CN109252168B - 一种高效活化酸性蚀刻液的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效活化酸性蚀刻液的装置及其方法，该装置包括蚀刻系统、电解系统、再生液储槽、多级吸收系统和尾气处理装置；所述蚀刻系统、电解系统、再生液储槽通过管道顺次连接并形成循环回路，所述电解系统产生的氯气通过管道依次通入所述多级吸收系统和尾气处理装置中，所述蚀刻系统的酸性蚀刻液通过管道溢流至所述多级吸收系统中，且所述多级吸收系统中酸性蚀刻液的溢流方向与氯气的流动方向相反；所述多级吸收系统与蚀刻系统通过管道连通，以使活化后的酸性蚀刻液回用至蚀刻系统中。该装置通过设置多级吸收系统和气、液逆向回路吸收氯气，对氯气的吸收效果好，再生液回用率高达95％以上，实现了资源最大化循环利用，运行成本低。

Description

一种高效活化酸性蚀刻液的装置及其方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板蚀刻液技术领域，具体涉及一种高效活化酸性蚀刻液的装置及其方法。

背景技术

蚀刻是印刷电路板制程中的重要工艺，其中酸性蚀刻因为具有侧蚀小、精密蚀刻能力强和易于控制速率等优点而得到广泛应用。在酸性氯化铜蚀刻过程中，蚀刻液中的Cu²⁺具有氧化性，而电路板上的铜具有还原性，两者接触发生如下化学反应：

CuCl₂+Cu→2CuCl↓

难溶性的氯化亚铜CuCl会在电路板表面形成一层薄膜，进而阻止反应的继续进行，但由于蚀刻液中存在大量的氯离子，氯离子可以与CuCl结合生成络合离子，从而使CuCl从铜表面溶解下来以维持蚀铜反应。难溶的CuCl转化为可溶的络合离子，发生如下络合反应：

2CuCl+4Cl^-→2[CuCl₃]^2-

但该反应速度相对缓慢，随着蚀铜反应的进行，溶液中的Cu²⁺浓度将不断下降，而累积的Cu⁺越来越多，溶液ORP(氧化还原电位)随之降低，表现为蚀刻速度快速下降、蚀刻能力快速减弱、蚀刻效果劣化，直至最后失去效能。为继续保持药液的蚀铜能力，需要对蚀刻液进行活化再生，使Cu⁺尽快转变成Cu²⁺，提高溶液的ORP，以维持正常稳定的蚀刻速度。

综合考虑制造成本和环境污染等因素，目前行业运用得较多的再生技术方法是电解法，即将酸性蚀刻液通入隔膜电解槽，在外加直流电作用下将铜离子还原成金属铜回收，再生液(即电解液)经补充氧化剂和盐酸后再回用至蚀刻线。主要电极反应如下：

阳极反应：Cu⁺-e^-→Cu²⁺

2Cl^--2e^-→Cl₂

阴极反应：Cu²⁺+e^-→Cu⁺

Cu⁺+e^-→Cu⁰

电解法的优点是可以直接回收蚀刻液中多余的铜，同时阳极又能使溶液中部分Cu⁺氧化成Cu²⁺得到再生，使电解液的ORP有一定程度的提升，有利于提高再生液的氧化性。但目前应用以上所述电解法的现有技术均未能真正有效地回收利用电解过程所产生的氯气：一般都是将电解产生的氯气通入再生液缸或直接通入生产线蚀刻液缸，由于再生液中本身能被氯气氧化的一价铜离子很少，同时电解后溶液酸度较高，对氯气的吸收溶解也有限，因此对氯气的吸收效果较差；如将氯气直接通入蚀刻液中虽然有较多的一价铜离子可以被氯气氧化利用，但实际生产过程会时常混合有不同厚度的铜板需要蚀刻，蚀刻液对生产厚铜和薄铜所消耗的氧化剂的量是不同的，也就是说，在蚀刻过程氯气作为氧化剂，蚀刻液对氯气的吸收量不是恒定的，即蚀刻厚铜时吸收氯气多，蚀刻薄铜时吸收氯气少，但是电解设备产生的氯气量基本是恒定的，这样就造成两者无法匹配，出现蚀刻速度不稳定甚至发生蚀刻质量事故。为维持蚀刻速度的连续稳定，生产厚铜时就需要不断额外补加氧化剂和盐酸，此方法会造成蚀刻液不断膨胀，再生液利用率降低。由此可见，现有技术中无论是将电解产生的氯气通入单个或多个再生液缸还是直接通入产线蚀刻液缸，都无法改变氯气吸收差、再生液回用率低的问题。

氯气作为氧化剂其回收是否充分是再生液回用率高低的关键，根据行业实际运用情况，现有电解再生回用技术通常回用率只有50％-60％，其直接原因就是氯气未被充分利用回到蚀刻体系中循环使用，造成氯气的流失以及由此带来的高耗、环境污染和尾气处理成本增加等问题，无法达到资源充分利用以及生产过程环保、安全的目的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效活化酸性蚀刻液的装置及其方法，该装置通过设置多级吸收系统和气、液逆向回路吸收氯气，对氯气的吸收效果好，同时使再生液回用率高达95％以上，实现资源最大化循环利用，物料消耗少，运行成本低。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种高效活化酸性蚀刻液的装置，其包括蚀刻系统、电解系统、再生液储槽、多级吸收系统和尾气处理装置；所述蚀刻系统、电解系统、再生液储槽通过管道顺次连接并形成循环回路，所述电解系统产生的氯气通过管道依次通入所述多级吸收系统和尾气处理装置中，所述蚀刻系统的酸性蚀刻液通过管道溢流至所述多级吸收系统中，且所述多级吸收系统中酸性蚀刻液的溢流方向与氯气的流动方向相反；所述多级吸收系统与蚀刻系统通过管道连通，以使活化后的酸性蚀刻液回用至所述蚀刻系统中。

作为本发明优选的实施方式，所述多级吸收系统包括n级依次串联的吸收缸，n≥2，且n为正整数。

作为本发明优选的实施方式，所述电解系统通过带有离心泵和射流器的管道与第一级吸收缸的底部连通，所述第一级吸收缸的顶部通过带有离心泵和射流器的管道与第二级吸收缸的底部连通，所述第二级吸收缸的顶部通过带有离心泵和射流器的管道与下一级吸收缸的底部连通，以此类推，直到第n-1级吸收缸与第n级吸收缸的底部连通，所述第n级吸收缸的顶部通过管道与所述尾气处理装置连通，以形成气体流路。

作为本发明优选的实施方式，所述蚀刻系统通过管道与所述第n级吸收缸的顶部连通，所述第n级吸收缸的顶部与所述第n-1级吸收缸的底部连通，所述第n-1级吸收缸的顶部与所述第n-2级吸收缸的底部连通，以此类推，直到所述第二级吸收缸与第一级吸收缸的底部连通，所述第一级吸收缸的底部与所述蚀刻系统连通，以形成液体流路。

作为本发明优选的实施方式，所述蚀刻系统包括蚀刻缸和与所述蚀刻缸连通的废液收集槽，所述废液收集槽分别通过管道与所述电解系统和多级吸收系统连通，所述多级吸收系统通过管道与所述蚀刻缸连通，所述再生液储槽通过管道与所述蚀刻缸连通。

作为本发明优选的实施方式，所述电解系统包括顺次连接的过滤装置、电解槽和提铜装置，所述过滤装置与所述废液收集槽连通，所述电解槽与所述再生液储槽连通。

作为本发明优选的实施方式，所述电解槽内设置有隔膜，所述隔膜将所述电解槽分隔成阴极室和阳极室，所述阳极室内安装有阳极板，所述阴极室内安装有阴极板；所述阳极室通过管道与所述多级吸收系统连通，所述阴极室连接有所述提铜装置；所述再生液储槽内设有搅拌器。

作为本发明优选的实施方式，本发明的装置还包括有中控系统，所述中控系统通过实时监测所述蚀刻生产线中蚀刻液的ORP和比重数据，来控制所述经活化的酸性蚀刻液和再生液的回用量。

本发明还提供了一种高效活化酸性蚀刻液的方法，其应用如上所述的装置，其包括以下步骤：废液收集槽内的酸性蚀刻液经过电解提铜后将阴、阳极液混合均匀，得到再生液，将再生液回用至蚀刻系统中；电解系统产生的氯气依次通入多级吸收系统中，最后进入尾气处理装置中进行处理；所述废液收集槽内的酸性蚀刻液以与氯气流向相反的流动方向依次溢流至所述多级吸收系统中，最后所述多级吸收系统内的酸性蚀刻液输送至所述蚀刻系统中循环使用。

作为本发明优选的实施方式，本发明所述的方法具体包括以下步骤：

S1、将所述蚀刻系统产生的酸性蚀刻液收集至所述废液收集槽中；

S2、将所述废液收集槽内的部分酸性蚀刻液过滤后输送至所述电解系统中进行电解和提铜，电解提铜后的阴、阳极液流入再生液储槽内，搅拌使其混合均匀，得到低比重的再生液，再生液通过管道输送至所述蚀刻系统中循环使用；

S3、所述电解系统中阳极室内的氯气通过密闭管道送入第一级吸收缸中，所述第一级吸收缸顶部分离出的混合气送入第二级吸收缸中，所述第二级吸收缸顶部分离出的混合气则送入下一级吸收缸中，以此类推，直到第n级吸收缸顶部分离出的混合气送入尾气处理装置；

S4、所述废液收集槽内的另一部分酸性蚀刻液溢流至第n级吸收缸中，第n级吸收缸内的酸性蚀刻液溢流至上一级吸收缸中，以此类推，直至酸性蚀刻液溢流至所述第一级吸收缸内，所述第一级吸收缸内的酸性蚀刻液输送至所述蚀刻系统中循环使用。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明所述的高效活化酸性蚀刻液的装置基于酸性蚀刻液电解产生的氯气可以氧化一价铜离子的原理，设计多级吸收系统(级数n≥2)，并构造流向相反的氯气循环气体流路和酸性蚀刻液循环液体流路，确保氯气能最大限度地得到吸收利用，使第一级吸收缸内的溶液高度活化，达到第一级吸收缸内溶液中Cu²⁺含量最高、Cu⁺含量最少、而第n级吸收缸排出的氯气量最少、甚至无氯气排出的效果，同时配合在线监测蚀刻系统中蚀刻液的比重和ORP来调控再生液和一级吸收缸中的活化液回流至蚀刻系统的使用量，从而实现再生蚀刻与电解系统相匹配，使电解产物都充分回用到蚀刻体系中，有效维持蚀刻速度的稳定和连续，满足在线蚀刻、电解及回用的要求，实现资源最大化循环利用，大大提高再生液的回用率，有效解决了现有技术未能充分利用电解产生的氯气而造成的再生液回用率低、蚀刻速度不稳定、运行高耗及环境污染等问题。

本发明所述的装置和方法具有如下有益效果：

1、通过构造流向相反的氯气循环气体流路和酸性蚀刻液循环液体流路，利用多级气、液逆向回溶吸收氯气，使电解产生的氯气得到最大限度的回收利用；

2、通过控制蚀刻系统中蚀刻液的比重和ORP来调控再生液和第一级吸收缸中的活化液回流至蚀刻系统中的使用量，双液添加的控制模式有效地保证了蚀刻速度的稳定性和连续性；

3、本发明能够使氯气得以充分的吸收回用，尽可能地减少了整个体系中氯的损失，从而减少盐酸和氧化剂的额外补充量，有效防止了药液膨胀，环保效果显著；

4、电解产物均充分回用于蚀刻体系，实现资源最大化循环利用，再生液回用率高达95％以上，较之于现有技术50％-60％的再生液回用率，改善效果显著；

5、最大限度地保持电解再生及回用过程的物料平衡，大大减少其它物料消耗，运行综合成本相对现有技术降低了45％；

6、由于氯气得到最大限度的回收利用，故蚀刻系统产生的尾气极少甚至无排放，从而进一步降低尾气的处理压力和成本，综合效果更佳。

附图说明

图1为本发明所述的高效活化酸性蚀刻液的装置的结构示意图；

图2为本发明所述的高效活化酸性蚀刻液的方法的工艺流程图；

图3为本发明实施例1所述的装置的结构示意图；

图4为本发明实施例2所述的装置的结构示意图；

图5为本发明实施例3所述的装置的结构示意图；

图6为本发明对比例1所述的装置的结构示意图；

图7为本发明对比例2所述的装置的结构示意图。

附图中，实线虚心箭头为气体流向路径，实线实心箭头为液体流向路径，虚线实心箭头为中控系统的控制路径。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所述的高效活化酸性蚀刻液的装置包括蚀刻系统、电解系统、再生液储槽、多级吸收系统、尾气处理装置和中控系统；其中，蚀刻系统主要利用酸性蚀刻液完成对电子线路板的蚀刻；电解系统用于将酸性蚀刻液中多余的铜离子转变为金属铜并从阴极提取，同时使溶液中的一价铜离子在阳极转化为二价铜离子获得再生；再生液储槽用于将阳极液和阴极液混合均匀，得到再生液；多级吸收系统用于溶解电解产生的氯气，保证氯气能最大限度地被吸收溶解，以使酸性蚀刻液得以充分活化；尾气处理装置用于处理未被多级吸收系统吸收的少量氯气；中控系统用于在线监测蚀刻系统中酸性蚀刻液的比重和ORP来调控再生液和多级吸收系统内的活化液回流至蚀刻系统中的使用量。蚀刻系统、电解系统、再生液储槽通过管道顺次连接并形成循环回路，电解系统产生的氯气通过管道依次通入多级吸收系统和尾气处理装置中，蚀刻系统的酸性蚀刻液通过管道溢流至多级吸收系统中，且多级吸收系统中酸性蚀刻液的溢流方向与氯气的流动方向相反；多级吸收系统与蚀刻系统通过管道连通，以使被活化的酸性蚀刻液回用至蚀刻系统中。

具体地，蚀刻系统包括蚀刻缸和废液收集槽，电解系统是由过滤装置、电解槽和提铜装置构成的密闭系统，蚀刻缸、废液收集槽、过滤装置、电解槽和再生液储槽通过管道顺次连接并形成循环回路。蚀刻液缸中的酸性蚀刻液通过溢流进入废液收集槽，废液收集槽内的部分蚀刻液经过滤装置过滤后按一定流速从低位进入电解槽中；过滤装置为普通棉芯过滤器，其作用是过滤掉蚀刻液中的固体杂质；电解槽内设置有隔膜，隔膜将电解槽分隔成阴极室和阳极室，阳极室内安装有阳极板，阴极室内安装有阴极板；阳极室通过管道与多级吸收系统连通，阴极室与提铜装置连接。当高含铜量的蚀刻液从电解槽底部分别流入阴极室和阳极室后，在直流电作用下，阴、阳极将发生如下变化：

阴极：溶液中的铜离子从阴极获得电子被还原成单质铜，再通过提铜装置定期提取得到有商业价值的金属铜，而降铜后的阴极液则从阴极高位流入再生液储槽，具体电极反应如下：

Cu²⁺+e-→Cu⁺

Cu++e^-→Cu⁰

阳极：溶液中的一价铜离子优先在阳极失去电子被氧化为二价铜离子，随着电解反应的进行，溶液中二价铜离子不断增加，一价铜离子逐渐减少或消失，溶液蚀刻能力也随之增强，得到可以回用的再生液，同时由于溶液中存在大量氯离子，随着溶液氧化性的提高，大量氯离子将在阳极表面失去电子析出氯气，主要电极反应如下：

Cu⁺-e^-→Cu²⁺

2Cl^--2e^-→Cl₂↑

电解提铜后的阴、阳极液从电解槽高位流入再生液储槽，再生液储槽内设有搅拌器对电解液进行充分均衡混合，这样就得到低比重的再生液，再生液循环回用至蚀刻系统中。

具体地，多级吸收系统包括n级依次串联的吸收缸，n≥2，且n为正整数。每级吸收缸的底部均串连一个离心泵和一个射流器并构成回路，下一级吸收缸的射流器通过管道与上一级吸收缸的顶部连通，以第一级吸收缸为例：一级离心泵的一端连接一级吸收缸、另一端连接一级射流器，一级射流器通过密闭管道分别连通阳极室和一级吸收缸的底部，当阳极室内的氯气通过密闭管道进入一级射流器，此时一级离心泵从一级吸收缸中抽来的酸性蚀刻液也进入一级射流器，在高速流动和负压作用下，在一级射流器中相遇的气、液流混合后一起从射流器出口高速喷射至一级吸收缸中，而未被吸收完的氯气从一级吸收缸顶部通过管道进入二级射流器中，与二级离心泵从二级吸收缸中抽来的酸性蚀刻液混合后一起喷射到二级吸收缸中，二级吸收缸内未被吸收完的氯气从二级吸收缸顶部通过管道进入三级射流器中，以此类推，直至极少量未被吸收的氯气经第n级吸收缸顶部的管道进入尾气处理装置中进行回收处理，由此形成气体流路。另一方面，废液收集槽内的部分酸性蚀刻液通过管道溢流至第n级吸收缸中，第n级吸收缸内的溶液通过管道溢流至第n-1级吸收缸的底部，第n-1级吸收缸内的溶液通过管道溢流至第n-2级吸收缸的底部，以此类推，直至第二级吸收缸内的溶液通过管道溢流至第一级吸收缸中，第一级吸收缸的底部与蚀刻系统连通，使经过多级吸收系统处理得到的活化液回流至蚀刻系统中，由此形成液体流路。由上述内容可知，氯气流入多级吸收系统的方向与酸性蚀刻液溢流到多级吸收系统的流动方向刚好相反，具体如下：

气流：

第一级吸收缸→第二级吸收缸→…第n级吸收缸→尾气处理装置

液流：

第n级吸收缸…→第三级吸收缸→第二级吸收缸→第一级吸收缸。

上述气、液逆向设计的原理是：活化蚀刻液的目标就是要降低溶液中多余的铜，同时将其中的Cu⁺转化为Cu²⁺，以恢复蚀刻液的活性。以氯气作为氧化剂，能将蚀刻液中的Cu⁺氧化为Cu²⁺，使蚀刻液得到活化再生，活化反应式为：

Cl₂+2Cu⁺→2Cu²⁺+2Cl^-

本发明通过电解提铜实现降铜，通过多级吸收系统在不消耗额外资源的条件下实现Cu⁺向Cu²⁺转化。对于液体流路来说，由于第n级吸收缸内的溶液直接来自废液收集槽的蚀刻废液，该溶液中的Cu⁺含量最高，当通入氯气后部分Cu⁺被氧化为Cu²⁺，从第n级吸收缸溢流入第n-1级吸收缸中的溶液又有部分Cu⁺被氧化为Cu²⁺，说明第n-1级吸收缸内溶液中的Cu⁺含量比第n级吸收缸内溶液中的Cu⁺含量少，同理，当第二级吸收缸内的溶液再溢流入第一级吸收缸后，又有部分Cu⁺被氧化Cu²⁺，说明第一级吸收缸内溶液中的Cu⁺含量相对其它吸收缸是最少的。对于气体流路来说，任何时候第一级吸收缸得到的氯气都是最充足的，因此，本发明通过气、液逆向设计可以使第一级吸收缸内溶液中的Cu⁺几乎全部被氯气氧化为Cu^{2 +}，得到充分活化的溶液，再通过中控系统实时监测蚀刻缸中蚀刻液的比重和ORP来控制此活化液的循环回用量，以达到资源充分利用的目的。

电解系统得到的再生液比重一般较低，不利于直接回用，通常需要额外添加氧化剂提高蚀刻液活性；而本发明就是利用多级吸收系统能得到第一级吸收缸内活化充分、氧化性好的高ORP活化液，利用该活化液配合电解再生液返回蚀刻系统使用，能更好地稳定蚀刻速度，大幅减少氧化剂的补充量及由此带来的药液增量浪费，经济效益显著。同时，第n级吸收缸得到的氯气量最少，经吸收后氯气的排出量也最少，甚至无氯气排出；极少量的氯气先经过尾气处理装置内的亚铁溶液吸收，最后再通过碱液洗气塔彻底回收尾气，确保无污染物排放，安全环保。

具体地，中控系统通过设置的比重计和ORP测定仪实时监测蚀刻缸内溶液的比重和ORP值，中控系统再通过控制管道上的电磁阀来控制再生液和活化液的回用量。

相应地，本发明还提供了应用如上所述的装置对酸性蚀刻液进行高效活化的方法，如图2所示，该方法主要是将废液收集槽内的酸性蚀刻液经过电解提铜后，再将阴、阳极液混合均匀，得到再生液，将再生液回用至蚀刻系统中；电解系统产生的氯气依次通入多级吸收系统中，最后进入尾气处理装置中进行处理；废液收集槽内的酸性蚀刻液以与氯气流向相反的流动方向依次溢流至多级吸收系统中，最后多级吸收系统内的酸性蚀刻液输送至蚀刻系统中循环使用。具体步骤如下：

S1、将蚀刻系统产生的酸性蚀刻液收集至废液收集槽中；

S2、将废液收集槽内的部分酸性蚀刻液过滤后输送至电解系统中进行电解和提铜，电解提铜后的阴、阳极液流入再生液储槽内，搅拌使其混合均匀，得到低比重的再生液，再生液通过管道输送至蚀刻系统中循环使用；

S3、电解系统中阳极室内的氯气通过密闭管道送入第一级吸收缸中，第一级吸收缸顶部分离出的混合气送入第二级吸收缸中，第二级吸收缸顶部分离出的混合气则送入下一级吸收缸中，以此类推，直到第n级吸收缸顶部分离出的混合气送入尾气处理装置；

S4、废液收集槽内的另一部分酸性蚀刻液溢流至第n级吸收缸中，第n级吸收缸内的酸性蚀刻液溢流至上一级吸收缸中，以此类推，直至酸性蚀刻液溢流至第一级吸收缸内，第一级吸收缸内的酸性蚀刻液输送至蚀刻系统中循环使用。

本发明的方法基于酸性蚀刻液电解过程各物质相互转化的规律，综合分析酸性蚀刻液在蚀刻、再生及电解过程中各种离子的转化规律及各种吸收介质的特点，利用气、液双流逆向多级吸收的设计和装置，分别构造逆向且各自循环的气体流路和液体流路，确保了氯气能最大限度地得到吸收利用，达到第一级吸收缸内溶液得以高度活化的目的，使得第一级吸收缸内的溶液中Cu²⁺含量最高、Cu⁺含量最少，且第n级吸收缸排出氯气量最少、甚至无氯气排出，巧妙地解决了在尽量不消耗额外资源条件下Cu⁺逐步向Cu²⁺转化的问题，最终得到具有高度活性的蚀刻液并循环回用，从而实现再生蚀刻与电解系统相匹配，有效维持蚀刻速度的稳定性和连续性，满足在线蚀刻、电解及回用要求的一种蚀刻液再生方法。

经实施验证，证实本发明的上述装置及方法在维持酸性蚀刻、在线电解再生及回用过程均产生良好效果：电解产生的氯气基本上全部得以回收利用，再生液的回用率达到95％以上，综合运行成本降低45％，同时在减少污染物排放、确保生产过程安全环保及资源最大化循环利用等方面都取得显著的效果。

为了验证本发明的有益效果，下面结合实施例和对比例对本发明作进一步的说明。

为了使各个实施例和对比例之间具有可比性，各个实施例和对比例中的所有电解系统、射流器、离心泵、中控系统均采用相同型号规格及设置，尾气处理装置均采用氯化亚铁溶液吸收，最后再通过碱液洗气塔彻底回收尾气，确保无污染物排放、安全环保，并在同一蚀刻系统中实施运行。其中，实施例1～3与对比例1的区别仅在于吸收氯气的多级吸收溶解装置的级数不同，以验证对比蚀刻液电解产生的氯气通过不同级数的多级吸收系统处理的回收效果和再生液回用率的区别、以及蚀刻产线综合成本的变化。实施例2与对比例2的区别仅在于对比例2的气、液流向相同，目的是为了验证气、液流向对回收效果和再生液回用率、综合成本的影响。

实施例1：二级逆流吸收电解再生法

如图3所示，本实施例中，蚀刻缸内的蚀刻液通过管道溢流至废液收集槽中，然后部分蚀刻液经过滤装置滤掉固体杂质后，按一定流速从低位进入电解槽，隔膜将电解槽分隔为阴极室和阳极室，其中阴极室与提铜装置连接，用于提取阴极析出的单质铜；阳极室的顶部通过密闭管道与第一级射流器连接，用于将析出的氯气引流至第一级射流器中；如此经电解提铜后的阴、阳极液从电解槽高位流入再生液储槽中，阴、阳极液在再生液储槽中混合均匀后得到低比重的再生液，再生液通过管道回用至蚀刻缸中。

部分蚀刻液溢流至第二级吸收缸中，再从第二级吸收缸溢流至第一级吸收缸中，均作为氯气的吸收溶解介质；第一级吸收缸和第二级吸收缸分别与对应的离心泵、射流器串联后各自形成液流回路，其中第一级射流器连通阳极室，第二级射流器连通第一级吸收缸，当阳极室内的氯气经密闭管道进入第一级射流器时，氯气与通过第一级离心泵从第一级吸收缸抽来的蚀刻液混合后一起喷射回第一级吸收缸中，利用氯气的氧化性将第一级吸收缸内溶液中的Cu⁺氧化成Cu²⁺，而未被吸收完的氯气从第一级吸收缸的顶部经由管道进入第二级射流器，氯气与通过第二级离心泵从第二级吸收缸中抽来的蚀刻液混合后一起喷射回第二级吸收缸中，同样将部分Cu⁺氧化成Cu²⁺，由于气、液逆向逐级分流，最终使第一级吸收缸内溶液的活性提高，可以配合电解再生液回用。第二级吸收缸的顶部连通尾气处理装置，第二级吸收缸内未被及时吸收完的氯气通过管道流入尾气处理装置回收干净。在循环回用过程中，利用中控系统实时监测蚀刻缸内蚀刻液的比重及ORP来控制电解再生液和活化液的使用量。

实施例2：三级逆流吸收电解再生法

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于：多级吸收系统一共包括三级吸收缸，废液收集槽的部分蚀刻液溢流至第三级吸收缸中，接着从第三级吸收缸溢流入第二级吸收缸中，再从第二级吸收缸溢流入第一级吸收缸中，均作为氯气的吸收溶解介质；各级吸收缸分别与对应的离心泵、射流器串联后各自形成液流回路，其中第一级射流器连通阳极室，第二级射流器连通第一级吸收缸，第三级射流器连通第二级吸收缸，电解产生的氯气将各级吸收缸内的部分Cu⁺氧化成Cu²⁺后，未被第三级吸收缸及时吸收的氯气经由第三级吸收缸的顶部流入尾气处理装置回收干净。其他均与实施例1相同。

实施例3：四级逆流吸收电解再生法

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于：多级吸收系统一共包括四级吸收缸，废液收集槽的部分蚀刻液溢流至第四级吸收缸中，接着从第四级吸收缸溢流入第三级吸收缸中，再从第三级吸收缸溢流入第二级吸收缸中，再从第二级吸收缸溢流入第一级吸收缸中，均作为氯气的吸收溶解介质；各级吸收缸分别与对应的离心泵、射流器串联后各自形成液流回路，其中第一级射流器连通阳极室，第二级射流器连通第一级吸收缸，第三级射流器连通第二级吸收缸，第四级射流器连通第三级吸收缸，当阳极室内的氯气经密闭管道进入第一级射流器时，氯气与通过第一级离心泵从第一级吸收缸抽来的蚀刻液混合后一起喷射回第一级吸收缸中，利用氯气的氧化性将第一级吸收缸内溶液中的Cu⁺氧化成Cu²⁺，其它吸收缸同理，即在该级吸收缸内未被吸收完的氯气从该级吸收缸顶部连通的管道进入下一级射流器，与从下一级吸收缸中抽来的蚀刻液混合后一起喷射回下一级吸收缸中，利用氯气的氧化性将各级吸收缸内溶液中的部分Cu⁺氧化成Cu²⁺，如此循环进行。未被第四级吸收缸及时吸收的氯气经由第四级吸收缸的顶部流入尾气处理装置回收干净。其他均与实施例1相同。

对比例1：单级吸收缸电解再生法

如图6所示，在对比例1中，蚀刻缸中的蚀刻液通过连接管道溢流入废液收集槽，然后部分蚀刻液经过滤装置滤掉固体杂质后，按一定流速从低位进入电解槽，隔膜将电解槽分隔为阴极室和阳极室，其中阴极室与提铜装置连接，用于提取阴极析出的单质铜；阳极室的顶部通过密闭管道与射流器连接，用于将析出的氯气引流至射流器中；如此经电解提铜后的阴、阳极液从电解槽高位流入再生液储槽中，阴、阳极液在再生液储槽中混合均匀后得到低比重的再生液，再生液通过管道回用至蚀刻缸中。

部分蚀刻液则溢流至吸收缸中作为氯气的吸收溶解介质；吸收缸与离心泵、射流器串联构成液流回路，其中射流器连通阳极室，阳极室内的氯气经密闭管道进入射流器，氯气与通过离心泵从吸收缸抽来的蚀刻液混合后一起喷射回吸收缸中，利用氯气的氧化性将吸收缸内溶液中的Cu⁺氧化成Cu²⁺，溶液ORP有所升高，可以配合电解再生液回用至蚀刻缸中；未被吸收缸吸收的氯气通过管道流入尾气处理装置回收干净；在循环回用过程中，利用中控系统实时监测蚀刻缸内蚀刻液的比重及ORP来控制电解再生液和活化液的使用量。

对比例2：三级同向吸收电解再生法

如图7所示，在对比例2中，蚀刻缸内的蚀刻液通过管道溢流至废液收集槽中，然后部分蚀刻液经过滤装置滤掉固体杂质后，按一定流速从低位进入电解槽，隔膜将电解槽分隔为阴极室和阳极室，其中阴极室与提铜装置连接，用于提取阴极析出的单质铜；阳极室的顶部通过密闭管道与第一级射流器连接，用于将析出的氯气引流至第一级射流器中；如此经电解提铜后的阴、阳极液从电解槽高位流入再生液储槽中，阴、阳极液在再生液储槽中混合均匀后得到低比重的再生液，再生液通过管道回用至蚀刻缸中。

部分蚀刻液溢流至第一级吸收缸中，接着从第一级吸收缸溢流至第二级吸收缸中，再从第二级吸收缸溢流至第三级吸收缸中，均作为氯气的吸收溶解介质；第一级吸收缸、第二级吸收缸和第三吸收缸分别与对应的离心泵、射流器串联后各自形成液流回路，其中第一级射流器连通阳极室，第二级射流器连通第一级吸收缸，第三级射流器连通第二级吸收缸，当阳极室内的氯气经密闭管道进入第一级射流器时，氯气与通过第一级离心泵从第一级吸收缸抽来的蚀刻液混合后一起喷射回第一级吸收缸中，利用氯气的氧化性将第一级吸收缸内溶液中的Cu⁺氧化成Cu²⁺，而未被吸收完的氯气从第一级吸收缸的顶部经由管道进入第二级射流器，氯气与通过第二级离心泵从第二级吸收缸中抽来的蚀刻液混合后一起喷射回第二级吸收缸中将部分Cu⁺氧化成Cu²⁺，同样未被吸收完的氯气从第二级吸收缸的顶部经由管道进入第三级射流器，氯气与通过第三级离心泵从第三级吸收缸中抽来的蚀刻液混合后一起喷射回第三级吸收缸中将部分Cu⁺氧化成Cu²⁺。对比例2中气、液流路同向，最终利用第三级吸收缸内溶液配合电解再生液回用到蚀刻系统中。第三级吸收缸的顶部连通尾气处理装置，第三级吸收缸内未被及时吸收完的氯气通过管道流入尾气处理装置回收干净。在循环回用过程中，利用中控系统实时监测蚀刻缸内蚀刻液的比重及ORP来控制电解再生液和活化液的使用量。

在实施运行过程中，分别定期采集实施例1～3和对比例1～2进、出各级吸收缸溶液的ORP(反映溶液中Cu²⁺的含量，即ORP值越大，Cu²⁺含量越高，说明溶液活化越充分，氧化性越好、蚀刻能力越强)、各级吸收缸进、出口氯气的浓度、蚀刻线的蚀刻速度、再生液回用率及蚀刻综合成本等数据，结果见表1。

由表1可知，对比例1与实施例1～3相比，虽然其吸收缸出口的蚀刻液ORP较高，但是其出口的氯气浓度均高于实施例1～3，同时对应的蚀刻速度远低于实施例1～3；对比例2与实施例2相比，虽然其吸收缸出口的蚀刻液ORP较高，但是其出口的氯气浓度远高于实施例2，同时对应的蚀刻速度也远低于实施例2，由此可见，实施例1～3在维持酸性蚀刻速度和对氯气的充分回收利用上都取得较为显著的效果。

表1实施例1～3与对比例1～2运行效果跟踪记录表

综上所述，本发明通过多级吸收系统(级数n≥2)和流向相反的氯气循环气体流路和酸性蚀刻液循环液体流路，有效确保了氯气能最大限度地得到吸收利用，再生液的回用率达到95％以上，综合运行成本降低45％，实现电解产物的充分回收利用，有效维持蚀刻速度的稳定和连续，满足在线蚀刻、电解及回用的要求，实现资源最大化循环利用，安全环保，有效解决了现有技术未能充分利用电解产生的氯气而造成的再生液回用率低、蚀刻速度不稳定、运行高耗及环境污染等问题。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1. 一种高效活化酸性蚀刻液的装置，其特征在于：包括蚀刻系统、电解系统、再生液储槽、多级吸收系统和尾气处理装置；所述蚀刻系统、电解系统、再生液储槽通过管道顺次连接并形成循环回路，所述电解系统产生的氯气通过管道依次通入所述多级吸收系统和尾气处理装置中，所述蚀刻系统的酸性蚀刻液通过管道溢流至所述多级吸收系统中，且所述多级吸收系统中酸性蚀刻液的溢流方向与氯气的流动方向相反；所述多级吸收系统与蚀刻系统通过管道连通，以使活化后的酸性蚀刻液回用至所述蚀刻系统中；所述多级吸收系统包括n级依次串联的吸收缸， n≥2，且n为正整数。

2.根据权利要求1所述的高效活化酸性蚀刻液的装置，其特征在于：所述电解系统通过带有离心泵和射流器的管道与第一级吸收缸的底部连通，所述第一级吸收缸的顶部通过带有离心泵和射流器的管道与第二级吸收缸的底部连通，所述第二级吸收缸的顶部通过带有离心泵和射流器的管道与下一级吸收缸的底部连通，以此类推，直到第n-1级吸收缸与第n级吸收缸的底部连通，所述第n级吸收缸的顶部通过管道与所述尾气处理装置连通，以形成气体流路。

3.根据权利要求2所述的高效活化酸性蚀刻液的装置，其特征在于：所述蚀刻系统通过管道与所述第n级吸收缸的顶部连通，所述第n级吸收缸的顶部与所述第n-1级吸收缸的底部连通，所述第n-1级吸收缸的顶部与所述第n-2级吸收缸的底部连通，以此类推，直到所述第二级吸收缸与第一级吸收缸的底部连通，所述第一级吸收缸的底部与所述蚀刻系统连通，以形成液体流路。

4.根据权利要求1所述的高效活化酸性蚀刻液的装置，其特征在于：所述蚀刻系统包括蚀刻缸和与所述蚀刻缸连通的废液收集槽，所述废液收集槽分别通过管道与所述电解系统和多级吸收系统连通，所述多级吸收系统通过管道与所述蚀刻缸连通，所述再生液储槽通过管道与所述蚀刻缸连通。

5.根据权利要求4所述的高效活化酸性蚀刻液的装置，其特征在于：所述电解系统包括顺次连接的过滤装置、电解槽和提铜装置，所述过滤装置与所述废液收集槽连通，所述电解槽与所述再生液储槽连通。

6.根据权利要求5所述的高效活化酸性蚀刻液的装置，其特征在于：所述电解槽内设置有隔膜，所述隔膜将所述电解槽分隔成阴极室和阳极室，所述阳极室内安装有阳极板，所述阴极室内安装有阴极板；所述阳极室通过管道与所述多级吸收系统连通，所述阴极室连接有所述提铜装置；所述再生液储槽内设有搅拌器。

7.根据权利要求1所述的高效活化酸性蚀刻液的装置，其特征在于：还包括有中控系统，所述中控系统通过实时监测蚀刻生产线中蚀刻液的ORP和比重数据，来控制所述经活化的酸性蚀刻液和再生液的回用量。

8.一种高效活化酸性蚀刻液的方法，其特征在于：应用如权利要求1~3中任一项所述的装置，包括以下步骤：废液收集槽内的酸性蚀刻液经过电解提铜后将阴、阳极液混合均匀，得到再生液，将再生液回用至蚀刻系统中；电解系统产生的氯气依次通入多级吸收系统中，最后进入尾气处理装置中进行处理；所述废液收集槽内的酸性蚀刻液以与氯气流向相反的流动方向依次溢流至所述多级吸收系统中，最后所述多级吸收系统内的酸性蚀刻液输送至所述蚀刻系统中循环使用。

9.根据权利要求8所述的高效活化酸性蚀刻液的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、将所述蚀刻系统产生的酸性蚀刻液收集至所述废液收集槽中；

S2、将所述废液收集槽内的部分酸性蚀刻液过滤后输送至所述电解系统中进行电解和提铜，电解提铜后的阴、阳极液流入再生液储槽内，搅拌使其混合均匀，得到低比重的再生液，再生液通过管道输送至所述蚀刻系统中循环使用；

S3、所述电解系统中阳极室内的氯气通过密闭管道送入第一级吸收缸中，所述第一级吸收缸顶部分离出的混合气送入第二级吸收缸中，所述第二级吸收缸顶部分离出的混合气则送入下一级吸收缸中，以此类推，直到第n级吸收缸顶部分离出的混合气送入尾气处理装置；

S4、所述废液收集槽内的另一部分酸性蚀刻液溢流至第n级吸收缸中，第n级吸收缸内的酸性蚀刻液溢流至上一级吸收缸中，以此类推，直至酸性蚀刻液溢流至所述第一级吸收缸内，所述第一级吸收缸内的酸性蚀刻液输送至所述蚀刻系统中循环使用。