EP0146798A2 - Verfahren zum umweltfreundlichen Ätzen von Leiterplatten und Vorrichtung zur Ausübung des Arbeitsverfahrens - Google Patents

Verfahren zum umweltfreundlichen Ätzen von Leiterplatten und Vorrichtung zur Ausübung des Arbeitsverfahrens Download PDF

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EP0146798A2
EP0146798A2 EP84114317A EP84114317A EP0146798A2 EP 0146798 A2 EP0146798 A2 EP 0146798A2 EP 84114317 A EP84114317 A EP 84114317A EP 84114317 A EP84114317 A EP 84114317A EP 0146798 A2 EP0146798 A2 EP 0146798A2
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EP
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etching
container
electrolytic cell
pump
etching solution
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Walter Senator H.C. Dr.H.C.Ing. Holzer
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02—Local etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/08—Apparatus, e.g. for photomechanical printing surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/46—Regeneration of etching compositions

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for etching printed circuit boards.
  • the object of the invention is to develop a method with the appropriate device for carrying out the method, which both etches properly and ensures through proper regeneration that environmental problems caused by pouring away etching solution are avoided.
  • Such methods and devices can be offered, for example, to the non-specialist in electronic shops, where, for example, hobbyists can have circuit boards immediately etched according to their ideas and circuits.
  • the solution to the problem according to the invention is that kinetic energy, e.g. by vortexing by means of a circulating pump.
  • the etching solution can be regenerated and the etched copper is deposited in an electrolysis cell in order to avoid environmental pollution from waste materials. Since the regeneration of an ammoniacal etching solution requires oxygen and ammonia, which is otherwise generated during electrolysis, these two resulting gases are sucked out of the electrolysis cell above the liquid level and fed to the etching solution via a water jet pump (injector), the intimate mixing of the gases with the Etchant in the water jet pump ensures accelerated regeneration.
  • the copper deposition capacity of the electrolysis cell is higher than the etching capacity of the etching container, in order to avoid over-enrichment of the etching agent with copper. It should therefore be possible to deposit more copper than is added to the etchant in the etching container.
  • Another invention is the method which, regardless of the type, e.g. the copper is etched away from the circuit boards in achieving a continuous, metered supply of electrolyte (etchant) through the electrolytic cell, without a pump or other metering agent.
  • electrolyte etchant
  • a particularly simple embodiment for carrying out the method consists in designing an etching container with an electrolysis cell as communicating vessels.
  • the solution according to the invention is a common container which is divided by a partition into the etching chamber and the electrolysis cell, this partition being able to perform other tasks.
  • the partition wall can be formed from the arrangement sheet of the electrolysis cell which is required anyway and which has corresponding connection openings.
  • openings are provided in the lower part of the partition (anode sheet) which allow the inflow of etchant into the electrolysis cell. In the upper area of the partition (anode sheet), but still below the liquid level, there are also openings which allow the etchant to flow back allow from the electrolytic cell into the etching container.
  • This arrangement leads to a continuous slow circulation of the etchant through the electrolytic cell, where the copper is deposited on the cathode.
  • the flow is created on the one hand by the gas bubbles that form during the chemical reaction (e.g. oxygen and ammonia) and on the other hand by the thermal flow, since the electrolysis cell is supplied with the current of considerable intensity required to separate the copper.
  • the flow is supported by the reduction in the copper content due to deposits on the cathode and the resulting reduction in the specific weight of the electrolyte.
  • This arrangement according to the invention is not only extremely simple and effective, it makes the use of electrolyte pumps or other circulating means unnecessary.
  • the anode plate formed as an insertable partition it is possible by the size and arrangement of the V, the intensity of the flow ER binding holes to adjust the optimum conditions, and even optimized by changing the anode plates with different hole sizes, the flooding of the electrolysis cell to operating conditions adapt the system.
  • ion exchangers in the rinsing circuit which bind entrained copper residues or ammonia from the rinsing liquid. Since this is also a closed system in this case, a continuous depletion of the carried-over pollutants is sufficient and it is proposed to arrange the ion exchangers in the pressureless return of the flushing agent to the pump.
  • the ion exchangers are expediently designed as cassettes which are placed in chambers of the rinsing container, the excess rinsing agent, which cannot flow through the cassettes in the free passage, directly reaching the return to the pump. This also eliminates the need to connect or seal the ion exchanger in the chambers of the rinsing container.
  • the liquid level of the rinsing agent constantly above the inlet opening of the ion exchanger. This primarily prevents the ion exchange resins from drying out when the system is at a standstill.
  • a further improvement is that when the pump is switched off, the liquid level in the rinsing tank is set such that the ion exchange resin is always covered by the liquid.
  • the pump is switched on, the actual rinsing container is filled and rinsing liquid is pumped out of the chamber surrounding the ion exchanger. Since the rinsing liquid enters the ion exchanger at the top, there is a level difference which favors a flow through the ion exchanger.
  • it is further recommended at least partially perform the ion exchanger cassettes transparent and use a onenSermaterial I, showing a color change in saturation.
  • a circulating pump 1 is shown schematically, the pressure side 13 of which opens into a nozzle 9 via an injector 14.
  • the nozzle 9 is arranged in the etching or immersion container 5, the etching liquid is flung through this nozzle 9 against the surface of a printed circuit board 2 such that a certain kinetic energy supports the etching process.
  • the injector 14 has a connection from its suction side 15 via a suction pipe 16 to a suction opening 17 which opens out above the liquid level 4 of an electrolysis cell 3.
  • the electrolysis cell 3 Arranged in the electrolysis cell 3 is the anorde 8 (shown as a partition between the etching container 5 and the electrolysis cell 3) and the cathode 31, which serves for the deposition of the etched-off copper in a known manner.
  • the array 31 can be designed to be removable in the direction of the arrow 32 in order to prevent the etching of the to avoid already deposited copper, or to remove the deposited copper.
  • the holder 30 with the circuit board 2 is inserted into the rinsing chamber 12 through the slot 27.
  • a circulation pump 29 makes its pressure line 35 and nozzles 9 for a turbulent flow of the S p ül mattersers.
  • the backflow of the rinsing liquid takes place through the two chambers 11 with their unpressurized returns 36 to the pump 29.
  • ion exchange cassettes 37 can be used, through which the returning rinsing liquid flows.
  • the rinsing liquid enters the ion exchange cassette 37 at the top into the inlet opening 38, flows through the ion exchange material 39 and passes through the outlet 33 to the return 36 of the pump 29.
  • the ion exchanger cassettes 37 can easily be removed from the chambers 11, to regenerate the ion exchange material 39 after saturation of the material.
  • An environmentally friendly, closed circuit is also implemented during rinsing, in which no harmful wastewater can escape to the outside.
  • Figure 1 also shows how easy it is to accommodate all the necessary components of such an etching system in a common container (40), which is closed by a lid 29.
  • the control cabinet 21 can also be located in the same container 40 be arranged, which contains all the electrical components, such as the two timers 28 for the temporary activation of the circulation pump 1 and the circulation pump 29.
  • the control cabinet 21 also contains corresponding transformers and rectifiers to supply the electrolysis cell with current.
  • Anode 8 is connected to plus and cathode 31 to minus.
  • a sensor 18 In order not to let the deposition of the copper from the electrolyte or the etching solution drop below a lower limit value, a sensor 18 automatically checks the density of the electrolyte.
  • the sensor 18 is designed as a float, which actuates the contact 19 directly via a linkage, which expediently e.g. is designed as a magnetic switch.
  • the contact 19 opens and interrupts the power supply to the electrolysis cell.
  • the suction opening of the tube 34 through which the electrolyte flows back to the pump 1, is not arranged in the bottom but above it. This creates a calming zone 22 around the tube 34, which also helps to calm the electrolyte flow through the electrolytic cell through the openings 7.
  • FIG. 3 shows the state of the rinsing chamber 12 when the pump 29 is switched on.
  • the level rises to the overflow level 42 and the rinsing liquid flows into the inlet openings 38 of the ion exchanger cassettes 37.
  • the pressure in the return line 36 causes the water in the chambers 11, e.g. sink to the return level 43. This results in a pressure difference from the height of the inlet 38 to the return level 43, which determines the flow through the ion exchanger cassettes.
  • the partition walls 41 prevent liquid balance between the overflow level 42 and the level 43 in the chambers 11.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ätzen von Leiterplatten. Aufgabe der Erfindung ist est, ein Verfahren mit der entsprechenden Vorrichtung zu entwickeln, welches einwandfrei ätzt und durch eine einwandfreie Regenerierung dafür sorgt, daß Umweltprobleme, die durch das Wegschütten von Ätzlösung entstehen, vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist auch, daß dem Nicht-Fachmann ein betriebssicheres und umweltfreundliches Tauchverfahren an die Hand gegeben wird, welches durch Wegfallen aller Bewegungs-Elemente größte Störungsfreiheit sichert, und die Umweltfreundlichkeit durch geschlossene Kreisläufe gegeben ist. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß in einem Tauchbehälter der Ätzlösung kinetische Energie, z.B. durch Verwirbelung mittels einer Umwälzpumpe, zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ätzen von Leiterplatten.
  • Die bisherigen Verfahren mit Sprühätzen sind aufwendig und teuer und daher für Kleinanlagen nicht geeignet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren mit der entsprechenden Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zu entwickeln, welches sowohl einwandfrei ätzt und durch eine einwandfreie Regenerierung dafür sorgt, daß Umweltprobleme, die durch das Wegschütten von Ätzlösung entstehen, vermieden werden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und die Vorrichtung so auszubilden, daß man Kleinanlagen erstellen kann, wobei wiederum die umweltfreundliche Regenerierung der Ätzlösung durch Abscheiden des geätzten Kupfers möglich sein muß. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, Verfähren und Vorrichtung so auszubilden, daß auch dem Nicht-Fachmann ein betriebssicheres und umweltfreundliches Tauchverfahren an die Hand gegeben wird, welches durch Wegfallen aller Bewegungs-Elemente größte Störungsfreiheit sichert, und die Umweltfreundlichkeit von vornherein gegeben ist, daß nur geschlossene Kreisläufe vorhanden sind.
  • Derartige Verfahren und Vorrichtungen kann man z.B. dem Nicht-Fachmann in Elektrogeschäften anbieten, wo z.B. Bastler Leiterplatten entsprechend ihren Vorstellungen und Schaltungen sofort ätzen lassen können.
  • Die Lösung der Aufgabe nach der Erfindung besteht darin, daß in einem Tauchbehälter der Ätzlösung kinetische Energie, z.B . durch Verwirbelung mittels einer Umwälzpumpe, zugeführt wird.
  • Um aber beim Tauchätzen eine bessere Intensität, vergleichbar mit dem Sprühätzenl zu erreichen, wird der Ätzlösung kinetische Energie zugeführt,so daß sie gegen die Leiterplatte prallt, um dort entsprechend rasch und sicher das Ätzen durchzuführen.
  • Wesentlich ist, daß die Ätzlösung regenerierbar ist und das abgeätzte Kupfer in einer Elektrolysezelle abgeschieden wird, um eine Umweltbelastung durch Abfallstoffe zu vermeiden. Da beim Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung Sauerstoff und Ammoniak benötigt wird, welches andererseits bei der Elektrolyse anfällt, werden diese beiden entstehenden Gase oberhalb des Flüssigkeitsspiegels aus der Elektrolysezelle abgesaugt und über eine Wasserstrahlpumpe (Injektor) der Ätzlösung zugeführt, wobei die innige Vermischung der Gase mit dem Ätzmittel in der Wasserstrahlpumpe für eine beschleunigte Regenerierung sorgt.
  • Um eine kontinuierliche Benutzung der Ätzanlage zu ermöglichen, ist es wichtig, daß die Kupferabscheidungskapazität der Elektrolysezelle höher liegt als die Abätzungs-kapazität des Ätzbehälters, um eine Überreicherung des Ätzmittels mit Kupfer zu vermeiden. Es soll daher mehr Kupfer abgeschieden werden können als im Ätzbehälter dem Ätzmittel zugeführt wird.
  • Um andererseits eine zu starke Abreicherung des Kupfergehalts zu vermeiden, ist es wichtig, daß bei Erreichen eines vorwählbaren minimalen Kupfergehalts pro Liter Ätzlösung die Elektrolysezelle abgeschaltet und bei einem darüber liegenden Wert wieder eingeschaltet wird.
  • Dies erreicht man erfindungsgemäss in einfacher Weise dadurch, daß von einem Schwimmer, der als Sensor ausgebildet ist, die Wichte der Ätzlösung überwacht wird, so daß bei Erreichen eines unteren Grenzwertes der Wichte der Ätzlösung, ein mit dem Schwimmer verbundener Kontakt die Elektrolysezelle abschaltet. Sowohl für die Messung der Wichte als auch für eine gleichmässige Zuführung der Ätzlösung in die Elektrolysezelle wird vorgeschlagen, eine Beruhigungszone im Ätzmittelkreislauf vorzusehen, die nicht durch die intensive Durchströmung des Ätzmittels erreicht wird.
  • Eine weitere Erfindung besteht in dem Verfahren, welches, unabhängig von der Art, wie z.B. das Kupfer von den Leiterplatten abgeätzt wird, darin, eine kontinuierliche, dosierte Zuführung von Elektrolyt (Ätzmittel) durch die Elektrolysezelle, ohne Pumpe oder sonstige Dosierungsmittel, zu erreichen.
  • Eine besonders einfache Ausführung zur Ausübung des Verfahrens besteht darin, einen Ätzbehälter mit Elektrolysezelle als kommunizierende Gefässe auszubilden.
  • Die erfindungsgemässe Lösung ist ein gemeinsamer Behälter, der durch eine Trennwand in Ätzkammer und Elektrolysezelle geteilt ist, wobei diese Trennwand noch andere Aufgaben übernehmen kann . Die Trennwand kann erfindungsgemäß aus dem ohnehin erforderlichen Anordenblech der Elektrolysezelle gebildet werden, das entsprechende Verbindungsöffnungen besitzt. Erfindungsgemäss werden im unteren Teil der Trennwand (Anodenblech) Öffnungen vorgesehen, die das Zuströmen von Ätzmittel in die Elektrolysezelle gestatten. Im oberen Bereich der Trennwand (Anodenblech),aber noch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, sind ebenfalls Öffnungen vorhanden, welche das Zurückströmen des Ätzmittels aus der Elektrolysezelle in den Ätzbehälter ermöglichen.
  • Diese Anordnung führt zu einer kontinuierlichen langsamen Umwälzung des Ätzmittels durch die Elektrolysezelle, wo das Kupfer an der Kathode abgelagert wird. Die Strömung entsteht einerseits durch die Gasblasen, die sich bei der chemischen Reaktion bilden (z.B. Sauerstoff und Ammoniak) und andererseits durch die Thermo-Strömung, da der Elektrolysezelle der zum Abscheiden des Kupfers erforderliche Strom beträchtlicher Intensität zugeführt wird. Unterstützt wird die Strömung durch die Verringerung des Kupfergehalts durch Ablagerung an der Kathode und der daraus resultierenden Verringerung des spezifischen Gewichtes des Elektrolyts.
  • Diese erfindungsgemässe Anordnung ist nicht nur außerordentlich einfach und wirksam, sie macht die Verwendung von Elektrolytpumpen oder andere Umwälzmittel entbehrlich.
  • Wird das Anodenblech als einschiebbare Trennwand ausgebildet, ist es möglich, durch Größe und Anordnung der Ver- bindungslöcher die Intensität der Strömung den optimalen Bedingungen anzupassen, und sogar durch Auswechseln der Anodenbleche mit verschiedenen Loch-Größen, die Durchflutung der Elektrolysezelle optimal an die Betriebsverhältnisse der Anlage anzupassen.
  • Da für das Spülender geätzten Leiterplatten ähnliche Gesichtspunkte gelten wie beim Ätzen, nämlich ein intensives Einwirken der Spülflüssigkeit auf die Oberfläche der Leiterplatten, wird vorgeschlagen, auch im Spülbehälter der Spül- flüssigkeit kinetische Energie mittels einer Umlaufpumpe zuzuführen.
  • Ebenso ist es erforderlich, den Spülkreis als ein geschlossenes System aufzubauen, um das Ableiten von verunreinigten Spülflüssigkeiten nach außen zu vermeiden.
  • Daher wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, in den Spülkreislauf einen oder mehrere Ionenaustauscher vorzusehen, welche verschleppte Kupferreste oder Ammoniak aus der Spülflüssigkeit binden. Da es sich auch in diesem Fall um ein geschlossenes System handelt,_,genügt eine dauernde Abreicherung der verschleppten Schadstoffe und es wird vorgeschlagen, die Ionenaustauscher im drucklosen Rücklauf des Spülmittels zur Pumpe anzuordnen. Zweckmässigerweise werden die Ionenaustauscher als Kassetten ausgebildet, die in Kammern des Spülbehälters eingelegt werden, wobei das überschüssige Spülmittel, das im freien Durchlauf nicht durch die Kassetten fließen kann, direkt zumRücklauf zur Pume gelangt. Damit erübrigen sich auch ein Anschließen oder Abdichten der Ionenaustauscher in den Kammern des Spülbehälters.
  • Erfindungsgemäss wird auch vorgeschlagen, dem Flüssigkeitsstand des Spülmittels ständig über der Zulauföffnung der Ionenaustauscher zu halten. Dies verhindert in erster Linie ein Austrocknen der Ionenaustauscherharze bei Stillstand der Anlage.
  • Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß bei abgeschalteter Pumpe der Flüssigkeitsstand im Spülbehälter sich derart einstellt, daß das Ionenaustauscherharz immer von der Flüssigkeit bedeckt ist. Bei eingeschalteter Pumpe wird der eigentliche Spülbehälter gefüllt und Spülflüssigkeit aus der den Ionenaustauscher umgebenden Kammer abgepumpt. Da die Spülflüssigkeit oben in den Ionenaustauscher eintritt, ergibt sich eine Niveaudifferenz , die ein Durchströmen des Ionenaustauschers begünstigt. Erfindungsgemäss wird ferner empfohlen, die Ionenaustauscher-Kassetten zumindest teilweise transparent auszuführen und ein Ionenaustauschermaterial zu verwenden, welches bei Sättigung einen Farbumschlag zeigt.
  • Um ein handliches Gerät in kostensparender,zweckmässiger Ausführung zu erhalten, wird ferner vorgeschlagen, alle Vorrichtungen,wie Ätzkammer, Elektrolysezelle, Spülkammer mit Ionenaustauscher und Pumpen einschließlich Stromversorgung für die Elektrolysezelle, in einem gemeinsamen Behälter unterzubringen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur 1 dargestellt. Dabei gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung hierfür weitere Erfindungsmerkmale hervor.
  • In der Zeichnung Figur 1 ist schematisch eine Umwälzpumpe 1 dargestellt, deren Druckseite 13 über einen Injektor 14 in einer Düse 9 mündet. Die Düse 9 ist im Ätz- bzw. Tauchbehälter 5 angeordnet, die Ätzflüssigkeit wird durch diese Düse 9 so gegen die Oberfläche einer Leiterplatte 2 geschleudert,'daß eine gewisse kinetische Energie den Ätzvorgang unterstützt. Der Injektor 14 hat eine Verbindung von seiner Saugseite 15 über ein Saugrohr 16 zu einer Ansaugöffnung 17, die über dem Flüssigkeitsspiegel 4 einer Elektrolysezelle 3 mündet. Dadurch wird bei der Regenerierung freiwerdender Sauerstoff und Ammoniak der Ätzlösung gut gemischt zugeführt, so daß die Ätzlösung mit optimal regenerierter Wirkung mit kinetischer Energie gegen die Oberfläche der Leiterplatte 2 geschleudert wird. In der Elektrolysezelle 3 ist die Anorde 8(als Trennwand zwischen Ätzbehälter 5 und der Elektrolysezelle 3 dargestellt)und die Kathode 31 angeordnet, die in bekannter Weise der Abscheidung des abgeätzten Kupfers dient. Die Anorde 31 kann herausnehmbar in Pfeilrichtung 32 ausgebildet sein, um bei längerem Nichtgebrauch das Abätzen des bereits abgeschiedenen Kupfers zu vermeiden, bzw. das abgeschiedene Kupfer abzunehmen.
  • Um die Leiterplatte 2 in Halterung 30 abzuätzen, genügt es, sie in den Schlitz 25 einzusetzen und einen der Zeitschalter 28 einzuschalten.
  • Nach Beendigung des Ätzvorganges wird die Halterung 30 mit der Leiterplatte 2 in die Spülkammer 12 durch den Schlitz 27 eingeschoben. Auch hier sorgt eine Umwälzpumpe 29 mit ihrer Druckleitung 35 und Düsen 9 für eine turbulente Durchströmung des Spülbehälters. Der Rückfluß der Spülflüssigkeit erfolgt durch die beiden Kammern 11 mit ihren drucklosenRückläufen 36 zur Pumpe 29.
  • In die Kammern 11 kann man Ionenaustauscher-Kassetten 37 einsetzen, die von der rücklaufenden Spülflüssigkeit durchströmt werden. Dabei tritt die Spülflüssigkeit oben in die Zulauföffnung 38 in die Ionenaustauscher-Kassette 37 ein, durchströmt dabei das Ionenaustauschermaterial 39 und gelangt durch den Auslauf 33 wieder zum Rücklauf 36 der Pumpe 29. Die Ionenaustauscher-Kassetten 37 können leicht aus den Kammern 11 herausgenommen werden, um das Ionenaustauschermaterial 39 nach erfolgter Sättigung des Materials regenerieren zu lassen.
  • Auch beim Spülen ist ein umweltfreundlicher, geschlossener Kreislauf realisiert, bei dem keine schädlichen Abwässer nach außen gelangen.
  • Figur 1 zeigt überdies,wie einfach es ist, alle notwendigen Bauelemente einer derartigen Ätzanlage in einem gemeinsamen Behälter (40)unterzubringen, der von einem Deckel 29 abgeschlossen wird.
  • In dem gleichen Behälter 40 kann auch der Schaltschrank 21 angeordnet werden, der alle elektrischen Bauteile enthält, so z.B. auch die beiden Zeitschalter 28 für die zeitlich begrenzte Einschaltung der Umwälzpumpe 1 und der Umwälzpumpe 29. Der Schaltschrank 21 enthält auch entsprechende Transformatoren und Gleichrichter, um die Elektrolysezelle mit Strom zu versorgen. Dabei wird die Anode 8 an Plus gelegt und die Kathode 31 an Minus.
  • Um die Abscheidung des Kupfers aus dem Elektrolyt bzw. der Ätzlösung nicht unter einen unteren Grenzwert absinken zu lassen, sorgt ein Sensor 18 für eine automatische Kontrolle der Dichte des Elektrolyten. Im Beispiel Figur 1 ist der Sensor 18 als Schwimmer ausgebildet, der über ein Gestänge direkt den Kontakt 19 betätigt, der zweckmässigerweise z.B. als Magnetschalter ausgebildet ist. Sobald die Dichte des Elektrolyts durch Abscheidung des Kupfers einen unteren Wert erreicht, sinkt der Schwimmer 18 ab, der Kontakt 19 öffnet und unterbricht die Stromversorgung zur Elektrolysezelle.
  • Dabei ist wichtig, daß der Schwimmer nicht durch die turbulenten Strömungen im Ätzbehälter 5 in seiner Funktion gestört wird . Dies wird in dem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß die Ansaugöffnung des Rohres 34, durch die der Elektrolyt zur Pumpe 1 zurückfließt, nicht im Boden sondern darüber angeordnet wird. Dadurch entsteht um das Rohr 34 eine Beruhigungszone 22, die auch hilft, die Elektrolytströmung durch die Elektrolysezelle durch die öffnungen 7 zu beruhigen.
  • Für eine einwandfreie und bessere Funktion der Ionenaustauscher-Kassetten wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, im Ruhezustand, das heisst, bei abgeschalteter Umwälzpumpe 29, das Ruheniveau 44 so zu wählen, daß gerade noch die Ionenaustauschermasse 39 in den Ionenaustauscher-Kassetten 37 von der Flüssigkeit bedeckt ist. Figur 2 zeigt diesen Ruhezustand.
  • Figur 3 zeigt den Zustand der Spülkammer 12 bei eingeschalteter Pumpe 29. In diesem Fall steigt das Niveau bis zum Überlaufniveau 42 an und die Spülflüssigkeit strömt in die Zulauföffnungen 38 der Ionenaustauscher-Kassetten 37. Dabei wird durch den drucklosen Rücklauf 36 das Wasser in den Kammern 11 , z.B. bis auf das Rücklauf-Niveau 43, absinken. Dadurch ergibt sich eine Druckdifferenz von der Höhe des Zulaufs 38 bis zum Rücklauf-Niveau 43,der die Durchströmung der Ionenaustauscher-Kassetten bestimmt. Dabei verhindern die Trennwände 41 einen Flüssigkeitsausgleich zwischen dem überlauf-Niveau 42 und dem Niveau 43 in den Kammern 11.
  • Überschüssige Spülflüssigkeit kann, soweit sie nicht die Ionenaustauscher-Kassetten durchströmt, über die Zuläufe 38 direkt in die Zwischenräume der Kammern 11 und den Ionenaustauscher-Kassetten 37 auslaufen.

Claims (24)

1. Verfahren zum Ätzen z.B. von Leiterplatten durch Tauchen in einen Behälter mit Ätzlösung, dadurch gekennzeichnet , daß der,Ätzlösung kinetische Energie., z.B. durch Verwirbelung mittels einer Umwälzpumpe (1), zugeführt wird.
2. Verfahren zum Ätzen z.B. von Leiterplatten durch Tauchen in eine Ätzlösung, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Ätzlösung regenerierbar ist und das abgeätzte Kupfer in einer Elektrolysezelle (3) abgeschieden wird.
3. Verfahren zum Ätzen z.B. von Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrolysezelle (3) mit dem Ätzbehälter (5), z.B. in Art kommunizierender Behälter derart verbunden ist, daß durch die in der Elektrolysezelle (3) auftretende thermodynamische Strömung (in Pfeilrichtung 26-23), diese gegebenenfalls unterstützt durch die im Elektrolyt aufsteigenden Gasblasen und zusätzlich durch die Verringerung des spezifischen Gewichts des Elektrolyts zufolge der Kupferabreicherung, ein Strömungskreislauf (26-23) des Elektrolyten entsteht, der so gerichtet ist, daß er unten,z.B. durch die öffnung (7), aus dem Ätzbehälter (5) Elektrolyt der Elektrolysezelle (3) zuführt, der oben z.B. durch eine Rückflußöffnung (24) wieder in den Ätzbehälter (5) zurückkehrt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der in der Elektrolysezelle (3) entstehende Sauerstoff und/oder das gasförmige Ammoniak oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (4) abgesaugt und der Ätzlösung zur Regenerierung zugeführt wird.
5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, und/oder 2 und 3, dadurch gekennzeich-net , daß im Flüssigkeitskreislauf der Ätzlösung auf der Druckseite der Umwälzpumpe (1) eine Wasserstrahlpumpe (14) (Injektor ) angeordnet ist, deren Saugseite (15) mit einem Saugrohr (16) verbunden ist mit einer Ansaugöffnung (17), die über dem Flüssigkeitsspiegel (4) der Ätzlauge angeordnet ist.
6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Umwälzpumpe (1) in den Ätzbehälter (5) geförderte Ätzlösung Düsen (9) durchströmt, die die ausströmende Flüssigkeit besonders stark verwirbeln.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupfer-Abscheidungs-Kapazität der Elektrolysezelle (3) höher liegt als die mittlere Abätzungs-Kapazität des Tauchbehälters (5).
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß bei Erreichen eines vorwählbaren minimalen Kupfergehaltes pro Liter Ätzlösung die Elektrolysezelle (3) abgeschaltet und bei einem darüber liegenden Wert wieder eingeschaltet wird.
9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein den Kupfergehalt der Ätzlauge messender Sensor (18) mit einem die Kupferabscheidung aus- und ein-schaltendem Schalter (19) verbunden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Beruhigungszone (22) im Strömungsumlauf vorhanden ist, in welcher z.B. ein Sensor (18) (z.B. ein Schwimmer ) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß Durchflußöffnungen (7) zur Elektrolysezelle im Bereich der Beruhigungszone (22) angeordnet sind.
12. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzbehälter (5) und die Elektrolysezelle (3) nach Art kommunizierender Röhren miteinander verbunden sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ätzbehälter (5) und Elektrolysezelle (3) aus einer gemeinsamen Kammer bestehen, die durch eine Trennwand (8) mit Durchflußöffnungen (7) geteilt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Anodenblech als Trennwand (8) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchflußöffnungen (7) als Drosselstrecken ausgebildet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die öffnungen (7) in der Trennwand am unteren Ende im Bereich der Beruhigungszone (22) und die Öffnungen (24) am oberen Ende knapp unter dem Flüssigkeitsspiegel (4) liegen, so daß sich in der Elektrolysezelle (3) unter dem Einfluß der entstehenden Gasblasen bzw. der zugeführten, elektrischen Energie eine Umlaufströmung (26-23) ausbildet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das als Trennwand (8) dienende Anodenblech ausgewechselt werden kann, wobei die verschiedenen Bleche verschiedene Durchflußöffnungen (7) besitzen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß auch dem Spülbehälter (12), bzw. der Spülflüssigkeit, kinetische Energie mittels einer Umlaufpumpe (29) zugeführt wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß im drucklosen Rücklauf (36) des Spülmittels zur Pumpe(29) ein oder mehrere Ionenaustauscher (37),z.B. Anionen und/oder Kationenaustauscher,angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Ionenaustauscher (37) als Kassetten ausgebildet sind, die in Kammern des Spülbehälters (12) eingelegt werden.
21. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstand (4) des Spülmittels auch bei abgeschalteter Pumpe (29) ständig über der Zulauföffnung (38) der Ionenaustauscher (37) steht.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Volumina vom Spülbehälter (12) bzw. Ionenaustauscher (39) bzw. der Rücksaugleitung (36) und anderer Zwischenräume vor der Rücksaugleitung (36) so bemessen sind, daß beim Einschalten der Pumpe (29) der Flüssigkeitsspiegel (4) in den Kammern (11) unter den Flüssigkeitsspiegel der Zuläufe (38) zu den Ionenaustauschern (39) absinkt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Ionenaustauscher-Kassetten (37) zumindest teilweise transparent sind und ein Ionenaustauschermaterial (39) verwendet wird, welches bei Sättigung einen Farbumschlag zeigt.
24. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß alle Vorrichtungen wie Ätzkammer (5), Elektrolysezelle (3), Spülkammer (12) mit Ionenaustauscher (37) und Pumpen (1 und 29) einschließlich Stromversorgung (21) für die Elektrolysezelle (3) in einem gemeinsamen Behälter (40) untergebracht sind.
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