三价铁离子，而盐酸(HCl)在溶液中，解离为氢离子(H+)及氯离子(C1-)。为保持阴极室12与阳极室13内溶液的电荷平衡，若薄膜11使用阳离子膜则盐酸中的氢离子(H+)则会透过薄膜11朝阴极室12移动，以补充铜离子沉积于阴极的阳离子减少。
若薄膜11使用阴离子膜则阴极室12中的氯离子(C1-)透过薄膜11朝阳极室13移动。该阳极室13所形成的氯化铁(FeCl3)，可再回收使用为蚀刻液。
至于，整体用以配合回收蚀刻废液的装置基本上包括有一个电镀槽1、一组刮除组件2、一组过滤器3以及一输送件4，如图2所示；其中：
该电镀槽1设有以至少一薄膜11(该薄膜可阳离子膜或阴离子膜)分隔的阴、阳极室12、13，以及备有用以进行电镀还原反应的阴极电极121、氧化反应的阳极电极131，其阴极室12用以容置含含有铜离子的氯化铁蚀刻废液51，于实施时，电镀槽1在相对应于阴极电极121的下位处设有一个漏斗状的导流部14，以及在导流部14的下方备有一个用以承接铜52的收集槽15。
刮除组件2相对应配设在阴极电极121的外围，主要用以对附着在阴极电极121表面的铜52施以机械外力，使铜52自阴极电极121剥离，其被刮除的铜52即利用本身的重力朝向落下，并且可以透过导流部14泄放到电解槽1底部的收集槽15当中。
过滤器3，配合用以将铜52与氯化亚铁(FeCl2)以及盐酸(HCl)分离，进而获得高纯度的铜52，于实施时，过滤器可以为袋滤机或具有类似功能的过滤装置，藉以提高过滤的速度。
输送件4，可将过滤器3所过滤的氯化亚铁(FeCl2)以及盐酸(HCl)导入阳极室13中。
请同时配合参照图3及图4所示，刮除组件2可以由至少一个贴附在阴极电极121表面的刮刀21，以及用以驱动刮刀21运动的马达22所组成，在图3所示的实施例当中，刮刀21以往复摆动的运动方式将附着在阴极电极121表面的铜52刮除；图4的实施例当中的刮刀21则采用沿着阴极电极121表面往复线性移动的方式将附着在阴极电极12表面的铜52刮除。
再者，上述的刮除组件2的刮刀21在相对应朝向阴极电极121的位置设有一软质刮片211，如图5所示，避免在将铜52刮除的过程中伤及阴极电极121，而能够有效维持铜52的纯度。
另外，该刮除组件2亦可以由至少一个贴附在阴极电极121表面的喷嘴23，以及用以提供喷流物A的喷流管24所组成，如图6及图7所示，其中该阴极电极121以主动式线性移动的方式，使喷嘴23得以将附着在阴极电极12表面的铜52刮除，其喷嘴23所喷出的喷流物A可以为液体或气体，并藉由喷嘴23末端管径较小可使瞬间喷出的喷流物A具有较大的压力，得以快速将附着在阴极电极12表面的铜52刮除。
值得一提的是，本发明中蚀刻废液的回收方法改良习有添加铁屑和铁粉的还原方式，去除蚀刻废液中的金属离子，而利用薄膜电极沉积方式先将蚀刻废液仅置放于阴极室，将3价铁离子(Fe3+)先还原为2价铁离子(Fe2+)后，而金属离子(铜)则于阴极电极上沉积析出，再将氯化亚铁(FeCl2)于阳极室中进行氧化反应而形成氯化铁(FeCl3)，使该氯化铁(FeCl3)，可再回收使用为蚀刻液。相较于习有隔膜电解处理方法，本发明并不会产生氯气，且于阳极室可直接形成具有蚀刻能力的氯化铁(FeCl3)。
本发明的技术内容及技术特点巳揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明的揭示而作各种不背离本案发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的申请专利范围所涵盖。

Claims (10)

1、一种蚀刻废液的回收方法，以薄膜电极沉积法处理含有铜离子的氯化铁蚀刻废液；其特征在于：
该含有氯化铁的蚀刻废液置放于阴极室中，并可将蚀刻废液中的铜回收，并将阴极室所滤出的氯化亚铁以及盐酸导入阳极室中，其氯化亚铁则于阳极室而形成氯化铁，而盐酸中的氢离子则经由阳离子薄膜朝阴极室移动或阴极室中的氯离子经由阴离子薄膜朝阳极室移动。
2、如权利要求1所述蚀刻废液的回收方法，其中该铜附着于阴极室中的阴极电极表面，藉由机械外力以将对附着在阴极电极表面的铜进行剥离，并且利用铜本身的重力落于阴极室的底部集中，最后将集中在阴极室底部的铜泄放、过滤，即可获得高纯度的铜。
3、一种蚀刻废液的回收装置，包括有：
一个电镀槽，设有以薄膜分隔的阴、阳极室，以及备有用以进行电镀还原反应的阴极电极与氧化反应的阳极电极，其阴极室用以容置含有铜离子的氯化铁蚀刻废液；
一组过滤器，配合用以将阴极室所析出的铜与氯化亚铁溶液分离；
一输送件，将过滤器所过滤的氯化亚铁导入阳极室中。
4、如权利要求3所述蚀刻废液的回收装置，其中该薄膜为阳离子膜或阴离子膜。
5、如权利要求3所述蚀刻废液的回收装置，其中该阴极电极的外围进一步设有一组刮除组件，用以对附着在阴极电极表面的铜施以机械外力，使铜自阴极电极剥离。
6、如权利要求5所述蚀刻废液的回收装置，该刮除组件由至少一个贴附在阴极电极表面的刮刀，以及用以驱动刮刀运动的马达所组成。
7、如权利要求6所述蚀刻废液的回收装置，其中该刮刀在相对应朝向阴极电极的位置设有一软质刮片。
8、如权利要求6所述蚀刻废液的回收装置，其中该刮刀以往复摆动的运动方式或采用沿着阴极电极表面往复线性移动的方式，将附着在阴极电极表面的铜刮除。
9、如权利要求5所述蚀刻废液的回收装置，该刮除组件由至少一个贴附在阴极电极表面的喷嘴，以及用以提供喷流物的喷流管所组成。
10、如权利要求5或9所述蚀刻废液的回收装置，该阴极电极以主动式线性移动的方式，使刮除组件得以将附着在阴极电极表面的铜刮除。
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