DE3935222A1 - ETCHING PLANT AND METHOD FOR ETCHING OBJECTS - Google Patents
ETCHING PLANT AND METHOD FOR ETCHING OBJECTSInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Ätzanlage, insbesondere zur Herstellung elektronischer Leiterplatten, mitThe invention relates to an etching system, in particular for Manufacture of electronic circuit boards, with
- a) einer Ätzmaschine, in welcher die zu ätzenden Gegenstände einem Ätzmittel ausgesetzt werden, das von den Gegen ständen Metall abätzt und sich dabei mit Metall anrei chert;a) an etching machine in which the objects to be etched exposed to an etchant released by the counter metal would etch away and get covered with metal chert;
- b) einer eine Gleichstromquelle enthaltenden Elektrolyse zelle, welcher mit Metall angereichertes Ätzmittel zu führbar ist und in welcher das Ätzmittel durch elektro lytische Abscheidung des Metalles abgereichert wird und dann bei Bedarf erneut der Ätzmaschine zuführbar ist;b) an electrolysis containing a direct current source cell, which is enriched with metal-etching agent is feasible and in which the etchant by electro lytic deposition of the metal is depleted and then can be fed to the etching machine again if required;
- c) einer Dichte-Regeleinrichtung mit einem Dichtemesser, welcher die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolyse zelle überwacht, diese bei Überschreiten eines bestimm ten Dichtewertes aktiviert und bei Unterschreiten eines bestimmten Dichtewertes desaktiviert.c) a density control device with a density meter, which is the density of the etchant in the electrolysis cell monitors, this when a certain th density value is activated and if it falls below a certain density value is deactivated.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Ätzen von Gegenständen, insbesondere zur Herstellung von elektro nischen Leiterplatten, bei dem die Gegenstände einem Ätz mittel ausgesetzt werden, das sich durch den Ätzvorgang mit Metall anreichert und zur Regeneration in einem Elek trolyseprozeß wieder von Metall abgereichert wird, wobei der Elektrolyseprozeß zur Regelung der Dichte des abgerei cherten Ätzmittels abwechselnd aktiviert und desaktiviert wird.The invention also relates to a method for etching of objects, in particular for the production of electro African circuit boards, in which the objects an etching be exposed to the medium caused by the etching process enriched with metal and for regeneration in an elec trolysis process is again depleted of metal, whereby the electrolysis process to regulate the density of the waste etching agent alternately activated and deactivated becomes.
Derartige Ätzanlagen bzw. Verfahren zum Ätzen sind in der Praxis bekannt. Hierbei bildet die Desaktivierung der Elek trolysezelle zur Unterbrechung des Elektrolysevorganges ein gewisses Problem: Der Strom, der die Elektrolysezelle durchfließt, kann nicht einfach abgestellt werden, da andern falls eine chemische Rückätzung des an den Elektroden der Elektrolysezelle abgeschiedenen Metalles durch das Ätzmittel erfolgen würde. Die bekannten Ätzanlagen bzw. die bekannten Verfahren arbeiten daher so, daß die Elektrolysezelle in eine Elektrolysekammer und einen Auffangbehälter unterhalb der Elektrolysekammer unterteilt ist. In der Elektrolysekam mer befinden sich die Abscheideelektroden; hier findet der eigentliche Elektrolysevorgang statt. Soll die Elektrolyse unterbrochen werden, weil zum Beispiel der gewünschte Dichtewert des austretenden Ätzmittels unterschritten wird, so wird das Ätzmittel bei anliegender Spannung aus der Elektrolysekammer in den Auffangbehälter abgelassen. Hier durch wird vermieden, daß während der Arbeitspausen der Elektrolysezellen das Ätzmittel mit dem Metall an den Elektroden in Berührung kommt. Zur Reaktivierung der Elektro lysezellen wird dann das in dem Auffangbehälter befindliche Ätzmittel in die Elektrolysekammer zurückgepumpt, wo unter dem Einfluß der an den Elektroden liegenden Spannung dann der Elektrolyseprozeß wieder einsetzt. Die mit der Aktivie rung bzw. Desaktivierung der Elektrolysezelle verbundene Befüllung bzw. Entleerung der Elektrolysekammer ist jedoch mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden. Dies bedeutet, daß Regelvorgänge sich mit erheblicher zeitlicher Verzögerung auswirken, daß also die Dichte des an der Elektrolysezelle verfügbaren abgereicherten Ätzmittels in verhältnismäßig breiten Grenzen schwankt. Dies war in der Vergangenheit hinnehmbar, wo an die Präzision des Ätzvorganges keine so hohen Anforderungen gestellt wurden. Mit der zunehmenden Miniaturisierung der zu ätzenden Strukturen wird es jedoch immer wichtiger, den Ätzvorgang unter genauest definierten Bedingungen zu führen. Dabei spielt verständlicherweise die Dichte des Ätzmittels eine entscheidende Rolle.Such etching systems or methods for etching are in the Known practice. The deactivation of the elec trolysis cell to interrupt the electrolysis process a certain problem: the electricity that runs the electrolytic cell flows through, can not simply be turned off, because others if a chemical etching back of the electrodes on the Electrolysis cell of deposited metal by the etchant would be done. The known etching systems or the known Methods therefore work in such a way that the electrolysis cell in an electrolysis chamber and a collection container below the electrolysis chamber is divided. In the electrolysis came the separation electrodes are always located; here the actual electrolysis process instead. Should electrolysis be interrupted because, for example, the desired one Density value of the escaping etchant is undershot, so the etchant from the Electrolysis chamber drained into the collecting container. Here by avoiding the fact that the Electrolytic cells with the metal to the etchant Electrodes comes into contact. To reactivate the electrical The lysis cells then become those in the collecting container Etchant pumped back into the electrolysis chamber, where below the influence of the voltage across the electrodes the electrolysis process starts again. The one with the activation tion or deactivation of the electrolysis cell connected However, the electrolysis chamber is filled or emptied associated with a considerable expenditure of time. This means, that control processes take place with a considerable time delay affect that the density of the electrolysis cell available depleted caustic in proportion wide limits fluctuates. This was in the past acceptable where the precision of the etching process is not so high demands were made. With the increasing However, miniaturization of the structures to be etched will more and more important, the etching process under precisely defined Conditions. Understandably, the Density of the etchant plays a crucial role.
Ein weiterer Nachteil des abwechselnden Ablassens und Wie derbefüllens der Elektrolysekammer bei den bekannten Ätzan lagen besteht darin, daß die auf den Elektroden abgeschie denen Metallfilme teilweise durch Ätzmittel unterwandert sind und zum Abplatzen neigen. Außerdem läßt sich eine gewisse Rückätzung des Metalls während des Ablassens des Ätzmittels aus der Elektrolysekammer nicht vermeiden.Another disadvantage of alternating draining and how derfüllens the electrolysis chamber in the known Ätzan was that the shot on the electrodes which metal films partially infiltrated by etching agents are and tend to flake off. In addition, one can some etching back of the metal while draining the Do not avoid caustic from the electrolysis chamber.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ätzanlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Regel schwankungen, denen die Dichte des Ätzmittels in der Ätz maschine unterworfen ist, möglichst gering gehalten werden können.The object of the present invention is an etching system of the type mentioned in such a way that the rule fluctuations reflecting the density of the etchant in the etch machine is subject to be kept as low as possible can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved in that
- d) der von der Gleichstromquelle abgegebene Strom wahlweise einen Ruhewert, bei dem sich die elektrolytische Ab scheidung des Metalls an den Elektroden und die chemi sche Rückätzung des Metalles von den Elektroden ungefähr die Waage halten, oder einen Arbeitswert, bei dem die elektrolytische Abscheidung überwiegt, aufweisen kann;d) the current emitted by the direct current source optionally a rest value at which the electrolytic Ab separation of the metal on the electrodes and the chemi approximate etching back of the metal from the electrodes balance, or a labor value at which the predominates electrolytic deposition, may have;
- e) der Dichtemesser der Elektrolysezelle die Gleichstrom quelle so ansteuert, daß diese bei einem Dichtewert unterhalb eines bestimmten Grenzwertes den Ruhewert und oberhalb eines bestimmten Grenzwertes den Arbeits wert abgibt.e) the density meter of the electrolytic cell the direct current Source controls so that this at a density value below a certain limit the resting value and above a certain limit the work gives up value.
Erfindungsgemäß wird die Elektrolysezelle zur Desaktivie rung nicht mehr abgelassen. Stattdessen wird der in der Elektrolysezelle fließende Strom von einem höheren, nämlich dem Arbeitswert, auf einen geringeren Wert, den Ruhewert abgesenkt. Dieser Ruhewert wird so bemessen, daß sich die elektrolytische Abscheidewirkung und die Rückätzwirkung des Ätzmittels in etwa die Waage halten, daß also die Kon zentration des Ätzmittels in der Elektrolysezelle nicht mehr verändert wird. Um einen Anhaltspunkt für die Verhält nisse zu bieten: Bei einer Elektrolysezelle, die mit einem Arbeitsstrom von etwa 250 A betrieben wird, liegt der Ruhe wert bei etwa 120 A. Die erfindungsgemäß vorgesehen Um schaltung des Stromes in der Elektrolysezelle kann sehr rasch erfolgen, ist also nicht mehr an die mechanische Trägheit des fließenden Ätzmittels bzw. an die Leistung der Pumpe, welche das Ätzmittel in die Elektrolysekammer einspeist, gebunden. Bei der erfindungsgemäßen Ätzanlage sind die Regelschwankungen vergleichsweise gering, da die Dichte-Regeleinrichtung sehr kleine Ansprechzeiten aufweist. Hierdurch wird das Ätzergebnis, das in der Ätzmaschine er zielt wird, deutlich verbessert und genauer reproduzierbar. Die Gefahr, daß das auf den Elektroden abgeschiedene Metall von Ätzmittel unterwandert wird, ist weitgehend ausgeschlos sen. Die Metallschicht, die sich auf den Elektroden bildet, ist daher mechanisch stabiler und neigt wenig zum Abplatzen.According to the invention, the electrolysis cell is deactivated no longer drained. Instead, the one in the Electrolytic cell flowing current from a higher, namely the labor value, to a lower value, the rest value lowered. This rest value is measured so that the electrolytic deposition and etching back of the etchant roughly balance that the con concentration of the etchant in the electrolysis cell is not is changed more. To give an indication of the relationship nisse to offer: With an electrolysis cell that with a Working current of about 250 A is at rest worth about 120 A. The order provided according to the invention switching the current in the electrolysis cell can be very done quickly, is no longer mechanical Inertia of the flowing etchant or the performance the pump, which takes the etchant into the electrolysis chamber feeds, bound. In the etching system according to the invention the control fluctuations are comparatively small because the Density control device has very short response times. This will result in the etching result in the etching machine is clearly improved and reproducible. The danger that the metal deposited on the electrodes is largely excluded by etching agents sen. The metal layer that forms on the electrodes is therefore mechanically more stable and has little tendency to flake off.
Vorsichtshalber sollte der Ruhewert des von der Gleichstrom quelle abgegebenen Stromes so bemessen sein, daß die elek trolytische Abscheidung des Metalles die chemische Rückätzung von den Elektroden leicht übersteigt. Die Elektrolysezelle wird also auch in den Phasen der Desaktivierung so betrieben, daß die Dichte des in ihr befindlichen Ätzmittels allenfalls geringfügig abnehmen, niemals aber zunehmen kann.As a precaution, the resting value of the of the direct current Source of current delivered so that the elec trolytic deposition of the metal the chemical etching back slightly exceeded by the electrodes. The electrolytic cell is also operated in the phases of deactivation, that the density of the etchant in it at most decrease slightly, but can never increase.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist der Dichtemesser der Elektrolysezelle ständig von abgereichertem Ätzmittel durch flossen, das von dem Auslaß der Elektrolysezelle zu deren Einlaß strömt. Es findet also ein ständiges Umwälzen des Ätzmittels über den Dichtemesser statt, so daß der Dichte messer immer den aktuellen Wert der Dichte des aus der Elek trolysezelle austretenden abgereicherten Ätzmittels anzeigt.According to a feature of the invention, the density meter is the Electrolytic cell constantly from depleted etchant flowed from the outlet of the electrolytic cell to its Inlet flows. So there is a constant revolution in the Etchant over the density meter instead, so that the density knife always the current value of the density of the elec indicates depleted etchant emerging from the trolysis cell.
Eine besonders einfache und preiswerte Art der Umstellung des Betriebsstromes vom Arbeits- auf den Ruhewert besteht darin, daß die Gleichstromquelle einen Stellmotor enthält, der von dem Dichtemesser der Elektrolysezelle angesteuert wird und den Abgriff eines Stelltransformators mit variabler Ausgangsspannung bewegt. Hiermit gelingt auch die Ausregelung von Schwankungen der Netzspannung sowie von Stromschwankungen, die auf Temperaturänderungen des Ätzmittels in der Elektro lysekammer beruhen, besonders gut. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine elektronische Steuerung der Gleichstromquelle mit geeigneten, hochleistungsfähigen Halbleiter-Bauelementen aufzubauen.A particularly simple and inexpensive way of switching of the operating current from the working to the idle value in that the DC power source contains a servomotor, which is controlled by the density meter of the electrolytic cell and the tap of a variable transformer with variable Output voltage moves. The regulation is also successful fluctuations in the mains voltage and current fluctuations, the temperature changes of the etchant in the electrical lysis chamber based, particularly good. It goes without saying but it is also possible to control the electronic DC power source with suitable, high-performance Build semiconductor devices.
Bei den bekannten, eingangs erwähnten Ätzanlagen stand die Regelung der Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine selbst in Wechselbeziehung mit der Dichteregelung in der Elektro lysezelle. Ein Dichtemesser überwachte die Dichte des Ätz mittels in der Elektrolysezelle und führte dieser mit Metall angereichertes Ätzmittel aus der Ätzmaschine dann zu, wenn die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle unter ein bestimmtes Niveau abfiel. Durch die Zufuhr von ange reichertem Ätzmittel wurde dann die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle wieder auf den gewünschten Stand gebracht. Gleichzeitig mit der Zufuhr von Ätzmittel aus der Ätzmaschine in die Elektrolysezelle wurde der Elektro lysezelle abgereichertes Ätzmittel in gleicher Menge ent nommen und der Ätzmaschine zugeleitet. Die Entnahme von angereichertem Ätzmittel aus der Ätzmaschine bzw. die Rückführung von abgereichertem Ätzmittel in die Ätzmaschine richtete sich also nach der Dichte des in der Elektrolyse zelle befindlichen Ätzmittels. Damit bei dieser Betriebs weise die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine nicht zu stark absinken konnte, war ein weiterer Dichtemesser vorgesehen, der die Dichte des Ätzmittels in der Ätzma schine überwachte. Bei Unterschreiten einer bestimmten Dichte wurde die Elektrolysezelle in der oben beschriebe nen Weise durch Ablassen des Ätzmittels in einen Auffang behälter stillgesetzt. Diese gegenseitige Verquickung der Regelvorgänge in der Ätzmaschine einerseits und der Elektro lysezelle andererseits erweist sich ebenfalls als verhält nismäßig träge. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist daher der Ätzmaschine eine eigene Dichte- Regeleinrichtung mit eigenem Dichtemesser zugeordnet, der von dem in dem Sumpf der Ätzmaschine befindlichen Ätzmittel kontinuierlich durchströmbar ist und bei überschreiten eines bestimmten Dichtewertes die Abführung von angerei chertem Ätzmittel zur Elektrolysezelle und die Rückführung einer entsprechenden Menge abgereicherten Ätzmittels von der Elektrolysezelle zur Ätzmaschine freigibt. Die Elektro lysezelle wird dabei einfach als Quelle von abgereichertem Ätzmittel bestimmter Dichte aufgefaßt; die Regelung der Elektrolysezelle erfolgt in sich und unabhängig von der Regelung der Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine. Hier durch sind die Volumina der Ätzmittel, die in den Regelvor gängen bewegt bzw. durch die Elektrolyse beeinflußt werden müssen, vergleichsweise gering, was sich in kleinen Regel schwankungen auswirkt.In the known etching systems mentioned at the outset Regulation of the density of the etchant in the etching machine itself in interrelation with the density control in electronics lysis cell. A density meter monitored the density of the etch means in the electrolysis cell and this led with metal enriched etchant from the etching machine then when the density of the etchant in the electrolytic cell below a certain level dropped. By adding ange Enriched etchant then became the density of the etchant in the electrolysis cell back to the desired level brought. Simultaneously with the supply of caustic The electric became the etching machine in the electrolytic cell depleted etchant in the same amount taken and fed to the etching machine. The removal of Enriched etchant from the etching machine or the Return of depleted etchant to the etching machine was based on the density of the electrolysis cell etchant. So with this operating do not know the density of the etchant in the etching machine could sink too much was another density meter provided the density of the etchant in the etch monitored. When falling below a certain The electrolysis cell was described in density above NEN way by draining the etchant in a catch container shut down. This mutual intermingling of Control processes in the etching machine on the one hand and the electrical system lysis cell, on the other hand, also proves to behave sluggish. In a special embodiment of the Invention is therefore the etching machine's own density Control device with its own density meter assigned to the of the etchant located in the sump of the etching machine is continuously flowable and if exceeded the removal of angerei at a certain density value etched to the electrolytic cell and the return a corresponding amount of depleted etchant from releases the electrolytic cell to the etching machine. The electro The lysis cell is simply used as a source of depleted Etching agent of certain density understood; the regulation of Electrolysis cell is self-contained and independent of the Regulation of the density of the etchant in the etching machine. Here through are the volumes of the etchants that usually exist gears are moved or influenced by the electrolysis need to be comparatively low, which is small in general fluctuations.
Vorzugsweise ist ein Puffertank vorgesehen, der mit dem Sumpf der Ätzmaschine kommuniziert und dem das den Dichte messer der Ätzmaschine durchströmende Ätzmittel entnommen wird. Grundsätzlich wäre es zwar ohne weiteres möglich. dieses Ätzmittel direkt dem Sumpf der Ätzmaschine zu ent nehmen. Ein derartiger Puffertank findet sich jedoch be reits bei den meisten gebräuchlichen Ätzmaschinen und kann daher in der beschriebenen Weise auch zur Entnahme des für die Dichtemessung benötigten Ätzmittels benutzt werden. Die entsprechenden Meßgeräte und Zusatzaggregate sind dann besonders leicht zugänglich.A buffer tank is preferably provided which is connected to the The sump of the etching machine communicates and the density Knife removed from the etching machine flowing through the etchant becomes. In principle, it would be possible without further ado. to ent this etchant directly to the bottom of the etching machine to take. Such a buffer tank can be found, however rides with most common etching machines and can therefore in the manner described for removing the for the etching agent required for density measurement can be used. The corresponding measuring devices and additional units are then particularly easy to access.
In diesem Falle empfiehlt sich zudem, daß dem Puffertank das der Elektrolysezelle zugeführte Ätzmittel entnommen wird.In this case it is also recommended that the buffer tank the etchant supplied to the electrolytic cell is removed becomes.
In gleicher Weise kann dem Puffertank Ätzmittel entnommen werden, welches über einen oder mehrere Injektoren, in denen es mit gasförmigen oder dampfförmigen Substanzen angereichert wird, in die Ätzmaschine zurückgeführt wird. In the same way, etchant can be removed from the buffer tank which are injected via one or more injectors which it with gaseous or vaporous substances is enriched, is returned to the etching machine.
Als gas- bzw. dampfförmige Substanz kommt in erster Linie Ammoniak in Betracht, wie es beim Ätzen von Kupfer dem Ätz mittel häufig zugesetzt werden muß.As a gaseous or vaporous substance comes primarily Ammonia into account, as is the case when etching copper medium must be added frequently.
Besonders einfach ist es, wenn zur Entnahme von Ätzmittel aus dem Puffertank für die verschiedenen Zwecke (Durchströ mung des Dichtemessers, Zuführung von Ätzmittel zur Elektro lysezelle, Anreicherung des Ätzmittels in Injektoren) eine einzige Pumpe vorgesehen ist.It is particularly easy when to remove the etchant from the buffer tank for the different purposes (flow Density metering, supply of etchant to the electrical lysis cell, enrichment of the etchant in injectors) only pump is provided.
Gebräuchlich sind Elektrolysezellen, die einen als Auslaß dienenden Überlauf und einen als Einlaß dienenden Auffang behälter aufweisen, aus welchem das Ätzmittel in die Elek trolysekammer gepumpt werden kann, wobei über den Auslauf Ätzmittel in gleicher Menge austritt, in welcher Ätzmittel am Einlaß eintritt. Derartige Elektrolysezellen haben ins besondere den Vorteil, daß die in ihnen enthaltene Ätzmit telmenge automatisch immer konstant ist: Was am Einlaß zu geführt wird, tritt am Auslaß - abgereichert - wieder aus. Bei derartigen Elektrolysezellen ist empfehlenswert, wennElectrolysis cells are used, one as an outlet serving overflow and an inlet serving as an inlet have container from which the etchant in the elec trolysis chamber can be pumped, being through the outlet Etchant emerges in the same amount in which etchant enters at the inlet. Such electrolysis cells have ins special the advantage that the etch contained in them is always constant: what at the inlet is discharged at the outlet - depleted - again. With such electrolytic cells it is recommended if
- a) das Niveau des Ätzmittels in dem Auffangbehälter durch einen Niveaufühler überwacht wird;a) the level of the etchant in the collecting container a level sensor is monitored;
- b) der Überlauf der Elektrolysezelle mit dem Auffangbehäl ter über eine Leitung verbunden ist, in welcher ein Mag netventil liegt, wobeib) the overflow of the electrolytic cell with the collecting container ter is connected via a line in which a mag net valve lies, in which
- c) das Magnetventil dann geschlossen wird, wenn der Niveau fühler ein Ansteigen des Niveaus in dem Auffangbehälter feststellt.c) the solenoid valve is closed when the level sensor an increase in the level in the collecting container notes.
Eine derartige Elektrolysezelle wird so betrieben, daß das Ätzmittel dauernd zwischen dem Auffangbehälter und der eigentlichen Elektrolysekammer über das Magnetventil umge wälzt wird. Dieser Kreislauf bleibt solange erhalten, wie dem Auffangbehälter kein Ätzmittel von außen zugeführt wird. Ist dies jedoch der Fall, so steigt das Niveau im Auffang behälter an. Der Niveaufühler schließt jetzt das Magnetventil in dem Weg zwischen Überlauf und Auffangbehälter, so daß das Niveau nunmehr auch im Überlauf der Elektrolysezelle ansteigen kann. Eine entsprechende Ätzmittelmenge kann aus dem Überlauf austreten und beispielsweise der Ätz maschine zugeführt werden. Sobald das Niveau im Auffangbe hälter wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgekehrt ist, wird das Magnetventil erneut geöffnet und das Ätzmit tel bewegt sich innerhalb der Elektrolysezelle wieder in geschlossenem Kreislauf.Such an electrolytic cell is operated so that Etchant constantly between the container and the actual electrolysis chamber via the solenoid valve vice versa is wallowing. This cycle remains as long as no etchant is supplied from the outside to the collecting container. However, if this is the case, the level increases in the reception area container. The level sensor now closes the solenoid valve in the way between the overflow and the collecting container, so that the level now also in the overflow of the electrolysis cell can increase. A corresponding amount of etchant can emerge from the overflow and, for example, the etch machine can be fed. As soon as the level in the catchment container returned to its original value the solenoid valve is opened again and the etch tel moves back inside the electrolytic cell closed circuit.
Aufgabe der Erfindung ist ferner, ein Verfahren der ein gangs genannten Art so auszugestalten, daß die Dichte des Ätzmittels innerhalb enger Regelschwankungen gehalten wer den kann.The object of the invention is also a method of gangs mentioned so that the density of the Caustic agent kept within narrow control fluctuations that can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in dem Elektrolyseprozeß fließende Strom zur Desaktivierung von einem Arbeitswert, bei welchem die elektrolytische Ab scheidung von Metall die chemische Rückätzung deutlich über steigt, auf einen Ruhewert abgesenkt wird, bei welchem die elektrolytische Abscheidung ungefähr der chemischen Rück ätzung die Waage hält oder diese nur geringfügig übersteigt.This object is achieved in that the Current flowing in the electrolysis process for deactivation of a work value at which the electrolytic Ab separation of metal significantly exceeds the chemical etchback increases, is reduced to a rest value at which the electrolytic deposition approximately the chemical back etching holds the scales or only slightly exceeds them.
Die Vorteile, die mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden sind, entsprechen denjenigen, die oben bereits für die erfindungsgemäße Anlage dargelegt wurden.The advantages with this method according to the invention connected correspond to those already above have been set out for the system according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an hand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch eine Ätzanlage zur Herstellung elektronischer Leiterplatten mit elektrolytischer Regenerationseinrichtung.An embodiment of the invention is described below hand of the drawing explained in more detail; the only figure shows schematically an etching system for the production of electronic Printed circuit boards with electrolytic regeneration device.
In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Ätzma schine dargestellt, welche ihrem grundsätzlichen Aufbau nach bekannt ist. Ihre Beschreibung kann daher kurz gehal ten werden. Die Ätzmaschine 1 umfaßt eine Eingabestation 2, in welcher die zu ätzenden Leiterplatten 3 auf ein Rollen fördersystem 4 aufgelegt werden. Auf diesem werden sie im Sinne des Pfeiles 5 in die eigentliche Ätzkammer 6, durch diese hindurch und ggf. durch nachgeschaltete Bearbeitungs stationen (in der Zeichnung nicht dargestellt) kontinuier lich hindurchgeführt.In the drawing, a Ätzma machine is shown with reference numeral 1, which is its basic structure according to well known. Your description can therefore be kept brief. The etching machine 1 comprises an input station 2 , in which the circuit boards 3 to be etched are placed on a roller conveyor system 4 . On this they are guided in the direction of arrow 5 into the actual etching chamber 6 , through this and possibly through downstream processing stations (not shown in the drawing).
In der Ätzkammer 6 der Ätzmaschine 1 befinden sich oberhalb und unterhalb des Bewegungsweges der Leiterplatten 3 Düsen stöcke 7 bzw. 8, denen von Pumpen 9 bzw. 10 kontinuierlich Ätzmittel zugeführt wird. Die Düsenstöcke 7 bzw. 8 besprühen die vorbeigeführten Leiterplatten 3 mit Ätzmittel, das sich danach im Sumpf 11 der Ätzmaschine 1 sammelt. Dort wird es von den Pumpen 9 und 10 wieder angesaugt und erneut im Kreislauf den Düsenstöcken 7 und 8 zugeleitet. Hierbei reichert sich das Ätzmittel mit Kupfer an, das von den Lei terplatten 3 abgeätzt wird.In the etching chamber 6 of the etching machine 1 there are 3 nozzles 7 and 8 above and below the path of movement of the printed circuit boards, to which pumps 9 and 10 continuously supply etchant. The nozzle assemblies 7 and 8 spray the printed circuit boards 3 carried past with etching agent, which then collects in the sump 11 of the etching machine 1 . There it is sucked in again by the pumps 9 and 10 and fed again in the circuit to the nozzle assemblies 7 and 8 . Here, the etchant enriches with copper, which is etched from the Lei terplatten 3 .
Zur Regeneration des Ätzmittels, also zur Abreicherung an Kupfer, ist eine Elektrolysezelle vorgesehen, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet ist. Auch diese Elektrolysezelle ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannt. Sie umfaßt die eigentliche Elektrolysekammer 14, in welcher mehrere plattenförmige Elektroden 12 parallel zueinander angeordnet sind und an denen sich das aus dem Ätzmittel zu entfernende Kupfer abscheidet. Die Elektroden 12 sind abwechselnd an den Plus- bzw. Minuspol einer Gleichstrom quelle 13 angeschlossen, auf die weiter unten genauer ein gegangen wird.An electrolysis cell is provided for the regeneration of the etchant, that is to say for the depletion of copper, which is identified overall by reference number 11 . The basic structure of this electrolysis cell is also known. It comprises the actual electrolysis chamber 14 , in which a plurality of plate-shaped electrodes 12 are arranged parallel to one another and on which the copper to be removed from the etchant is deposited. The electrodes 12 are alternately connected to the positive or negative pole of a direct current source 13 , which will be discussed in more detail below.
Unterhalb der Elektrolysekammer 14 ist ein Auffangbehälter 15 vorgesehen, in den bei Bedarf (wie weiter unten ausführ licher dargelegt wird) das in der Elektrolysekammer 14 be findliche Ätzmittel abgelassen werden kann. Below the electrolysis chamber 14 , a collecting container 15 is provided, in which, if required (as will be explained in more detail below), the etchant which is sensitive in the electrolysis chamber 14 can be drained off.
Auch in denjenigen Betriebszeiten, in denen die Elektrolyse kammer 14 mit Ätzmittel gefüllt ist, befindet sich in dem Auffangbehälter 15 Ätzmittel auf einem bestimmten Niveau, welches von einem Niveaufühler 16 überwacht wird. Eine Pumpe 17 entnimmt dem Sumpf des Auffangbehälters 15 kontinuierlich Ätzmittel und wälzt dieses über Filter 18, 19, denen Ventile 20, 21 vorgeschaltet sind, zur Reinigung um. Vor allem aber leitet die Pumpe 17 kontinuierlich Ätzmittel aus dem Sumpf des Auffangbehälters 15 von unten her in die Elektrolysekam mer 14 ein; eine entsprechende Menge Ätzmittel tritt im oberen Bereich der Elektrolysekammer 14 in einen Überlauf 22 aus. Dieser Überlauf 22 ist über eine Leitung 23 mit dem Sumpf der Ätzmaschine 1 verbunden.Also in those operating times in which the electrolysis chamber 14 is filled with etchant, there is 15 etchant in the collecting container at a certain level, which is monitored by a level sensor 16 . A pump 17 continuously removes etchant from the sump of the collecting container 15 and circulates it via filters 18 , 19 , which are preceded by valves 20 , 21 , for cleaning. Above all, however, the pump 17 continuously introduces etchant from the bottom of the collecting container 15 into the electrolysis chamber 14 from below; a corresponding amount of etchant emerges in an overflow 22 in the upper region of the electrolysis chamber 14 . This overflow 22 is connected via a line 23 to the sump of the etching machine 1 .
Eine weitere Leitung 24 führt vom untersten Punkt des Überlaufs 22 der Elektrolysezelle 11 über ein Magnetventil 25 in den Auffangbehälter 15. Parallel zum Magnetventil 25 liegt ein Dichtemesser 26, über den kontinuierlich Ätzmittel vom Überlauf 22 in den Auffangbehälter 15 fließen kann.Another line 24 leads from the lowest point of the overflow 22 of the electrolytic cell 11 into the collecting container 15 via a solenoid valve 25 . Parallel to the solenoid valve 25 is a density meter 26 , via which etchant can flow continuously from the overflow 22 into the collecting container 15 .
Das Magnetventil 25 wird von dem oben bereits angesprochenen Niveaufühler 16 angesteuert, der das Ätzmittelniveau im Auffangbehälter 15 überwacht. Einzelheiten des Regelvor ganges werden weiter unten erläutert.The solenoid valve 25 is controlled by the level sensor 16 already mentioned above, which monitors the etchant level in the collecting container 15 . Details of the Regelvor process are explained below.
Der Dichtemesser 26 beaufschlagt einen Stellmotor 27 in der Gleichstromquelle 13, der seinerseits einen Stelltrans formator 28 innerhalb der Gleichstromquelle 13 zu betätigen vermag. Die vom Stelltransformator 28 abgegebene, variable Spannung wird von einem Gleichrichter 29 gleichgerichtet und dann in der oben bereits angedeuteten Weise an die Elektroden 12 innerhalb der Elektrolysekammer 14 gelegt.The density meter 26 acts on a servomotor 27 in the direct current source 13 , which in turn is capable of actuating an actuating transformer 28 within the direct current source 13 . The variable voltage output by the variable transformer 28 is rectified by a rectifier 29 and then applied to the electrodes 12 within the electrolysis chamber 14 in the manner already indicated above.
Der Sumpf der Ätzmaschine 1 steht über eine Leitung 30 mit einem Puffertank 31 in Verbindung. Eine Pumpe 32 entnimmt dem Puffertank 31 kontinuierlich Ätzmittel und leitet dieses über ein Filter 33 sowie Injektoren 34 und 35 wieder in den Sumpf der Ätzmaschine 1 zurück. In den Injektoren 34 und 35 werden dem umgewälzten Ätzmittel in bekannter Weise gasförmige Zusätze, insbesondere NH3, zugesetzt.The sump of the etching machine 1 is connected to a buffer tank 31 via a line 30 . A pump 32 continuously removes etchant from the buffer tank 31 and returns it to the sump of the etching machine 1 via a filter 33 and injectors 34 and 35 . In the injectors 34 and 35 , gaseous additives, in particular NH 3 , are added to the circulating etchant in a known manner.
Das von der Pumpe 32 aus dem Puffertank 31 entnommene Ätz mittel wird außerdem über einen pH-Messer 36 geführt, aus dem es wieder in den Puffertank 31 gelangt. Der pH-Messer 36 kann beispielsweise die Zugabe von Ammoniak durch Beauf schlagung eines Magnetventiles 37 regeln.The etching medium removed from the pump 32 from the buffer tank 31 is also passed through a pH meter 36 , from which it reaches the buffer tank 31 again. The pH meter 36 can regulate, for example, the addition of ammonia by acting on a solenoid valve 37 .
Ein weiterer Anteil des Ätzmittels wird von der Pumpe 32 über einen zweiten Dichtemesser 38 umgewälzt, aus dem es wieder in den Puffertank 31 zurückfließt.Another portion of the etchant is circulated by the pump 32 via a second density meter 38 , from which it flows back into the buffer tank 31 .
Schließlich kann das von der Pumpe 32 dem Puffertank 31 entnommene Ätzmittel über eine Leitung 39, in der ein Mag netventil 40 liegt, in den Auffangbehälter 15 der Elektro lysezelle 11 eingebracht werden. Das Magnetventil 40 wird von dem Dichtemesser 38 gesteuert.Finally, the etchant removed from the pump 32 from the buffer tank 31 can be introduced into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 via a line 39 in which a magnetic valve 40 is located. The solenoid valve 40 is controlled by the density meter 38 .
Die Funktionsweise der beschriebenen Ätzanlage ist wie folgt: Die zu ätzenden Leiterplatten 3 werden, wie bereits oben angedeutet, vom Rollenfördersystem 4 von der Eingabestation 2 in die Ätzkammer 6 der Ätzmaschine 1 eingeführt und dort im Durchlauf über die Düsenstöcke 7 und 8 mit Ätzmittel besprüht. Dabei werden die Leiterbahnen auf den Leiterplat ten 3 in der gewünschten Weise ausgeätzt; das mit Kupfer angereicherte Ätzmittel sammelt sich im Sumpf der Ätzmaschi ne 1 und wird dann von den Pumpen 9 und 10 erneut über die Düsenstöcke 7 und 8 umgewälzt. Die Zusammensetzung des Ätz mittels im Sumpfe der Ätzmaschine 1 stimmt mit der Zusammen setzung des Ätzmittels im Puffertank 31 im wesentlichen überein. Die Zusammensetzung dieses Ätzmittels wird durch den pH-Messer 36 und durch den Dichtemesser 38 kontinuier lich überprüft, die von durch die Pumpe 32 umgewälztem Ätzmittel durchströmt werden. Die Pumpe 32 dient außer dem, wie bereits erwähnt, dazu, durch Umwälzung von Ätz mittel zwischen dem Sumpf der Ätzmaschine 1 und dem Puffer tank über die Injektoren 34 und 35 gasförmige Zusätze, ins besondere Ammoniak, zuzugeben.The operation of the etching system described is as follows: As already indicated above, the circuit boards 3 to be etched are introduced by the roller conveyor system 4 from the input station 2 into the etching chamber 6 of the etching machine 1 and are sprayed there with etchant through the nozzle assemblies 7 and 8 . The conductor tracks on the printed circuit board 3 are etched out in the desired manner; the copper-enriched etchant collects in the sump of the etching machine 1 and is then circulated again by the pumps 9 and 10 via the nozzle assemblies 7 and 8 . The composition of the etching means in the sump of the etching machine 1 essentially corresponds to the composition of the etching agent in the buffer tank 31 . The composition of this etchant is continuously checked by the pH meter 36 and by the density meter 38 , through which the etchant circulated by the pump 32 flows. The pump 32 also serves, as already mentioned, to add gaseous additives, in particular ammonia, by circulating etching medium between the sump of the etching machine 1 and the buffer tank via the injectors 34 and 35 .
Solange der Dichtemesser 38 feststellt, daß sich die Dichte des Ätzmittels im Puffertank 31 und damit auch im Sumpf der Ätzmaschine 1 unter einem vorgegebenen Wert befindet, verbleibt es bei dem im wesentlichen geschlossenen Ätzmit telkreislauf zwischen dem Sumpf der Ätzmaschine 1, dem Puf fertank 31, der Pumpe 32, dem Filter 33 sowie den Injektoren 34 und 35.As long as the density meter 38 determines that the density of the etchant in the buffer tank 31 and thus also in the sump of the etching machine 1 is below a predetermined value, it remains in the essentially closed Ätzmit telkreislauf between the sump of the etching machine 1 , the puffing tank 31 , the pump 32 , the filter 33 and the injectors 34 and 35 .
Erst wenn der Dichtemesser 38 ein Ansteigen des Kupfergehal tes im Ätzmittel über den vorgegebenen Wert feststellt, wird das Magnetventil 40 geöffnet. Nunmehr fördert die Pumpe 32 Ätzmittel aus dem Puffertank 31 über die Leitung 39 in den Auffangbehälter 15 der Elektrolysezelle 11.Only when the density meter 38 detects an increase in the copper content in the etchant above the predetermined value, is the solenoid valve 40 opened. The pump 32 now conveys etchant from the buffer tank 31 via the line 39 into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 .
Bis zu diesem Zeitpunkt war das Magnetventil 25, welches zwischen dem Überlauf 22 und dem Auffangbehälter 15 der Elektrolysezelle 11 eine direkte Verbindung herzustellen vermag, geöffnet. Daher konnte der Niveaustand im Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 niemals so hoch ansteigen, daß Ätzmittel aus dem Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 über die Leitung 23 in die Ätzmaschine 1 zurückkehrte. Wenn nun mehr allerdings, wie beschrieben, durch Zufuhr von (an Kupfer angereichertem) Ätzmittel über die Leitung 39 das Niveau im Auffangbehälter 15 ansteigt, gibt der Niveaufühler 16 ein Signal ab, welches das Magnetventil 25 schließt. Der bisher im wesentlichen geschlossen verlaufende Kreislauf des Ätzmittels in der Elektrolysezelle 11 zwischen dem Auf fangbehälter 15, der Pumpe 17, der Elektrolysekammer 14 und dem Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 wird nunmehr unterbrochen (der verhältnismäßig geringe Durchsatz von Ätzmittel über den Dichtemesser 26, der ebenfalls vom Über lauf 22 zum Auffangbehälter 15 verläuft, kann in diesem Zusammenhang vernachlässigt werden). Das Niveau im Über lauf 22 der Elektrolysezelle 11 steigt so weit an, daß die selbe Menge an Ätzmittel, die zuvor über die Leitung 39 in den Auffangbehälter 15 gepumpt wurde, nunmehr über die Leitung 23 in die Ätzmaschine 1 zurückfließen kann. Dieses über die Leitung 23 von der Elektrolysezelle 11 zur Ätz maschine 1 fließende Ätzmittel ist durch den in der Elek trolysekammer 14 ablaufenden Elektrolyseprozeß auf eine bestimmte Dichte an Kupfer abgereichert, so daß durch die Zufuhr von Ätzmittel geringer Dichte über die Leitung 23 das in der Ätzmaschine 1 umgewälzte Ätzmittel wieder in den zulässigen Dichtebereich gebracht wird. Stellt der Dichtemesser 38 als Folge dieser Zufuhr von abgereichertem Ätzmittel in die Ätzmaschine 1 ein Absinken der Dichte des Ätzmittels im Puffertank 31 unter einen vorbestimmten Wert fest, so schließt er das Magnetventil 40 wieder. Die Zufuhr von Ätzmittel aus dem Puffertank 31 in den Auffangbehälter 15 der Elektrolysezelle 11 wird beendet; das Ätzmittel wird nunmehr erneut im wesentlichem im geschlossenen Kreislauf zwischen der Ätzmaschine 1 und dem Puffertank 31 über die Pumpe 32, das Filter 33 und die Injektoren 34 und 35 umge wälzt, bis dann durch den fortschreitenden Ätzvorgang er neut ein Überschreiten des Dichtewertes durch den Dichte messer 38 festgestellt wird.Up to this point, the solenoid valve 25 , which is able to establish a direct connection between the overflow 22 and the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 , was open. Therefore, the level in the overflow 22 of the electrolytic cell 11 could never rise so high that etchant returned from the overflow 22 of the electrolytic cell 11 via the line 23 into the etching machine 1 . However, if, as described, the level in the collecting container 15 rises as a result of the supply of (copper-enriched) etchant via the line 39, the level sensor 16 emits a signal which closes the solenoid valve 25 . The previously essentially closed circuit of the etchant in the electrolytic cell 11 between the collecting container 15 , the pump 17 , the electrolytic chamber 14 and the overflow 22 of the electrolytic cell 11 is now interrupted (the relatively low throughput of etchant via the density meter 26 , which also runs from overflow 22 to the collecting container 15 , can be neglected in this context). The level in the overflow 22 of the electrolytic cell 11 rises so far that the same amount of etchant, which was previously pumped via line 39 into the collecting container 15 , can now flow back via line 23 into the etching machine 1 . This via line 23 from the electrolytic cell 11 to the etching machine 1 flowing etchant is depleted by the electrolysis process in the electrolysis chamber 14 to a certain density of copper, so that the supply of low density etchant via line 23 is in the etching machine 1 circulated etchant is brought back into the permissible density range. If, as a result of this supply of depleted etchant into the etching machine 1, the density meter 38 determines that the density of the etchant in the buffer tank 31 has dropped below a predetermined value, it closes the solenoid valve 40 again. The supply of etchant from the buffer tank 31 into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 is stopped; the etchant is now again essentially circulated in a closed circuit between the etching machine 1 and the buffer tank 31 via the pump 32 , the filter 33 and the injectors 34 and 35 , until he then again exceeds the density value by the density by the progressive etching process knife 38 is determined.
Der oben geschilderte Regelvorgang für die Dichte des Ätz mittels in der Ätzmaschine 1 und dem Puffertank 31 setzt voraus, daß die Dichte des am Überlauf 22 der Elektrolyse zelle 11 verfügbaren Ätzmittels unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, daß also das Ätzmittel in der Elektrolysezelle 11 tatsächlich in ausreichendem Maße von Kupfer befreit wurde. Hierfür sorgt ein zweiter Regelkreis, der nunmehr beschrieben wird:The above-described control process for the density of the etching means in the etching machine 1 and the buffer tank 31 presupposes that the density of the etchant available at the overflow 22 of the electrolysis cell 11 is below a certain value, that is to say that the etchant in the electrolysis cell 11 is actually in copper has been sufficiently removed. This is ensured by a second control loop, which is now described:
Wie bereits oben ausgeführt wurde, befindet sich das Ätz mittel in der Elektrolysezelle 11, also zwischen dem Auf fangbehälter 15 und der Elektrolysekammer 14 dauernd im Umlauf, solange das Magnetventil 25 geöffnet ist. Die Ge samtmenge des Ätzmittels in der Elektrolysezelle 11, also die Summe der Inhalte des Auffangbehälters 15 und der Elek trolysekammer 14, ist immer konstant.As already stated above, the etching medium is in circulation in the electrolysis cell 11 , that is, between the collecting container 15 and the electrolysis chamber 14 , as long as the solenoid valve 25 is open. The total amount of the etchant in the electrolytic cell 11 , that is the sum of the contents of the collecting container 15 and the electrolysis chamber 14 , is always constant.
Das Ätzmittel wird durch die Elektrolysekammer 14 von unten nach oben hindurchgeführt, wobei es progressiv je nach dem zurückgelegten Weg (entsprechend der Verweilzeit zwischen den Elektroden 12) durch den Elektrolysevorgang von Kupfer befreit wird. Die Dichte des Ätzmittels innerhalb der Elek trolysekammer 14 nimmt also von unten nach oben ab.The etchant is passed through the electrolysis chamber 14 from bottom to top, wherein it is progressively freed from copper by the electrolysis process depending on the distance traveled (corresponding to the dwell time between the electrodes 12 ). The density of the etchant within the electrolysis chamber 14 thus decreases from bottom to top.
Solange der Dichtemesser 26, der dauernd von in den Über lauf 22 austretendem, abgereichertem Ätzmittel durchströmt wird, in diesem eine Dichte über einem vorgegebenen Mindest wert feststellt, befindet sich der Stelltransformator 28 in einer Position, in welcher zwischen den Elektroden 12 ein verhältnismäßig hoher Strom fließt: Die Elektrolyse findet unter Abscheidung von Kupfer aus dem die Elektrolyse kammer 14 durchströmenden Ätzmittel statt.As long as the density meter 26 , which is continuously flowed through in the overflow 22 emerging, depleted etchant, in this determines a density above a predetermined minimum value, the variable transformer 28 is in a position in which a relatively high current between the electrodes 12 flows: The electrolysis takes place with the deposition of copper from the etchant flowing through the electrolysis chamber 14 .
Sobald jedoch die Anreicherung soweit fortgeschritten ist, daß das den Dichtemesser 26 durchströmende Ätzmittel eine Dichte unter einem bestimmten Wert erreicht hat, setzt der Dichtemesser 26 den Stellmotor 27 in Funktion. Der Stell transformator 28 wird nunmehr in eine solche Position ge bracht, in welcher zwischen den Elektroden 12 ein erheblich verminderter Ruhestrom fließt. Dieser Ruhestrom wird so bemessen, daß die elektrolytische Abscheidung von Kupfer an den Elektroden 12 im wesentlichen im Gleichgewicht mit dem chemischen Rückätzen des Kupfers von den Elektroden 12 durch das Ätzmittel steht. Aus Sicherheitsgründen erfolgt die Einstellung des Ruhestromes so, daß die elektrolytische Abscheidung von Kupfer an den Elektroden 12 die chemische Rückätzung leicht überwiegt. However, as soon as the enrichment has progressed to such an extent that the etchant flowing through the density meter 26 has reached a density below a certain value, the density meter 26 sets the servomotor 27 in operation. The actuating transformer 28 is now brought into such a position in which a considerably reduced quiescent current flows between the electrodes 12 . This quiescent current is dimensioned such that the electrolytic deposition of copper on the electrodes 12 is essentially in equilibrium with the chemical etching back of the copper from the electrodes 12 by the etchant. For safety reasons, the quiescent current is set so that the electrolytic deposition of copper on the electrodes 12 slightly outweighs the chemical etching back.
Die Dichte des in der Elektrolysezelle 11 umgewälzten Ätz mittels steigt nunmehr durch die Zufuhr von mit Kupfer an gereichertem Ätzmittel aus dem Puffertank 31 wieder an, bis der Dichtemesser 26 schließlich das Übersteigen eines Dichte-Grenzwertes feststellt und den Motor 27 beaufschlagt. Dieser führt dann den Stelltransformator 28 wieder in die jenige Stellung zurück, in welcher zwischen den Elektroden 12 der Arbeitstrom fließt. Die Elektrolysezelle 11 ist nun mehr wieder in Funktion; das die Elektrolysekammer 14 von unten nach oben durchquerende Ätzmittel wird wieder elektro lytisch von Kupfer befreit.The density of the etching circulated in the electrolysis cell 11 now rises again through the supply of copper-enriched etchant from the buffer tank 31 until the density meter 26 finally detects that a density limit value has been exceeded and the motor 27 is acted on. This then leads the variable transformer 28 back to the position in which the working current flows between the electrodes 12 . The electrolytic cell 11 is now functioning again; the etchant crossing the electrolysis chamber 14 from the bottom upwards is again freed of copper electrolytically.
Die Regelung der beschriebenen Ätzanlage erfolgt also so, daß die Dichteregelung innerhalb der Ätzmaschine 1 (mit angeschlossenem Puffertank 31) im wesentlichen unabhängig von der Dichteregelung innerhalb der Elektrolysezelle 11 geschieht.The control of the etching system described thus takes place so that the density control within the etching machine 1 (with a connected buffer tank 31 ) takes place essentially independently of the density control within the electrolysis cell 11 .
Die Dichte des Ätzmittels innerhalb der Elektrolysezelle 11 (genauer an deren Überlauf 22) wird durch den Dichte messer 26 und die hierdurch geregelte Gleichstromquelle 13 unterhalb eines bestimmten Wertes gehalten, so daß die Elektrolysezelle 11 für die Regelung der Ätzmaschine 1 im wesentlichen als Quelle von abgereichertem Ätzmittel unter halb eines bestimmten Dichtewertes aufgefaßt werden kann.The density of the etchant within the electrolytic cell 11 (more precisely at its overflow 22 ) is kept below a certain value by the density meter 26 and the direct current source 13 regulated thereby, so that the electrolytic cell 11 for the control of the etching machine 1 essentially as a source of depleted Etchant below half a certain density value can be understood.
Die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 wird durch den Dichtemesser 38 zwischen bestimmten Grenzwerten dadurch gehalten, daß angereichertes Ätzmittel über die Leitung 39 abgeführt und von der als Quelle abgereicherten Ätz mittels dienenden Elektrolysezelle 11 über die Leitung 23 in entsprechendem Maße zugeführt wird.The density of the etchant in the etching machine 1 is kept between certain limit values by the density meter 38 in that enriched etchant is discharged via the line 39 and supplied by the depleted etch by means of the electrolytic cell 11 via the line 23 to a corresponding extent.
Die beschriebene Ätzanlage zeichnet sich durch sehr schnel les Regelverhalten aus. Diese schnelle Ansprechgeschwindig keit der Regeleinrichtungen beruht erstens auf der Tatsache, daß die Elektrolysekammer 14 beim Einregeln der Dichte in der Elektrolysezelle 11 nicht abwechselnd abgelassen und erneut vollgepumpt werden muß. Die stattdessen erfolgende Umstellung des Stromes, der zwischen den Elektroden 12 fließt, zwischen einem Arbeitsstrom und einem Ruhestrom kann sehr rasch erfolgen, so daß bei Bedarf der Elektrolyse vorgang sehr schnell wieder aufgenommen werden kann.The etching system described is characterized by very fast control behavior. This fast response speed of the control devices is based firstly on the fact that the electrolysis chamber 14 does not have to be alternately drained and pumped again when the density in the electrolysis cell 11 is adjusted. The changeover of the current which flows between the electrodes 12 between a working current and a quiescent current can take place very quickly, so that the process of electrolysis can be resumed very quickly if required.
Ein zweiter Grund für die rasche Regelbarkeit der Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 liegt in der getrennten Regelung der Dichtewerte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 und in der Elektrolysezelle 11.A second reason for the rapid controllability of the density of the etchant in the etching machine 1 lies in the separate regulation of the density values of the etchant in the etching machine 1 and in the electrolysis cell 11 .
Soll die gesamte Ätzanlage längere Zeit still gelegt wer den (z. B. über Nacht oder an Wochenenden), so wird das in der Elektrolysekammer 14 befindliche Ätzmittel in der selben Weise in den Auffangbehälter 15 abgelassen, wie dies auch beim Stande der Technik der Fall war.If the entire etching system is to be shut down for a longer period of time (for example overnight or on weekends), the etchant located in the electrolysis chamber 14 is drained into the collecting container 15 in the same way as is the case in the prior art was.
Claims (11)
- a) einer Ätzmaschine, in welcher die zu ätzenden Gegenstände einem Ätzmittel ausgesetzt werden, das von den Gegenstän den Metall abätzt und sich dabei mit Metall anreichert;
- b) einer eine Gleichstromquelle enthaltenden Elektrolyse zelle, welcher mit Metall angereichertes Ätzmittel zu führbar ist und in welcher das Ätzmittel durch elektro lytische Abscheidung des Metalls abgereichert wird und dann bei Bedarf erneut der Ätzmaschine zuführbar ist;
- c) einer Dichte-Regeleinrichtung mit einem Dichtemesser, welcher die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle überwacht, diese bei Überschreiten eines bestimmten Dichtewertes aktiviert und bei Unterschreiten eines bestimmten Dichtewertes desaktiviert, dadurch gekennzeichnet daß,
- d) der von der Gleichstromquelle (13) abgegebene Strom wahl weise einen Ruhewert, bei dem sich die elektrolytische Abscheidung des Metalles an den Elektroden (12) und die chemische Rückätzung des Metalles von den Elektroden (12) ungefähr die Waage halten, oder einen Arbeitswert, bei dem die elektrolytische Abscheidung überwiegt, auf weisen kann;
- e) der Dichtemesser (26) der Elektrolysezelle (11) die Gleichstromquelle (13) so ansteuert, daß diese bei einem Dichtewert unterhalb eines bestimmten Grenzwertes den Ruhewert und oberhalb eines bestimmten Grenzwertes den Arbeitswert abgibt.
- a) an etching machine in which the objects to be etched are exposed to an etchant which etches off the metal from the objects and thereby accumulates with metal;
- b) an electrolysis cell containing a direct current source, which can be feasible with metal-enriched etchant and in which the etchant is depleted by electro-lytic deposition of the metal and can then be fed to the etching machine again if required;
- c) a density control device with a density meter, which monitors the density of the etchant in the electrolysis cell, activates it when a specific density value is exceeded and deactivates when it falls below a specific density value, characterized in that
- d) the current emitted by the direct current source ( 13 ) optionally a rest value at which the electrolytic deposition of the metal on the electrodes ( 12 ) and the chemical etching back of the metal from the electrodes ( 12 ) roughly balance one another, or a work value , in which the electrodeposition predominates, may have;
- e) the density meter ( 26 ) of the electrolysis cell ( 11 ) controls the direct current source ( 13 ) in such a way that it emits the rest value at a density value below a certain limit value and the work value above a certain limit value.
- a) das Niveau des Ätzmittels in dem Auffangbehälter (15) durch einen Niveaufühler (16) überwacht wird;
- b) der Überlauf (22) der Elektrolysezelle (11) mit dem Auf fangbehälter (15) über eine Leitung (24) verbunden ist, in welcher ein Magnetventil (25) liegt, wobei
- c) das Magnetventil (25) dann geschlossen wird, wenn der Niveaufühler (16) ein Ansteigen des Niveaus in dem Auf fangbehälter (15) feststellt.
- a) the level of the etchant in the collecting container ( 15 ) is monitored by a level sensor ( 16 );
- b) the overflow ( 22 ) of the electrolytic cell ( 11 ) with the collecting container ( 15 ) via a line ( 24 ) in which a solenoid valve ( 25 ) is located, wherein
- c) the solenoid valve ( 25 ) is closed when the level sensor ( 16 ) detects an increase in the level in the collecting container ( 15 ).
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