DE1223653B

DE1223653B - Vorrichtung zum kontinuierlichen elektro-lytischen Regenerieren von Kupferchlorid-AEtzloesungen

Info

Publication number: DE1223653B
Application number: DES66587A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Max Frey; Dipl-Chem Dr Joachim Kleffner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-01-11
Filing date: 1960-01-11
Publication date: 1966-08-25
Also published as: DE1223653C2

Description

Vorrichtung zum kontinuierlichen elektrolytischen Regenerieren von Kupferchlorid-Ätzlösungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Regenerieren von Kupferchlorid-Ätzlösungen.
Zum Ätzen von gedruckten Schaltungen aus kupferkaschierten Isolierstoffplatten werden vorwiegend Eisenchloridlösungen verwendet. Durch diese Lösungen wird das Kupfer oxydiert und in gelöstes Kupferchlorid überführt, wobei das Eisen(III)-chlorid allmählich verbraucht wird. Zum Ätzen ist normalerweise nicht nur von Zeit zu Zeit ein neuer Badansatz notwendig, sondern es geht auch das abgeätzte Kupfer dabei verloren, da es in der verbrauchten Ätzlösung verbleibt.
Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, die verbrauchte Ätzlösung zu regenerieren. Hierzu wird in einer elektrolytischen Zelle das abgeätzte Kupfer kathodisch wieder ausgeschieden und gleichzeitig die verbrauchte Ätzlösung durch anodische Aufoxydation des reduzierten Eisens in den dreiwertigen, Zustand wieder in eine ätzfähige Lösung überführt. Dabei wird lediglich elektrische Energie aufgewendet, deren Preis im Vergleich zur Einsparung an Eisen(IIIJ-chlorid und Rückgewinnung des Kupfers gering ist * In dem Buch »The Technology of Printed Circuits« von Paul Eisler, erschienen 1959 bei Heywood & Company Ltd. London, ist auf den Seiten 223 bis 231 dieses Regenerierverfahren beschrieben und eine hierfür verwendbare, kontinuierlich arbeitende Vorrichtung gezeigt. Diese Vorrichtung besteht im Prinzip aus einer elektrolytischen Zelle, in der ein Diaphragma vorgesehen ist, und einer Kathode in Form eines Stahlbandes, das durch die elektrolytische Zelle geführt wird. An diesem Stahlband soll sich das Kupfer als Folie oder in Pulverform abscheiden und kann dann in einem zweiten Bad vom Stahlband, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Schabers, entfernt werden.
Diese Vorrichtung ist in ihrer Anordnung sehr kompliziert, und es war Aufgabe der Erfindung, hier eine Vereinfachung zu schaffen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der oben geschilderten Regenerierung von Eisen(III)-chlorid-Ätzlösungen das wiedergewonnene Kupfer nicht frei von Eisen ist, welches sich gewissermaßen als Schlamm an der Kathode zusammen mit dem Kupfer abscheidet. Es liegt deshalb im Rahmen der Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, möglichst reines Kupfer wiederzugewinnen.
Es ist bekannt, zum Ätzen auch Kupfer(II)-chloridlösung unter Zugabe geeigneter Komplexbildner zu verwenden.
Diese Ätzlösung hat im allgemeinen gegenüber der Eisen(III)-chlorid-Ätzlösung den Vorteil, daß bei der Regenerierung an der Kathode nur Kupferionen ent--laden werden, jedoch bereitet die Regenerierung von Kupferchlorid-Ätzlösungen gewisse Schwierigkeiten.
So wird bei der Elektrolyse einer Kupferchlorid-Ätzlösung in einer elektrolytischen Zelle ohne Diaphragma das an der Kathode gebildete Kupfer(I)-chlorid an der Anode wieder zu Kupfer(II)-chlorid oxydiert. Bei der steten Vermischung geht die Regenerierung der Ätzlösung nur mit schlechter Stromausbeute vor sich. Bei einem Regenerierverfahren das mit einer im Vergleich zur Anode kleinen Kathode arbeitet, wird eine Stromausbeute von etwa 60 1/o erreicht.
Weiterhin scheidet sich aus einer Kupferchloridlösung bei Stromdichten von 10 ... 20 Amp./dm2 das Kupfer nicht in kompakter Form, sondern meist in Form von spießigen Kristallen aus. Diese fallen von der Kathode ab und lösen sich in der Ätzlösung wieder auf.
Diese Schwierigkeiten werden vermieden, und die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen elektrolytischen Regenerieren von Kupferchlorid-Ätzlösungen, die aus einer die Ätzlösung enthaltenden Elektrolysezelle, die mit einem Zu- und Ablauf für die Ätzlösung und mit einem den Anodenraum vom Kathodenraum trennenden Diaphragma versehen ist, und aus einem kontinuierlich durch die Ätzlösung geführten endlosen kathodisch geschalteten Band, dem außerhalb der Elektrolysezelle zum Ablösen des niedergeschlagenen Kupfers ein Schaber zugeordnet ist, besteht und erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kathode aus um eine drehbare, nur teilweise in die Atzlösung eintauchende Trommel gespanntem Wolframblech besteht, und der die Kathode berührende, aus Wolfram bestehende Schaber als Stromzuführung für die Kathode dient.
Die Verwendung von Wolfram als Kathodenmaterial ist zwar in anderem Zusammenhang, nämlich für die Abscheidung von Eisen aus Eisen(III)-chloridlösungen bekannt, jedoch läßt sich hieraus kein Hinweis auf die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe entnehmen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben-sich aus der nachfolgenden Beschreibung -eines Ausführungsbeispiels an Hand der beigefügten F i g. 1 und 2, die im Schnitt und in Aufsicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigen.
Die Regenerierung wird in einer elektrolytischen Zelle vorgenommen, deren Kathode aus einem um eine Trommel T gespannten Wolframblech W besteht und die allseitig von einem Diaphragma D gegenüber dem Anodenraum abgetrennt ist. Wolframblech wird, wie ausgedehnte Versuche ergaben, nicht von chloridhaltigen Ätzlösungen angegriffen. Seine Oberfläche bleibt stets blank. Die Ätzlösung strömt über den Zulauf Z und -den Ablauf A durch den Anodenraum, wo die Kupfer(1)-chloridlösung an den beiden rechts und links neben der Trommel befindlichen Kohleanoden K wieder zu ätzfähiger Kupfer(II)-chloridlösung oxydiert wird, während ein äquivalenter Teil der Kupferionen durch das Diaphragma wandert und auf dem Wolfräniblech als lockerer und lose haftender Niederschlag abgeschieden wird. Durch das Diaphragma wird eine Rückoxydation der Kupfer(1)-Ionen verhindert, so daß die Regenerierung mit einer Stromausbeute von etwa 90% vor sich geht. Die Wiederauflösung des Kupfers wird dadurch verhindert, daß das Kupferpulver durch die rotierende Trommel laufend aus dem Bad entfernt und mittels eines Schabers S, der ebenfalls aus Wolfram besteht und gleichzeitig als Stromzuführung dient, außerhalb des Bades abgekratzt wird. über eine schräggestellte Rinne oder mittels einer Wasserspülung wird das Kupfer einem Vorratsgefäß zugeführt, wobei noch ein Wasch- und Trockenprozeß zwischengeschaltet wird.

Claims

Patentanspruch: Vorrichtung zum kontinuierlichen Regenerieren von Kupferchlorid-Ätzlösungen, bestehend aus einer die Ätzlösung enthaltenden Elektrolysezelle, die mit einem Zu- und Ablauf für die Ätzlösung und mit einem den Anodenraum vom Kathodenraum trennenden Diaphragma versehen ist, und einem kontinuierlich durch die Ätzlösung geführten endlosen, kathodisch geschalteten Band, dem außerhalb der Elektrolysezelle zum Ablösen des niedergeschlagenen Kupfers ein Schaber zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus um eine drehbare, nur teilweise in die Ätzlösung eintauchende Trommel (T) gespanntem Wolframblech (W) besteht und der die Kathode berührende, aus Wolfram bestehende Schaber (S) als Stromzuführung für die Kathode dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Ullmann, »Enzyklopädie der technischen Chemie«,
2. Auflage, Bd. X, S. 535; »The Technology of Printed Circuits«, 1959, S. 223 bis 231.