EP0146798B1 - 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

Info

Publication number
EP0146798B1
EP0146798B1 EP84114317A EP84114317A EP0146798B1 EP 0146798 B1 EP0146798 B1 EP 0146798B1 EP 84114317 A EP84114317 A EP 84114317A EP 84114317 A EP84114317 A EP 84114317A EP 0146798 B1 EP0146798 B1 EP 0146798B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
etching
electrolytic cell
rinsing
copper
etching solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP84114317A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0146798A3 (en
EP0146798A2 (de
Inventor
Walter Senator H.C. Dr.H.C.Ing. Holzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to AT84114317T priority Critical patent/ATE51648T1/de
Publication of EP0146798A2 publication Critical patent/EP0146798A2/de
Publication of EP0146798A3 publication Critical patent/EP0146798A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0146798B1 publication Critical patent/EP0146798B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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 a device for etching copper-containing objects, in particular printed circuit boards.
  • GB-A-2 103 154 describes such a method and such a device, wherein an etching vessel with an inflow tube for etching liquid is provided that opens into the etching tank in the bottom region. Baffles provided in the etching tank cause the etching liquid to swirl, so that fresh etching liquid is always offered to the object to be etched (the printed circuit board). The etching liquid then flows over the top edge of the inner etching container into an outer container and from there to an outlet. After the etching, the inner container together with the etched circuit board is washed with fresh water.
  • Post-published EP-A-122 963 describes a method and a plant for the regeneration of an ammoniacal etching solution, wherein on the one hand oxygen is fed to the etching solution for re-oxidation of the etchant contained in the etching solution and on the other hand at least part of the etching solution is led into an electrolysis cell in which the etched-off metal contained in the etching solution is cathodically deposited. Oxygen is generated at the anode. In order to achieve an intensive mixing of the etching solution with a gas containing oxygen, the oxygen formed at the anode is introduced directly into the etching solution. A liquid jet pump is used for this purpose. The etching solution serves as the working fluid for the liquid jet pump.
  • the invention is based on the object of proposing a method or a device with which copper-containing objects can also be etched in smaller systems, the etched-off copper being able to be recovered.
  • the invention is intended to work in an environmentally friendly manner and to be distinguished by good efficiency, even if it is a relatively small system, so that it can also be operated by a non-specialist, for example.
  • 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 oxygen and ammonia are required for the regeneration of an ammoniacal etching solution, which is otherwise generated during electrolysis, these two resulting gases are sucked out of the electrolytic 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 Etching agent in the water jet pump ensures accelerated regeneration.
  • the copper deposition capacity of the electrolytic cell is higher than the etching capacity of the etching container, in order to prevent the etching agent from being overexposed to copper. It should therefore be possible to deposit more copper than is supplied to the etchant in the etching container.
  • electrolyte etchant
  • a continuous, metered supply of electrolyte (etchant) through the electrolytic cell is achieved, without a pump or other metering agent.
  • a common container is provided, which is divided by a partition into the etching chamber and the electrolysis cell, this partition being able to perform other tasks.
  • the dividing wall is formed from the anode sheet of the electrolytic cell which is required anyway and which has corresponding connecting openings. Openings are provided in the lower part of the partition (anode plate), 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 out of the electrolytic cell into the etching container.
  • This arrangement leads to a continuous slow circulation of the etchant through the electrolysis cell, where the copper is deposited on the cathode.
  • the flow arises on the one hand from the gas bubbles that form during the chemical reaction (e.g. oxygen and ammonia) and on the other hand from the heating of the solution, since the electrolysis cell is supplied with the current required to separate the copper with considerable intensity.
  • 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.
  • the anode plate is designed as a retractable partition, it is possible to adapt the intensity of the flow to the optimal conditions by the size and arrangement of the connecting holes, and even by changing the anode plates with different hole sizes, the flow of the electrolytic cell can be optimally adapted to the operating conditions of the system.
  • the ion exchangers are expediently designed as cassettes which are placed in chambers of the rinsing container, the excess detergent, which cannot flow through the cassettes in the free passage, directly going to the return to the pump. This also eliminates the need to connect or seal the ion exchanger in the chambers of the rinsing container.
  • 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.
  • the ion exchanger cassettes be at least partially transparent and that an ion exchange material be used which shows a color change when saturated.
  • a circulating pump 1 is shown schematically in FIG. 1, the pressure side 13 of which opens into a nozzle 9 via an injector 14.
  • the nozzle 9 is arranged in an etching or immersion container 5. Etching liquid is flung through the nozzle 9 against the surface of a circuit board 2 to be etched in such a way 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.
  • An anode 8 (shown as a partition between the etching container 5 and the electrolysis cell 3) and a cathode 31 are arranged in the electrolysis cell 3 and serve to separate the etched-off copper.
  • the anode 31 in the direction of the arrow 32 can be designed to be removable, in order to avoid etching away the already deposited copper when it is not used for a long time, or to remove the deposited copper.
  • the holder with the circuit board 2 is inserted through a slot 27 into a rinsing chamber 12.
  • a circulation pump 29 with its pressure line 35 and nozzles 9 'ensures a turbulent flow through the washing container.
  • ion exchanger 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 an inlet opening 38, flows through ion exchange material 39 and reaches the return 36 of the pump 29 through an outlet.
  • the ion exchange cassettes 37 can be easily removed from the chambers 11 to contain the ion exchange material 39 to be regenerated after the material has been saturated.
  • An environmentally friendly, closed circuit is also implemented during rinsing, in which no harmful wastewater can escape to the outside.
  • Figure 1 also shows that all components of such an etching system are housed in a common container 40 which is closed by a lid 20.
  • a control cabinet 21 can also be arranged in the container 40, which contains all electrical components, e.g. also the two time switches 28 for the temporary activation of the circulation pumps 1 and 29.
  • the control cabinet 21 also contains corresponding transformers and rectifiers in order 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 allow the deposition of the copper from the electrolyte or the etching solution to 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 directly actuates a contact 19 via a linkage, which is expediently designed as a magnetic switch. As soon as the density of the electrolyte reaches a lower value due to the deposition of the copper, the float 18 sinks and the contact 19 opens and interrupts the power supply to the electrolysis cell.
  • FIG. 3 shows the condition of the rinsing chamber 12 when the pump 29 is switched on.
  • the level rises to an 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 reduces the water into the Chambers 11 up to a 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.
  • Partitions 41 prevent liquid balance between the overflow level 42 and the level 43 in the chambers 11.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Circuit Boards (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ätzen von kupferhaltigen Gegenständen, insbesondere von Leiterplatten.
  • Die GB-A-2 103 154 beschreibt ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung, wobei ein Ätzgefäss mit einem Zuflußrohr für Ätzflüssigkeit vorgesehen ist, daß im Bodenbereich in den Ätztank einmündet. Im Ätztank vorgesehene Schikanen bewirken eine Verwirbelung der Ätzflüssigkeit, so daß stets frische Ätzflüssigkeit dem zu ätzenden Gegenstand (der Leiterplatte) angeboten wird. Die Ätzflüssigkeit strömt dann über die Oberkante des inneren Ätzbehälters in einen äußeren Behälter und von dort zu einem AuslaB. Nach dem Ätzen wird der innere Behälter mitsamt der geätzten Leiterplatte mit Frischwasser gewaschen.
  • Die nachveröffentlichte EP-A- 122 963 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung, wobei einerseits der Ätzlösung Sauerstoff zur Rückoxidation des in der Ätzlösung enthaltenen Ätzmittels zugeführt wird und andererseits zumindest ein Teil der Ätzlösung in eine Elektrolysezelle geführt wird, in der das in der Ätzlösung enthaltene abgeätzte Metall kathodisch abgeschieden wird. An der Anode entsteht dabei Sauerstoff. Um eine intensive Vermengung der Ätzlösung mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas zu erreichen, wird der an der Anode gebildete Sauerstoff unmittelbar in die Ätzlösung eingeführt. Hierzu dient eine Flüssigkeitsstrahlpumpe, deren Saugstutzen mit einer Sauerstoffleitung verbunden ist, die mit an der Anode der Elektrolysezelle entstehendem Sauerstoff gespeist wird. Als Arbeitsmittel dient der Flüssigkeitsstrahlpumpe die Ätzlösung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der kupferhaltige Gegenstände auch in kleineren Anlagen geätzt werden können, wobei das abgeätzte Kupfer zurückgewonnen werden kann. Die Erfindung soll umweltfreundlich arbeiten und sich durch einen guten Wirkungsgrad auszeichnen, auch wenn es sich um eine verhältnismässig kleine Anlage handelt, so daß sie beispielsweise auch von einem Nichtfachmann bedient werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 4. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Abhängigen Ansprüche 2, 3 and 5-17.
  • 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 die Abätzungskapazität 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 Kupfergehaltes zu vermeiden, ist es wichtig, daß bei Erreichen eines vorwählbaren minimalen Kupfergehalts pro Liter Ätzlösung die Elektrolysezelle abgeschaltet und bei einem darüberliegenden Wert wieder eingeschaltet wird.
  • Dies erreicht man 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 ist die Beruhigungszone im Ätzmittelkreislauf vorzusehen, die nicht durch die intensive Durchströmung des Ätzmittels erreicht wird.
  • Hierdurch wird, unabhängig von der Art, wie z.B. das Kupfer von den Leiterplatten abgeätzt wird, eine kontinuierliche, dosierte Zuführung von Elektrolyt (Ätzmittel) durch die Elektrolysezelle, ohne Pumpe oder sonstige Dosierungsmittel erreicht.
  • Bei der Vorrichtung ist ein gemeinsamer Behälter vorgesehen, der durch eine Trennwand in Ätzkammer und Elektrolysezelle geteilt ist, wobei diese Trennwand noch andere Aufgaben übernehmen kann. Die Trennwand wird aus dem ohnehin erforderlichen Anodenblech der Elektrolysezelle gebildet, das entsprechende Verbindungsöffnungen besitzt. Im unteren Teil der Trennwand (Anodenbiech) sind 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 Atzmittels aus der Elektrolysezelle in den Ätzbehälter ermöglichen.
  • Diese Anordnung führt zu einer kontinuierlichen langsamen Umwälzung des Atzmittels 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 Erwärmung der Lösung, da der Elektrolysezelle der zum Abscheiden des Kupfers erforderliche Strom in 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.
  • Wird das Anodenblech als einschiebbare Trennwand ausgebildet, ist es möglich, durch Größe und Anordnung der Verbindungslöcher 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 Spülen der geätzten Leiterplatten ähnliche Gesichtspunkte gelten wie beim Ätzen, nämlich ein intensives Einwirken der Spülflüssigkeit auf die Oberfläche der Leiterplatten wichtig ist, wird vorgeschlagen, auch im Spülbehälter der Spülflüssigkeit 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 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 lonenaustauscher 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 zum Rücklauf zur Pumpe gelangt. Damit erübrigen sich auch ein Anschließen oder Abdichten der Ionenaustauscher in den Kammern des Spülbehälters.
  • Es wird auch vorgeschlagen, den Flüssigkeitsstand des Spülmittels ständig über der Zulauföffnung def-lonenaustauscher zu halten. Dies verhindert in erster Linie ein Austrocknen der lonenaustauscherharze bei Stillstand der Anlage.
  • Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß bei abgeschalteter Pumpe der Flüssigkeitsstand im Spülbehälter sich derart einstellt, daß das lonenaustauschharz 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 lonenaustauscher-Kassetten zumindest teilweise transparent auszuführen und ein lonenaustauschmaterial zu verwenden, welches bei Sättigung einen Farbumschlag zeigt.
  • Um ein handliches Gerät in kostensparender, zweckmässiger Ausführung zu erhalten, wird ferner vorgeschlagen, alle Bauelemente, wie Ätzkammer, Elektrolysezelle, Spülkammer mit Ionenaustauscher und Pumpen einschließlich Stromversorgung für die Elektrolysezelle, in einem gemeinsamen Behälter unterzubringen.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung dafür weitere Erfindungsmerkmale hervor. Es zeigt:
    • Figur 1 schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
    • Figur 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung;
    • Figur 3 ebenfalls eine Stirnansicht der Vorrichtung;
  • wobei in den Figuren 2 und 3 verschiedene Betriebszustände dargestellt sind.
  • In Figur 1 ist schematisch eine Umwälzpumpe 1 dargestellt, deren Druckseite 13 über einen Injektor 14 in eine Düse 9 mündet. Die Düse 9 ist in einem Ätz- bzw. Tauchbehälter 5 angeordnet. Ätzflüssigkeit wird durch die Düse 9 so gegen die Oberfläche einer zu ätzenden 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 werden bei der Regenerierung freiwerdender Sauerstoff und Ammoniak der Atzlösung 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 sind eine Anode 8 (als Trennwand zwischen dem Ätzbehälter 5 und der Elektrolysezelle 3 dargestellt) und eine Kathode 31 angeordnet, die der Abscheidung des abge- ätzten Kupfers dient. Die Anode 31 in Pfeilrichtung 32 kann herausnehmbar ausgebildet sein, um bei längerem Nichtgebrauch das Abätzen des bereits abgeschiedenen Kupfers zu vermeiden, bzw. um das abgeschiedene Kupfer abzunehmen.
  • In die Leiterplatte 2 abzuätzen genügt es, sie in einen Schlitz 25 einzusetzen und einen Zeitschalter 28 einzuschalten.
  • Nach Beendigung des Ätzvorgangs wird die Halterung mit der Leiterplatte 2 durch einen Schlitz 27 in eine Spülkammer 12 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 zwei Kammern 11 mit ihren drucklosen Rückläufen 36 zur Pumpe 29.
  • In die Kammern 11 kann man lonenaustauscher-Kassetten 37 einsetzen, die von der rücklaufenden Spülflüssigkeit durchströmt werden. Dabei tritt die Spülflüssigkeit oben in eine Zulauföffnung 38 in die lonenaustauscher-Kassette 37 ein, durchströmt dabei lonenaustauschermaterial 39 und gelangt durch einen Auslauf wieder zum Rücklauf 36 der Pumpe 29.
  • Die lonenaustauscher-Kassetten 37 können leicht aus den Kammern 11 herausgenommen werden, um das lonenaustauschermaterial 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, daß alle Bauelemente einer derartigen Ätzanlage in einem gemeinsamen Behälter 40 untergebracht sind, der von einem Deckel 20 abgeschlossen ist.
  • In dem Behälter 40 kann auch ein Schaltschrank 21 angeordnet werden, der alle elektrischen Bauteile enthält, so z.B. auch die beiden Zeitschalter 28 für die zeitlich begrenzte Einschaltung der Umwälzpumpen 1 und 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 einen Kontakt 19 betätigt, der zweckmässigerweise als Magnetschalter ausgebildet ist. Sobald die Dichte des Elektrolyts durch Abscheidung des Kupfers einen unteren Wert erreicht, sinkt der Schwimmer 18 ab und der Kontakt 19 öffnet und unterbricht die Stromversorgung zur Elektrolysezelle.
  • Dabei ist wichtig, daB der Schwimmer nicht durch die turbulenten Strömungen im Ätzbehälter 5 in seiner Funktion gestört wird. Dies wird dadurch erreicht, daB 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 eine Öffnung 7 zu beruhigen.
  • Für eine gute Funktion der lonenaustauscher-Kassetten wird vorgeschlagen, im Ruhezustand, das heisst bei abgeschalteter Umwälzpumpe 29, das Niveau 44 so zu wählen (vgl. Figur 2), daß gerade noch das lonenaustauschmaterial 39 in den lonenaustauscher-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 zu einem Überlaufniveau 42 an und die Spülflüssigkeit strömt in die Zulauföffnungen 38 der Ionenaustauscher-Kassetten 37. Dabei sinkt durch den drucklosen Rücklauf 36 das Wasser in den Kammern 11 bis auf ein Rücklauf-Niveau 43. Dadurch ergibt sich eine Druckdifferenz von der Höhe des Zulaufs 38 bis zum Rücklauf-Niveau 43, das die Durchströmung der lonenaustauscher-Kassetten bestimmt. Dabei verhindern Trennwände 41 einen Flüssigkeitsausgleich zwischen dem Überlauf-Niveau 42 und dem Niveau 43 in den Kammern 11.
  • Uberschüssige Spülflüssigkeit kann, soweit sie nicht die lonenaustauscher-Kassetten durchströmt, über die Zuläufe 38 direkt in die Zwischenräume zwischen den Kammern 11 und den lonenaustauscher-Kassetten 37 auslaufen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Ätzen eines kupferhaltigen Gegenstandes, insbesondere von Leiterplatten, wobei dem in einem Behälter angeordneten Gegenstand eine Ätzlösung zugeführt wird, das abgeätzte Kupfer in einer Elektrolysezelle zurückgewonnen wird und die Ätzlösung regeneriert wird und die an der Anode der Elektrolysezelle abgeschiedenen Gasanteile über eine Pumpe in die Ätzlösung zurückgeführt werden und eine Spüleinrichtung vorgesehen ist, in welcher die geätzten Gegenstände mit Wasser gespült werden, und wobei die Elektrolysezelle (3) und der Ätzbehälter (5) als kommunizierende Gefässe derart ausgebildet sind, daß durch die in der Elektrolysezelle auftretende Aufwärtsströmung des Elektrolyten ein Strömungsumlauf des Elektrolyten entsteht, der so gerichtet ist, daß er unten aus dem Ätzbehälter Elektrolyt der Elektrolysezelle zuführt, der oben über eine Rückflußleitung (24) wieder in den Ätzbehälter (5) zurückkehrt, wobei eine Beruhigungszone (22) im Strömungsumlauf vorhanden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferabscheidungskapazität der Elektrolysezelle (3) höher liegt als die mittlere Abätzungskapazität des Ätzbehälters (5).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines vorwählbaren minimalen Kupfergehalts pro Liter Ätzlösung die Elektrolysezelle (3) abgeschaltet und bei einem darüberliegenden Wert wieder eingeschaltet wird.
4. Vorrichtung zum Ätzen eines kupferhaltigen Gegenstandes, insbesondere von Leiterplatten, _ wobei ein Behälter (40) vorgesehen ist, in dem wenigstens eine Elektrolysezelle (3) angeordnet ist, sowie wenigstens ein Ätzbehälter (5) und wenigstens eine Spülkammer (12), fernerhin eine Pumpe (1), die die Ätzlösung aus der Ätzkammer (5) über eine Düse (9) von unterhalb des zu ätzenden Gegenstandes (2) zuführt, wobei die Ätzkammer (5) und die Elektrolysezelle (3) über eine Beruhigungszone (22) für die strömende Flüssigkeit und eine im Bodenbereich der als Trennwand zwischen beiden Behältern ausgebildeten Anode (8) der Elektrolysezelle (3) vorgesehene Öffnung (7) in Strömungsverbindung miteinander stehen, und wobei im oberen Bereich der Anode (8) eine Rückflußöffnung (24) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußöffnungen (7) als Drosselstrecke ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ätzbehälter (5) und die Elektrolysezelle (3) in einer gemeinsamen Kammer angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Beruhigungszone (22) ein den Kupfergehalt der Ätzlösung messender Sensor (18) als Schwimmer angeordnet ist, der mit einem die Kupferabscheidung aus- und einschaltendem Schalter (19) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkeitskreislauf der Atzlösung auf der Druckseite der Umwälzpumpe (1) ein Injektor (14) angeordnet ist, dessen Saugseite (15) mit einem Saugrohr (16) verbunden ist mit einer Ansaugöffnung (17), die über dem Flüssigkeitsspiegel (4) der Ätzlösung angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Trennwand dienende Anode (8) ausgewechselt werden kann.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Anodenbleche (8) vorgesehen sind, die verschiedene Durchflußöffnungen (7) besitzen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle ihre Bauelemente (5, 3, 12,1,29,21) in einem gemeinsamen Behälter (40) untergebracht sind.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4-11, dadurch gekennzeichnet, daß auch dem Spülbehälter (12) bzw. der Spülflüssigkeit kinetische Energie mittels einer Umlaufpumpe (29) zugeführt wird.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4-12, dadurch gekennzeichnet, daß im drucklosen Rücklauf (36) des Spülmittels zur Pumpe (29) ein oder mehrere Ionenaustauscher (37) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauscher (37) als Kassetten ausgebildet sind, die in Kammern des Spülbehälters (12) eingelegt werden.
` 15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstand (4) des Spülmittels auch bei abgeschalteter Pumpe (29) ständig über der Zulauföffnung (38) der Ionenaustauscher (37) steht.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Voluminia vom Spülbehälter (12) bzw. Ionenaustauscher (39) bzw. der Rücksaugleitung (36) und andere 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 dem Ionenaustauscher (39) absinkt.
17. Vorrichtung nach Ansprüchen 14-16, dadurch gekennzeichnet, daß die lonenaustauscherkassetten (37) zumindest teilweise transparent sind und ein lonenaustauschermaterial (39) verwendet wird, welches bei Sättigung einen Farbumschlag zeigt.
EP84114317A 1983-12-13 1984-11-27 Verfahren zum umweltfreundlichen Ätzen von Leiterplatten und Vorrichtung zur Ausübung des Arbeitsverfahrens Expired - Lifetime EP0146798B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT84114317T ATE51648T1 (de) 1983-12-13 1984-11-27 Verfahren zum umweltfreundlichen aetzen von leiterplatten und vorrichtung zur ausuebung des arbeitsverfahrens.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833345050 DE3345050A1 (de) 1983-12-13 1983-12-13 Verfahren zum umweltfreundlichen aetzen von leiterplatten und vorrichtung zur ausuebung des arbeitsverfahrens
DE3345050 1983-12-13

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0146798A2 EP0146798A2 (de) 1985-07-03
EP0146798A3 EP0146798A3 (en) 1986-05-21
EP0146798B1 true EP0146798B1 (de) 1990-04-04

Family

ID=6216822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP84114317A Expired - Lifetime EP0146798B1 (de) 1983-12-13 1984-11-27 Verfahren zum umweltfreundlichen Ätzen von Leiterplatten und Vorrichtung zur Ausübung des Arbeitsverfahrens

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4595451A (de)
EP (1) EP0146798B1 (de)
JP (1) JPS61143583A (de)
AT (1) ATE51648T1 (de)
AU (1) AU573770B2 (de)
CA (1) CA1227111A (de)
DE (2) DE3345050A1 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3839651A1 (de) * 1988-11-24 1990-05-31 Hoellmueller Hans Anlage zum aetzen von gegenstaenden
WO1991011544A1 (en) * 1990-01-30 1991-08-08 Uzhgorodsky Gosudarstvenny Universitet Method and device for regeneration of iron chloride solution for pickling of copper
DE4402788A1 (de) * 1994-01-31 1995-08-10 Emil Krechen Industrievertretu Verfahren zum Abtragen von Metallen
JP2749453B2 (ja) * 1994-05-11 1998-05-13 シーメンス ソシエテ アノニム プリント基板を処理するための装置
US5486282A (en) * 1994-11-30 1996-01-23 Ibm Corporation Electroetching process for seed layer removal in electrochemical fabrication of wafers
GB2316366A (en) * 1996-08-16 1998-02-25 Rolls Royce Plc Apparatus for chemically machining or etching metal components uses acid jets for agitation
US6372081B1 (en) 1999-01-05 2002-04-16 International Business Machines Corporation Process to prevent copper contamination of semiconductor fabs
US6348159B1 (en) 1999-02-15 2002-02-19 First Solar, Llc Method and apparatus for etching coated substrates
US6332973B1 (en) * 2000-01-25 2001-12-25 Advanced Micro Devices, Inc. CMOS chemical bath purification
US7597815B2 (en) * 2003-05-29 2009-10-06 Dressel Pte. Ltd. Process for producing a porous track membrane
DE102005015758A1 (de) * 2004-12-08 2006-06-14 Astec Halbleitertechnologie Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen von in einer Ätzlösung aufgenommenen Substraten

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2008766B2 (de) * 1970-02-23 1971-07-29 Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt Verfahren zum regenerieren einer kupferhaltigen aetzloesung insbesondere fuer die herstellung von gedruckten schaltungen
GB1376785A (en) * 1971-03-08 1974-12-11 Hoellmueller Hans Method and apparatus for etching copper and copper alloys
JPS4829977A (de) * 1971-08-20 1973-04-20
DE2241462A1 (de) * 1972-08-23 1974-03-07 Bach & Co Verfahren zum rueckgewinnen einer kupfer(ii)-chlorid enthaltenden aetzloesung
US3880409A (en) * 1973-04-18 1975-04-29 In Line Technology Inc Solution agitation apparatus
JPS5916984B2 (ja) * 1974-09-17 1984-04-18 アイシン精機株式会社 車両用制動油圧制御装置
US4073708A (en) * 1976-06-18 1978-02-14 The Boeing Company Apparatus and method for regeneration of chromosulfuric acid etchants
JPS556711A (en) * 1978-06-29 1980-01-18 Hitachi Cable Method of manufacturing flat cable
JPS5569267A (en) * 1978-11-13 1980-05-24 Yamatoya Shokai:Kk Automatic etching machine
US4302273A (en) * 1980-06-04 1981-11-24 Rca Corporation Etching tank in which the solution circulates by convection
GB2103154A (en) * 1981-05-11 1983-02-16 Airvision Engineering Ltd Liquid treatment of articles
EP0122963B1 (de) * 1983-04-13 1988-06-01 Forschungszentrum Jülich Gmbh Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung
US4482425A (en) * 1983-06-27 1984-11-13 Psi Star, Inc. Liquid etching reactor and method

Also Published As

Publication number Publication date
DE3481848D1 (de) 1990-05-10
JPH0573831B2 (de) 1993-10-15
AU3664584A (en) 1985-06-20
JPS61143583A (ja) 1986-07-01
ATE51648T1 (de) 1990-04-15
CA1227111A (en) 1987-09-22
EP0146798A3 (en) 1986-05-21
DE3345050C2 (de) 1993-01-21
US4595451A (en) 1986-06-17
DE3345050A1 (de) 1985-06-20
AU573770B2 (en) 1988-06-23
EP0146798A2 (de) 1985-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0146798B1 (de) Verfahren zum umweltfreundlichen Ätzen von Leiterplatten und Vorrichtung zur Ausübung des Arbeitsverfahrens
DE2453921A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung einer metalloberflaechenbehandlungsloesung und einer spuelfluessigkeit eines verfahrens zur metalloberflaechenbehandlung
DE3031773C2 (de) Anlage zur elektrochemischen Schmutzwasserreinigung
EP0146732B1 (de) Arbeitsverfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zur Abscheidung von z.B. Kupfer aus flüssigen Elektrolyten, der durch einen mehrzelligen Elektrolysebehälter geführt wird
EP0048381A1 (de) Verfahren zur Regenerierung salzsaurer Kupferchlorid-Ätzlösungen
DE2623435C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Plattierung
DE3340343A1 (de) Verfahren und anlage zum regenerieren einer ammoniakalischen aetzloesung
EP0144742B1 (de) Verfahren und Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung
DE1457277C3 (de) Vorrichtung zur selbsttätigen Herstellung von Lösungen vorbestimmter Konzentration
DE2837554C2 (de) Leichtflüssigkeitsabscheider
DE2556674C3 (de) Anlage zur Reinigung und Wiederverwendung der Abwässer von automatischen Autowaschanlagen
DE4032856C2 (de)
EP0469582B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von verunreinigten Flüssigkeiten
DE3501328C1 (de) Vorrichtung zum Reinigen einer Melkanlage
DE102013112302A1 (de) Vorrichtung zur Herstellung galvanischer Überzüge
AT396311B (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen oberflaechenbehandlung und durchkontaktierung von leiterplatten
CN103614735A (zh) 一种电镀铜球清洗装置
US4783249A (en) Electroplating apparatus with self-contained rinse water treatment
EP0377131B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Desinfizieren von Wasser
DE3933007A1 (de) Frischwasser-vorratsbehaelter fuer eine vorrichtung zum einzelnen, dosierten foerdern von mehreren pumpbaren wirkstoffen
DE1767243B1 (de) Verfahren und elektrolysezelle mit quecksilberkathode zur elektrolyse von alkalisalzloesungen
CN210958999U (zh) 一种非连续微蚀槽
DE3625475A1 (de) Galvanisiereinrichtung fuer plattenfoermige werkstuecke, insbesondere leiterplatten
AT393046B (de) Halogen/metall-batterie
DE4422511A1 (de) Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeiten

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI

RTI1 Title (correction)
PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI

17P Request for examination filed

Effective date: 19860903

17Q First examination report despatched

Effective date: 19871005

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI

REF Corresponds to:

Ref document number: 51648

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19900415

Kind code of ref document: T

REF Corresponds to:

Ref document number: 3481848

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19900510

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: STUDIO GLP S.R.L.

ET Fr: translation filed
GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Effective date: 19901127

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Effective date: 19901130

Ref country code: CH

Effective date: 19901130

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19991201

Year of fee payment: 16

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19991222

Year of fee payment: 16

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20001127

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20001127

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20010801

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20011128

Year of fee payment: 18

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030731

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST