DE1521745C - Process for the regeneration of ammonium persulfate solutions - Google Patents

Process for the regeneration of ammonium persulfate solutions

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DE1521745C DE19661521745 DE1521745A DE1521745C DE 1521745 C DE1521745 C DE 1521745C DE 19661521745 DE19661521745 DE 19661521745 DE 1521745 A DE1521745 A DE 1521745A DE 1521745 C DE1521745 C DE 1521745C
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Description

2525th

Die vorliegende Erfindung betrifft die Regenerierung einer zum Ätzen von Kupfer verwendeten Ammoniumpersulfatlösung.The present invention relates to regeneration an ammonium persulfate solution used to etch copper.

Solche Lösungen werden gewöhnlich verwendet, um beispielsweise an Stelle üblicher Maschinenbearbeitung bestimmte Kupfermengen von Oberflächen zerbrechlicher oder besonders geformter Objekte zu entfernen. Eine weiterverbreitete Anwendung dieses Verfahrens ist die Herstellung von gedruckten elektrischen Schaltungen. Bei dieser Anwendung wird ein Deckmittel oder eine Maske in Form der gewünschten Schaltung auf die Oberfläche eines auf eine Grundlage laminierten Kupferfilmes gebracht, und der teilweise maskierte Kupferfilm wird mit dem Ätzmittel behandelt. Die durch das Deckmittel nicht bedeckte Kupferfläche wird abgelöst, während das von dem Deckmittel bedeckte Kupfer unter Bildung der gewünschten Schaltung zurückbleibt. Such solutions are usually used, for example in place of conventional machining Remove certain amounts of copper from the surfaces of fragile or specially shaped objects. A widespread application this process is the manufacture of printed electrical circuits. In this application a covering agent or a mask in the form of the desired circuit is applied to the surface a copper film laminated on a base, and the partially masked copper film becomes treated with the etchant. The copper surface not covered by the opaque material is peeled off, while the copper covered by the capping agent remains to form the desired circuit.

Bei derartigen Anwendungen sind Ammoniumpersulfatlösungen erwünscht, da sie keine schädlichen Dämpfe erzeugen, leicht mit ihnen zu arbeiten ist und sie relativ nichtkorrodierend gegenüber bestimmten üblichen Konstruktionsstoffen, wie rostfreien Stählen, sind. Bei der Anwendung wird Kupfer in den nichtmaskierten Flächen durch die Persulfatlösung gelöst, bis die Lösungsgeschwindigkeit ausreichend niedrig ist, daß sie unter technisch akzeptable Geschwindigkeiten abfällt. Das sich, ergebende verbrauchte Ätzmittel wird dann zur Entfernung des gelösten Kupfers behandelt und beseitigt. .In such applications, ammonium persulfate solutions are desirable because they are not deleterious Generate vapors, are easy to work with and relatively non-corrosive to certain common construction materials such as stainless steels. When used, copper is used in the unmasked areas by the persulfate solution dissolved until the rate of dissolution is slow enough to be below technically acceptable Speeds drops. The resulting spent etchant is then used to remove the dissolved copper treated and eliminated. .

Ein ernstes Problem bei der Anwendung dieses Verfahrens ist, daß wesentliche Mengen Persulfat in dem verbrauchten Ätzmittel verlorengehen. Es war nicht möglich, das in kommerziellen Maßstab in dem 6ö verbrauchten Ätzmittel verbleibende Persulfat zu gewinnen oder davon Gebrauch zu machen. Die alleinige Zugabe von frischem Ammoniumpersulfat zu einer verbrauchten Ätzlösung, um die ursprünglichen Persulfatkonzentrationen wiederherzustellen, ergibt keine akzeptable Ätzlösung, da derartige Lösungen minderwertige und unregelmäßige Ätzungen ergeben.A serious problem with using this method is that substantial amounts of persulfate are contained in lost to the used etchant. It was not possible to do this on a commercial scale in the 6ö recovering or making use of the persulfate remaining from the etchant. the Simply adding fresh ammonium persulfate to a used etching solution to restore the original Restoring persulfate levels does not result in an acceptable caustic solution because such Solutions result in inferior and irregular etchings.

Ein weiteres Problem ist, daß die Behandlung von verbrauchten Persulfatlösungen zur Entfernung von Kupfer , einen zusätzlichen Verfahrensschritt verursacht, der die Kosten der Beseitigung dieser Lösung hinzufügt. Kupfer muß aus den Persulfatlösungen wegen der Toxizität der Kupferverbindungen vor dem Einleiten in die Kanalisation entfernt werden.Another problem is that the treatment of spent persulfate solutions to remove Copper creates an additional process step that increases the cost of eliminating this Adds solution. Copper must be removed from the persulfate solutions because of the toxicity of the copper compounds be removed before discharging into the sewer system.

Im Ergebnis hat ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Regenerierung von verbrauchten Persulfatätzlösungen auf kommerziell annehmbarer Grundlage bestanden, um die restliche persulfathaltige Lösung wieder zu verwenden und die Kosten der Kupferentfernung und die Vernichtung der Lösungen zu beseitigen. As a result, there is a need for a method of regenerating spent persulfate etch solutions insisted on a commercially acceptable basis to remove the remaining persulfate solution re-use and eliminate the cost of copper removal and solution destruction.

Es wurde nun gefunden, daß verbrauchte wäßrige Ammoniumpersulfatätzlösungen, die zum Lösen von Kupfer verwendet worden sind und die Ammoniumpersulfatreste enthalten, regeneriert werden können, indem diese Lösungen auf eine Temperatur (vorzugsweise etwa 0° C) gekühlt werden, damit Kupfersulfat und Ammoniumsulfat aus der Lösung auskristallisieren, ohne daß wesentliche Mengen Ammoniumpersulfat auskristallisieren. Diese auskristallisierten Feststoffe werden von der verbleibenden Lösung abgetrennt, und die so regenerierte Lösung wird wieder verwendet. Vorzugsweise % wird der Ätzlösung vor oder nach der Abkühlung Ammoniumpersulfat zugesetzt, um den Ammoniumpersulfatgehalt auf 0,7 bis 1,5 Mol/l zu steigern.It has now been found that spent aqueous ammonium persulfate etching solutions which have been used to dissolve copper and which contain ammonium persulfate residues can be regenerated by cooling these solutions to a temperature (preferably about 0 ° C.) so that copper sulfate and ammonium sulfate are removed from the solution crystallize out without any significant amounts of ammonium persulfate crystallizing out. These crystallized solids are separated from the remaining solution, and the solution regenerated in this way is used again. Preferably, % ammonium persulfate is added to the etching solution before or after cooling in order to increase the ammonium persulfate content to 0.7 to 1.5 mol / l.

Überraschenderweise können die so regenerierten Ammoniumpersulfatlösungen (mit oder ohne Zugabe von frischem Ammoniumpersulfat) verwendet werden, um Hochqualitätsätzungen bis zu viel niedrigeren Persulfatrestkonzentrationen zu ergeben als frische, unbeharidelte Ammoniumpersulfatlösungen.Surprisingly, the ammonium persulfate solutions regenerated in this way (with or without addition of fresh ammonium persulfate) can be used to make high quality etchings down to much lower ones To give persulfate residual concentrations as fresh, untreated ammonium persulfate solutions.

Wenn die Ätzlösung eine Konzentration von etwa 0,4 bis 0,6 Mol/l Ammoniumpersulfat erreicht hat, ist sie zwar in der Lage, weiter zu ätzen, jedoch nehmen Ätzgeschwindigkeit und Ätzqualität ab, und derartige Lösungen werden normalerweise als »verbrauchte« Lösungen verworfen.When the etching solution has reached a concentration of about 0.4 to 0.6 mol / l ammonium persulfate, it is able to continue etching, but the etching speed and etching quality decrease, and such solutions are usually discarded as "used" solutions.

Eine solche »verbrauchte« Lösung wird erfhidungsgemäß gekühlt, und zwar auf eine Temperatur von 0 bis 20° C, vorzugsweise 0 bis 10° C, wobei Kupfersulfat und Ammoniumsulfat auskristallisieren. Die genaue Kühltemperatur ist nicht kritisch, jedoch ist es erwünscht, daß sie ausreichend niedrig% ist, um Kupfersulfat und Ammoniumsulfat ohne wesentliche Mengen Ammoniumpersulfat auskristallisieren zu lassen.According to the invention, such a "used up" solution is cooled to a temperature of 0 to 20 ° C., preferably 0 to 10 ° C., with copper sulfate and ammonium sulfate crystallizing out. The exact cooling temperature is not critical, but it is desirable that it is low% sufficient to crystallize to copper sulfate and ammonium sulfate without significant amounts of ammonium persulfate.

Der sich ergebende sulfathaltige Niederschlag wird von der Lösung durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt. Während der Abtrennung muß dafür gesorgt werden, Lösungsreste von dem Niederschlag zu entfernen, um Ammoniumpersulfatverluste zu verhindern. Gegebenenfalls können die Kristalle mit Wasser zur Entfernung alles anhängenden Persulfats gewaschen werden. Die sich ergebende regenerierte Lösung mit einer Konzentration von etwa 0,4 bis 0,6 Mol/l Ammoniumpersulsat kann ohne weitere Bearbeitung verwendet werden, um eine gute Kupferätzung zu ergeben, bis die Persulfatkonzentration der Lösung etwa 0,3 Mol/l erreicht. Danach nimmt die Qualität der Ätzung wieder ab.The resulting sulfate-containing precipitate is removed from the solution by filtration or centrifugation severed. During the separation, care must be taken to remove residual solution from the precipitate remove to prevent loss of ammonium persulphate. If necessary, the crystals can with Wash with water to remove any attached persulfate. The resulting regenerated Solution with a concentration of about 0.4 to 0.6 mol / l ammonium persulsate can be used without further Machining used to give a good copper etch until the persulfate concentration of the Solution reaches about 0.3 mol / l. After that, the quality of the etching decreases again.

Wenn die wiederhergestellte Ammoiumpersulfatlösung für die Eintauchätzung verwendet werden soll, ist es bevorzugt, die Lösung mit zugegebenem Am-If the reconstituted ammonium persulfate solution is to be used for immersion etching, it is preferred to use the solution with added am-

3 43 4

moniumpersulfat bis zu einer Konzentration von etwa · such wird als Standard betrachtet, und die nach-0,8 Mol/l Ammoniumpersulfat zu verstärken. Diese folgenden Eintauchversuche werden damit zur Bekann dann zur Kupferätzung verwendet werden, bis , Stimmung der Ätzqualität und der Ätzgeschwindigihre Persulfatkonzentration auf 0,3 Mol/l gefallen ist. keiten verglichen. Eine Ätzgeschwindigkeit von über Für die Anwendung bei der Eintauchätzung ist für 5 etwa 0,005 mm Kupfer pro Minute wird als für den Ätzung bester Qualität nicht zu empfehlen, daß das kommerziellen Gebrauch akzeptabel betrachtet, wiederhergestellte Ätzmittel mit Ammoniumpersulfat Die verbrauchte Lösung von Versuch 1 wird aufmonium persulfate up to a concentration of about · such is considered the standard, and that after -0.8 Reinforce mol / l ammonium persulfate. These subsequent immersion attempts can then be used for copper etching until the etching quality and etching speed are determined Persulfate concentration has fallen to 0.3 mol / l. compared. An etching speed of over For use in immersion etching, about 0.005 mm copper per minute is used for 5 than for the Best quality etch not recommended that would consider commercial use acceptable, reconstituted caustic with ammonium persulfate. The used solution from Experiment 1 is based on

über etwa 0,8 Mol/l wiederverstärkt wird. Wieder- eine Temperatur von etwa 2 bis 3° C gekühlt, wähverstärkte Lösungen, die mehr als etwa 0,8 Mol/l renddessen Kupfersulfat und Ammoniumsulfat nieder-Ammoniumpersulfat enthalten, ergeben keine Aus- io geschlagen wird. Diese Sulfatniederschläge werden führung hoher Qualität bei der Eintauchätzung wie von der Mutterlauge entfernt, und es wird aussie Lösungen ergeben, die nicht mehr als etwa reichend Wasser zu der Mutterlauge gegeben, um das 0,8 Mol/l Persulfat enthalten. In manchen Fällen verdampfte und als Hydratationswasser der Sulfatkann die wiederhergestellte Ätzlösung . mit Am- kristalle entfernte Wasser zu ersetzen. Die sich er- ; moniumpersulfat auf Konzentrationen von 0,9 Mol/l 15 gebende Lösung wird als Ätzmittel in Versuch 2 verj wiederverstärkt werden, und es wird noch eine Ätzung wendet, ohne daß Ammoniumpersulfat zugegeben guter Qualität erhalten, indem die Anwendungstem- wird.is re-amplified above about 0.8 mol / l. Again- a temperature of about 2 to 3 ° C cooled, while intensified Solutions containing more than about 0.8 mol / l use copper sulphate and ammonium sulphate lower ammonium persulphate contained, result in no cancellation. These sulphate precipitates are High quality immersion etch run as removed from the mother liquor, and it will also be Solutions result in which no more than enough water is added to the mother liquor to remove the Contains 0.8 mol / l persulfate. In some cases the sulfate evaporated and used as water of hydration the restored etching solution. to replace the water removed with amine crystals. The ; monium persulphate to concentrations of 0.9 mol / l 15-giving solution is used as an etchant in experiment 2 verj be strengthened again, and another etch is applied without adding ammonium persulfate Get good quality by testing the application.

peratur gesteigert wird. Jedoch ist eine derartige In Versuch 2. wird die obige Lösung zum Ätzentemperature is increased. However, in Experiment 2, the above solution is used for etching

Temperatursteigerung nicht erwünscht, da sie die zusätzlicher Versuchsplatten wie in Versuch I verStabilität des Ammoniumpersulfats in Lösung un- 20 wendet, bis das endgültige Ätzmittel 0,35 Mol/l Amgünstig beeinflußt. Diese Begrenzung der Ammonium- moniumpersulfat enthält. Danach wird die Ätzlösung K>, persulfatkonzentration in den wiederhergestellten gekühlt, und es werden Kupfersulfat und Ammonium- ■'■■■' Lösungen auf 0,8 Mol/l braucht nicht bei Lösungen sulfat abgetrennt, wie vorher beschrieben. Die sich beachtet werden, die für die Sprühätzung verwendet ergebende Lösung wird mit Wasser gemischt, um den werden sollen, wo wiederhergestellte Lösungen mit 25 Wasserverlust durch Verdampfen auszugleichen, und Ammoniumpersulfatkonzentrationen von 1 Mol/l aus- es wird ausreichend Ammoniumpersulfat zugegeben, gezeichnete Ergebnisse liefern. um eine Lösung mit einer Konzentration von 0,82 Mol/lIncrease in temperature not desired, since it uses the additional test plates as in test I, and the stability of the ammonium persulphate in solution until the final etchant has an adverse effect of 0.35 mol / l. This limit contains ammonium monium persulphate. Thereafter, the etching solution K>, persulfate cooled in the restored, and there are copper sulfate and ammonium ■ '■■■' solutions to 0.8 mol / l need not separated sulphate in solutions as previously described. The resulting solution, used for spray etching, is mixed with water to make up for where reconstituted solutions with water loss by evaporation are made up, and ammonium persulfate concentrations of 1 mol / l - sufficient ammonium persulfate is added, give drawn results . a solution with a concentration of 0.82 mol / l

Wenn vorzugsweise die verbrauchte Lösung vor Ammoniumpersulfat zu erhalten. Diese wiederherder Abkühlung durch Zugabe von Ammoniumpersul- gestellte Lösung wird als Ätzmittel in Versuch 3 verfat wiederverstärkt wird, so kristallisiert mehr Kupfer- 3° wendet.If preferred to get the used solution before ammonium persulfate. This restoring Cooling by adding ammonium persulfate solution is used as an etching agent in experiment 3 is re-strengthened, more copper turns 3 ° crystallizes.

sulfat und Ammoniumsulfat aus, wie wenn die Ab- In Versuch 3 werden zusätzliche Versuchsplattensulfate and ammonium sulfate, as if the Ab- In Experiment 3 additional test plates are used

kühlung mit verbrauchten Lösungen durchgeführt mit der wiederhergestellten Lösung durch Eintauchwird. ■■..·-..■ ätzen bei 38 bis 39° C geätzt, bis die Ammonium-Nach einer besonderen Ausführungsform der vor- persulfatkonzentration auf 0,39 Mol/l fällt. Danach liegenden Erfindung kann eine Ammoniumpersulfat- 35 wird die Lösung durch Kühlen auf 0 bis 2° C und lösung unbegrenzt zur Ätzung verwendet werden, Entfernung der ausgefällten Sulfate' behandelt. Die wenn kontinuierlich ein Teil der Ätzlösung entfernt Lösung wird mit zusätzlichem Ammoniumpersulfat ■ wird, dieser Teil der Lösung zur Fällung der unlös- bis zu der Gesamtammoniumpersulfatkonzentration liehen Sulfate gekühlt, die unlöslichen Sulfate von von 0,82 Mol/l wiederhergestellt. Diese Lösung wird der überstehenden Lösung abgetrennt und die über- 40 als Ätzmittel in Versuch 4 verwendet. '. stehende persulfathaltige Flüssigkeit zu der Haupt- In Versuch 4 wird die wiederhergestellte Lösung menge der Ätzlösung wieder zugegeben wird. Gleich- mit 0,82 Mol/l Ammoniumpersulfat verwendet, um zeitig wird Ammoniumpersulfat der Ätzlösurig konti- weitere Versuchsplatten durch Eintauchätzung bei nuierlich zugesetzt, um die Persulfatkonzentration bei 38 bis 390C zu ätzen, bis die Ammoniumpersulfatdem gewünschten Wert, beispielsweise etwa 0,8 bis 45 konzentration des Ätzmittels 0,51 Mol/l Ammonium-1 Mol/l, zu halten. ' persulfat erreicht. Diese Ätzlösung wird durch Kühlen Im allgemeinen ist die Qualität der Ätzung, die bei auf 0 bis 2° C behandelt, um Ammonium- und Kupder Verwendung von wiederhergestellten Persulfat- Persulfate zu fällen, die niedergeschlagenen Sulfate lösungen erhalten wird, etwa die gleiche wie die mit werden entfernt, und es wird ausreichend Ammoniumfrjschem Ammoniumpersulfatlösungen erhaltene. 50 persulfat zu der verbleibenden Lösung gegeben, um Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Er- die Ammoniumpersulfatkonzentration in der Ätzfindung weiter erläutern: lösung auf 0,78 Mol/l zu steigern. Diese Lösung wird Bei n' el I . bei der Durchführung von Versuch 5 verwendet. ■.... P ■■·.- Bei Versuch 5 wird die obige Lösung verwendet, Es wird eine Reihe von Versuchen durchgeführt, 55 um weitere Platten durch Eintauchätzung bei 38 bis um photoabgedeckte, einseitig mit 28,35 g/0,093 m2 39° C zu ätzen, bis die Ammoniumpersulfatkonzenkupferlaminierte Versuchsschalttafeln gleicher Größe tration der Ätzlösung auf 0,43 Mol/l fällt, gedruckter Schaltungn zu ätzen. In Versuch 1 werden Der Persulfatgehalt der Ätzlösung sowohl vor als 500 ml einer frischen wäßrigen Ätzlösung mit einer auch nachdem Ätzen und vor und nach dem Kristalli-Ammoniumpersulfatkorizentration von 1,11 Mol/l und 60 sationsschritt ist in Tabelle I gezeigt. Tabelle I zeigt 5 ppm HgCl2 als Aktivator verwendet, um die Schal- ^zusätzlich die Kupfersulfätmenge in den Lösungen fungsversuchsplatten zu ätzen, bis die Lösung auf '■■''vor und nactl;der Kristallisation, die Ätzgeschwindigetwa 50°/o des Ammoniumpersulfats erschöpft ist. ;.'tkeit und die';Ä.tzqualitat,\;dte mit den verschiedenen Die Ätzung wird durchgeführt, indem die Testplatteri '■'· Lösungen, die* in den fünf Versuchen verwendet werin das luftgerührte Ätzmittel eingetaucht werden, das 65,.den, erhalten.werden. In allen Versuchen enthält der bei einer Temperatur von 38 bis 39°C gehalten wird: r·"·-Niederschlag Kupfersulfat und Ammoniumsulfat in Ätzgeschwindigkeiteri'und Ätzqualität werden wäh- '' einem Molverhältnis von etwa 1:1. So zeigt der rend des Versuchs periodisch bestimmt. Dieser Ver- Kupfersulfatgehalt der Lösungen gemäß Tabelle ICooling with spent solutions is carried out with the reconstituted solution by immersion. ■■ .. · - .. ■ etch at 38 to 39 ° C until the ammonium-According to a special embodiment of the pre-persulfate concentration falls to 0.39 mol / l. According to the invention, an ammonium persulphate can be used - the solution can be used for etching by cooling to 0 to 2 ° C. and unlimited, removal of the precipitated sulphates. The solution, if part of the etching solution is removed continuously, is cooled with additional ammonium persulphate, this part of the solution is cooled to precipitate the insoluble sulphates up to the total ammonium persulphate concentration, and the insoluble sulphates of 0.82 mol / l are restored. This solution is separated from the supernatant solution and the excess is used as an etchant in experiment 4. '. standing liquid containing persulfate to the main In experiment 4 the reconstituted solution is added amount of the etching solution again. Also used with 0.82 mol / l ammonium persulphate, at the same time ammonium persulphate is added to the etching solution continuously, further test plates are added by immersion etching at nuierlich to etch the persulphate concentration at 38 to 39 0 C until the ammonium persulphate has the desired value, for example about 0, 8 to 45 concentration of the caustic 0.51 mol / l ammonium-1 mol / l, to be kept. 'reached persulfate. This etching solution is obtained by cooling. In general, the quality of the etching obtained at 0 to 2 ° C treated to precipitate ammonium and copper using reconstituted persulfate persulfates, the precipitated sulfate solutions is about the same as that obtained with are removed and sufficient ammonium persulfate solutions are obtained. 50 persulfate added to the remaining solution in order to The following examples are intended to further explain the present invention the ammonium persulfate concentration in the etching discovery: to increase the solution to 0.78 mol / l. This solution is at n 'el I. used when performing experiment 5. ■ .... P ■■ · .- In experiment 5, the above solution is used. A series of experiments is carried out, 55 µm further plates by immersion etching at 38 to µm photo-covered, one-sided with 28.35 g / 0.093 m 2 39 ° C until the ammonium persulphate copper-laminated test switchboards of the same size tration of the etching solution falls to 0.43 mol / l, the printed circuit board is etched. In experiment 1, the persulfate content of the etching solution both before and after 500 ml of a fresh aqueous etching solution with an also after etching and before and after the crystalline ammonium persulfate concentration of 1.11 mol / l and 60 sation step is shown in Table I. Table I shows 5 ppm HgCl 2 used as an activator to etch the shell- ^ additionally the amount of copper sulfate in the solutions fungsversuchsplatten, until the solution on '■■''before and after crystallization, the etching speed about 50% of the ammonium persulfate is exhausted. ;. ' t ness that and '; Ä.tzqualitat, \; dte with the various The etching is performed by the Testplatteri' ■ '· solutions used * in the five tests are immersed Werin the air stirred etchant 65, .the, received. In all tests, which is kept at a temperature of 38 to 39 ° C contains: r · "· -Precipitation Copper sulphate and ammonium sulphate in etching speed and etching quality during a molar ratio of about 1: 1 This copper sulfate content of the solutions according to Table I.

auch die angenäherte molare Konzentration an Ammoniumsulfat in dem Ätzmittel.also the approximate molar concentration of ammonium sulfate in the etchant.

Beispiel 2 Versuch AExample 2 Experiment A

Eine verbrauchte wäßrige Persulfatätzlösung mit einer Konzentration von 0,48 Mol/l Ammoniumpersulfat und 0,50 Mol/l CuSO4 wird behandelt, indem die Lösung auf etwa 2° C abgekühlt wird, währenddessen Kupfersulfat und Ammoniumsulfat auskristallisieren, und von der verbleibenden Lösung abfiltriert werden. Diese Lösung wird dann durch Zugabe von weiterem Ammoniumpersulfat bis zu einer Konzentration von 0,82 Mol/l Ammoniumpersulfat wiederhergestellt. Die Prozentgehalte an Kupf errsulfat und Ammoniumsulfat, die aus der Lösung in -dem Niederschlag entfernt werden, werden bestimmt.A used aqueous persulfate etching solution with a concentration of 0.48 mol / l ammonium persulfate and 0.50 mol / l CuSO 4 is treated by cooling the solution to about 2 ° C., during which copper sulfate and ammonium sulfate crystallize out, and the remaining solution is filtered off will. This solution is then reconstituted by adding more ammonium persulfate to a concentration of 0.82 mol / l ammonium persulfate. The percentages of copper sulfate and ammonium sulfate that are removed from the solution in the precipitate are determined.

Versuch BAttempt B

Eine verbrauchte wäßrige Lösung von Ammoniumpersulfatätzmittel mit einer Konzentration von 0,48 Mol/l Ammoniumpersulfat und 0,50 Mol/l Kupfersulfat wird zu erst durch die Zugabe von ausreichend Ammoniumpersulfat verstärkt, um die Persulfatkonzentration auf 0,82 Mol/l zu bringen. Diese Lösung wird dann auf etwa 2° C gekühlt, wärenddessen Kupfersulfat und Ammoniumsulfat entfernt werden. Die Prozentsätze an entferntem Kupfersulfat und Ammoniumpersulfat werden wie in Versuch A bestimmt.A spent aqueous solution of ammonium persulfate etchant at a concentration of 0.48 mol / l ammonium persulphate and 0.50 mol / l copper sulphate only become sufficient after adding Ammonium persulfate fortified to bring the persulfate concentration to 0.82 mol / l. This Solution is then cooled to about 2 ° C, while copper sulfate and ammonium sulfate are removed will. The percentages of copper sulfate and ammonium persulfate removed are as in Experiment A definitely.

Der Gehalt an Ammoniumpersulfat und Kupfersulfat, in den verbrauchten Ätzlösungen und die Kupfersulfatmenge, die während der Kühlung und dem Kristallisationsschritt in den Versuchen A und B entfernt werden, sind in Tabelle II angegeben.The content of ammonium persulfate and copper sulfate, in the used etching solutions and the Amount of copper sulfate obtained during the cooling and crystallization step in experiments A and B are shown in Table II.

Wie aus -Tabelle II zu entnehmen ist, werden in Versuch A durch vorheriges Kühlen der Lösung und späteres Zugeben von Ammoniumpersulfat nur 51,4 0Zo des Kupfersulfats in der Lösung entfernt.-Im Gegensatz dazu werden in Versuch B, worin das Ammoniumpersulfat vor der Kühlung und Kristallisation zugegeben wird, 63,5% des Kupfersulfats in der Lösung entfernt. Dies veranschaulicht, daß das Verfahren von Versuch B, worin Ammoniumpersulfat zu der Lösung vor der Kühlung und der Entternung der Sulfate gegeben wird, bevorzugt ist, da auf diesem Wege mehr Sulfat und Kupfer entfernt werden kann. .As can be seen from table II, are in experiment A by pre-cooling the solution, and later adding ammonium persulfate only 51.4 0 Zo of copper sulfate in the solution-entfernt. In contrast, in Experiment B, wherein the ammonium persulfate before Cooling and crystallization is added, 63.5% of the copper sulfate in the solution is removed. This illustrates that the procedure of Run B, in which ammonium persulfate is added to the solution prior to cooling and removal of the sulfates, is preferred as more sulfate and copper can be removed in this way. .

Beispiel 3'.Example 3 '.

Es werden drei Versuche durchgeführt, bei denen photoabgedeckte, einseitig kupferiaminierte Versuchs-Three tests are carried out in which photo-covered, one-sided copper-laminated test pieces

■5 Schalttafeln gleicher Größe gedruckter Schaltungen sprühgeätzt werden. In Versuch 1 werden 15,1 1 einer 1,11 molaren Ammoniumpersulfatlösung auf 41 bis 46° C gebracht und aus einer Düse auf die Versuchsplatten gesprüht. Die Versuchsplatten werden mit der■ 5 control panels of the same size printed circuits be spray etched. In experiment 1, 15.1 1 become one 1.11 molar ammonium persulfate solution brought to 41 to 46 ° C and from a nozzle onto the test plates sprayed. The test plates are with the

ίο Lösung geätzt, bis diese eine Ammoniumpersulfatkonzentration von 0,50 Mol/l aufweist. Ätzgeschwindigkeiten und Ätzqualität werden während des Versuchs periodisch bestimmt.ίο solution etched until it has an ammonium persulfate concentration of 0.50 mol / l. Etch speeds and etch quality are determined during the experiment determined periodically.

Die verbrauchte Lösung von Versuch 1 wird auf eine Temperatur von 0 bis 2° C gekühlt, währenddessen Kupfersulfat und Ammoniumsulfat in einem Molverhältnis von etwa 1 : 1 auskristallisieren. Diese Sulfatniederschläge werden von der Mutterlauge entfernt, und es werden ausreichend Ammoniumpersulfat und Wasser zugegeben, um eine Ammoniumpersulfatkonzentration von 1,0 Mol/l in der Lösung zu schaffen. Diese Lösung wird als Ätzmittel in Versuch 2 verwendet. . ·The used solution from Experiment 1 is cooled to a temperature of 0 to 2 ° C during this time Crystallize copper sulfate and ammonium sulfate in a molar ratio of about 1: 1. This Sulphate precipitates are removed from the mother liquor and there is sufficient ammonium persulphate and water was added to make an ammonium persulfate concentration of 1.0 mol / l in the solution create. This solution is used as the etchant in Experiment 2. . ·

In Versuch 2 wird die wiederhergestellte l,0molare Ammoiumpersulfatlösung verwendet, um weitere Versuchsplatten unter gleichen Bedingungen und Temperaturen wie in Versuch 1 zu ätzen, bis das Ätzmittel eine Konzentration von 0,52 Mol/l Ammoniumpersulfat erreicht. Es wird dann behandelt, indem es auf 0 bis 2°C gekühlt wird, um Kupfersulfat und Ammoniumsulfat zu fällen. Der Niederschlag wird von der verbleibenden Mutterlauge abgetrennt, und es wird zu der verbleibenden Lösung ausreichend Ammoniumpersulfat zugegeben, um eine Ammoniumpersulfatkonzentration von 0,9 Mol/l zu erhalten. Diese Lösung wird bei der Durchführung von Versuch 3 verwendet. . ·In experiment 2, the reconstituted 1.0 molar ammonium persulphate solution is used to prepare further test plates under the same conditions and temperatures as in experiment 1 to etch until the etchant reaches a concentration of 0.52 mol / l ammonium persulfate. It is then treated by putting it on 0 to 2 ° C is cooled to precipitate copper sulfate and ammonium sulfate. The precipitation is from the remaining mother liquor is separated off, and there is sufficient ammonium persulfate for the remaining solution added to obtain an ammonium persulfate concentration of 0.9 mol / l. This solution will be used when performing experiment 3 used. . ·

In Versuch 3 wird die obige Lösung verwendet, um weitere Versuchsplatten in der gleichen Weise wie in Versuch 1 zu ätzen, bis die Ammoniumpersulfatkonzentration der Ätzlösung auf 0,42 Mol/l fällt.In Experiment 3, the above solution is used to prepare additional experimental panels in the same way as in experiment 1 to etch until the ammonium persulfate concentration of the etching solution to 0.42 mol / l falls.

Der Persulfatgehalt der Ätzlösung sowohl vor als auch nach dem Ätzen und vor und nach dem Kristallisationsschritt ist in Tabelle III gezeigt. Tabelle III zeigt zusätzlich die Kupfersulfatmenge in Lösungen vor und nach der Kristallisation und die bei den drei Versuchen erhaltene Ätzgeschwindigkeit und Ätzqualität. ·' . ■ 'The persulfate content of the etching solution both before and after the etching and before and after the crystallization step is shown in Table III. Table III also shows the amount of copper sulfate in solutions before and after crystallization and the etching rate and etching quality obtained in the three experiments. · '. ■ '

Tabelle ITable I.

VerVer Anfangs-ÄtzlösungInitial etching solution CuSO1=)CuSO 1 =) Schluß-ÄtzlösungFinal etching solution CuSO1 CuSO 1 Ätzeigenschaften ·
Geschwindigkeit
Etching properties
speed
Qualitätquality TemTem ristallisationsschrittcrystallization step 7o)7o)
suchsearch (NH4)AO8 (NH 4 ) AO 8 (NH1)AO8 (NH 1 ) AO 8 mm1)mm 1 ) gutWell peraturtemperature entfernt (removed ( CuSO1 CuSO 1 (Mol/l)(Minor) (Mol/l)(Minor) 0,460.46 Cu./Min.Cu./Min. gutWell (0C)( 0 C) (NHO2S8O8 (NHO 2 S 8 O 8 56,656.6 11 1,111.11 .0,17.0.17 0,640.64 0,390.39 0,00760.0076 gutWell 2 bis 32 to 3 .2,9.2.9 50,050.0 .2»).2 ») 0,570.57 0,170.17 0,350.35 0,590.59 0,00610.0061 gutWell 2 bis 32 to 3 2,42.4 58,058.0 .3.3 0,820.82 0,230.23 0,390.39 0,510.51 0,00660.0066 gutWell 0bis20 to 2 5,75.7 58,758.7 4 .4th 0,820.82 0,180.18 0,550.55 0,430.43 0,006350.00635 0bis20 to 2 6,76.7 ■—■ - 5 .5. 0,780.78 0,520.52 0,006350.00635 - -

a) Durchschnittsätzgeschwindigkeitcn für die gesamte Ätzdauer. a ) Average etching speeds for the entire etching period.

b) Die Ätzlösung von Versuch 2 ist nicht mit zugegebenem Ammoniumpcrsulfat wieder verstärkt. b ) The etching solution from experiment 2 is not strengthened again with added ammonium sulfate.

c) Die CuSCVKonzcntration, die nach der Entfernung der kristallisierten Sulfate und der Ätzmiltelproben für die Analyse zurückbleibt. c ) The CuSCV concentration that remains for the analysis after the removal of the crystallized sulfates and the etchant samples.

Tabelle IITable II

Temperatur (0C)Temperature ( 0 C)

KristallisationsschrittCrystallization step

entfernt (%) * (NH4)JS11O8 I CuSO4 removed (%) * (NH 4 ) JS 11 O 8 I CuSO 4

2
2
2
2

2,62.6

51,4 63,551.4 63.5

Tabelle IIITable III

Versuch attempt

Anfangs-ÄtzlösungInitial etching solution

(NH4)AO8 I CuSO4»)
(Mol/l)
(NH 4 ) AO 8 I CuSO 4 »)
(Minor)

Schluß-ÄtzlösungFinal etching solution

8 I SuCO4 (Mol/l) 8 I SuCO 4 (mol / l)

Ätzeigenschaften GeschwindigkeitEtching properties speed

mm")mm ")

Cu/Min.Cu / min.

Qualitätquality

Kristallisationsschritt Temperatur Crystallization step temperature

(NH4)AO8 (NH 4 ) AO 8

entfernt (%)removed (%)

CuSO4 CuSO 4

1,11
1,0"
0,9
1.11
1.0 "
0.9

0,25
0,29
0.25
0.29

0,50
0,52
0,42
0.50
0.52
0.42

0,019 0,014 0,0150.019 0.014 0.015

gut
gut
gut
Well
Well
Well

0bis2 0 bis 20 to 2 0 to 2

2,5 2,62.5 2.6

58,0 59,058.0 59.0

a) Durchschnittsätzgeschwindigkeit für die gesamte Ätzdauer. a ) Average etching speed for the entire etching period.

b) Die CuSOd-Konzentration, die nach der Entfernung der kristallisierten Sulfate und der Ätzmittelproben für die Analyse zurückbleibt. b ) The concentration of CuSOd that remains for analysis after removal of the crystallized sulfates and the caustic samples.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Regenerierung einer zum Ätzen von Kupfer verwendeten Ammoniumpersulfatlösung mit einer Ammoniumpersulfatrestkonzentration von mindestens 0,4 Mol/l, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Abkühlen der Lösung auskristallisierte Kupfersulfat und Ammoniumsulfat abgetrennt und die so regenerierte Lösung wieder verwendet wird.1. A method of regenerating an ammonium persulfate solution used to etch copper with a residual ammonium persulfate concentration of at least 0.4 mol / l, thereby characterized in that the copper sulfate crystallized out by cooling the solution and ammonium sulfate is separated and the solution regenerated in this way is used again. 2. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzlösung vor oder nach der Abkühlung Ammoniumpersulfat zugesetzt wird, um den Ammoniumpersulfatgehalt auf 0,7 bis 1 Mol/l zu steigern und die Ätzlösung auf 0 bis 20° C, vorzugsweise 0 bis 10° C, gekühlt wird. ■ ■: 2. The method according to claim 1, characterized in that the etching solution before or after cooling ammonium persulfate is added to increase the ammonium persulfate content to 0.7 to 1 mol / l and the etching solution to 0 to 20 ° C, preferably 0 to 10 ° C, is cooled . ■ ■:
DE19661521745 1965-04-28 1966-04-28 Process for the regeneration of ammonium persulfate solutions Expired DE1521745C (en)

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US65048467A 1967-06-30 1967-06-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1521745A1 DE1521745A1 (en) 1969-09-18
DE1521745B2 DE1521745B2 (en) 1972-09-07
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