DE19600857A1 - Verfahren zur Dosierung von Prozeßbädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosierung von Prozeßbädern, vorzugs­ weise von Bädern mit wäßrigen Lösungen. Das Verfahren ist universell anwendbar. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist das Dosieren von Chemikalien in galvanotechnische Bäder und andere naßchemische Bäder zur Herstellung von Leiterplatten.

Durch die Behandlung eines Gutes in einem Prozeßbad findet ein ständiger Verbrauch von Chemikalien statt. Gleiches kann auch allein zeitabhängig erfolgen. Der Verbrauch der prozeßspezifischen Stoffe muß so ergänzt werden, daß die jeweilige Chemikalienkonzentration des Prozeßbades innerhalb von vorgegebenen Grenzen bleibt. Das Ergänzen beziehungsweise Dosieren erfolgt üblicherweise automatisch. Hierzu sind zwei Methoden bekannt und zwar die Zugabe von Konzentraten sowie der kontinuierliche Austausch der Badlösung.

Bei der Zugabe von Konzentraten ist das Volumen der Dosiermengen so klein, daß es im Vergleich zur Badmenge nicht beachtet zu werden braucht. Es sind also nur kleine Flüssigkeitsmengen zu handhaben. Bis auf die Verschleppungsverluste und gegebenenfalls auf die Verdunstungsverluste verbleiben, vom Verbrauch abgesehen, alle Stoffe im Prozeßbad. Somit fallen keine fortlaufend zu ent­ sorgenden Stoffe an. Nachteilig ist jedoch, daß bei der Zugabe von Konzentraten eine ständige Aufkonzentration von Stoffen in dem Prozeßbad erfolgt. Chemisch kritische Bäder sind daher nur ungenau zu führen. Erschwert wird dies, wenn die Bäder bei kleinem Badvolumen mit großem Behandlungsgutdurchsatz arbeiten. Das ist zum Beispiel bei der naßchemischen Herstellung von Leiterplatten in horizontalen Durchlaufanlagen der Fall. Wegen der sich ansammelnden Stoffe sowie wegen der fortschreitenden Chemiealterung müssen derartig dosierte Bäder in kurzen Zeitabständen vollkommen verworfen und erneuert werden.

Ein kontinuierlicher Austausch der Badlösung soll die Nachteile der Konzentrat­ zugabe vermeiden. Der Chemikalienverbrauch wird durch mengenmäßig ausreichend große Zugabe von frischer Badlösung in Arbeitskonzentration bei gleichzeitigem Badüberlauf ausgeglichen. Der Austausch bewirkt im nicht erreichbaren Idealfalle, daß keine Aufkonzentration von Stoffen im Prozeßbad erfolgt. Desgleichen würde keine Alterung der wirksamen Stoffe im Bad stattfinden. Das Bad ist nahezu immer frisch. Daraus soll eine lange Standzeit und eine hohe Durchsatzleistung bezogen auf das Badvolumen resultieren. Erkauft werden diese Vorteile dadurch, daß größere Flüssigkeitsmengen zu handhaben sind. Die zugeführte Flüssigkeitsmenge führt zu einem ständigen Badüberlauf. Die Überlaufmenge muß entsorgt werden. In der Praxis ist bei chemisch kritischen Prozessen diese Art der Dosierung trotz des Entsorgungsaufwandes die bessere Alternative.

Die Faktoren Badüberlauf, Einschleppung, Ausschleppung und Verdunstung müssen auf die Zugabe der frischen Badlösung abgestimmt werden. Dies gelingt insbesondere durch die ungenaue Überlauftechnik nur unbefriedigend. Verdun­ stungsverluste vermindern den Badüberlauf. Sie sind mit Wasser, das heißt ohne Chemikalien auszugleichen. Die anderen Verluste sind mit Badlösung auszuglei­ chen. Das Zugeben von Badlösung und das unkontrollierte Überlaufen der Badlösung an einen anderen Ort des Prozeßbades, so wie es nach dem Stand der Technik erfolgt, führt auch wieder dazu, daß die exakten Konzentrationen eines Bades nicht zu halten sind. Die Prozeßlösung muß auch hier nach unbefriedigend kurzer Zeit vollkommen ausgetauscht werden. Als Standzeit wird bei Anlagen der Leiterplattentechnik etwa ein Monat erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das eine wesentlich größere Standzeit der Prozeßbäder ermöglicht und das während dieser Standzeit die Chemikalienkonzentration der Prozeßlösung ohne Aufkonzentration von Stoffen konstant hält.

Gelöst wird die Aufgabe durch die kontinuierliche oder diskontinuierliche Entnahme einer exakten Flüssigkeitsmenge aus dem Prozeßbad und durch Dosierung von frischer Badlösung derselben Flüssigkeitsmenge an einer anderen Stelle in das Bad. Dies geschieht unabhängig von der Verdunstung, sowie von der Ein- und Ausschleppung von Behandlungsflüssigkeit durch das Behandlungsgut. Derartige Flüssigkeitsverluste werden unabhängig von der Dosierung ausgegli­ chen.

Durch den Austausch definierter Flüssigkeitsmengen in Arbeitskonzentrationen bleiben die chemischen Prozeßparameter langfristig konstant. Die Austausch­ menge ist ab einer verbrauchsabhängigen Mindestgröße unkritisch. Sie ist daher technisch einfach anpaßbar. Die exakte Badführung ist damit über eine lange Zeit möglich. Die Verdunstungsverluste werden gesondert durch Zugabe von Wasser ausgeglichen. Ein Überlauf, der für die Chemikaliendosierung bedeutungslos ist, sorgt dafür, daß das Niveau konstant gehalten wird. Die Verluste durch Ausschleppung werden in der Regel durch die Einschleppung kompensiert. Wird das Behandlungsgut trocken in die wäßrige Lösung eingebracht, so werden die Ausschleppungsverluste zum Beispiel mit Wasser ausgeglichen. Erfindungsgemäß steht die entnommene Menge der Badlösung in einem exakten Verhältnis zur zugeführten Menge der Badlösung. Vorzugsweise ist dieses Verhältnis 1 : 1. Diese Chemikaliendosierung läuft, wie oben beschrieben, parallel zu den anderen Korrekturen und unbeeinflußt von diesen ab. Die Zugabe von weiterer Badlösung als Ausgleich für die Verschleppung kann mit anderen Dosiereinrichtungen erfolgen. Es wird aber nicht ausgeschlossen, daß hierzu auch die Dosierein­ richtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden. In diesem Falle sind dann die entnommenen und zugegebenen Flüssig­ keitsmengen unterschiedlich. Das Grundprinzip der Erfindung wird dadurch jedoch nicht durchbrochen. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt in der Leiterplattentechnik zur Verlängerung der Standzeit der Bädertechnik auf bis zu ein Jahr.

Die Entnahme der Badlösung entspricht der negativen Dosierung einer exakten Flüssigkeitsmenge. Zur Realisierung der Erfindung sind die bekannten Dosier­ methoden anwendbar. So kann die Entnahme und die Zugabe mit je einer Dosierpumpe erfolgen. Die Dosiermengen werden exakt gleich groß eingestellt. Die Mengen selbst sind verbrauchsabhängig. Auch feste Verhältnisse der Entnahmemenge und der Zugabemenge sind einstellbar.

Des weiteren ist es möglich, die Meßbechermethode zur Entnahme und Zugabe anzuwenden. Meßbecher, zum Beispiel mit einem Volumen von einem Liter werden gefüllt und entleert. Das Füllen des Meßbechers zur Entnahme bzw. Zugabe von Badlösung kann mit vorhandenen oder zusätzlichen Pumpen erfolgen. Das Entleeren kann desgleichen über Pumpen oder über Ventile erfolgen. Die Meßbechermethode erübrigt teuere Dosierpumpen. Auch die Kombination von Dosierpumpe und Meßbecher ist möglich.

Claims (4)

1. Verfahren zur Dosierung von Prozeßbädern insbesondere zur Dosierung von naßchemischen Bädern, die zur Herstellung von Leiterplatten dienen durch fortlaufenden Austausch von Behandlungsflüssigkeit in Arbeitskon­ zentration dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich oder diskontinu­ ierlich zugegebene Menge der frischen Behandlungsflüssigkeit so groß ist, wie die definiert entnommene Menge aus dem Prozeßbad, wobei die Entnahme nicht durch Überlauf des Arbeitsbehälters erfolgt und der Ausgleich der Verdunstungsverluste sowie der Verschleppungsverluste des Prozeßbades von der Dosierung unabhängig abläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme und zur Zugabe der Badlösung Dosierpumpen verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme und zur Zugabe der Badlösung Meßbecher verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme und zur Zugabe der Badlösung Dosierpumpen und Meßbecher verwendet werden.