CN108004545A - 一种电路板腐蚀液再生装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种电路板腐蚀液再生装置及其方法，包括工作槽、再生槽、耐酸泵、在线密度计、竖直驱动模组、阴极、阳极、绝缘支架、直流电源、控制系统，所述工作槽的出水口通过耐酸泵的接口与再生槽的入水口连通，再生槽的出水口与工作槽的入水口连通，所述竖直驱动模组通过绝缘支架固定在再生槽的上方，所述阴极设置在竖直驱动模组上且竖直驱动模组驱动阴极上下移动，所述阳极设置在再生槽内，所述阴极与直流电源的负极连接，所述阳极与直流电源的正极连接，所述在线密度计设置在耐酸泵和再生槽之间，所述耐酸泵、竖直驱动模组、直流电源、及在线密度计均与控制系统连接。本发明采用智能控制，自动化操作，使用方便，实现电路板腐蚀液的再生及铜的回收。

Description

一种电路板腐蚀液再生装置及其方法

技术领域

本发明涉及电路板腐蚀液再生技术领域，尤指一种电路板腐蚀液再生装置及其方法。

背景技术

印刷电路板是在复合物材料板上单面或双面附有一层薄铜板，印刷电路时将电路部分以抗腐蚀的涂料印在铜板面上，放入腐蚀溶液中，没有印刷上涂料的铜被腐蚀掉，最后只剩下电路部分。

目前电路板的腐蚀多采用三氯化铁或过硫酸钠为主要成分的腐蚀液，使用过程中产生的废水含有铜离子，对环境有污染；当腐蚀液中的三氯化铁耗尽时需要再生，目前再生方法主要为化学再生，即在腐蚀液里加入强氧化剂（如氯气、过氧化氢等），这些氧化剂的加入，对腐蚀液的配比成分有较大的影响，多次添加以后，因不能除掉腐蚀液中的铜离子，腐蚀液将不能使用，同时对环境也有一定的影响，不能从根本上解决铜离子排放、铜回收利用的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种简单实用、智能自动、控制精确的电路板腐蚀液再生装置及其方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电路板腐蚀液再生装置，包括工作槽、再生槽、耐酸泵、在线密度计、竖直驱动模组、阴极、阳极、绝缘支架、直流电源、控制系统，所述工作槽的出水口通过耐酸泵的接口与再生槽的入水口连通，再生槽的出水口与工作槽的入水口连通，所述竖直驱动模组通过绝缘支架固定在再生槽的上方，所述阴极设置在竖直驱动模组上且竖直驱动模组驱动阴极上下移动，所述阳极设置在再生槽内，所述阴极与直流电源的负极连接，所述阳极与直流电源的正极连接，所述在线密度计设置在耐酸泵和再生槽之间，所述耐酸泵、竖直驱动模组、直流电源、在线密度计均与控制系统连接。

具体地，还包括温度传感器、加热管，所述温度传感器、加热管均设置在耐酸泵和再生槽之间且均与控制系统连接。

具体地，还包括pH值传感器、液位控制传感器、材料添加机构，所述pH值传感器设置在耐酸泵和再生槽之间且与控制系统连接，所述液位控制传感器、材料添加机构均设置在工作槽内且均与控制系统连接。

具体地，还包括导向槽，所述的导向槽设置在竖直驱动模组的正下方且位于再生槽的侧壁处，阴极设置在导向槽内，可沿导向槽内滑动。

具体地，所述竖直驱动模组包括驱动电机、丝杆、丝杆螺母，所述驱动电机固定设置在绝缘支架上，所述丝杆竖直设置且与驱动电机驱动连接，所述丝杆螺母套接在丝杆表面，所述阴极与丝杆螺母固定连接，所述驱动电机驱动丝杆转动带动丝杆螺母沿丝杆移动，使阴极沿竖直方向移动。

为实现上述目的，本发明还提供一种电路板腐蚀液再生方法，包括以下步骤，

步骤一、调整再生槽的出水口与工作槽的液面在同一水平面，控制阴极离开再生槽液面，通过控制系统启动耐酸泵，耐酸泵驱动腐蚀液在工作槽和再生槽之间循环流动；

步骤二、用工作槽的腐蚀液进行电路板刻蚀，在刻蚀电路板过程中，在线密度计实时检测腐蚀液的密度并反馈至控制系统，控制系统自动记录密度值并根据反馈值判断是否需要再生，得到再生指令后，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向再生槽的方向移动并与腐蚀液接触，并同时控制直流电源开启，对腐蚀液进行电解再生；

步骤三、在线密度计检测再生完毕或需要停止再生时，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向上移动至与腐蚀液分离，并同时控制直流电源关闭，电解再生停止。

具体地，还包括温度传感器、加热管，所述温度传感器、加热管均设置在耐酸泵和再生槽之间且均与控制系统连接，控制系统控制加热管工作对腐蚀液进行加热，温度传感器实时检测工作槽内的温度并反馈至控制系统，控制系统自动记录温度值并根据反馈值调整加热管发热功率，使腐蚀液温度保持在恒定值。

具体地，还包括pH值传感器、液位控制传感器、材料添加机构，所述pH值传感器设置在耐酸泵和再生槽之间且与控制系统连接，所述液位控制传感器、材料添加机构均设置在工作槽内且均与控制系统连接，pH值传感器实时检测腐蚀液的pH值并反馈至控制系统，控制系统自动记录pH值并根据反馈值通过材料添加机构向腐蚀液中加入强酸溶液，使腐蚀液的pH值维持在恒定值；液位控制传感器实时检测腐蚀液的液面高度并反馈至控制系统，控制系统自动记录液面高度值并根据反馈值通过材料添加机构向腐蚀液中加入补充液，使腐蚀液的液面高度维持在恒定值。

为实现上述目的，本发明还提供一种电路板腐蚀液再生方法，包括以下步骤，

步骤一、调整再生槽的出水口与工作槽的液面在同一水平面，通过控制系统启动耐酸泵，耐酸泵驱动腐蚀液在工作槽和再生槽之间循环流动；

步骤二、通过控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向再生槽的方向移动并与腐蚀液接触，并同时控制直流电源开启，对腐蚀液进行电解再生；

步骤三、在线密度计检测再生完毕或需要停止再生时，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向上移动至与腐蚀液分离，并同时控制直流电源关闭，电解再生停止。

本发明的有益效果在于：控制系统通过在线密度计实时检测腐蚀液的密度值，并通过竖直驱动模组驱动阴极沿竖直方向移动，以控制阴极与腐蚀液的接触和分离，当腐蚀液需要再生时，控制系统控制阴极与腐蚀液接触实现电解再生，将将铜离子还原成铜并进行回收，将二价铁离子再生为三价铁离子继续进行利用。本发明采用智能控制，自动化操作，使用方便，使腐蚀液能够循环使用，解决了铜离子的排放的问题、实现了铜的回收利用。

附图说明

图1 是本发明的再生槽部分的结构示意图；

图2 是本发明装置的整体结构示意图。

附图标号说明：

1.工作槽；2.再生槽；3.耐酸泵；4.在线密度计；5.温度传感器；6.加热管；7.pH值传感器；8.液位控制传感器；9.材料添加机构；

21.驱动电机；22.丝杆；23.丝杆螺母；24.阴极；25.阳极；26.绝缘支架；27.导向槽。

具体实施方式

请参阅图1-2，本发明关于一种简单实用、智能自动、控制精确的电路板腐蚀液再生装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电路板腐蚀液再生装置，包括工作槽1、再生槽2、耐酸泵3、在线密度计4、竖直驱动模组、阴极24、阳极25、绝缘支架26、直流电源、控制系统，所述工作槽1的出水口通过耐酸泵3与再生槽2的入水口连通，再生槽2的出水口与工作槽1的入水口连通，所述竖直驱动模组通过绝缘支架26固定在再生槽2的上方，所述阴极24设置在竖直驱动模组上且竖直驱动模组驱动阴极24上下移动，所述阳极25设置在再生槽2内，所述阴极24与直流电源的负极连接，所述阳极25与直流电源的正极连接，所述在线密度计4设置在耐酸泵3和再生槽2之间，所述耐酸泵3、竖直驱动模组、直流电源、在线密度计4均与控制系统连接。

本实施例中，工作槽1的槽体内部尺寸为：350㎜*300㎜*35㎜（长*高*宽），出水口和入水口各有两个，且出水口和入水口分别布置于工作槽1的两侧，再生槽2的槽体内部尺寸为：200㎜*325㎜*50㎜（长*高*宽）。再生槽2的出水口和入水口各有一个且分别布置于再生槽2的一侧下端和另一侧上端。耐酸泵3的流量为5L/min，耐酸泵3的入水口通过硅胶软管与工作槽1的出水口相连。使用时，将三氯化铁与水按500克：1000克的比例配制成三氯化铁腐蚀液6-7升加入工作槽1内，调整再生槽2的出水口与腐蚀液工作槽1的液面在同一水平面。

本发明的工作原理是：控制系统通过在线密度计4实时检测腐蚀液的密度值，并通过竖直驱动模组驱动阴极24沿竖直方向移动，以控制阴极24与腐蚀液的接触和分离，阴极24与直流电源的负极连接，阳极25与直流电源的正极连接，直流电源额定输出电流80A，0-6V连续可调，可工作于恒电压控制或恒电流控制模式。当阴极24与腐蚀液接触时进行电解，发生氧化还原反应，将铜离子还原成铜，以便去除铜离子，实现铜回收利用（阴极24反应：Cu²⁺+2e^—=Cu）；同时将二价铁离子再生为三价铁离子，使腐蚀液继续循环使用（阳极25反应：Fe²⁺－e^—= Fe³⁺）。

刻蚀电路板工作一段时间后，腐蚀液中三价铁离子转化为二价铁离子，铜离子增加，在线密度计4检测到腐蚀液的密度升高，控制系统智能判别腐蚀液需要再生（动态再生），控制直流电源启动并控制竖直驱动模组驱动阴极24与腐蚀液接触，实现电解还原，输出电流自动调节以匹配腐蚀液腐蚀电路板的所消耗的三氯化铁，使三氯化铁的再生与消耗达到平衡（阳极25电流密度不大于5A/dm²）。为使腐蚀液的三氯化铁含量保持在最佳状态，在没有刻蚀电路板工作时也可启动腐蚀液再生（静态再生），直流电源工作于恒电流控制模式，输出电流为60A（阳极25电流密度约5A/dm²）。

本发明采用智能控制，自动化操作，使用方便，减少了铜离子对环境的污染，解决了铜离子的排放、实现了铜的回收和腐蚀液的再生利用，使腐蚀液能够循环使用。

具体地，还包括温度传感器5、加热管6，所述温度传感器5、加热管6均设置在耐酸泵3和再生槽2之间且均与控制系统连接。

采用上述方案，控制系统控制加热管6工作对腐蚀液进行加热，温度传感器5实时检测工作槽1内的温度并反馈至控制系统，控制系统自动记录温度值并根据反馈值调整加热管6发热功率，使腐蚀液温度保持在恒温48℃±1℃。

具体地，还包括pH值传感器7、液位控制传感器8、材料添加机构9，所述pH值传感器7设置在耐酸泵3和再生槽2之间且与控制系统连接，所述液位控制传感器8、材料添加机构9均设置在工作槽1内且均与控制系统连接。

采用上述方案，pH值传感器7实时检测腐蚀液的pH值并反馈至控制系统，控制系统自动记录pH值并根据反馈值与设定pH值（0.8）比对，通过材料添加管向腐蚀液中加入盐酸溶液，使腐蚀液的pH值维持在0.7-0.9范围；液位控制传感器8实时检测腐蚀液的液面高度并反馈至控制系统，控制系统自动记录液面高度值并根据反馈值通过材料添加管向腐蚀液中加入补充液（水或一次清洗的回收液），使腐蚀液的液面高度维持在恒定值。

具体地，所述阴极24和阳极25的个数均为多个，阳极25位于竖直驱动组的正下方且阴极24和阳极25交替间隔设置。

本实施例中，阳极25为带钌铱涂层的钛金属电极，尺寸为：250（长）㎜*50（宽）㎜，钛金属电极有六个且竖直均匀布置在再生槽2的槽口上方，相邻电极之间的间距为39 ㎜，阴极24为铜金属电极，尺寸为：280（长）㎜*50（宽）㎜，铜金属电极有五个且分别间隔布置在两个阳极25中间，与两个相邻阳极25之间的间距为19㎜。阴极24和阳极25的个数均为多个且交替间隔设置，使电解还原过程更为充分迅速，提高了再生效率。

具体地，还包括导向槽27，所述的导向槽27设置在竖直驱动模组的正下方且位于再生槽2的侧壁处，且阴极24设置置在导向孔内，可沿导向槽上下滑动。

采用上述方案，阴极24与竖直驱动模组连接，当竖直驱动模组驱动阴极24向下移动时，导向槽27能够引导阴极24沿竖直方向移动，对阴极24的运动起到辅助定位的作用，避免阴极24与阳极25触碰。

具体地，所述竖直驱动模组包括驱动电机21、丝杆22、丝杆螺母23，所述驱动电机21固定设置在绝缘支架26上，所述丝杆22竖直设置且与驱动电机21驱动连接，所述丝杆螺母23套接在丝杆22表面，所述阴极24与丝杆螺母23固定连接，所述驱动电机21驱动丝杆22转动带动丝杆螺母23沿丝杆22移动，使阴极24沿竖直方向移动。

采用上述方案，驱动电机21驱动丝杆22转动带动丝杆螺母23沿丝杆22移动，使阴极24与腐蚀液接触或分离，以此来控制电解再生过程的开始与停止。

为实现上述目的，本发明还提供一种电路板腐蚀液再生方法，包括以下步骤，

步骤一、调整再生槽2的出水口与工作槽1的液面在同一水平面，控制阴极24离开再生槽2液面，通过控制系统启动耐酸泵3，耐酸泵3驱动腐蚀液在工作槽1和再生槽2之间循环流动；

步骤二、用工作槽1的腐蚀液进行电路板刻蚀，在刻蚀电路板过程中，在线密度计4实时检测腐蚀液的密度并反馈至控制系统，控制系统自动记录密度值并根据反馈值判断是否需要再生，得到再生指令后，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极24向再生槽的方向移动并与腐蚀液接触，并同时控制直流电源开启，对腐蚀液进行电解；

步骤三、在线密度计4检测再生完毕或需要停止再生时，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极24向上移动至与腐蚀液分离，并同时控制直流电源关闭，电解再生停止。

具体地，还包括温度传感器5、加热管6，所述温度传感器5、加热管6均设置在耐酸泵3和再生槽2之间且均与控制系统连接，控制系统控制加热管6工作对腐蚀液进行加热，温度传感器5实时检测工作槽1内的温度并反馈至控制系统，控制系统自动记录温度值并根据反馈值调整加热管6发热功率，使腐蚀液温度保持在恒定值。

具体地，还包括pH值传感器7、液位控制传感器8、材料添加机构9，所述pH值传感器7设置在耐酸泵3和再生槽2之间且与控制系统连接，所述液位控制传感器8、材料添加机构9均设置在工作槽1内且均与控制系统连接，pH值传感器7实时检测腐蚀液的pH值并反馈至控制系统，控制系统自动记录pH值并根据反馈值通过材料添加机构9向腐蚀液中加入强酸溶液，使腐蚀液的pH值维持在恒定值；液位控制传感器8实时检测腐蚀液的液面高度并反馈至控制系统，控制系统自动记录液面高度值并根据反馈值通过材料添加机构9向腐蚀液中加入补充液，使腐蚀液的液面高度维持在恒定值。

为实现上述目的，本发明还提供一种电路板腐蚀液再生方法，包括以下步骤，

步骤一、调整再生槽2的出水口与工作槽1的液面在同一水平面，通过控制系统启动耐酸泵3，耐酸泵3驱动腐蚀液在工作槽1和再生槽2之间循环流动；

步骤二、通过控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极24向再生槽的方向移动并与腐蚀液接触，并同时控制直流电源开启，对腐蚀液进行电解；

步骤三、在线密度计4检测再生完毕或需要停止再生时，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极24向上移动至与腐蚀液分离，并同时控制直流电源关闭，电解再生停止。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电路板腐蚀液再生装置，其特征在于：包括工作槽、再生槽、耐酸泵、在线密度计、竖直驱动模组、阴极、阳极、绝缘支架、直流电源、控制系统，所述工作槽的出水口通过耐酸泵的接口与再生槽的入水口连通，再生槽的出水口与工作槽的入水口连通，所述竖直驱动模组通过绝缘支架固定在再生槽的上方，所述阴极设置在竖直驱动模组上且竖直驱动模组驱动阴极上下移动，所述阳极设置在再生槽内，所述阴极与直流电源的负极连接，所述阳极与直流电源的正极连接，所述在线密度计设置在耐酸泵和再生槽之间，所述耐酸泵、竖直驱动模组、直流电源、在线密度计均与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种电路板腐蚀液再生装置，其特征在于：还包括温度传感器、加热管，所述温度传感器、加热管均设置在耐酸泵和再生槽之间且均与控制系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种电路板腐蚀液再生装置，其特征在于：还包括pH值传感器、液位控制传感器、材料添加机构，所述pH值传感器设置在耐酸泵和再生槽之间且与控制系统连接，所述液位控制传感器、材料添加机构均设置在工作槽内且均与控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种电路板腐蚀液再生装置，其特征在于：还包括导向槽，所述的导向槽设置在竖直驱动模组的正下方且位于再生槽的侧壁处，阴极设置在导向槽内，可沿导向槽内滑动。

5.根据权利要求1所述的一种电路板腐蚀液再生装置，其特征在于：所述竖直驱动模组包括驱动电机、丝杆、丝杆螺母，所述驱动电机固定设置在绝缘支架上，所述丝杆竖直设置且与驱动电机驱动连接，所述丝杆螺母套接在丝杆表面，所述阴极与丝杆螺母固定连接，所述驱动电机驱动丝杆转动带动丝杆螺母沿丝杆移动，使阴极沿竖直方向移动。

6.一种应用权利要求1所述电路板腐蚀液再生装置的再生方法，其特征在于包括以下步骤，

步骤一、调整再生槽的出水口与工作槽的液面在同一水平面，控制阴极离开再生槽液面，通过控制系统启动耐酸泵，耐酸泵驱动腐蚀液在工作槽和再生槽之间循环流动；

步骤二、用工作槽的腐蚀液进行电路板刻蚀，在刻蚀电路板过程中，在线密度计实时检测腐蚀液的密度并反馈至控制系统，控制系统自动记录密度值并根据反馈值判断是否需要再生，得到再生指令后，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向再生槽的方向移动并与腐蚀液接触，并同时控制直流电源开启，对腐蚀液进行电解再生；

步骤三、在线密度计检测再生完毕或需要停止再生时，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向上移动至与腐蚀液分离，并同时控制直流电源关闭，电解再生停止。

7.根据权利要求1所述的一种电路板腐蚀液的再生方法，其特征在于：还包括温度传感器、加热管，所述温度传感器、加热管均设置在耐酸泵和再生槽之间且均与控制系统连接，控制系统控制加热管工作对腐蚀液进行加热，温度传感器实时检测工作槽内的温度并反馈至控制系统，控制系统自动记录温度值并根据反馈值调整加热管发热功率，使腐蚀液温度保持在恒定值。

8.根据权利要求1所述的一种电路板腐蚀液的再生方法，其特征在于：还包括pH值传感器、液位控制传感器、材料添加机构，所述pH值传感器设置在耐酸泵和再生槽之间且与控制系统连接，所述液位控制传感器、材料添加机构均设置在工作槽内且均与控制系统连接，pH值传感器实时检测腐蚀液的pH值并反馈至控制系统，控制系统自动记录pH值并根据反馈值通过材料添加机构向腐蚀液中加入强酸溶液，使腐蚀液的pH值维持在恒定值；液位控制传感器实时检测腐蚀液的液面高度并反馈至控制系统，控制系统自动记录液面高度值并根据反馈值通过材料添加机构向腐蚀液中加入补充液，使腐蚀液的液面高度维持在恒定值。

9.一种应用权利要求1所述电路板腐蚀液再生装置的再生方法，其特征在于包括以下步骤，步骤一、调整再生槽的出水口与工作槽的液面在同一水平面，通过控制系统启动耐酸泵，耐酸泵驱动腐蚀液在工作槽和再生槽之间循环流动；

步骤二、通过控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向再生槽的方向移动并与腐蚀液接触，并同时控制直流电源开启，对腐蚀液进行电解再生；

步骤三、在线密度计检测再生完毕或需要停止再生时，控制系统控制竖直驱动模组驱动阴极向上移动至与腐蚀液分离，并同时控制直流电源关闭，电解再生停止。