CN115433580A - 一种光电行业蚀刻液的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光电行业蚀刻液的生产方法，属于精细氟化工技术领域。本发明首先将氟化钠溶液和氟硅酸溶液混合后进行反应，得到的氟硅酸钠料浆顺次进行离心、精过滤得到含氢氟酸的滤液，再将含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，得到氢氟酸溶液和浊盐液，最后在氢氟酸溶液中加入除杂剂后，再经亚沸精馏得到蚀刻液和低度酸。本发明得到的蚀刻液纯度高、杂质少，产品收率高，可以作为刻蚀剂用于光电行业。
Description
技术领域
本发明涉及精细氟化工技术领域，尤其涉及一种光电行业蚀刻液的生产方法。
背景技术
蚀刻液主要用于去除氧化物，在半导体、太阳能光伏板和液晶显示器制造过程中被大量使用，其中，光电行业是蚀刻液的最大应用市场，约占氢氟酸总消耗量47.3％。
现今对于蚀刻液的制造主要包括三大步骤，第一步是对原料进行初步处理，分为物理处理和化学处理；第二步是对纯度不太高的酸进行蒸馏提纯，通过膜的物理过滤除去分子结构较小的杂质，实际生产过程中，设备的运行和工艺参数需要协同配合才能保证蚀刻液的纯度。通常采取直线式的设置方式，以垂直流向为主，无水氟化氢或氢氟酸在上层，氢氟酸提纯在中层，过滤、包装及贮存在底层。通过这样的提纯方式可以节约成本，提高效率。
蚀刻液中的杂质主要来源于氢氟酸，在实际生产过程中氢氟酸中含有低沸点杂质。目前，氢氟酸蚀刻液的提纯方法主要有正压精馏、负压精馏和亚沸蒸馏三种。但是前2种方式都存在一个共性问题：低沸点杂质的去除不彻底，而亚沸精馏只在溶液表面进行蒸发，能很好的将低沸点杂质彻底分离。因此，亚沸精馏是一种杂质含量低、收率高的蚀刻液的生产方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电行业蚀刻液的生产方法，以解决现有技术中蚀刻液杂质含量高、收率低的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种光电行业蚀刻液的生产方法，包括以下步骤：
S1：将氟化钠溶液和氟硅酸溶液混合后进行反应，得到的氟硅酸钠料浆顺次进行离心、精过滤得到含氢氟酸的滤液；
S2：将S1中含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，得到氢氟酸溶液和浊盐液；
S3：在S2的氢氟酸溶液中加入除杂剂后，再经亚沸精馏得到蚀刻液和低度酸。
进一步的，所述步骤S1中，氟化钠溶液和氟硅酸溶液的质量比为1～2：1。
进一步的，所述步骤S1中，氟化钠溶液的浓度为10～30wt％；所述氟硅酸溶液的浓度为30～50wt％。
进一步的，所述步骤S1中，反应的温度为20～30℃，反应的时间为0.5～1h。
进一步的，所述步骤S2中，氢氟酸溶液的浓度为15～25wt％。
进一步的，所述步骤S2中，氢氟酸溶液的脱盐率为96～99％。
进一步的，所述步骤S2中，纳膜过滤的压力为1～1.5MPa，纳膜过滤的温度为15～30℃。
进一步的，步骤S3中，所述除杂剂为高锰酸钾、氢氧化钾和二氧化锰的混合物，其中高锰酸钾、氢氧化钾和二氧化锰的质量比为1～1.5:1:2～2.5，所述除杂剂的添加量为亚沸精馏中氢氟酸溶液质量的1/10000～5/10000。
进一步的，所述步骤S3中，亚沸精馏时，精馏塔进料温度为30～40℃，精馏塔塔顶温度为20～30℃，塔釜温度为40～50℃，塔内压力为-55～-45KPa。
本发明的有益效果：
(1)本发明中氟硅酸和氟化钠可在常温条件下进行反应，反应条件温、操作简单，通过本发明方法得到的蚀刻液纯度高、杂质少、产物收率高达89％以上。
(2)本申请在蚀刻液的生产过程中采用纳膜过滤工艺，能够提高氢氟酸滤液的脱盐率，进而保证所制备的刻蚀液的纯度。
附图说明
图1为本发明光电行业蚀刻液的生产流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种光电行业蚀刻液的生产方法，包括以下步骤：
S1：将氟化钠溶液和氟硅酸溶液混合后进行反应，得到的氟硅酸钠料浆顺次进行离心、精过滤得到含氢氟酸的滤液；
S2：将S1中含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，得到氢氟酸溶液和浊盐液；
S3：在S2的氢氟酸溶液中加入除杂剂后，再经亚沸精馏得到蚀刻液和低度酸。
在本发明中，所述步骤S1中，氟化钠溶液和氟硅酸溶液的质量比为1～2：1，优选为1.2～1.8：1，进一步优选为1.5:1。
在本发明中，所述步骤S1中，氟化钠溶液的浓度为10～30wt％，优选为15～25wt％，进一步优选为20wt％；所述氟硅酸溶液的浓度为30～50wt％，优选为35～45wt％，进一步优选为40wt％。
在本发明中，所述步骤S1中，反应的温度为20～30℃，优选为25℃；反应的时间为0.5～1h，优选为0.8h。
在本发明中，所述步骤S2中，氢氟酸溶液的浓度为15～25wt％，优选为20wt％。
在本发明中，所述步骤S2中，氢氟酸溶液的脱盐率为96～99％，优选为97～98％，进一步优选为98％。
在本发明中，所述步骤S2中，纳膜过滤的压力为1～1.5MPa，优选为1MPa；纳膜过滤的温度为15～30℃，优选为20℃。
在本发明中，步骤S3中，所述除杂剂为高锰酸钾、氢氧化钾和二氧化锰的混合物，其中高锰酸钾、氢氧化钾和二氧化锰的质量比为1～1.5:1:2～2.5，优选为1.1～1.4:1:2.1～2.4，进一步优选为1.3:1:2.2～2.3；所述除杂剂的添加量为亚沸精馏中氢氟酸溶液质量的1/10000～5/10000，优选为2/10000～4/10000，进一步优选为3/10000。
在本发明中，所述步骤S3中，亚沸精馏时，精馏塔进料温度为30～40℃，优选为35℃，精馏塔塔顶温度为20～30℃，优选为25℃；塔釜温度为40～50℃，优选为45℃；塔内压力为-55～-45KPa，优选为-50KPa。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在反应器中依次加入485.7g浓度为20wt％的氟化钠溶液和400g浓度为40wt％的氟硅酸溶液，在25℃条件下反应0.5h，得到氟硅酸钠料浆，将氟硅酸钠料浆顺次进行离心、精过滤得到200.53g氟硅酸钠软膏和685.17g含氢氟酸的滤液，再将含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，其中纳膜过滤的压力为1MPa，温度为30℃，脱盐率为98.04％，提浓后得到236.85g浓度为20wt％的氢氟酸溶液和446.38g浊盐液，在氢氟酸溶液中加入0.118g除杂剂(除杂剂含有高锰酸钾0.0295g、氢氧化钾0.0295g、0.059g二氧化锰)，混合后的液体加热到35℃后进入亚沸精馏塔，精馏塔顶采集温度为20℃，塔釜采集温度为45℃，塔内压力为-45KPa时，塔顶得到107.06g浓度为35wt％的蚀刻液，塔釜得到106.02g低度酸(5wt％HF)，收率为90％。
实施例2
在反应器中依次加入500g浓度为20wt％的氟化钠溶液和400g浓度为40wt％的氟硅酸溶液，在20℃条件下反应0.8h，得到氟硅酸钠料浆，将氟硅酸钠料浆依次进行离心、精过滤、和洗涤后得到204.71g氟硅酸钠软膏和695.29g含氢氟酸的滤液，再将含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，其中纳膜过滤的压力为1.5MPa，温度为25℃，脱盐率为98.06％，提浓后得到232.69g浓度为20wt％的氢氟酸溶液和462.60g浊盐液，在氢氟酸溶液中加入0.030g除杂剂(除杂剂含有高锰酸钾0.009g、氢氧化钾0.006g、二氧化锰0.015g)，混合后的液体加热到35℃后进入亚沸精馏塔，精馏塔顶采集温度为25℃，塔釜采集温度为45℃，塔内压力为-50KPa时，塔顶得到107.82g浓度为35wt％的蚀刻液，塔釜得到105.21g低度酸(5wt％HF)，收率为92％。
实施例3
在反应器中依次加入592.70g浓度为20wt％的氟化钠溶液和500g浓度为40wt％的氟硅酸，在20℃条件下反应0.5h，得到氟硅酸钠料浆，将氟硅酸钠料浆进行离心、精过滤得到250.70g氟硅酸钠软膏和842g含氢氟酸的滤液，再将含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，其中纳膜过滤的压力为1.2MPa，温度为15℃，脱盐率为97.76％，提浓后得到292g浓度为20wt％的氢氟酸溶液和550g浊盐液，在氢氟酸溶液中加入0.042g除杂剂(除杂剂含有高锰酸钾0.0126g、氢氧化钾0.0084g、二氧化锰0.021g)，混合后的液体加热到40℃后进入亚沸精馏塔，精馏塔顶采集温度为30℃，塔釜采集温度为40℃，塔内压力为-40KPa时，塔顶得到130.52g浓度为35wt％的蚀刻液，塔釜得到126.23g低度酸(5wt％HF)，收率为89％。
实施例4
在反应器中依次加入612g浓度为20wt％的氟化钠溶液和500g浓度为40wt％的氟硅酸溶液，在30℃条件下反应1h，得到氟硅酸钠料浆，将氟硅酸钠料浆依次进行离心、精过滤和洗涤后得到256g氟硅酸钠软膏和856g含氢氟酸的滤液，再将含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，其中纳膜过滤的压力为1.1MPa，温度为20℃，脱盐率为98.01％，提浓后得到286.5g浓度为20wt％的氢氟酸溶液和569.5g浊盐液，在氢氟酸溶液中加入0.120g除杂剂(除杂剂含有高锰酸钾0.03g、氢氧化钾0.03g、二氧化锰0.06g),混合后的液体加热到35℃后进入亚沸精馏塔，精馏塔顶采集温度为25℃，塔釜采集温度为50℃，塔内压力为-55KPa时，塔顶得到130.63g浓度为35wt％的蚀刻液，塔釜得到121.93g低度酸(5wt％HF)，收率为90％。
本申请通过纳膜过滤，能够提高氢氟酸滤液的脱盐率，进而保证所制备的刻蚀液的纯度，表1为实施例1～4的氢氟酸滤液的脱盐率。
表1实施例1～4的氢氟酸滤液的脱盐率
本申请通过调整精馏塔内压力进行亚沸精馏，能够保证所生产的刻蚀液的收率达到89％以上。
表2塔内压力对蚀刻液的影响
| 蚀刻液的质量(g) | 精馏塔内压力(KPa) | 蚀刻液收率(％) |
| 107.06 | -45 | 90 |
| 107.82 | -50 | 92 |
| 130.52 | -40 | 89 |
| 130.63 | -55 | 90 |
由以上实施例可知，本发明提供了一种光电行业蚀刻液的生产方法。本发明首先将氟化钠溶液和氟硅酸溶液混合后进行反应，得到的氟硅酸钠料浆顺次进行离心、精过滤得到含氢氟酸的滤液，再将含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，得到氢氟酸溶液和浊盐液，最后在氢氟酸溶液中加入除杂剂后，再经亚沸精馏得到蚀刻液和低度酸。本发明得到的蚀刻液纯度高、杂质少，产品收率高，可以作为刻蚀剂用于光电行业。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将氟化钠溶液和氟硅酸溶液混合后进行反应，得到的氟硅酸钠料浆顺次进行离心、精过滤得到含氢氟酸的滤液；
S2：将S1中含氢氟酸的滤液进行纳膜过滤，得到氢氟酸溶液和浊盐液；
S3：在S2的氢氟酸溶液中加入除杂剂后，再经亚沸精馏得到蚀刻液和低度酸。
2.根据权利要求1所述的一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中，氟化钠溶液和氟硅酸溶液的质量比为1～2：1。
3.根据权利要求2所述的一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中，氟化钠溶液的浓度为10～30wt％；所述氟硅酸溶液的浓度为30～50wt％。
4.根据权利要求3所述的一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中，反应的温度为20～30℃，反应的时间为0.5～1h。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中，氢氟酸溶液的浓度为15～25wt％。
6.根据权利要求5所述的一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中，氢氟酸溶液的脱盐率为96～99％。
7.根据权利要求6所述一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中，纳膜过滤的压力为1～1.5MPa，纳膜过滤的温度为15～30℃。
8.根据权利要求7所述的一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，步骤S3中，所述除杂剂为高锰酸钾、氢氧化钾和二氧化锰的混合物，其中高锰酸钾、氢氧化钾和二氧化锰的质量比为1～1.5:1:2～2.5，所述除杂剂的添加量为亚沸精馏中氢氟酸溶液质量的1/10000～5/10000。
9.根据权利要求7或8所述的一种光电行业蚀刻液的生产方法，其特征在于，所述步骤S3中，亚沸精馏时，精馏塔进料温度为30～40℃，精馏塔塔顶温度为20～30℃，塔釜温度为40～50℃，塔内压力为-55～-45KPa。
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