DE3833242A1 - Verfahren zum aetzen von kupferhaltigen werkstuecken sowie aetzanlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum aetzen von kupferhaltigen werkstuecken sowie aetzanlage zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen von kupfer
haltigen Werkstücken, insbesondere von kupferkaschierten
Leiterplatten, bei dem
- a) die Werkstücke einem stark alkalischen Ätzmittel aus gesetzt werden, welches Kupfer-Tetrammin-Komplex und Chloridionen enthält, wobei der wirksame Kupfer-Tetram min-Komplex zu unwirksamem Kupfer-Diammin-Komplex abge baut wird;
- b) das Ätzmittel unter Zugabe von Ammonium-, Chloridionen, Wasser und Sauerstoff regeneriert wird;
- c) die Werkstücke nach dem Ätzen durch Spülen mit einer Spülflüssigkeit von anhaftendem Ätzmittel befreit werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Ätzanlage zur Durch
führung dieses Verfahrens mit
- a) einer Ätzmaschine, in welcher kupferhaltige Werkstücke, insbesondere kupferkaschierte Leiterplatten, einem stark alkalischen Ätzmittel ausgesetzt werden, das Kupfer-Tetrammin-Komplex und Choridionen enthält, wobei der wirksame Kupfer-Tetrammin-Komplex zu unwirksamem Kupfer-Diammin-Komplex abgebaut wird;
- b) einer Regenerationsanlage, in welcher das Ätzmittel unter Zugabe von Ammonium-, Choridionen und Wasser zur Regeneration nit Sauerstoff aufbereitet wird;
- c) mindestens einer der Ätzmaschine nachgeschalteten Spül einrichtung, in welcher die Werkstücke durch eine Spül flüssigkeit von anhaftendem Ätzmittel befreit werden.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Ätzanlage
ist in der DE-PS 24 34 305 beschrieben. Hier sind der
Ätzanlage mehrere kaskadenartig geschaltete Spüleinrich
tungen zugeordnet, die sämtliche mit Wasser als Spülflüssig
keit arbeiten. Das Wasser durchströmt dabei die verschie
denen, in der Kaskade liegenden Spüleinrichtungen entgegen
der Förderrichtung der Werkstücke, so daß die in För
derrichtung gesehen letzte Spüleinrichtung die sauberste
Spülflüssigkeit enthält.
In der Praxis hat sich nun folgendes herausgestellt:
Beim Betrieb der bekannten Ätzanlage wird durch die in der Ätzmaschine behandelten Werkstücke Ätzmittel, welches in verhältnismäßig hoher Konzentration Kupferionen enthält, in die erste Spüleinrichtung der Spülkaskade verschleppt. Würde diese erste Spüleinrichtung im neutralen Bereich gefahren, würde das Kupfer, welches sich im verschleppten Ätzmittel befindet, als Kupferhydroxid ausfallen und sich als Schlamm im Sumpf der ersten Spüleinrichtung ansammeln. Dies würde zu Fehlfunktionen sowohl der Pumpen als auch der Düsen in dieser Spüleinrichtung führen. Es ist daher bei der bekannten Ätzanlage erforderlich, durch Zugabe von Ammoniak die Spülflüssigkeit in der ersten Spülein richtung stark alkalisch, auf einem pH-Wert in der Nähe von 10, zu halten. Unter diesen Bedingungen fällt aus dem verschleppten Ätzmittel in der Spüleinrichtung kein Kupferhydroxid aus. Es ist dann jedoch nicht mehr möglich, Werkstücke in dieser Ätzanlage zu bearbeiten, bei denen als Ätzresist alkalisch ablösbares Material verwendet wird. Derartige alkalisch lösbare Ätzresists würden sich bereits in der Spüleinrichtung vom Substrat lösen.
Beim Betrieb der bekannten Ätzanlage wird durch die in der Ätzmaschine behandelten Werkstücke Ätzmittel, welches in verhältnismäßig hoher Konzentration Kupferionen enthält, in die erste Spüleinrichtung der Spülkaskade verschleppt. Würde diese erste Spüleinrichtung im neutralen Bereich gefahren, würde das Kupfer, welches sich im verschleppten Ätzmittel befindet, als Kupferhydroxid ausfallen und sich als Schlamm im Sumpf der ersten Spüleinrichtung ansammeln. Dies würde zu Fehlfunktionen sowohl der Pumpen als auch der Düsen in dieser Spüleinrichtung führen. Es ist daher bei der bekannten Ätzanlage erforderlich, durch Zugabe von Ammoniak die Spülflüssigkeit in der ersten Spülein richtung stark alkalisch, auf einem pH-Wert in der Nähe von 10, zu halten. Unter diesen Bedingungen fällt aus dem verschleppten Ätzmittel in der Spüleinrichtung kein Kupferhydroxid aus. Es ist dann jedoch nicht mehr möglich, Werkstücke in dieser Ätzanlage zu bearbeiten, bei denen als Ätzresist alkalisch ablösbares Material verwendet wird. Derartige alkalisch lösbare Ätzresists würden sich bereits in der Spüleinrichtung vom Substrat lösen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auch solche
Werkstücke behandelt werden können, die mit einem alkalisch
löslichen Ätzresist beschichtet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- d) die Werkstücke unmittelbar nach dem Ätzvorgang mit einer im wesentlichen neutralen Ansatzlösung eines Regenerationssalzes, welches die erforderlichen Ammonium- und Chloridionen enthält, gespült werden;
- e) die neutrale Ansatzlösung nach Verwendung als Spülflüs sigkeit zur Regeneration dem Ätzmittel beigegeben wird, wobei dann zur Einstellung des pH-Wertes zusätzlich Ammoniak beigegeben wird.
Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß ohne Gefahr
des Ausfallens von Kupferhydroxid dann eine neutrale Spül
flüssigkeit verwendet werden kann, wenn es sich bei dieser
um eine neutrale Ansatzlösung des Regenerationssalzes handelt.
Offensichtlich ermöglicht dies die hohe Salzkonzentration in
der Ansatzlösung. Die Ansatzlösung wird also doppelt genutzt:
zum einen als Spülflüssigkeit bei dem dem Ätzvorgang unmit
telbar nachgeschalteten Spülvorgang; zum anderen in der
eigentlichen Funktion zur Regeneration des Ätzmittels.
Die erfindungsgemäß mit neutraler Ansatzlösung vorgespülten
Werkstücke können dann - erneut ohne Gefahr des Ausfallens
von Kupferhydroxid - mit Wasser als Spülflüssigkeit nach
behandelt werden. In diesem Falle empfiehlt es sich, wenn
das zur Herstellung der Ansatzlösung verwendete Wasser
zuvor als Spülwasser in einem Spülvorgang verwendet wird,
welcher dem ersten Spülvorgang mit der Ansatzlösung nach
geschaltet ist. Das "Abwasser" der nachgeschalteten Wasser
spülungen wird also dadurch entsorgt, daß es zur Bereitung
der Ansatzlösung verwendet wird.
Zweckmäßig ist es, den pH-Wert der zur Spülung verwendeten
Ansatzlösung durch Zugabe einer Säure einzustellen. Dabei
kann es sich vorzugsweise um Salz- oder Essigsäure handeln.
Auf diese Weise kann der Tatsache Rechnung getragen werden,
daß durch die Werkstücke kontinuierlich alkalisches Ätz
mittel in die Spülflüssigkeit eingeschleppt wird. Ohne
Zugabe von Säure könnte der pH-Wert der als Spülflüssig
keit dienenden Ansatzlösung in unerwünschter Weise ansteigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner, eine Ätz
anlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß
mit ihr Werkstücke verarbeitbar sind, die mit einem alkali
löslichen Ätzresist beschichtet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- d) die Spüllösung in der der Ätzmaschine unmittelbar nach geschalteten ersten Spüleinrichtung eine im wesentlichen neutrale Ansatzlösung eines Regenerationssalzes ist, welches die erforderlichen Ammonium- und Chloridionen enthält;
- e) die erste Spüleinrichtung mit der Regenerationsanlage derart verbunden ist, daß ein Teil der als Spülflüssig keit verwendeten Ansatzlösung der Regenerationsanlage zuführbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Vorratsbe
hälter für Salzsäure vorgesehen, aus dem mittels einer
Pumpe der Ansatzlösung in der ersten Spüleinrichtung Salz
säure dosiert zuführbar ist.
Dabei kann eine pH-Meßeinrichtung vorgesehen sein, welche
den pH-Wert der Ansatzlösung in der ersten Spüleinrichtung
überwacht und die Pumpe derart ansteuert, daß ein im wesent
lichen konstanter pH-Wert der Ansatzlösung in der ersten
Spüleinrichtung aufrecht erhalten wird.
Selbstverständlich muß die Ansatzlösung ihrerseits von
den behandelten Werkstücken abgewaschen werden. Hierzu
sind weitere, mit Wasser als Spülflüssigkeit arbeitende
Spüleinrichtungen vorgesehen. Nach einer Ausgestaltung
der Erfindung sind die mit Wasser als Spülflüssigkeit
arbeitenden Spüleinrichtungen der ersten mit neutraler
Ansatzlösung als Spülflüssigkeit arbeitenden Spüleinrichtung
nachgeschaltet, wobei das Abwasser der mit Wasser als
Spülflüssigkeit arbeitenden Spüleinrichtungen einem Ansatz
behälter zugeführt wird, wo es festem Regenerationssalz
zur Bereitung der im wesentlichen neutralen Ansatzlösung
beigegeben wird. Auf diese Weise ist eine gesonderte Ent
sorgung des in den mit Wasser arbeitenden Spüleinrichtungen
anfallenden Abwassers nicht erforderlich.
Dabei können zwei abwechselnd betriebene Ansatzbehälter
vorgesehen sein, wobei einer jeweils mit den mit Wasser
als Spülflüssigkeit arbeitenden Spüleinrichtungen verbun
den ist und der Bereitung der Ansatzlösung dient und der
andere jeweils mit der ersten, mit Ansatzlösung als Spül
flüssigkeit arbeitenden Spüleinrichtung in Verbindung
steht und als Vorratsbehälter für gebrauchsfertige Ansatz
lösung dient. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist
ein quasi-kontinuierliches Arbeiten möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur
zeigt schematisch eine Ätzanlage.
Die in der Zeichnung dargestellte Ätzanlage ist in bekannter
Weise modular aufgebaut. Sie umfaßt ein Ätzmodul 1 sowie
drei nachgeschaltete Spülmoduln 2, 3 und 4. Der genaue
Aufbau der verschiedenen Moduln ist hier von untergeordneter
Bedeutung. Er wird daher nur soweit beschrieben, wie dies
zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Wegen
weitergehender Einzelheiten wird z.B. auf die DE-PS 24 34 305
verwiesen.
Alle Moduln 1 bis 4 sind mit einer Einlaufzone 5 und einer
Auslaufzone 6 versehen, in denen Quetschwalzenpaare vorge
sehen sind, welche eine Verschleppung der Behandlungsflüs
sigkeit in die nachfolgende Behandlungsstation weitest
möglich verhindern.
Der Einlaufzone 5 des Ätzmoduls 1 ist eine Aufgabestation
7 vorgeschaltet, in welcher die zu ätzenden Werkstücke 8
auf ein Rollenfördersystem 9 aufgelegt werden können. Das
Rollenfördersystem 9 bewegt die Werkstücke 8 kontinuierlich
durch die gesamte Anlage im Sinne des Pfeiles 10 hindurch.
Im unteren Bereich des Ätzmoduls 1 befindet sich ein Sumpf
11, in welchem sich Ätzmittel ansammelt. Pumpen 12 und
13 befördern das Ätzmittel zu Düsenstöcken 13 und 14 ober
halb und unterhalb des Bewegungsweges der Werkstücke 8.
Letztere werden so beim Durchgang durch das Ätzmodul 1
von oben und unten mit Ätzmittel besprüht, wobei die ge
wünschte Ätzreaktion stattfindet. Das Ätzmittel tropft
dann in den Sumpf 11 des Ätzmoduls 1 zurück.
In entsprechender Weise sind die Spülmoduln 2, 3 und 4
mit Sümpfen 16, 17 bzw. 18 versehen, in denen sich die
jeweilige Spülflüssigkeit sammelt. Jedem Spülmodul 2,
3, 4 ist darüber hinaus eine Pumpe 19, 20, 21 zugeordnet,
welche die Spülflüssigkeit Düsenstöcken 24 bis 27 oberhalb
und unterhalb des Bewegungsweges der Werkstücke zuführt.
Die Werkstücke 8 werden somit bei ihrem Durchgang durch
die Spülmoduln 2, 3 und 4 von oben und unten mit den jewei
ligen Spülflüssigkeiten besprüht und dabei gereinigt,
so daß ihnen beim Verlassen des letzten Spülmoduls 4 prak
tisch kein Ätzmittel mehr anhaftet. In jedem Spülmodul 2, 3,
4 tropft die jeweils verwendete Spülflüssigkeit in den
zugeordneten Sumpf 16, 17 bzw. 18 zurück.
Die Spülung der Werkstücke in den beiden letzten Spülmoduln
3, 4 erfolgt in bekannter Weise mit Wasser im Gegenstrom
verfahren, wie dies in der bereits oben erwähnten DE-PS
24 34 305 beschrieben ist. Das Frischwasser wird über
eine Leitung 28 und ein Magnetventil 29 dem Sumpf 18 des
letzten Spülmoduls 4 zugeführt. Die Spülflüssigkeit im
Spülmodul 4 besteht somit praktisch ausschließlich aus
reinem Frischwasser, welches von den die gesamte Anlage
verlassenden Werkstücken 8 die allerletzten Ätzmittelreste
abspült.
Der Spülmodul 4 ist mit dem vorgeschalteten Spülmodul
3 über eine Überlaufleitung 30 verbunden. Wenn in den
Sumpf 18 des Spülmoduls 4 eine bestimmte Frischwassermenge
eingeleitet wird, strömt über diese Überlaufleitung 30
eine entsprechende Flüssigkeitsmenge in den Sumpf 17 des
vorgeschalteten Spülmoduls 3. Auch in diesem Spülmodul
3 ist die Spülflüssigkeit im wesentlichen Wasser, jedoch
etwas stärker verunreinigt durch die von den Werkstücken
8 eingeschleppten Reste der Spülflüssigkeit aus dem Spül
modul 2 sowie Ätzmittel aus dem Ätzmodul 1.
Die soweit beschriebene Ätzanlage entspricht im wesentlichen
dem Stand der Technik, wie er in der DE-PS 24 34 305 be
schrieben ist.
Zum Verständnis der bisher noch nicht beschriebenen Kompo
nenten der gesamten Anlage sei zunächst an die Chemie
der hier eingesetzten Ätzvorgänge erinnert.
Im Ätzmodul 1 findet ein alkalisches Ätzmittel Verwendung,
dessen aktive Komponente die Kupfer-Tetrammin-Komplexver
bindung ist. Die Ätzreaktion im Ätzmodul 1, bei welcher
metallisches Kupfer in Lösung gebracht wird, geht mit
einer Reduktion des vierwertigen Kupfers in dem Kupfer-
Tetrammin-Komplex zu zweiwertigem Kupfer in einem Kupfer-
Diammin-Komplex einher. Es wird somit Kupfer-Tetrammin-
Komplex ab- und Kupfer-Diammin-Komplex aufgebaut; gleich
zeitig steigt die spezifische Dichte des Ätzmittels durch
die Kupfer-Anreicherung an. Dabei nimmt die Ätzfähigkeit
des Ätzmittels ab, da es an der aktiven Komponente (Kupfer-
Tetrammin-Komplex) verarmt. Damit die Ätzanlage gleichwohl
kontinuierlich mit im wesentlichen konstanten Ätzergebnissen
betrieben werden kann, findet eine Regeneration des Ätzmit
tels statt. Hierzu wird unter Zugabe einer Chloridionen
enthaltenden Verbindung sowie einer Ammoniumionen enthalten
den Verbindung mit Hilfe von Sauerstoff, der aus der Luft
oder auch aus einem Oxidationsmittel stammen kann, der
Kupfer-Diammin-Komplex wieder zum Kupfer-Tetrammin-Komplex
aufoxidiert.
Der pH-Wert des Ätzmittels in dem Ätzmodul 1 wird auf
einem Wert zwischen etwa 8 und 10 zur Erzielung optimaler
Ätzergebnisse gehalten.
Das Ätzmittel im Ätzmodul 1 enthält also, was für die
nachfolgenden Betrachtungen wichtig ist, Kupferionen in
verhältnismäßig hoher Konzentration. Wird durch die Werk
stücke 8 dieses Ätzmittel aus dem Ätzmodul 1 in das erste
Spülmodul 2 verschleppt, so ergibt sich dort folgendes
Problem: Würde als Spülmittel mehr oder weniger reines
Wasser im eher neutralen Bereich verwendet, so würde das
in dem verschleppten Ätzmittel enthaltene Kupfer in Form
von Kupferhydroxid ausfallen und sich als Schlamm im Sumpf
16 des ersten Spülmoduls 2 sammeln. Durch diesen Schlamm
würde sowohl die Funktion der Pumpe 19 als auch die Funk
tion der Düsenstöcke 22 und 23 beeinträchtigt.
Das Ausfallen von Kupferhydroxid im ersten Spülmodul 2
muß also verhindert werden. Dies geschieht beim Stande
der Technik dadurch, daß die Spülflüssigkeit im ersten
Spülmodul 2 durch Zugabe von Ammoniakgas so stark basisch
gehalten wird (pH ungefähr 10), daß die Bildung von Kupfer
hydroxid verhindert wird. Dieser hohe pH-Wert verhindert
jedoch, daß bestimmte Ätzresists verwendet werden können,
da sich diese bei derartig hohen pH-Werten ablösen.
Aus diesem Grunde wird bei der hier beschriebenen Ätzanlage
in dem ersten, dem Ätzmodul 1 nachgeschalteten Spülmodul
2 ein Spülmittel verwendet, welches in folgender Weise
gewonnen wird:
Vom vorletzten Spülmodul 3 führt eine Überlaufleitung 30, in welcher eine Pumpe 31 liegt, zu einem Dreiwegeventil 32. Das Dreiwegeventil 32 ist außerdem über Leitungen 33 und 34 mit zwei Ansatzbehältern 35 und 36 verbunden. Die beiden Ansatzbehälter 35 und 36 werden abwechselnd in nachfolgender Weise betrieben:
Vom vorletzten Spülmodul 3 führt eine Überlaufleitung 30, in welcher eine Pumpe 31 liegt, zu einem Dreiwegeventil 32. Das Dreiwegeventil 32 ist außerdem über Leitungen 33 und 34 mit zwei Ansatzbehältern 35 und 36 verbunden. Die beiden Ansatzbehälter 35 und 36 werden abwechselnd in nachfolgender Weise betrieben:
Jeweils in einem der Ansatzbehälter (36) befindet sich
Regenerationssalz 37. Die Stellung des Dreiwegeventiles 32
ist so, daß die durch die Pumpe 31 aus dem Sumpf 17 des
zweiten Spülmoduls 3 abgezogene Spülflüssigkeit (geringfügig
verschmutztes Wasser) in den Ansatzbehälter 36 geleitet wird,
so daß das Regenerationssalz 37 aufgelöst werden kann.
Der zweite Ansatzbehälter 35 enthält jeweils aufgelöstes
Regenerationssalz 38 und dient als Vorratsbehälter für
Spülflüssigkeit, die dem Spülmodul 2 zugeführt werden
kann.
Beide Ansatzbehälter 35 und 36 sind über Leitungen 39
bzw. 40 mit einem Dreiwegeventil 41 verbunden. Vom Dreiwege
ventil 41 führt eine Leitung 42 über eine Pumpe 43 in
den Sumpf 16 des ersten Spülmoduls 2. Durch die Pumpe
43 kann somit die wäßrige, im wesentlichen neutrale Lösung
38 des Regenerationssalzes wahlweise aus den Ansatzbehältern
35 und 36 in das erste Spülmodul 2 eingeführt werden.
Die Stellung des Dreiwegeventiles 41 ist dabei selbstver
ständlich so, daß der jeweils die fertige flüssige Rege
nerationssalz-Ansatzlösung enthaltende Behälter mit der
Pumpe 43 verbunden ist. In der Zeichnung ist dies der
Behälter 35.
Neben den Ansatzbehältern 35 und 36 ist ein Vorratsbehälter
44 vorgesehen, der Salzsäure enthält. Eine Leitung 45
führt zu einer Pumpe 46 und von dort in den Sumpf 16 des
ersten Spülmoduls 2. Die Pumpe 46 wird dabei elektrisch
von einer pH-Meßeinrichtung 47 gesteuert, welche den pH-
Wert der im Spülmodul 2 umlaufenden Spülflüssigkeit über
wacht. Einzelheiten der Regelung werden weiter unten be
schrieben.
Die oben bereits angesprochene Regeneration des im Ätzmodul
1 verwendeten Ätzmittels findet in einer Regenerationsanlage
48 statt. Der Regenerationsanlage 48 wird (ggf. gesteuert
durch eine Einrichtung, welche die spezifische Dichte
des Ätzmittels im Ätzmodul 1 überwacht) aus dem Sumpf
11 des Ätzmoduls 1 Ätzmittel zugeführt. Das zu regenerie
rende Ätzmittel wird in der Regenerationsanlage 48 in
einer Mischkammer 49 gesammelt. In der Mischkammer 49
werden dem Ätzmittel in noch zu beschreibender Weise Rege
nerationsmittel zugegeben. Eine Leitung 50 verbindet die
Mischkammer 49 mit einer Pumpe 51, welche das regenerierte
Ätzmittel über die Leitung 52 wieder in dem Sumpf des Ätz
moduls 1 zurückführt.
In die Mischkammer 49 der Regenerationsanlage 48 kann
außerdem über eine Leitung 53, die durch ein Magnetventil
54 absperrbar ist, Ammoniakgas eingeleitet werden.
Die beschriebene Ätzanlage arbeitet wie folgt:
Die an der Aufgabestation 7 auf das Rollenfördersystem 9 aufgelegten Werkstücke 8 wandern auf dem Rollenförder system 9 in das Ätzmodul 1, wo sie durch die Düsenstöcke 14 und 15 beidseits mit Ätzmittel besprüht werden. Dabei wird das metallische Kupfer, soweit es nicht durch das Ätzresist abgedeckt ist, in bekannter Weise abgeätzt.
Die an der Aufgabestation 7 auf das Rollenfördersystem 9 aufgelegten Werkstücke 8 wandern auf dem Rollenförder system 9 in das Ätzmodul 1, wo sie durch die Düsenstöcke 14 und 15 beidseits mit Ätzmittel besprüht werden. Dabei wird das metallische Kupfer, soweit es nicht durch das Ätzresist abgedeckt ist, in bekannter Weise abgeätzt.
Das Ätzmittel im Sumpf 11 des Ätzmoduls 1 reichert sich
mit Kupfer an; seine spezifische Dichte steigt. In einem
geregelten Vorgang, der an und für sich bekannt ist, wird dem
Sumpf 11 des Ätzmoduls 1 Ätzmittel entzogen und der Misch
kammer 49 der Regenerationsanlage 48 zugeführt. Dort wird
das Ätzmittel durch gezielte Zugabe des neutralen flüssigen
Ansatzes 38 des Regenerationssalzes, der sich in einem
Vorratsbehälter 55 der Regenerationsanlage 48 befindet, auf
die gewünschte spezifische Dichte gebracht, so daß zusammen
mit zugeführtem Sauerstoff das Ätzmittel regeneriert werden
kann. Der zum richtigen Ätzen im Ätzmodul 1 erforderliche
pH-Wert wird durch gezielte Zugabe von Ammoniakgas über die
Leitung 53 in die Mischkammer 49 der Regenerationsanlage 48
eingestellt.
Die das Ätzmodul 1 verlassenden Werkstücke 8 werden durch
die Quetschwalzenpaare, die sich in der Auslaufzone 6
des Ätzmoduls 1 sowie in der Einlaufzone 5 des ersten
Spülmoduls 2 befinden, grob von anhaftendem Ätzmittel
befreit. Gleichwohl wird eine gewisse Menge Ätzmittel
von den Werkstücken 8 in die erste Spülzone 2 verschleppt.
In der ersten Spülzone 2 werden die Werkstücke 8 mit einer
Spülflüssigkeit besprüht, die, wie erwähnt, aus einer im
wesentlichen neutralen Ansatzlösung 38 des Regenerations
salzes 37 besteht. Obwohl diese Spülflüssigkeit praktisch
neutral ist, fällt aus dem verschleppten Ätzmittel kein
Kupferhydroxid aus; dies ist auf den hohen Salzgehalt der
im Spülmodul 2 verwendeten Spülflüssigkeit zurückzuführen.
Aus der im Spülmodul 2 zirkulierenden Spülflüssigkeit wird
über eine Zweigleitung 56, die durch ein Magnetventil
57 absperrbar ist, die Regenerationsanlage 48 bei Bedarf
automatisch beschickt.
Das Ätzmittel, welches von den Werkstücken 8 aus dem Ätz
modul 1 in das erste Spülmodul 2 verschleppt wird, ist,
wie bereits erwähnt, stark alkalisch. Daher würde sich
im Verlaufe der Zeit der pH-Wert der Spülflüssigkeit im Spül
modul 2 ebenfalls in den basischen Bereich verschieben,
würde nicht aus dem Vorratsbehälter 44 mittels der Pumpe
46 in entsprechender Menge Salzsäure zugeführt. Diese
Zuführung erfolgt automatisch mittels der pH-Meßeinrichtung,
welche den pH-Wert der Spülflüssigkeit im ersten Spülmodul
2 überwacht.
Die das erste Spülmodul 2 verlassenden Werkstücke 8 sind
nunmehr bereits soweit von kupferhaltigem Ätzmittel befreit,
daß sie - nach Passieren der Quetschwalzen in der Auslauf
zone 6 des Spülmoduls 2 und der Einlaufzone 5 des Spülmoduls
3 - einer Spülflüssigkeit ausgesetzt werden können, die
praktisch salzfrei und neutral ist, ohne daß die Gefahr des
Ausfallens von Kupferhydroxid besteht. Die Spülvorgänge in
den Spülmoduln 3 und 4 können somit in bekannter Weise, wie
dies etwa in der DE-PS 24 34 305 beschrieben ist, erfolgen.
Die Anzahl der kaskadenförmig hintereinander geschalteten,
mit Wasser als Spülflüssigkeit arbeitenden Spülmoduln kann
selbstverständlich bei Bedarf erhöht werden.
Die beiden Ansatzbehälter 35 und 36 werden, wie bereits
oben angedeutet, abwechselnd betrieben. Das heißt: immer
einer der beiden Ansatzbehälter 35, 36 ist über das Drei
wegeventil 32 mit der Pumpe 31 und über diese mit dem
Sumpf des in Förderrichtung 10 gesehen vordersten Spül
moduls 3 verbunden, das mit Wasser als Spülflüssigkeit
arbeitet. Das Überlaufwasser dieses in Förderrichtung gesehen
vordersten bzw. ersten Spülmoduls 3 in der Wasser-Spülkaskade
wird also zum Lösen des zunächst noch festen Regenerations
salzes 37, damit zur Herstellung der im wesentlichen neu
tralen Ansatzlösung 38 verwendet. Zu beseitigende Abwässer
fallen in der Wasser-Spülkaskade 3, 4 ebenso wenig wie
beim Gegenstand der DE-PS 24 34 305 an.
Der jeweils zweite der beiden Ansatzbehälter 35, 36 (in
der Zeichnung der Ansatzbehälter 35 enthält bereits ge
brauchsfertige Ansatzlösung 38, die nun allerdings nicht
direkt in die Regenerationsanlage 48 eingeführt sondern
zunächst im ersten Spülmodul als im wesentlichen neutrale
Spüllösung verwendet wird. Erst nach dieser "Zwischenfunk
tion" wird die Ansatzlösung 38 des Regenerationsalzes 37
in den Vorratsbehälter 55 der Regenerationsanlage 48 ein
gefüllt, von wo aus sie dann dosiert - in Erfüllung ihrer
"eigentlichen" Regenerationsfunktion - in die Mischkammer
49 der Regenerationsanlage 48 eingebracht wird.
Die beschriebene Anlage weist alle Vorteile auf, welche
auch der in der DE-PS 24 34 305 beschriebenen Ätzanlage
innewohnen. Insbesondere fallen in den verschiedenen Spül
moduln 2, 3, 4 der Spülkaskade keine gesondert zu entsor
genden Abwässer an. Im Gegensatz zu der Ätzanlage nach
der DE-PS 24 34 305 können jedoch auch alkalisch lösliche
Ätzresists an den Werkstücken 8 verwendet werden, da der
pH-Wert in dem ersten, dem Ätzmodul 1 nachgeschalteten
Spülmodul 2 nicht zur Vermeidung des Ausfallens von Kupfer
hydroxid auf einen hohen pH-Wert gebracht werden muß.
Claims (10)
1. Verfahren zum Ätzen von kupferhaltigen Werkstücken,
insbesondere von kupferkaschierten Leiterplatten,
bei dem
- a) die Werkstücke einem stark alkalischen Ätzmittel aus gesetzt werden, welches Kupfer-Tetrammin-Komplex und Chloridionen enthält, wobei der wirksame Kupfer-Tetram min-Komplex zu unwirksamem Kupfer-Diammin-Komplex abge baut wird;
- b) das Ätzmittel unter Zugabe von Ammonium-, Chloridionen, Wasser und Sauerstoff regeneriert wird;
- c) die Werkstücke nach dem Ätzen durch Spülen mit einer Spülflüssigkeit von anhaftendem Ätzmittel befreit werden, dadurch gekennzeichnet, daß
- d) die Werkstücke (8) unmittelbar nach dem Ätzvorgang mit einer im wesentlichen neutralen Ansatzlösung (38) eines Regenerationssalzes (37), welches die erforder lichen Ammonium- und Chloridionen enthält, gespült werden;
- e) die neutrale Ansatzlösung (38) nach Verwendung als Spülflüssigkeit zur Regeneration dem Ätzmittel beige geben wird, wobei dann zur Einstellung des pH-Wertes zusätzlich Ammoniak beigefügt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zur Herstellung der Ansatzlösung (38) verwen
dete Wasser zuvor als Spülwasser in einem Spülvorgang
verwendet wird, welcher dem ersten Spülvorgang mit der
Ansatzlösung (38) vorgeschaltet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der pH-Wert der zum Spülen verwendeten Ansatzlösung
(38) durch Zugabe einer Säure eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Säure Salzsäure ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Säure Essigsäure ist.
6. Ätzanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 mit
- a) einer Ätzmaschine, in welcher kupferhaltige Werkstücke, insbesondere kupferkaschierte Leiterplatten, einem stark alkalischen Ätzmittel ausgesetzt werden, das einen Kupfer-Tetrammin-Komplex und Chloridionen enthält, wobei der wirksame Kupfer-Tetrammin-Komplex zu einem unwirksamen Kupfer-Diammin-Komplex abgebaut wird;
- b) einer Regenerationsanlage, in welcher das Ätzmittel unter Zugabe von Ammonium-, Chloridionen und Wasser zur Regeneration mit Sauerstoff aufbereitet wird;
- c) mindestens einer der Ätzmaschine nachgeschalteten Spüleinrichtung, in welcher die Werkstücke durch eine Spülflüssigkeit von anhaftendem Ätzmittel befreit werden, dadurch gekennzeichnet, daß
- d) die Spülflüssigkeit in der der Ätzmaschine (1) unmittel bar nachgeschalteten ersten Spüleinrichtung (2) eine im wesentlichen neutrale Ansatzlösung (38) eines Rege nerationsalzes (37) ist, welches die erforderlichen Ammonium- und Chloridionen enthält;
- e) die erste Spüleinrichtung (2) mit der Regenerations anlage (48) derart verbunden ist, daß ein Teil der als Spülflüssigkeit verwendeten Ansatzlösung (38) der Regenerationsanlage (48) zuführbar ist.
7. Ätzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Vorratsbehälter (44) für eine Säure vorgesehen
ist, aus dem mittels einer Pumpe (46) der Ansatzlösung
(38) in der ersten Spüleinrichtung (2) Säure dosiert zuführ
bar ist.
8. Ätzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eine pH-Meßeinrichtung (47) vorgesehen ist, welche
den pH-Wert der Ansatzlösung (38) in der ersten Spül
einrichtung (2) überwacht und die Pumpe (46) derart an
steuert, daß ein im wesentlichen konstanter pH-Wert der
Ansatzlösung (38) in der ersten Spüleinrichtung (2) auf
recht erhalten wird.
9. Ätzanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welcher
die Werkstücke durch mindestens eine Spüleinrichtung
geführt werden, in welcher sie mit Wasser als Spül
flüssigkeit behandelt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit Wasser als Spülflüssigkeit arbeitenden Spül
einrichtungen (3, 4) der ersten, mit neutraler Ansatzlösung
(38) als Spülflüssigkeit arbeitenden Spüleinrichtung (2)
nachgeschaltet sind und daß das Abwasser der mit Wasser
als Spülflüssigkeit arbeitenden Spüleinrichtungen (3, 4)
einem Ansatzbehälter (35, 36) zugeführt wird, wo es festem
Regenerationssalz (37) zum Bereiten der im wesentlichen
neutralen Ansatzlösung (38) beigegeben wird.
10. Ätzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei abwechselnd betriebene Ansatzbehälter (35, 36)
vorgesehen sind, wobei einer (36) jeweils mit den
mit Wasser als Spülflüssigkeit arbeitenden Spüleinrichtungen
(3, 4) verbunden ist und der Bereitung der Ansatzlösung (38)
dient, und der andere (35) jeweils mit der ersten, mit
Ansatzlösung (38) als Spülflüssigkeit arbeitenden Spülein
richtung (2) in Verbindung steht und als Vorratsbehälter
für gebrauchsfertige Ansatzlösung (38) dient.
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