EP0406356A1 - Installation for etching objects - Google Patents

Installation for etching objects

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Publication number
EP0406356A1
EP0406356A1 EP89913034A EP89913034A EP0406356A1 EP 0406356 A1 EP0406356 A1 EP 0406356A1 EP 89913034 A EP89913034 A EP 89913034A EP 89913034 A EP89913034 A EP 89913034A EP 0406356 A1 EP0406356 A1 EP 0406356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
etching
etchant
etching machine
buffer tank
machine
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.)
Withdrawn
Application number
EP89913034A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Haas
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.)
Hans Hollmueller Maschinenbau & Co GmbH
Original Assignee
Hans Hollmueller Maschinenbau & Co GmbH
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 Hans Hollmueller Maschinenbau & Co GmbH filed Critical Hans Hollmueller Maschinenbau & Co GmbH
Publication of EP0406356A1 publication Critical patent/EP0406356A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • C23F1/08—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 system for etching objects, in particular printed circuit boards
  • the object of the present invention is to design an etching system of the type mentioned at the outset in such a way that the density of the etching agent in the etching machine and also in the electrolysis cell are all with a low hysteresis and high accuracy
  • a first buffer tank located in the connection line between the outlet of the electrolytic cell and the inlet of the etching machine;
  • a first control loop which monitors the density of etchant "in the etching machine and feeds a certain density value of the ⁇ tzmaschi ⁇ e from the first buffer tank depleted etchant is exceeded and a corresponding amount enriched ⁇ tz ⁇ dissipates from the etching means in the second buffer tank;
  • a second control circuit which monitors the density of the etchant in the electrolytic cell and, if the electrolyte cell falls below a certain density value, supplies etching agent enriched in the second buffer tank and a corresponding amount of depleted etchant from the electrolytic cell into the first buffer tank dissipates
  • the electrolysis cell works completely independently of the etching machine. Due to the buffer tanks provided, the amounts of depleted etching agents required to maintain the correct density can be supplied to the etching machine easily and at any time. are carried out, regardless of whether the electrolytic cell is currently provided with etched or not. Correspondingly, etching agent enriched can be removed from the etching machine, regardless of whether the electrolytic cell is ready to receive enriched etching agent or not.
  • the electrolysis cell in turn can work completely independently of the amount of etchant to be depleted from the etching machine or the need of the etching machine for depleted etchant. It is stopped when the second buffer tank is empty. Switching the electrolysis cell on and off is only necessary at larger intervals due to the buffering action of the buffer tanks.
  • the electrolysis cell should also be switched off at a second density value which is below the above-mentioned density value.
  • the electrolysis cell is deactivated by switching off the pump, which circulates the etchant through the electrolysis cell, when voltage is applied, the cell contents flowing into the associated collecting container.
  • the etchant fed to the etching machine from the first buffer tank and the etchant fed to the second buffer tank from the etching machine are passed through a heat exchanger, energy is saved.
  • the etchant introduced from the first buffer tank into the etching machine must namely be brought to the working temperature there; The required heat can be extracted to a considerable extent from the etchant, which is removed from the etching machine into the second buffer tank.
  • the outlet point of the line via which the etching machine removes etchant is at the level of the operating level of the sump of the etching machine, and if the delivery rate of the pump, which extracts etchant from the etching machine, is slightly above the delivery rate of the pump, which supplies the etching machine to the etching machine. In this way it is automatically ensured, without special additional measures such as level sensors or the like, that the fill level in the pump sump always remains constant. Because of the higher delivery rate of the draining pump, the fill level can never rise above the mouth of the extraction line.
  • a water control unit which keeps the sum of the fill levels in the different sumps, containers and tanks constant by adding fresh water.
  • the fill levels in the buffer tanks are monitored by level sensors which are connected to the water control unit;
  • condition c) is met anyway by the design of the etching cell (see also the embodiment of the invention according to claim 5). In this case, only the fill levels in the two buffer tanks to be monitored, to which the corresponding amount of fresh water is then supplied.
  • the fresh water is advantageously added to each of the buffer tanks in proportion to the fill levels of these buffer tanks.
  • the fuller buffer tank thus receives a larger amount of fresh water than the empty buffer tank, so that the dilution by fresh water is approximately the same in both buffer tanks.
  • a particular advantage of the use of buffer tanks according to the invention is that the capacity of the electrolysis cell can be smaller than the capacity of the etching machine. This takes into account the fact that the daily operating time of the etching machine generally corresponds to the normal working hours in operation (e.g. 8 hours), while the electrolysis cell can be operated around the clock, i.e. 24 hours a day. According to the different operating times of the electrolytic cell and the etching machine, the capacity of the buffer tanks must be dimensioned.
  • the system for etching objects shown in the drawing comprises as main components an etching machine 1, a metering unit 2, a first buffer tank 3, a second buffer tank 4, an electrolysis cell 5 and a collecting container 6 for etchant discharged from the electrolysis cell 5.
  • the structure of the etching machine 1 is known in principle:
  • the objects 7 to be etched are continuously Continuous process moved from an inlet 8 to an outlet 9 of the etching machine on a roller conveyor system 10. You will pass an upper nozzle assembly 11 and a lower one .
  • the etchant drops back into the sump from the objects 7 to be etched, its chemical composition changing as a result of the etching process and by evaporation processes.
  • the metering unit 2 is provided for monitoring and regulating the chemical composition of the etchant in the etching machine 1.
  • the sump 14 of the etching machine 1 is connected via a connecting line 15 to a container 16 of the dosing unit 2.
  • a pump 17 continuously removes etchant from the container 16 and directs it in a circuit. back into the container 16 via a pH measuring device 18 and a density measuring device 19.
  • the pressure side of the pump 17 is also connected to two injectors 20, 21, in which the flowing etchant NH3 is mixed.
  • the etchant HH ⁇ - flowing through is added, which comes from a storage container and whose flow is determined by a solenoid valve 22.
  • the solenoid valve 22 is controlled electrically by the pH measuring device 18. By adding NH3 via the solenoid valve 22, a minimum pH value of the etchant is ensured in the etching machine 1 by means of the pH measuring device 18.
  • the gas drawn off from the electrolysis cell 5, which essentially contains ammonia, is returned into the etchant via the injector 21 on the right in the drawing. In this way, the evaporation losses at NH3 are kept low and environmental problems are reduced.
  • Density of the etchant in the etching machine 1 which was increased without special precautions by the metal etched off from the objects 7 (in the case of printed circuit boards in general copper), kept at a constant value. This is done in the following way:
  • the buffer tank 3 on the left in the drawing contains a supply of etchant which was supplied from the electrolytic cell 5 in the manner described below.
  • the buffer tank 4 on the right in the drawing contains copper-enriched etching agent of higher density, which is also fed to the electrolysis cell 5 for depletion in a manner which is also to be described.
  • a pump 23 is connected on the suction side to the buffer tank 3 via a line 24. It requests the depleted etchant removed from the buffer tank 3 via a heat exchanger
  • the pump 26 also pushes the etchant removed from the sump 14 of the etching machine 1 through the heat exchanger 25, where a heat exchange takes place between the etchant supplied to the sump 14 and the sump 14 removed.
  • the etchant required by the pump 26 then flows from the heat exchanger 25 further into the second buffer tank 4, in which, as mentioned above, there is etching agent enriched with copper.
  • the pumps 23 and 26 are electrically or - as shown - mechanically connected to one another by a common motor.
  • the arrangement is such that both pumps 23, 26 are always operated at the same time, the delivery rate of the pump 26 always being kept somewhat higher than the delivery rate of the pump 23. In this way it is ensured that the operating level of the etchant is in the Swamp 14 the etching machine 1 is always determined by the junction of the line 27 in the sump 14.
  • the right-hand buffer tank 4 in the drawing is connected via a line 28 to the suction side of a pump 29, which is connected on the pressure side to the sump 32 of the electrolytic cell 5 via a check valve 30 and a flow meter 31.
  • the overflow 33 of the electrolysis cell, from which the depleted etchant flows out, is connected via a line 34 to the first buffer tank 3 on the left in the drawing.
  • a further line 36, in which a magnetic valve 37 is connected, leads from the overflow 34 of the electrolytic cell 5 into the collecting container 6.
  • the sump 38 of the collecting container 6 is connected via a line 39 to a pump 40 which removes that from the sump 38 Etchant via a flow meter 41, to which a non-return valve 42 is connected in parallel, feeds the sump 32 of the electrolytic cell 5.
  • the pump 40 is also connected on the pressure side to a solenoid valve 43 which controls the flow path to a density measuring device 44. The etchant flowing through the density measuring device 44 is returned to the collecting container 6.
  • a hydroxide filter 45 Parallel to the density measuring device 44 is a hydroxide filter 45, the flow of which can be released if necessary by means of a valve 46.
  • Electrolysis cell 5 and collecting container 6 are operated and regulated in the following way:
  • the electrolytic cell 5 must be filled with etchant from the collecting container 6. This is done by means of the pump 40.
  • a level sensor 47 which opens the solenoid valve 43.
  • a flow bypass is released, which reduces the inflow of etchant from the collecting container 6 into the electrolysis cell 5 to the extent required in continuous operation.
  • a large part of the etchant conveyed by the pump 40 now flows back through the density measuring device 44 and through the hydroxide filter 45 to the collecting container 6.
  • the solenoid valve 37 is normally open. This means that the etchant is continuously circulated by the pump 40 via the electrolysis cell 5, its overflow 34 and the solenoid valve 37. If, however, 4 etchant reaches the sump 32 of the electrolytic cell from the buffer tank 4, the level in the sump 38 of the collecting container rises. A level switch 48 registers the rise in the liquid level in the sump 38 and closes the solenoid valve 37. Depleted etchant now flows via line 35 into the buffer tank 3.
  • the density measuring device 44 monitors the copper content of the etchant circulated by the pump 40. If this copper content falls below a certain value, for example below 30 g / l, the pump 29 is activated. On the basis of the processes described above, a corresponding amount of etchant is removed from the electrolytic cell 5 and fed to the buffer tank 3. The supply of enriched etchant from the buffer tank 4 increases the density of the etchant in the electrolytic cell 5 until the density measuring device 44 shuts down the pump 29 again.
  • the electrolytic cell 5 is deactivated when the buffer tank 4 is empty. This is done by switching off the pump 40. As a result, the content of the electrolytic cell flows back into the collecting container 6 via the flow measuring device 41 and_d mainly via the check valve 42, line 39 and pump 40. The electrolysis cell 5 remains however under tension.
  • the electrolytic cell 5 is also always shut down when the density of the contained therein. Etchant drops below a second value, which is below the above-mentioned control point.
  • the density measuring device 19 acting in the first control system ensures a constant density of the etchant in the etching machine 1.
  • the constant density is brought about by supplying depleted etchant from the buffer tank 3 or by removing enriched etchant into the buffer tank 4. Due to the existence of the buffer tanks 3, 4, depleted etchant or space for enriched * etchant is always available, regardless of the respective function of the electrolytic cell 5.
  • the first control system which contains the density measuring device 19 as the “core”, can therefore work completely “autonomously”.
  • the second control system contains the density measuring device 44 as a control unit. It ensures that the density and thus the copper content of the etchant in the electrolytic cell 5 is kept at a certain value. This is done, as described above, by switching the pump 29 on and off. Again, this control system is complete with the first control system, which is the etching machine
  • the electrolytic cell 5 can release depleted etchant into the buffer tank 3 independently of the current demand. Also, the electrolytic cell 5 can according to the requirements of this dominant control loop always enriched etchant from the tank 4 Puffer ⁇ be supplied regardless of whether screened after the state in the etching machine 1 there 'de-enriched Etchant occurs or not.
  • the described decoupling of the two control systems makes it possible to regulate the density of the etchant at the actual crucial point, namely in the etching machine 1 itself, with greater precision and to keep it constant than when using only one control system, which both the etching machine 1 as well as the electrolytic cell 5, would be achievable.
  • the two buffer tanks 3 and 4 can be used in a further advantageous manner, which will now be discussed:
  • the operating times of the etching machine 1 and the electrolysis cell 5 used to regenerate the etchant are identical on a daily basis. If, as described above, buffer tanks 3 and 4 are used, the operating times can be kept different. In this way, a smaller capacity of the electrolysis cell 5 is sufficient; it no longer needs to be adapted to the peak requirements of the etching machine 1.
  • the etching machine 1 was designed so that it sold 9 kg of Cu per hour, ie 72 kg, for an 8-hour working day. In order to recover the same amount of copper in an electrolysis cell 5 which works 24 hours a day, an output of 3 kg Cu / h is sufficient for this. If the depletion in the electrolytic cell is 50 g Cu / 1, this means that 1440 1 of etchant must be buffered. Since, however, in the 8 hours of the operation time of the etching machine 1 480 1 coming in from the electrolytic cell 5 A, every Puffertan 3, 4 1000 1 summarize.
  • the possible continuous operation of the electrolytic cell 5 when using the buffer tanks 3, 4 not only reduces the expenditure on equipment for the entire etching system: it also improves the regeneration process in the electrolytic cell 5.
  • the level levels in the buffer tanks 3, 4 are continuously monitored by level sensors 49 and 50, respectively. These are connected to an electronic water control unit 51. The latter, in turn, controls a first magnetic valve 52, which controls the fresh water supply in the buffer tank 3 on the left in the drawing, and a second solenoid valve 53, which controls the fresh water supply in the electrical lines, which are shown in broken lines in the drawing the drawing right buffer tank 4 controls.
  • the electrolysis cell 5 ensures a constant fill level is ensured there without special measures. It is therefore only necessary to ensure that the sum of the levels in the two buffer tanks 3, 4 also remains constant. This is exactly the task of the water control unit 51. If it detects a decrease in the level in the buffer tanks 3, 4 in such a way that their sum falls below a setpoint value, it opens the solenoid valves 52, 53 until the sum the level has reached the desired value again. In order to avoid undesirable dilutions of the etchant, which could interfere with the operation of the various control loops, the water is added to each of the buffer tanks 3, 4 in proportion to the respective level in these tanks. So is e.g.
  • the level in the left-hand buffer tank 3 in the drawing is twice as high as in the right-hand buffer tank 4 in the drawing, the water is added by the water control unit 51 in such a way that in the left-hand buffer tank 3 twice as much water as in the right-hand one Buffer tank 4 is added.

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Abstract

Une installation de décapage d'objets comprend au moins une machine à décaper dans laquelle du métal est enlevé par décapage des objets traités, le produit décapant s'enrichissant en métal. Le produit décapant est ensuite régénéré par élimination de métal dans au moins une cellule d'électrolyse (5). Deux réservoirs-tampons (3, 4) sont agencés dans les conduites (28, 35) qui relient la machine à décaper (1) et la cellule d'électrolyse. Un premier circuit de réglage (15, 16, 17, 19, 23, 26) maintient une densité essentiellement constante de produit décapant dans la machine à décaper (1). A cet effet, du produit décapant appauvri est amené du premier réservoir-tampon (3) vers la machine à décaper (1) et du produit décapant enrichi est évacué de la machine à décaper (1) vers le second réservoir-tampon (4). Un second circuit de réglage (40, 43, 44) maintient une densité essentiellement constante dans la cellule d'électrolyse (5), du produit décapant enrichi étant amené du second réservoir-tampon (4) vers la cellule d'électrolyse (5) et une quantité correspondante de produit décapant appauvri étant évacuée de la cellule d'électrolyse (5) vers le premier réservoir-tampon (3). Les deux circuits de réglage fonctionnent de manière indépendante.An object stripping installation comprises at least one stripping machine in which metal is removed by stripping the treated objects, the stripping product being enriched in metal. The stripping product is then regenerated by elimination of metal in at least one electrolysis cell (5). Two buffer tanks (3, 4) are arranged in the pipes (28, 35) which connect the pickling machine (1) and the electrolysis cell. A first adjustment circuit (15, 16, 17, 19, 23, 26) maintains an essentially constant density of stripping product in the stripping machine (1). For this purpose, depleted stripping product is fed from the first buffer tank (3) to the stripping machine (1) and enriched stripping product is discharged from the stripping machine (1) to the second buffer tank (4). . A second adjustment circuit (40, 43, 44) maintains an essentially constant density in the electrolysis cell (5), enriched stripping product being supplied from the second buffer tank (4) to the electrolysis cell (5). and a corresponding quantity of depleted stripping product being discharged from the electrolysis cell (5) to the first buffer tank (3). The two adjustment circuits operate independently.

Description

Anlage zum Ätzen von Gegenständen Plant for etching objects
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Ätzen von Gegen¬ ständen, insbesondere von Leiterplatten, mitThe invention relates to a system for etching objects, in particular printed circuit boards
a) mindestens einer Ätzmaschine, in welcher Metall von den Gegenständen abgeätzt wird, wobei sich das Ätzmittel mit Metall anreichert;a) at least one etching machine in which metal is etched away from the objects, the etching agent being enriched with metal;
b) mindestens einer Elek rolysezelle, in welcher angerei¬ chertes Ätzmittel abgereichert wird;b) at least one electrolytic cell in which enriched etchant is depleted;
c) mindestens einem elektronischen Regelkreis, der den Austausch von Ätzmittel zwischen der Ätzmaschine und der Elektrolysezelle so steuert, daß die Dichte des Ätz¬ mittels in der Ätzmaschine im wesentlichen konstant istc) at least one electronic control circuit which controls the exchange of etchant between the etching machine and the electrolysis cell in such a way that the density of the etchant in the etching machine is essentially constant
Bei bekannten Ätzanlagen dieser Art ist nur ein einziger Regelkreis vorhanden, welcher versucht, die Dichte des Atz¬ mittels in der Atzmaschine durch geeigneten Betrieb der Elektrolysezelle konstant zu halten. Dieses Regelsvstem arbeitet verhältnismäßig trage, so daß es zu erheblichem Unter- bzw. Überschießen der Metallkonzentratlon in dem in der Atzmaschine befindlichen Atzmittel kommen kann. Außerdem ist ein diskontinuierlicher Betrieb mit häufigem Ein- und Ausschalten der Elektrolysezelle die Folge, was die Qualität des abgeschiedenen Kupfers ungünstig beein¬ flußt. Es kann auch zu Ablösungen der Kupferschicht kommen, was zu Kurzschlüssen führen kann.In known etching systems of this type, there is only a single control circuit which tries to keep the density of the etching means in the etching machine constant by suitable operation of the electrolysis cell. This Regelsvstem works relatively sluggish, so that there can be considerable overshoot or overshoot of the metal concentrate in the etchant located in the etching machine. In addition, a discontinuous operation with frequent switching on and off of the electrolysis cell is the result, which has an adverse effect on the quality of the deposited copper. Detachment of the copper layer can also occur, which can lead to short circuits.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ätzanlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Dichte des Atzmittels in der Ätzmaschine wie auch der Elektrolyse¬ zelle mit geringer Hysterese und hoher Genauigkeit auf einemThe object of the present invention is to design an etching system of the type mentioned at the outset in such a way that the density of the etching agent in the etching machine and also in the electrolysis cell are all with a low hysteresis and high accuracy
ERSATZBLATT konstanten Wert gehalten werden kann.ER S ATZBLATT constant value can be kept.
Eine erfindungsgemäße Ätzanlage, mit welcher diese Aufgabe gelöst wird, ist gekennzeichnet durchAn etching system according to the invention, with which this object is achieved, is characterized by
d) einen ersten Puffertank, der in der Verbindungsleitung zwischen dem Auslaß der Elektrolysezelle und dem Einlaß der Ätzmaschine liegt;d) a first buffer tank located in the connection line between the outlet of the electrolytic cell and the inlet of the etching machine;
e) einen zweiten Puffertank, der in der Verbindungsleitung zwischen dem Auslaß der Ätzmaschine und dem Einlaß der Elektrolysezelle liegt;e) a second buffer tank located in the connecting line between the outlet of the etching machine and the inlet of the electrolytic cell;
f) einen ersten Regelkreis, der die Dichte des Ätzmittels" in der Ätzmaschine überwacht und bei Überschreiten eines bestimmten Dichtewertes der Ätzmaschiπe aus dem ersten Puffertank abgereichertes Ätzmittel zuführt und aus der Ätzmaschine eine entsprechende Menge angereicherten Ätz¬ mittels in den zweiten Puffertank abführt;f) a first control loop which monitors the density of etchant "in the etching machine and feeds a certain density value of the Ätzmaschiπe from the first buffer tank depleted etchant is exceeded and a corresponding amount enriched Ätz¬ dissipates from the etching means in the second buffer tank;
g) einen zweiten Regelkreis, der die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle überwacht und bei Unterschrei¬ ten eines bestimmten Dichtewertes der Elektroly ezelle aus dem zweiten Puffertank angereichertes Ätzmittel zu- führt und aus der Elektrolysezelle eine entsprechende Menge abgereicherten Ätzmittels in den ersten Puffer¬ tank abführt,g) a second control circuit which monitors the density of the etchant in the electrolytic cell and, if the electrolyte cell falls below a certain density value, supplies etching agent enriched in the second buffer tank and a corresponding amount of depleted etchant from the electrolytic cell into the first buffer tank dissipates
derart, daß die beiden Regelkreise durch die Puffertanks voneinander entkoppelt sind und unabhängig voneinander arbeiten.such that the two control loops are decoupled from one another by the buffer tanks and work independently of one another.
Erfindungsgemäß arbeitet also die Elektrolysezelle voll¬ ständig unabhängig von der Ätzmaschine. Aufgrund der vor- gesehenen Puffertanks können der Ätzmaschine die zur Auf¬ rechterhaltung der richtigen Dichte erforderlichen Mengen an abgereicherte Ätzmittel problemlos und jederzeit zu- geführt werden, unabhängig davon, ob die Elektrolysezelle gerade abgerelchertes Ätzmittel bereitstellt oder nicht. Entsprechend kann der Ätzmaschine angereichertes Ätzmittel entnommen werden, unabhängig davon, ob die Elektrolysezelle zur Aufnahme von angereichertem Ätzmittel bereit ist oder nicht. Die Elektrolysezelle ihrerseits kann vollständig unabhängig von dem Anfall abzureicherndem Ätzmittel aus der Ätzmaschine bzw. dem Bedarf der Ätzmaschine an abgerei- chertem Ätzmittel arbeiten. Sie wird stillgesetzt, wenn die der zweite Puffertank leer ist. Ein Ein- und Ausschalten der Elektrolysezelle ist durch die Pufferwirkung der Puffer¬ tanks nur in größeren zeitlichen Abständen erforderlich.According to the invention, the electrolysis cell works completely independently of the etching machine. Due to the buffer tanks provided, the amounts of depleted etching agents required to maintain the correct density can be supplied to the etching machine easily and at any time. are carried out, regardless of whether the electrolytic cell is currently provided with etched or not. Correspondingly, etching agent enriched can be removed from the etching machine, regardless of whether the electrolytic cell is ready to receive enriched etching agent or not. The electrolysis cell in turn can work completely independently of the amount of etchant to be depleted from the etching machine or the need of the etching machine for depleted etchant. It is stopped when the second buffer tank is empty. Switching the electrolysis cell on and off is only necessary at larger intervals due to the buffering action of the buffer tanks.
Aus Sicherheitsgründen sollte die Elektrolysezelle auch bei einem zweiten Dichtewert, der unter dm oben genannten Dichtewert liegt, abgeschaltet werden.For safety reasons, the electrolysis cell should also be switched off at a second density value which is below the above-mentioned density value.
Zweckmäßig ist, wenn die Elektrolysezelle durch Abschalten der Pumpe, welche das Ätzmittel durch die Elektrolysezelle umwälzt, bei anliegender Spannung außer Funktion gesetzt wird, wobei der Zelleninhalt in den zugehörigen Sammelbe¬ hälter fließt.It is expedient if the electrolysis cell is deactivated by switching off the pump, which circulates the etchant through the electrolysis cell, when voltage is applied, the cell contents flowing into the associated collecting container.
Wenn, wie in Anspruch 4 dargelegt, das der Atzmaschine aus dem ersten Puffertank zugeführte Ätzmittel und das dem zweiten Puffertank aus der Ätzmaschine zugeführte Ätzmittel durch einen Wärmetauscher geführt werden, wird Energie ge¬ spart. Das aus dem ersten Puffertank in die Ätzmaschine eingebrachte Ätzmittel muß nämlich auf die dortige Arbeits- temperatur gebracht werden; die erforderliche Wärme kann dem Ätzmittel in erheblichem Umfange entzogen werden, wel¬ ches aus der Ätzmaschine in den zweiten Puffertank abgeführt wird.If, as stated in claim 4, the etchant fed to the etching machine from the first buffer tank and the etchant fed to the second buffer tank from the etching machine are passed through a heat exchanger, energy is saved. The etchant introduced from the first buffer tank into the etching machine must namely be brought to the working temperature there; The required heat can be extracted to a considerable extent from the etchant, which is removed from the etching machine into the second buffer tank.
Dabei ist wiederum von Vorteil, wenn die Mündungsstelle der Leitung, über welche der Ätzmaschrne Ätzmittel ent¬ nommen wird, in der Höhe des Betriebsniveaus des Sumpfes der Ätzmaschine liegt, und wenn die Förderleistung der Pumpe, welche der Ätzmaschine Ätzmittel entnimmt, gering¬ fügig über der Förderleistung der Pumpe liegt, welche der Ätzmaschine Ätzmittel zuführt. Auf diese Weise ist auto- matisch, ohne besondere zusätzliche Maßnahmen wie Niveau- fühler oder dergleichen, gewährleistet, daß der Füllstand im Pu peπsumpf stets konstant bleibt. Durch die höhere Förderleistung der abführenden Pumpe kann nämlich der Füll¬ stand niemals über die Mündungsstelle der Entnah elei- tung ansteigen.It is again advantageous if the outlet point of the line via which the etching machine removes etchant is at the level of the operating level of the sump of the etching machine, and if the delivery rate of the pump, which extracts etchant from the etching machine, is slightly above the delivery rate of the pump, which supplies the etching machine to the etching machine. In this way it is automatically ensured, without special additional measures such as level sensors or the like, that the fill level in the pump sump always remains constant. Because of the higher delivery rate of the draining pump, the fill level can never rise above the mouth of the extraction line.
In Ätzanlagen der eingangs genannten Art, verstärkt aber bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, treten Flüssig¬ keitsverluste durch Verdunstung ein. Diese müssen ausge- glichen werden. Hierzu ist nach einem Merkmal der Erfindung eine Wasser-Steuereinheit vorgesehen, welche die Summe der Füllstände in den verschiedenen Sümpfen, Behältern und Tanks durch Zugabe von Frischwasser konstant hält.In etching systems of the type mentioned at the outset, but increasingly in the embodiment according to the invention, liquid losses occur as a result of evaporation. These have to be balanced. For this purpose, according to a feature of the invention, a water control unit is provided which keeps the sum of the fill levels in the different sumps, containers and tanks constant by adding fresh water.
Schaltungstechπisch und apparativ ist dabei diejenige Aus¬ führungsform besonders günstig, bei welcherIn terms of circuit technology and apparatus, the embodiment in which it is particularly favorable
a) die Füllstände in den Puffertanks durch Niveaufühler überwacht werden, welche mit der Wasser-Steuereinheit verbunden sind;a) the fill levels in the buffer tanks are monitored by level sensors which are connected to the water control unit;
b) die Summe der Füllstände in den Puffertanks durch Zugabe von Frischwasser konstant gehalten wird;b) the sum of the fill levels in the buffer tanks is kept constant by adding fresh water;
c) die Füllstände in den sonstigen Teilen der Anlage un¬ abhängig von der Zugabe von Frischwasser konstant -ge¬ halten werden.c) the fill levels in the other parts of the system are kept constant regardless of the addition of fresh water.
Im allgemeinen ist die obige Bedingung c) ohnehin durch die Bauweise der Ätzzelle (vergl. auch die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5) erfüllt. In diesem Falle brauchen somit nur noch die Füllstände in den beiden Puffer- tanks überwacht zu werden, denen dann auch die entspre¬ chende Menge Frischwasser zugeführt wird.In general, the above condition c) is met anyway by the design of the etching cell (see also the embodiment of the invention according to claim 5). In this case, only the fill levels in the two buffer tanks to be monitored, to which the corresponding amount of fresh water is then supplied.
Um nun zu vermeiden, daß die Zuführung von Frischwasser in die Puffe-rtanks zu unerwünschten Verdünnungen des hierin enthaltenen Ätzmittels führt, erfolgt vorteilhaft die Zugabe von Frischwasser in jeden der Puffertanks im Verhältnis der Füllstände dieser Puffertanks. Der vollere Puffertank erhält somit eine größere Menge Frischwasser als der leerere Puffer tank, so daß die Verdünnung durch Frischwasser in beiden Puffertanks etwa dieselbe ist.In order to avoid that the supply of fresh water into the buffer tanks leads to undesirable dilutions of the etchant contained therein, the fresh water is advantageously added to each of the buffer tanks in proportion to the fill levels of these buffer tanks. The fuller buffer tank thus receives a larger amount of fresh water than the empty buffer tank, so that the dilution by fresh water is approximately the same in both buffer tanks.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung von Puffertanks besteht darin, daß gemäß Anspruch 8 die Kapazität der Elektrolysezelle kleiner als die Kapazität der Atzmaschine sein kann. Dabei wird der Tatsacne Rechnung getragen, daß im allgemeinen die tägliche BetrleDsdauer der Atzmaschine der normalen Arbeitszeit im Betrieb ent¬ spricht (z.B. 8 Stunden), wahrend die Elektrolysezelle problemlos rund um die Uhr, also 24 Stunden am Tag, betrie¬ ben werden kann. Entsprechend den unterschiedlichen Betriebs zeiten der Elektrolysezelle und der Atzmaschine muß das Fassungs ermögen der Puffertanks dimensioniert werden.A particular advantage of the use of buffer tanks according to the invention is that the capacity of the electrolysis cell can be smaller than the capacity of the etching machine. This takes into account the fact that the daily operating time of the etching machine generally corresponds to the normal working hours in operation (e.g. 8 hours), while the electrolysis cell can be operated around the clock, i.e. 24 hours a day. According to the different operating times of the electrolytic cell and the etching machine, the capacity of the buffer tanks must be dimensioned.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an¬ hand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch eine Anlage zum Ätzen von Gegenständen.An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing; the only figure shows schematically a system for etching objects.
Die in der Zeichnung dargestellte Anlage zum Ätzen von Gegenständen umfaßt als Hauptkomponenten eine Ätzmaschine 1 , eine Dosiereinheit 2 , einen ersten Puffertank 3, einen zweiten Puffertank 4, eine Elektrolyseze-lle 5 sowie einen Sammelbehälter 6 für aus der Elektrolysezelle 5 abgelasse¬ nes Ätzmittel .The system for etching objects shown in the drawing comprises as main components an etching machine 1, a metering unit 2, a first buffer tank 3, a second buffer tank 4, an electrolysis cell 5 and a collecting container 6 for etchant discharged from the electrolysis cell 5.
Der Aufbau der Ätzmaschine 1 ist grundsätzlich bekannt: Die zu ätzenden Gegenstande 7 werden im kontinuierlichen Durchlaufverfahren von einem Einlauf 8 zu einem Auslauf 9 der Ätzmaschine auf einem Rollenfördersystem 10 bewegt. Sie passieren dabei einen oberen Düsenstock 11 sowie einen unteren. Düsenstuck 12, von denen sie mit Ätzmittel besprüht werden. Dieses wird von einer Pumpe 13, die saugseitig mit dem Sumpf 14 der Ätzmaschine verbunden ist, den Düsenstöcken 11, 12 zugeführt. Von den zu ätzenden Gegenständen 7 tropft das Ätzmittel in den Sumpf zurück, wobei es aufgrund des Ätzvorganges und durch Verdampfungsvorgänge seine chemische Zusammensetzung ändert.The structure of the etching machine 1 is known in principle: The objects 7 to be etched are continuously Continuous process moved from an inlet 8 to an outlet 9 of the etching machine on a roller conveyor system 10. You will pass an upper nozzle assembly 11 and a lower one . Nozzle piece 12, from which they are sprayed with etchant. This is fed to the nozzle assemblies 11, 12 by a pump 13, which is connected on the suction side to the sump 14 of the etching machine. The etchant drops back into the sump from the objects 7 to be etched, its chemical composition changing as a result of the etching process and by evaporation processes.
Zur Überwachung und Regelung der chemischen Zusammensetzung des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 ist die Dosiereinheit 2 vorgesehen. Der Sumpf 14 der Ätzmaschine 1 steht über eine Verbindungsleitung 15 mit einem Behälter 16 der Dosier¬ einheit 2 in Verbindung. Eine Pumpe 17 entnimmt dem Behälter 16 kontinuierlich Ätzmittel und leitet dieses im Kreislauf . über eine pH-Meßeinrichtung 18 sowie eine Dichtemeßeinrich¬ tung 19 in den Behälter 16 zurück. Die Druckseite der Pumpe 17 ist außerdem mit zwei Injektoren 20, 21 verbunden, in denen dem durchströmenden Ätzmittel NH3 zugemischt wird. In dem in der Zeichnung linken Injektor 20 wird dem durch¬ strömenden Ätzmittel HH ~- beigegeben, welches aus einem Vorratsbehälter stammt und dessen Strömung von einem Magnet- ventil 22 bestimmt wird. Das Magnetventil 22 wird dabei elektrisch von der pH-Meßeinrichtung 18 angesteuert. Durch Zugabe von NH3 über das Magnetventil 22 wird also mittels der pH-Meßeinrichtung 18 ein Mindest-pH-Wert des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 sichergestellt.The metering unit 2 is provided for monitoring and regulating the chemical composition of the etchant in the etching machine 1. The sump 14 of the etching machine 1 is connected via a connecting line 15 to a container 16 of the dosing unit 2. A pump 17 continuously removes etchant from the container 16 and directs it in a circuit. back into the container 16 via a pH measuring device 18 and a density measuring device 19. The pressure side of the pump 17 is also connected to two injectors 20, 21, in which the flowing etchant NH3 is mixed. In the injector 20 on the left in the drawing, the etchant HH ~ - flowing through is added, which comes from a storage container and whose flow is determined by a solenoid valve 22. The solenoid valve 22 is controlled electrically by the pH measuring device 18. By adding NH3 via the solenoid valve 22, a minimum pH value of the etchant is ensured in the etching machine 1 by means of the pH measuring device 18.
Über den in der Zeichnung rechten Injektor 21 wird das von der Elektrolysezelle 5 abgesaugte Gas, welches im wesentli¬ chen Ammoniak enthält, in das Ätzmittel zurückgegeben. Auf diese Weise werden die Verdunstungsverluste an NH3 klein- gehalten und Umweltprobleme reduziert.The gas drawn off from the electrolysis cell 5, which essentially contains ammonia, is returned into the etchant via the injector 21 on the right in the drawing. In this way, the evaporation losses at NH3 are kept low and environmental problems are reduced.
Mittels der oben erwähnten Dichtemeßeinrichtung 19 wird die Dichte des Atzmittels in der Atzmaschine 1 , die sich ohne besondere Vorkehrungen durch das von den Gegenstanden 7 abgeätzte Metall (im Falle von Leiterplatten im allgemeinen Kupfer) erhohen wurde, auf konstantem Wert gehalten. Dies geschieht in folgender Weise:By means of the above-mentioned density measuring device 19 Density of the etchant in the etching machine 1, which was increased without special precautions by the metal etched off from the objects 7 (in the case of printed circuit boards in general copper), kept at a constant value. This is done in the following way:
Der in der Zeichung linke Puffertank 3 enthalt einen Vorrat an Ätzmittel, welcher in weiter unten beschriebener Weise von der Elektrolysezelle 5 her zugeführt wurde. Der in der Zeichnung rechte Puffertank 4 dagegen enthalt mit Kupfer angereichertes Atzmittel höherer Dichte welches in eben¬ falls noch zu beschreibender Weise der Elektrolysezelle 5 zur Abreicherung zugeleitet wird.The buffer tank 3 on the left in the drawing contains a supply of etchant which was supplied from the electrolytic cell 5 in the manner described below. The buffer tank 4 on the right in the drawing, on the other hand, contains copper-enriched etching agent of higher density, which is also fed to the electrolysis cell 5 for depletion in a manner which is also to be described.
Eine Pumpe 23 ist saugseitig über eine Leitung 24 mit dem Puffertank 3 verbunden. Sie fordert das dem Puffertank 3 entnommene, abgereicherte Atzmittel über einen WärmetauscherA pump 23 is connected on the suction side to the buffer tank 3 via a line 24. It requests the depleted etchant removed from the buffer tank 3 via a heat exchanger
25 in den Sumpf 14 der Atzmaschine 1. Eine weitere Pumpe25 in the sump 14 of the etching machine 1. Another pump
26 ist über eine Leitung 27 saugseitig mit dem Sumpf 14 der Atzmaschine 1 verbunden. Die Mundungsstelle der Leitung26 is connected on the suction side to the sump 14 of the etching machine 1 via a line 27. The mouth of the line
27 liegt in einer Hohe, welche dem Betriebsniveau des Sump¬ fes 14 in der Atzmaschine 1 entspricht. Die Pumpe 26 funrt das dem Sumpf 14 der Atzmaschine 1 entnommene Atzmittel ebenfalls durch den Wärmetauscher 25, wo zwischen dem dem Sumpf 14 zugefuhrten und dem dem Sumpf 14 entnommenen Atz¬ mittel ein Wärmeaustausch stattfindet. Das von der Pumpe 26 geforderte Atzmittel fließt dann vom Wärmetauscher 25 weiter in den zweiten Puffertank 4, in dem sich, wie oben erwähnt, mit Kupfer angereichertes Ätzmittel befindet.27 is at a height which corresponds to the operating level of the sump 14 in the etching machine 1. The pump 26 also pushes the etchant removed from the sump 14 of the etching machine 1 through the heat exchanger 25, where a heat exchange takes place between the etchant supplied to the sump 14 and the sump 14 removed. The etchant required by the pump 26 then flows from the heat exchanger 25 further into the second buffer tank 4, in which, as mentioned above, there is etching agent enriched with copper.
Die Pumpen 23 und 26 sind elektrisch oder - wie dargestellt - mechanisch durch einen gemeinsamen Motor miteinander ver¬ bunden. Die Anordnung ist derart, daß beide Pumpen 23, 26 immer gleichzeitig betrieben werden, wobei die Forderleistun der Pumpe 26 stets etwas hoher gehalten wird als die För¬ derleistung der Pumpe 23. Auf diese Weise ist sicherge¬ stellt, daß das Betriebsniveau des Atzmittels im Sumpf 14 der Ätzmaschine 1 stets durch die Mündungsstelle der Lei¬ tung 27 in den Sumpf 14 bestimmt ist.The pumps 23 and 26 are electrically or - as shown - mechanically connected to one another by a common motor. The arrangement is such that both pumps 23, 26 are always operated at the same time, the delivery rate of the pump 26 always being kept somewhat higher than the delivery rate of the pump 23. In this way it is ensured that the operating level of the etchant is in the Swamp 14 the etching machine 1 is always determined by the junction of the line 27 in the sump 14.
Der in der Zeichnung rechte Puffertank 4 ist über eine Leitung 28 mit der Saugseite einer Pumpe 29 verbunden, die druckseitig über ein Rückschlagventil 30 sowie einen Durch¬ flußmengenmesser 31 mit dem Sumpf 32 der Elektrolysezelle 5 in Verbindung steht.The right-hand buffer tank 4 in the drawing is connected via a line 28 to the suction side of a pump 29, which is connected on the pressure side to the sump 32 of the electrolytic cell 5 via a check valve 30 and a flow meter 31.
Der Überlauf 33 der Elektrolysezelle, aus welchem das ab- gereicherte Ätzmittel ausfließt, steht über eine Leitung 34 mit dem in der Zeichnung linken, ersten Puffertank 3 in Verbindung. Eine weitere Leitung 36, in welche ein Mag¬ netventil 37 geschaltet ist, führt vom Überlauf 34 der Elektrolysezelle 5 in den Sammelbehälter 6. Der Sumpf 38 des Sammelbehälters 6 ist über eine Leitung 39 mit einer Pumpe 40 verbunden» welche das dem Sumpf 38 entnommene Ätz¬ mittel über einen Durchflußmengenmesser 41, dem ein Rück¬ schlagventil 42 parallel geschaltet ist, dem Sumpf 32 der Elektrolysezelle 5 zuführt. Die Pumpe 40 steht druckseitig außerdem mit einem Magnetventil 43 in Verbindung, welches den Strömungsweg zu einer Dichtemeßeinrichtung 44 kontrol¬ liert. Das die Dichtemeßeinrichtung 44 durchströmende Ätz¬ mittel wird in den Auffangbehälter 6 zurückgeführ .The overflow 33 of the electrolysis cell, from which the depleted etchant flows out, is connected via a line 34 to the first buffer tank 3 on the left in the drawing. A further line 36, in which a magnetic valve 37 is connected, leads from the overflow 34 of the electrolytic cell 5 into the collecting container 6. The sump 38 of the collecting container 6 is connected via a line 39 to a pump 40 which removes that from the sump 38 Etchant via a flow meter 41, to which a non-return valve 42 is connected in parallel, feeds the sump 32 of the electrolytic cell 5. The pump 40 is also connected on the pressure side to a solenoid valve 43 which controls the flow path to a density measuring device 44. The etchant flowing through the density measuring device 44 is returned to the collecting container 6.
Parallel zur Dichtemeßeinrichtung 44 liegt ein Hydroxid- Filter 45, dessen Durchströmung bei Bedarf mittels eines Ventils 46 freigegeben werden kann.Parallel to the density measuring device 44 is a hydroxide filter 45, the flow of which can be released if necessary by means of a valve 46.
Elektrolysezelle 5 und Sammelbehälter 6 werden in folgender Weise betrieben und geregelt:Electrolysis cell 5 and collecting container 6 are operated and regulated in the following way:
Zu Betriebsbeginn muß die Elektrolysezelle 5 mit Ätzmittel aus dem Sammelbehälter 6 angefüllt werden. Dies geschieht mittels der Pumpe 40. Hat die Elektrolysezelle 5 ihr Füll¬ niveau erreicht, so wird dies von einem Niveaufühler 47 festgestellt, welcher das Magnetventil 43 öffnet. Hierdurch wird ein Strömungsbypass freigegeben, der die Zuströmung von Ätzmittel aus dem Sammelbehälter 6 in die Elektrolyse¬ zelle 5 auf das im kontinuierlichen Betrieb erforderliche Maß verringert. Ein Großteil des von der Pumpe 40 geförder¬ ten Ätzmittels strömt nunmehr durch die Dichtemeßeinπch- tung 44 und durch das Hydroxidfilter 45 zum Sammelbehälter 6 zurück .At the start of operation, the electrolytic cell 5 must be filled with etchant from the collecting container 6. This is done by means of the pump 40. When the electrolysis cell 5 has reached its filling level, this is determined by a level sensor 47 which opens the solenoid valve 43. Hereby a flow bypass is released, which reduces the inflow of etchant from the collecting container 6 into the electrolysis cell 5 to the extent required in continuous operation. A large part of the etchant conveyed by the pump 40 now flows back through the density measuring device 44 and through the hydroxide filter 45 to the collecting container 6.
Normalerweise ist das Magnetventil 37 offen. Das heißt, das Ätzmittel wird von der Pumpe 40 über die Elektrolyse¬ zelle 5, deren Überlauf 34 und das Magnetventil 37 konti¬ nuierlich umgewälzt. Gelangt jedoch aus dem Puffertank 4 Ätz¬ mittel in den Sumpf 32 der Elektrolysezelle, so steigt das Niveau im Sumpf 38 des Sammelbehälters an. Ein Niveauschal- ter 48 registriert das Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels im Sumpf 38 und schließt das Magnetventil 37. Nunmehr fließt abgereichertes Ätzmittel über die Leitung 35 in den Puffer¬ tank 3.The solenoid valve 37 is normally open. This means that the etchant is continuously circulated by the pump 40 via the electrolysis cell 5, its overflow 34 and the solenoid valve 37. If, however, 4 etchant reaches the sump 32 of the electrolytic cell from the buffer tank 4, the level in the sump 38 of the collecting container rises. A level switch 48 registers the rise in the liquid level in the sump 38 and closes the solenoid valve 37. Depleted etchant now flows via line 35 into the buffer tank 3.
Die Dichtemeßeinrichtung 44 überwacht den Kupfergehalt des von der Pumpe 40 umgewälzten Ätzmittels. Fällt dieser Kup¬ fergehalt unter einen bestimmten Wert, beispielsweise unter 30 g/1 ab, so wird die Pumpe 29 in Funktion gesetzt. Auf¬ grund der oben geschilderten Vorgänge wird hierbei eine entsprechende Menge Ätzmittel der Elektrolysezelle 5 ent¬ nommen und dem Puffertank 3 zugeführt. Die Zufuhr von angereichertem Ätzmittel aus dem Puffertank 4 erhöht die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle 5 so weit, bis die Dichtemesseinrichtung 44 die Pumpe 29 wieder still- legt.The density measuring device 44 monitors the copper content of the etchant circulated by the pump 40. If this copper content falls below a certain value, for example below 30 g / l, the pump 29 is activated. On the basis of the processes described above, a corresponding amount of etchant is removed from the electrolytic cell 5 and fed to the buffer tank 3. The supply of enriched etchant from the buffer tank 4 increases the density of the etchant in the electrolytic cell 5 until the density measuring device 44 shuts down the pump 29 again.
Die Elektrolysezelle 5 wird außer Funktion gesetzt, wenn der Puffertank 4 leer ist. Dies geschieht durch Abschalten der Pumpe 40. Dadurch fließt der Inhalt der Elektrolysezelle über die Durchflußmeßeinrichtung 41 un_d hauptsächlich über das Rückschlagventil 42, Leitung 39 und Pumpe 40 in den Sammelbehälter 6 zurück. Die Elektrolvsezelle 5 bleibt jedoch unter Spannung.The electrolytic cell 5 is deactivated when the buffer tank 4 is empty. This is done by switching off the pump 40. As a result, the content of the electrolytic cell flows back into the collecting container 6 via the flow measuring device 41 and_d mainly via the check valve 42, line 39 and pump 40. The electrolysis cell 5 remains however under tension.
Aus Sicherheitsgründen wird die Elektrolysezelle 5 außer¬ dem immer dann stillgesetzt, wenn die Dichte des in ihr enthaltenen. Ätzmittels unter einen zweiten Wert abfällt, der unter dem oben genannten Regelpuπkt liegt.For safety reasons, the electrolytic cell 5 is also always shut down when the density of the contained therein. Etchant drops below a second value, which is below the above-mentioned control point.
Die gesamte, oben beschriebene Anlage enthält offensicht¬ lich zwei Regelsysteme, welche durch die beiden Puffertanks 3, 4 voneinander entkoppelt sind:The entire system described above obviously contains two control systems, which are decoupled from one another by the two buffer tanks 3, 4:
Die im ersten Regelsystem wirkende Dichtemeßeinrichtung 19 sorgt für eine konstante Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1. Die konstante Dichte wird durch Zufuhr von abgereichertem Ätzmittel aus dem Puffertank 3 bzw. durch Abfuhr von angereichertem Ätzmittel in den Puffertank 4 bewirkt. Aufgrund der Existenz der Puffertanks 3, 4 steht unabhängig von der jeweiligen Funktion der Elektrolysezelle 5 immer abgereichertes Ätzmittel bzw. Platz für angereicher* tes Ätzmittel zur Verfügung. Das erste Regelsystem, welches als "Kern" die Dichtemeßeinrichtung 19 enthält, kann also völlig "autonom" arbeiten.The density measuring device 19 acting in the first control system ensures a constant density of the etchant in the etching machine 1. The constant density is brought about by supplying depleted etchant from the buffer tank 3 or by removing enriched etchant into the buffer tank 4. Due to the existence of the buffer tanks 3, 4, depleted etchant or space for enriched * etchant is always available, regardless of the respective function of the electrolytic cell 5. The first control system, which contains the density measuring device 19 as the “core”, can therefore work completely “autonomously”.
Das zweite Regelsystem enthält als steuernde Einheit die Dichtemeßeinrichtung 44. Sie sorgt dafür, daß die Dichte und somit der Kupfergehalt des Ätzmittels in der Elektro¬ lysezelle 5 auf einem bestimmten Wert gehalten wird. Dies geschieht, wie oben beschrieben, durch Ein- bzw. Ausschal¬ ten der Pumpe 29. Wiederum ist dieses Regelsystem vollstän- dig von dem erstem Regelsystem, welches die ÄtzmaschineThe second control system contains the density measuring device 44 as a control unit. It ensures that the density and thus the copper content of the etchant in the electrolytic cell 5 is kept at a certain value. This is done, as described above, by switching the pump 29 on and off. Again, this control system is complete with the first control system, which is the etching machine
1 beinhaltet, entkoppelt, da die Elektrolysezelle 5 unab¬ hängig vom momentanen Bedarf abgereichertes Ätzmittel in den Puffertank 3 abgeben kann. Ebenso kann der Elektrolysezelle 5 entsprechend den Anforderungen des diese beherrschenden Regelkreises stets angereichertes Ätzmittel aus dem Puffer¬ tank 4 zugeführt werden, unabhängig davon, ob nach dem Zustand in der Ätzmaschine 1 dort gera'de angereichertes Ätzmittel anfällt oder nicht.1 includes, decoupled, since the electrolysis cell 5 can release depleted etchant into the buffer tank 3 independently of the current demand. Also, the electrolytic cell 5 can according to the requirements of this dominant control loop always enriched etchant from the tank 4 Puffer¬ be supplied regardless of whether screened after the state in the etching machine 1 there 'de-enriched Etchant occurs or not.
Durch die beschriebene Entkopplung der beiden Regelsysteme ist es möglich, die Dichte des Ätzmittels an der eigentlicn entscheidenden Stelle, nämlich in der Ätzmaschine 1 selbst, mit größerer Präzision zu regeln und konstant zu halten als dies bei Verwendung nur eines Regelsystemes , welches sowohl die Ätzmaschine 1 als auch die Elektrolysezelle 5 umfaßt, erzielbar wäre. Die beiden Puffertanks 3 und 4 lassen sich jedoch in weiterer vorteilhafter Weise nutzen, worauf nunmehr eingegangen wird:The described decoupling of the two control systems makes it possible to regulate the density of the etchant at the actual crucial point, namely in the etching machine 1 itself, with greater precision and to keep it constant than when using only one control system, which both the etching machine 1 as well as the electrolytic cell 5, would be achievable. However, the two buffer tanks 3 and 4 can be used in a further advantageous manner, which will now be discussed:
Bei bekannten Atzanlagen sind die Betriebszeiten der Atz¬ maschine 1 sowie der zur Regeneration des Atzmittels be- nutzten Elektrolysezelle 5 täglich identisch. Verwendet man, wie oben beschrieben, Puffertanks 3 und 4, so können die Betriebszeiten unterschiedlich gehalten werden. Auf diese Weise ist eine kleinere Kapazität der Elektrolvse- zelle 5 ausreichend; sie braucht nicht mehr an den Spitzen- bedarf der Atzmaschine 1 angepaßt zu werden.In known etching systems, the operating times of the etching machine 1 and the electrolysis cell 5 used to regenerate the etchant are identical on a daily basis. If, as described above, buffer tanks 3 and 4 are used, the operating times can be kept different. In this way, a smaller capacity of the electrolysis cell 5 is sufficient; it no longer needs to be adapted to the peak requirements of the etching machine 1.
Ein Beispiel :An example :
Die Atzmaschine 1 sei so ausgelegt, daß sie 9 kg Cu pro Stunde, d.h. 72 kg bei einem 8-stundιgen Arbeitstag abatzt. Um die gleiche Kupfermenge in einer Elektrolysezelle 5 zu¬ rückzugewinnen, die 24 Stunden am Tag arbeitet, genügt für diese eine Leistung von 3 kg Cu/h. Wenn die Abreicherung in der Elektrolysezelle 50 g Cu/1 beträgt, bedeutet dies, daß 1440 1 Ätzmittel gepuffert werden müssen. Da aber in den 8 Stunden der Betriebszeit der Ätzmaschine 1 ca. 480 1 von der Elektrolysezelle 5 zurückkommenA muß jeder Puffertan 3, 4 ca. 1000 1 fassen.The etching machine 1 was designed so that it sold 9 kg of Cu per hour, ie 72 kg, for an 8-hour working day. In order to recover the same amount of copper in an electrolysis cell 5 which works 24 hours a day, an output of 3 kg Cu / h is sufficient for this. If the depletion in the electrolytic cell is 50 g Cu / 1, this means that 1440 1 of etchant must be buffered. Since, however, in the 8 hours of the operation time of the etching machine 1 480 1 coming in from the electrolytic cell 5 A, every Puffertan 3, 4 1000 1 summarize.
Die bei Einsatz der Puffertanks 3, 4 mögliche kontinuier¬ liche Betriebsweise der Elektrolysezelle 5 verringert nicht nur den apparativen Aufwand für die gesamte Ätzanlage: sie verbessert zudem den Regenerationsvorgang in der Elektro¬ lysezelle 5.The possible continuous operation of the electrolytic cell 5 when using the buffer tanks 3, 4 not only reduces the expenditure on equipment for the entire etching system: it also improves the regeneration process in the electrolytic cell 5.
Beim Betrieb jeder Ätzanlage, besonders aber beim Einsatz von Puffertanks 3, 4, kommt es zu Flüssigkeitsverlusten durch Verdunstung. Diese Flüssigkeitsverluste müssen aus¬ geglichen werden. Dies geschieht bei der oben beschriebenen Ätzanlage wie folgt:When operating any etching system, but especially when using buffer tanks 3, 4, there is a loss of liquid due to evaporation. These fluid losses must be compensated for. With the etching system described above, this is done as follows:
Die Niveaustände in den Puffertanks 3, 4 werden durch Ni¬ veaufühler 49 bzw. 50 stufenlos überwacht. Diese sind mit einer elektronischen Wasser-Steuereinheit 51 verbunden. Letztere wiederum steuert über elektrische Leitungen, die in der Zeichnung gestrichelt dargestellt sind, ein erstes Mag- netventil 52 an, welches die Frischwasserzufuhr in den in der Zeichnung linken Puffertaπk 3 regelt, sowie ein zwei¬ tes Magnetventil 53, welches die Frischwasserzufuhr in den in der Zeichnung rechten Puffertank 4 steuert.The level levels in the buffer tanks 3, 4 are continuously monitored by level sensors 49 and 50, respectively. These are connected to an electronic water control unit 51. The latter, in turn, controls a first magnetic valve 52, which controls the fresh water supply in the buffer tank 3 on the left in the drawing, and a second solenoid valve 53, which controls the fresh water supply in the electrical lines, which are shown in broken lines in the drawing the drawing right buffer tank 4 controls.
Durch die oben beschriebene Betriebsweise der ÄtzmaschineDue to the operation of the etching machine described above
1 sowie der Elektrolysεzelle 5 ist sichergestellt, daß dort ohne besondere Maßnahmen ein konstanter Füllstand gewähr¬ leistet ist. Es ist daher nur noch erforderlich, dafür zu sorgen, daß die Summe der Niveaustände in den beiden Puffer- tanks 3, 4 ebenfalls konstant bleibt. Genau dies ist die Aufgabe der Wasser-Steuereinheit 51. Stellt diese ein Ab¬ sinken der Niveaustände in den Puffertanks 3, 4 in der Weise fest, daß deren Summe unter einen Sollwert abfällt, so öffnet sie die Magnetventile 52, 53, bis die Summe der Niveaustände wieder den gewünschten Wert erreicht hat. Um unerwünschte Verdünnungen des Ätzmittels, welche den Betrieb der verschiedenen Regelkreise stören könnten, zu vermeiden, erfolgt die Wasserzugabe in jeden der Puffertanks 3, 4 porportional zum jeweiligen Niveaustand in diesen Tanks. Ist also z.B. der Niveaustand im in der Zeichnung linken Puffertank 3 doppelt so hoch wie in dem in der Zeichnung rechten Puffertank 4, so erfolgt die Wasserzugabe durch die Wasser-Steuereinheit 51 in der Weise, daß in den linken Puffertank 3 doppelt so viel Wasser wie in den rechten Puffertank 4 zugegeben wird. 1 and the electrolysis cell 5 ensure that a constant fill level is ensured there without special measures. It is therefore only necessary to ensure that the sum of the levels in the two buffer tanks 3, 4 also remains constant. This is exactly the task of the water control unit 51. If it detects a decrease in the level in the buffer tanks 3, 4 in such a way that their sum falls below a setpoint value, it opens the solenoid valves 52, 53 until the sum the level has reached the desired value again. In order to avoid undesirable dilutions of the etchant, which could interfere with the operation of the various control loops, the water is added to each of the buffer tanks 3, 4 in proportion to the respective level in these tanks. So is e.g. the level in the left-hand buffer tank 3 in the drawing is twice as high as in the right-hand buffer tank 4 in the drawing, the water is added by the water control unit 51 in such a way that in the left-hand buffer tank 3 twice as much water as in the right-hand one Buffer tank 4 is added.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Anlage zum Ätzen von Gegenständen, insbesondere von Leiterplatten, mit1. Plant for etching objects, especially circuit boards, with
a) mindestens einer Ätzmaschine, in welcher Metall von den Gegenständen abgeätzt wird, wobei sich das Ätzmittel mit Metall anreichert;a) at least one etching machine in which metal is etched away from the objects, the etching agent being enriched with metal;
b) mindestens einer Elektrolysezelle, in welcher angerei¬ chertes Ätzmittel abgereichert wird;b) at least one electrolysis cell in which enriched etchant is depleted;
c) mindestens einem elektronischen Regelkreis, der den Austausch von Ätzmittel zwischen der Ätzmaschine und der Elektrolysezelle so steuert, daß die Dichte des Ätz¬ mittels in der Ätzmaschine im wesentlichen konstant ist;c) at least one electronic control circuit which controls the exchange of etchant between the etching machine and the electrolytic cell in such a way that the density of the etching agent in the etching machine is essentially constant;
gekennzeichnet durchmarked by
d) einen ersten Puffertank (3), der in der Verbindungslei¬ tung (35) zwischen dem Auslaß der Elektrolysezelle (5) und dem Einlaß der Ätzmaschine (1) liegt;d) a first buffer tank (3) located in the connecting line (35) between the outlet of the electrolytic cell (5) and the inlet of the etching machine (1);
e) einen zweiten Puffertank (4), der in der Verbindungslei¬ tung (28) zwischen dem Auslaß der Ätzmaschine (1) und dem Einlaß der Elektrolysezelle (5) liegt;e) a second buffer tank (4) which lies in the connecting line (28) between the outlet of the etching machine (1) and the inlet of the electrolysis cell (5);
f) einen ersten Regelkreis (15, 16, 17, 19, 23, 26), der die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine (1) über¬ wacht und bei Überschreiten eines bestimmten Dichtewertes der Ätzmaschine (1) aus dem ersten Puffertank (3) abge- reichertes Ätzmittel zuführt und aus der Ätzmaschinef) a first control circuit (15, 16, 17, 19, 23, 26) which monitors the density of the etchant in the etching machine (1) and, when a specific density value of the etching machine (1) is exceeded, from the first buffer tank (3 ) depleted etchant and from the etching machine
(1) eine entsprechende Menge angereicherten Ätzmittels in den zweiten Puffertank (4) abführt; g) einen zweiten Regelkreis (40, 43, 44), der die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle (5) überwacht und bei Unterschreiten eines bestimmten Dichtewertes der ** Elektrolysezelle (5) aus dem zweiten Puffertank (4) angereichertes Ätzmittel zuführt und aus der Elektro¬ lysezelle (5) eine entsprechende Menge abgereicherten Ätzmittels in den ersten Puffertank (3) abführt,(1) discharges a corresponding amount of enriched etchant into the second buffer tank (4); g) a second control circuit (40, 43, 44), which monitors the density of the etchant in the electrolysis cell (5) and supplies and discharges etched agent from the second buffer tank (4) to the ** electrolytic cell (5) if the density falls below a certain value discharges a corresponding amount of depleted etchant into the first buffer tank (3) of the electrolytic cell (5),
derart, daß die beiden Regelkreise durch die Puffertanks (3, 4) voneinander entkoppelt sind und unabhängig vonein¬ ander arbeiten.such that the two control loops are decoupled from one another by the buffer tanks (3, 4) and work independently of one another.
2. Ätzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle (5) bei Unterschreiten eines zweiten Dichtewertes, der unter dem ersten Dichtewert liegt, außer Funktion gesetzt wird.2. Etching system according to claim 1, characterized in that the electrolysis cell (5) is deactivated when the temperature falls below a second density value which is below the first density value.
3. Ätzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle (5) durch Abschatten der Pumpe3. Etching system according to claim 1 or 2, characterized in that the electrolytic cell (5) by shading the pump
(40), welche das Ätzmittel durch die Elektrolysezelle (5) umwälzt, bei an den Elektroden anliegender Spannung außer Funktion gesetzt wird.(40), which circulates the etchant through the electrolysis cell (5), is deactivated when the voltage is applied to the electrodes.
4. Ätzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ätzmaschine (1) aus dem ersten Puffertank (3) zugeführte Ätzmittel und das dem zweiten Puffertank (4) aus der Ätzmaschine (1) zugeführte Ätzmittel durch einen Wärmetauscher (25) geführt werden.4. Etching system according to one of the preceding claims, characterized in that the etching machine (1) from the first buffer tank (3) and the etching agent supplied to the second buffer tank (4) from the etching machine (1) by a heat exchanger (25) be performed.
5. Ätzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsstelle der Leitung (27), über welche der Ätzmaschine (1) Ätzmittel entnommen wird, in der Höhe des Betriebsniveaus des Sumpfes (14) der Ätzmaschine (1) liegt und daß die Förderleistung der Pumpe (26)r welche der Ätzmaschine (1) Ätzmittel ent¬ nimmt, geringfügig über der Förderleistung der Pumpe (23) liegt, welche der Ätzmaschine (1 ) Ätzmittel zuführt.5. Etching system according to one of the preceding claims, characterized in that the mouth of the line (27), via which the etching machine (1) is removed from the etching agent, is at the level of the operating level of the sump (14) of the etching machine (1) and that the delivery rate of the pump (26) r, which the etching machine (1) takes out etchant, is slightly above the delivery rate of the pump (23) lies, which feeds the etching machine (1).
6. Ätzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasser-Steuereinheit (51 ) vorgesehen ist, welche die Summen der Füllstände in den verschiedenen Sümpfen (14, 32), Behältern (16, 38) und Tanks (3, 4) der Ätzanlage durch Zugabe von Frischwasser konstant hält.6. Etching system according to one of the preceding claims, characterized in that a water control unit (51) is provided, which the sums of the fill levels in the different sumps (14, 32), containers (16, 38) and tanks (3, 4th ) keeps the etching system constant by adding fresh water.
7. Ätzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß7. etching system according to claim 6, characterized in that
a) die Füllstände in den Puffertanks (3, 4) durch Niveau¬ fühler (49, 50) überwacht werden, welche mit der Wasser- Steuereinheit (51 ) verbunden sind;a) the fill levels in the buffer tanks (3, 4) are monitored by level sensors (49, 50) which are connected to the water control unit (51);
b) die Summe der Füllstände in den Puffertanks (3, 4) durch Zugabe von Frischwasser konstant gehalten wird;b) the sum of the fill levels in the buffer tanks (3, 4) is kept constant by adding fresh water;
c) die Füllstände in den sonstigen Teilen der Anlage unab- hängig von der Zugabe von Frischwasser konstant gehalten werden .c) the fill levels in the other parts of the system are kept constant regardless of the addition of fresh water.
8. Ätzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Frischwasser in jeden der Puffertanks (3, 4) im Verhältnis der Füllstände dieser Puffertanks (3, 4 ) erfolgt .8. Etching system according to claim 7, characterized in that the addition of fresh water in each of the buffer tanks (3, 4) takes place in the ratio of the fill levels of these buffer tanks (3, 4).
9. Ätzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der Elektro- lysezelle (5) kleiner als die Kapazität der Ätzmaschine (1 ) ist. 9. Etching system according to one of the preceding claims, characterized in that the capacity of the electrolytic cell (5) is smaller than the capacity of the etching machine (1).
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