KR100297955B1 - Apparatus and Process for Regeneration a Used Acid Cupric Chloride Etchant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2가 형태의 금속을 포함하는 용액인, 폐부식제 용액을 재생시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 장치는 부식제 용액이 원래 공급되는 탱크; 탱크로부터 나온 용액을 고분획의 1가 형태의 금속을 포함하는 용액으로 전환시키는 제1 전기분해 셀(cell); 고분획의 1가 형태의 금속을 포함하는 용액으로부터 금속을 도금하는 제2 전기분해 탱크를 포함한다.The present invention relates to an apparatus and a method for regenerating a waste caustic solution which is a solution containing a metal in a bivalent form. The apparatus comprises a tank in which a caustic solution is originally supplied; A first electrolysis cell for converting the solution from the tank into a solution containing a metal in the monovalent form of the high fraction; And a second electrolytic tank for plating the metal from the solution containing the monohydric metal of the high fraction.
Description
본 발명은 산 염화제이구리 부식제를 전기분해에 의해 재생하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for regenerating copper scouring aid by electrolysis.
산 염화제이구리 부식제 (CuCl2/HCl)는 프린트 배선판 제작에, 특히 복층 판의 내층을 생산하는데에 널리 사용된다. 이 부식제는 일반적으로 프린트 배선판 제작의 50 % 이상을 차지하며, 사용이 늘고 있다.Copper oxychloride caustic (CuCl 2 / HCl) is widely used in the production of printed wiring boards, especially in the production of inner layers of double-layered boards. These caustics generally account for more than 50% of printed circuit board manufacturing and are increasingly in use.
염화제이구리/염산으로 구리를 부식시키는 동안의 전체 반응은 반응식 1과 같다:The overall reaction during copper corroding with cupric chloride / hydrochloric acid is as in Scheme 1:
이 반응식에서 보듯이, 활성 부식제 화합물인 CuCl2는 소모되고, 총 용액 구리는 증가한다. 현재, 대부분의 프린트 배선판 제작기계는 CuCl2로 되돌리기 위해 과산화염소 또는 과산화수소 등의 산화제를 사용하여, 부식제 용액을 화학적으로 재생한다. 위험, 불편함 및 화학적 처리 비용 이외에도 생성된 과량의 부식제의 정기적인 처리와 관련된 상당한 비용 및 환경적인 책임이 부과된다. 안전면에서, 염소와 관련된 위험을 관리할 수 있다라면, 비용면에서 염소가 바람직한 산화제이다. 그러나, 많은 배선판 공장들은 더 높은 가격에도 불구하고, 더 안전하고 더 온화한 과산화수소/HCl 계의 사용을 선호한다.As shown in this equation, the active caustic compound CuCl 2 is consumed and the total solution copper is increased. Currently, most PWB machines chemically regenerate the caustic solution using oxidizing agents such as chlorine dioxide or hydrogen peroxide to revert to CuCl 2 . In addition to risk, discomfort and chemical treatment costs, significant costs and environmental liability associated with the regular treatment of excess caustic generated are imposed. In terms of safety, chlorine-related risks can be managed. In terms of cost, chlorine is the preferred oxidizing agent. However, many PWB plants prefer to use safer, more mild hydrogen peroxide / HCl systems, despite higher prices.
프린트 배선판 공업은 화학적 재생법을 대체할 효율적인 전기분해적 재생 방법을 개발하는 데에 대한 비용과 환경면에서 상당한 인센티브가 존재함을 인식해 왔다. 프린트 배선판 공업의 요구를 만족시키는 이러한 노력의 하나가 Oxley에 허여된 미국 특허 제 5,421,966호(이하, '966 특허라 칭함)에 기술되어 있다.The printed wiring board industry has recognized the existence of significant incentives for the environment as well as the cost of developing efficient electrolytic regeneration methods that replace chemical regeneration. One such effort to meet the requirements of the printed wiring board industry is described in U.S. Patent No. 5,421,966 to Oxley (hereinafter referred to as the '966 patent).
'966 특허는 산 염화제이구리 부식 조(bath)의 온라인 재생 전기분해 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 장치는 염화제일구리 및 염화제이구리의 농도를 원하는 범위내로 동시에 유지하는 한편 시스탬 내로 부식된 구리 금속이 완전히 제거되도록 하기 위해 반응식 (1)의 반응에 반대가 되는 재생 방법을 사용한다. '966 특허 에 기술된 바람직한 시스템은 전류/전위 변수의 조절을 허용하는, 플로우-쓰루(flow-through) 그라파이트 또는 탄소 양극 및 플로우-바이(flow-by) 음극을 사용한다. 양극 및 음극을 포함하는 셀은 낮은 폐열 발생 및 더욱 낮은 전기적 비용이 드는 낮은 작동 전압을 사용하는 이점을 갖는다. 설계가 간단하며 온라인 공정의 제어가 개선되고, 불시의 보수 및 정전에 있어서도 작업 효율 및 신뢰도가 향상된다.The '966 patent relates to an on-line regenerative electrolysis apparatus and method of a copper oxychloride corrosion bath. The apparatus uses a regeneration method that is the opposite of the reaction of Scheme (1) to simultaneously maintain the concentration of copper chloride and copper chloride within a desired range while allowing the copper metal that has been corroded into the system to be completely removed. The preferred system described in the '966 patent employs flow-through graphites or carbon anodes and flow-by cathodes that allow control of current / potential parameters. Cells including anodes and cathodes have the advantage of using low operating voltages that result in low waste heat generation and lower electrical costs. The design is simple, the control of the on-line process is improved, and work efficiency and reliability are improved even in unexpected repair and power failure.
옥슬리(Oxley) 장치가 있음에도 불구하고, CuCl2부식제 용액을 재생시키는 더 효율적이고 생산적인 장치 및 방법의 필요성이 여전히 남아있다.Oxley (Oxley) device although the less, CuCl there is still more efficient and productive apparatus and methods need to regenerate the second caustic solution.
따라서, 본 발명의 목적은 부식제 용액을 재생시키는 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved apparatus and method for regenerating a caustic solution.
본 발명의 다른 목적은 산 염화제이구리 부식제를 재생시키는 데에 특별한 효용이 있는 상기 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide such an apparatus and method which have a particular utility in regenerating copper caustic corrosives.
본 발명의 또 다른 목적은 현재 매매되는 슬래브(slab) 형태의 고품질 구리를 생산하는 상기 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide such an apparatus and method for producing high quality copper in the form of slabs currently being traded.
본 발명의 또 다른 목적은 여러 프린트 배선판 처리 속도에 쉽게 이용할 수 있도록 광범위한 전류 밀도에 걸쳐 효율적으로 작동하는 상기 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide such an apparatus and method that operate efficiently over a wide range of current densities for ease of use at various printed circuit board processing rates.
도 1은 본 발명의 장치의 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram of an apparatus of the present invention.
도 2는 2가 형태의 금속을 포함하는 용액을 1가 형태로 전환시키는 제1 전기분해 셀의 등각도.Figure 2 is an isometric view of a first electrolysis cell that converts a solution comprising a bivalent metal into a monovalent form.
도 3은 1가 형태의 상기 금속을 주로 포함하는 음극 전해액 용액으로부터 금속을 도금하는 제2 전기분해 셀의 등각도.3 is an isometric view of a second electrolytic cell plating a metal from a cathodic electrolytic solution containing predominantly the monolithic metal.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
12: 폐부식제 모임통 14: 제1 전기분해 셀12: waste caustic collecting barrel 14: first electrolysis cell
16: 제2 전기분해 셀 18: 전해액 조절 탱크16: Second electrolysis cell 18: Electrolyte control tank
25: 펌프 42: 음극 챔버25: pump 42: cathode chamber
44: 양극 챔버 66: 분리벽44: anode chamber 66: separating wall
상기 목적들은 본 발명의 장치 및 방법에 의해 얻어진다.The above objects are achieved by the apparatus and method of the present invention.
본 발명의 한 실시 태양에 따르면, 부식제를 재생시키는 장치는 재생시킬 폐부식제 용액의 공급부를 포함하는 폐액 모임통에서 광범위하게 작동된다. 이 부식제는 주로 2가 형태의 구리(제이구리) 등의 금속을 포함한다. 이 장치는 폐액 모임통으로부터 부식제 용액을 수용하고 1가 형태의 상기 금속, 예를 들면 제일구리를 높은 비율로 포함하는 용액을 보유하는 하나의 조절 탱크로 구성된다. 제1 전기화학 셀 등의 제1 전기분해 수단이 조절 탱크로부터의 용액에 작용을 한다. 제1 전기분해 수단은 폐액 모임통으로부터 공급된 용액 중의 2가 형태의 금속을 1가 형태의 금속을 높은 비율로 포함하는 용액으로 전환시킨다. 제1 전기분해 수단을 거친 후에, 1가 형태의 금속을 높은 비율로 포함하는 용액을 조절 탱크로 되돌려 보낸다. 이 장치는 1가 형태의 금속을 높은 비율로 포함하는 용액이 공급되는, 제2 전기화학 셀 등의 제2 전기분해 수단을 포함한다. 제2 전기화학적 수단에서, 1가 형태의 금속은 금속으로, 바람직하게는 슬래브 형태의 금속으로 전환된다.According to one embodiment of the present invention, the apparatus for regenerating the caustic is extensively operated in a waste fluid collection cylinder containing a supply portion of the waste caustic solution to be regenerated. This caustic agent mainly includes metals such as copper (japonica) in a bivalent form. The apparatus consists of one regulating tank which receives the caustic solution from the waste collection tank and holds a solution containing a high proportion of the metal, for example, cuprous, in a monovalent form. A first electrolytic means, such as a first electrochemical cell, acts on the solution from the conditioning tank. The first electrolysis means converts the bivalent metal in the solution supplied from the waste solution collecting bar into a solution containing a higher proportion of the metal in the monovalent form. After passing through the first electrolytic means, a solution containing a high proportion of metal in the monovalent form is returned to the regulating tank. The apparatus includes a second electrolytic means, such as a second electrochemical cell, supplied with a solution containing a high proportion of metal in monovalent form. In the second electrochemical means, the monovalent metal is converted to a metal, preferably a metal in slab form.
본 발명의 바람직한 실시태양에 있어서, 제1 전기분해 수단은 내부에 플로우-쓰루 양극이 있는 양극 챔버 및 내부에 플로우-쓰루 음극이 있는 음극 챔버를 갖는 전기분해 셀을 포함하며; 반면에, 제2 전기분해 수단은 내부에 플로우-쓰루 양극이 있는 양극 챔버 및 내부에 플로우-바이 음극이 있는 음극 챔버를 갖는 전기분해적 도금 셀을 포함한다.In a preferred embodiment of the present invention, the first electrolysis means comprises an electrolysis cell having a cathode chamber having a flow-through anode therein and a cathode chamber having a flow-through cathode therein, On the other hand, the second electrolysis means includes an electrolytic plating cell having a cathode chamber with a flow-through anode inside and a cathode chamber with a flow-by cathode inside.
본 발명의 장치의 설계에 대한 주요한 이점은 모듈화에 적합하다는 것이다.A major advantage to the design of the device of the present invention is its modularity.
셀 양극 및 음극 챔버는 특정 생산 요건에 충분한 영역을 제공하기 위하여 적층 순서를 교대로 배열할 수 있다. 이로써 상이한 부식 용량 요구에 대한 설계의 주문 생산이 용이하다. 더욱이, 본 발명의 장치는 다른 부식제 재생계가 6 내지 9 볼트에서 작동하는데 비하여 2 볼트 이하에서 작동된다. 이렇게 낮은 전압에서 작동되는 능력은 전기 비용을 낮추는 것이기 때문에 특히 유리하다. 추가로, 이것은 과잉 전력에 의해 발생되는 열을 제거해야 할 필요가 없어진다.The cell anode and cathode chambers may be alternately arranged in a stacking order to provide a sufficient area for specific production requirements. This makes it easy to custom design the design for different corrosion capacity requirements. Moreover, the apparatus of the present invention operates at less than 2 volts compared to other caustic regeneration systems operating at 6 to 9 volts. The ability to operate at these low voltages is particularly advantageous because it lowers the cost of electricity. In addition, this eliminates the need to remove heat generated by excess power.
본 발명의 방법은 부식제가 주로 2가 형태의 금속을 포함하는, 재생시킬 폐부식제 용액의 공급을 포함하는 폐액 모임통을 제공하는 단계; 폐부식제 용액을 조절 탱크로 공급하는 단계; 소비된 부식제를 포함하는 조절 탱크 용액을 제1 전기분해 셀로 운반 및 그 용액 중의 많은 2가 형태의 금속을 1가 형태의 상기 금속을 높은 비율로 포함하는 용액으로 전환시키는 단계; 1가 형태의 금속을 높은 비율로 포함하는 용액을 조절 탱크로 되돌려 보내는 단계; 동시에 용액을 제2 전기분해 셀로 공급하여 용액 중의 1가 형태의 금속을 제2 전기분해 셀에서 금속 자체로 전기분해적으로 전환시키는 단계들을 광범위하게 포함한다. 본 발명의 방법은 폐부식제 용액을 제1 및 제2 전기분해 셀에 양극 전해액으로서 공급하는 단계도 포함한다.The method of the present invention comprises the steps of: providing a waste fluid collection container comprising a supply of a waste caustic solution to be regenerated, wherein the scouring agent comprises a metal in a predominantly bivalent form; Supplying a waste caustic solution to the regulating tank; Transporting a regulating tank solution containing spent caustic to a first electrolytic cell and converting a large number of bivalent metals in the solution into a solution containing a high proportion of said metal in monovalent form; Returning a solution containing a high proportion of metal in monosaccharide form to the conditioning tank; And simultaneously supplying the solution to the second electrolysis cell to electrolytically convert the monovalent metal in the solution from the second electrolysis cell to the metal itself. The method of the present invention also includes a step of supplying the waste caustic solution to the first and second electrolysis cells as a cathode electrolyte.
본 발명의 장치 및 방법의 다른 설명 뿐만 아니라, 다른 목적 및 이점들을 하기 상세한 설명 및 게재한 도면(여기에서, 동일한 부호는 같은 구성 요소를 나타낸다)에서 설명할 것이다.Other objects and advantages of the apparatus and method of the present invention, as well as other objects and advantages, will be described in the following detailed description and the accompanying drawings, wherein like numerals designate like elements.
도면을 참고로 설명하자면, 도 1은 CuCl2를 전기분해적으로 재생시킴으로써 CuCl2함유 부식제의 부식력을 유지하는 동시에 장치로부터 회수하여 판매할 수 있는 금속을 생성하는 온라인 장치를 설명하고 있다. 이들 전체는 부식제 Cu+이온 농도를, 적절하고 일정한 프린트 배선판 부식 속도를 달성하는데 필요한 낮은 수준으로 유지하면서 수행된다.To explain the drawings by reference, Figure 1 while maintaining the corrosion force of CuCl 2 etchant containing, by reproducing with CuCl 2 Electrolysis pirate describe online apparatus for creating a metal to sell collected from the apparatus. All of these are carried out while maintaining the corrosion agent Cu + ion concentration at a low level necessary to achieve an adequate and consistent printed wiring board corrosion rate.
이하 더욱 상세하게 기술하자면, Cu2+의 Cu+로의 환원 및 Cu+의 구리 금속으로의 환원은, Cu+의 Cu2+로의 산화가 각 셀의 양극 쪽에 공통인 프리즘상 전기분해 또는 전기화학 셀에서 개별적으로 수행된다. 프리즘의 설계는 제일구리의 제이구리로의 산화 및 제이구리의 제일구리로의 환원에 모두 바람직한 그라파이트 또는 탄소 전극인 고효율의 다공성 플로우-쓰루 전극을 사용하여 본 발명의 장치에 쓰일 수 있다. 이 형태의 전극을 사용함으로써, 부수적인 전극 반응(특히, 접근을 방해하는 양극에서의 염소 생성)의 발생을 피할 수 있다. 본 발명자들은 제일구리 이온을 높은 비율로 포함하는 구리 이온의 용액으로부터 구리를 도금하는 것이 본질적으로 수지상정이 없는 고른 구리 전착을 생성하는 단서임을 발견하였다. 구리는 단일한 시이트로 음극 기재로부터 쉽게 제거될 수 있고, 순도가 높다. 추가로, 용액 중의 제이구리에 대한 제일구리의 비율이 높을수록, 구리가 도금되는 전기적 효율이 더 높다. 그러나, 도금 용액 중의 제이구리의 비율이 지나치게 낮으면 Cu+2가Cu+로 환원되는 셀의 플로우-쓰루 음극에서 구리의 전착을 야기하는데, 이는 피해야만 한다.Less gritty and more particularly described, the reduction of the reducing metal and the copper of Cu + to the Cu 2+ Cu + is a common prismatic electrolytic or electrochemical cell of Cu + Cu 2+ is oxidized to the anode side of each cell Respectively. The design of the prism can be used in the apparatus of the present invention using a high-efficiency porous flow-through electrode, which is a graphite or carbon electrode, which is favorable both for the oxidation of cuprous copper to copper and for the reduction of cupric copper to cuprous. By using this type of electrode, it is possible to avoid the occurrence of an incidental electrode reaction (in particular, chlorine formation at the anode which hinders access). The present inventors have found that plating copper from a solution of copper ions containing a high percentage of cuprous ions is essentially a clue to produce uniform copper electrodeposition free of resin assumptions. Copper can be easily removed from the negative electrode substrate as a single sheet, and has high purity. In addition, the higher the percentage of cuprous relative to cupric copper in solution, the higher the electrical efficiency with which copper is plated. However, if the proportion of copper in the plating solution is too low, Cu + 2 will cause copper electrodeposition in the flow-through cathode of the cell that is reduced to Cu + , which should be avoided.
도 1을 참고로 설명하자면, 본 발명의 장치 (10)은 CuCl2폐부식제를 포함하는 폐부식제 모임통 (12)에 대해 작동한다. 전형적으로, 폐액 모임통 (12) 중의 부식제는 고농도의 Cu2+, 예를 들면, Cu2+를 75 내지 200 g/ℓ 포함한다. 이 장치는 "녹다운(knockdown)" 셀로 공지된 제1 전기분해 또는 전기화학 셀 (14), 및 도금 셀로서 작용하는 제2 전기분해 또는 전기화학 셀 (16)을 포함한다. 녹다운 셀에서, 음극 반응은 제이구리의 제일구리로의 환원이다. 도금 셀에서, 제일구리는 구리 금속으로 음극에 의해 환원된다.Referring to FIG. 1, the
또한, 장치 (10)은 음극 전해액 조절 탱크 (18)을 포함한다. 이 탱크 중의 용액은 제일구리를 높은 비율로 포함하며 용액 중의 제이구리 농도는 녹다운 셀 (14)에 의해 바람직하게는 약 0.3 내지 약 2.5 g/ℓ의 범위로 유지된다. 필요한 경우에, 용액은 구리 침착을 측면에서 더 양호하게 유지시키고 강성률을 증가시킴으로써 구리 침전물의 품질을 개선하기 위하여 약 10 내지 약 25 ppm의 계면 활성제 등의 도금 첨가제를 포함해도 좋다. 용액의 구리 함량은 용액 중의 구리가 라인(line) (20)을 경유하는 부식 용액 보충으로 다시 채워지기 때문에 실질적으로 일정하게 유지된다. 펌프 (21)은 라인 (20) 내로 합쳐져서 원하는 유속을 발생시킬 수 있다. 배출 라인 (34)는 과잉의 용액을 탱크 (18)로부터 폐액 모임통 (12)로 되돌려 보내기 위해 제공된다. 녹다운 셀 (14) 내의 전류는 도금 셀 (16) 내의전류보다 다소 높은 값으로 설정하여 (a) 도금 셀 중에 침착된 구리를 대체하기 위해 폐액 모임통 (12)로부터 음극 전해액 탱크(18)로 공급되는 용액 중의 제이구리 이온을 감소시키며, (b) 음극 전해액 탱크(18)로부터, 음극 전해액에서 폐액 모임통으로 범람하여 음극 전해액 탱크내에 모임통 용액의 유입을 위한 공간을 제공하는 양을 보충하기 위해 폐액 모임통 (12)로부터 음극 전해액 탱크 (18)로 공급되는 용액 중의 제이구리 이온을 감소시킨다. 정확한 녹다운 셀 전류는 음극 전해액 탱크 구리 이온 농도 및 도금 셀 전류로부터 결정된다.In addition, the
도 1에서 볼 수 있듯이, 탱크 (18)의 용액은 플로우 루우프(loop) (22) 및 (24)에 의해 셀 (14) 및 (16)의 음극 쪽에 공급된다. 각각의 루우프는 바람직하게는 펌프 (25) 또는 그 내부에 통합된 다른 유량 조절 수단을 갖고 있어서 원하는 음극 전해 용액의 유량을 만든다. 대표적으로, 음극 전해액 유속은 셀 (16)에서 약 8.0 ㎝/sec 내지 약 50.0 ㎝/sec의 범위이고, 셀 (14)에서 약 2.0 ㎝/sec 내지 10.0 ㎝/sec의 범위이다.As can be seen in Figure 1, the solution of the
셀 (14) 및 (16) 각각의 양극 쪽으로 라인 (28) 및 (29)를 경유하여 폐부식제 모임통(12)로부터 공급된다. 라인 (28) 및 (29)를 공급하는 라인 (26)은 라인에 통합된 펌프 (27)을 갖고 있어서 원하는 부식제/양극 전해액의 유속, 바람직하게는 라인 (28) 및 (29)에서 약 1.0 ㎝/sec 내지 약 6.0 ㎝/sec의 범위의 유속을 발생시킨다. 반송 라인 (30) 및 (32)는 부식제/양극 전해액을 폐액 모임통 (12)로 되돌려 보내기 위해 제공된다. 양극 면에서, 셀 (14) 및 (16) 각각에서 일어나는 반응은 제일구리의 제이구리로의 산화반응이다.Is supplied from the spent causticizer collecting tube 12 via the
도 2를 참고로 설명하자면, 녹다운 셀 (14)는 바람직하게는 분리벽 (46)에 의해 분리된 음극 챔버 (42) 및 양극 챔버 (44)를 갖는 탱크(40)에 의해 형성된다. 바람직하게, 탱크는 다른 플라스틱도 허용가능하지만 폴리비닐클로라이드(PVC)로부터 제조된다. 분리벽 (46)은 바람직하게는 다공성 판, 바람직하게는 친수성이 부여된, 그 위에 유사한 크기의 친수성 막이 놓여진 다공성 세라믹, 규화 유리 또는 다공성 플라스틱으로부터 형성된 다공성 판에 꼭 맞는, 양극 및 음극으로서 동일 치수의 구멍을 갖는 고체 PVC의 판을 포함한다. 가스켓(보이지 않음)이 분리벽 (46)의 양면에 제공되어 셀을 밀폐시킨다. 챔버 (42) 및 (44) 각각은 각각 음극 전해액 및 양극 전해액을 위한 유입구 (43), (45) 및 배출구 (47), (49)를 제공한다.Referring to FIG. 2, the
양극 챔버 (44)는 양극 (48)을 포함하고 음극 챔버는 음극 (50)을 포함한다. 표면적이 큰 이들 두 전극은 플로우-쓰루 다공성 전극, 바람직하게는 그라파이트 또는 탄소 펠트로부터 형성된다. 이 형태의 전극은 각각의 전극에서 촉진되는 반응의 낮은 이온 농도 때문에 양극 및 음극 모두에 사용된다.The
도 3을 참고로 설명하자면, 또한, 도금 셀 (16)도 분리벽 (66)에 의해 분리된 음극 챔버 (62) 및 양극 챔버 (64)를 갖는 탱크 (60)으로 구성된다. 또한, 탱크 (60)도 화학적으로 내성인 플라스틱, 바람직하게는 PVC로부터 제조된다. 또한, 분리벽 (66)도 바람직하게는 다공성 창을 갖는 고체 PVC의 판에 의해 형성된다(상기한 대로임). 또한, 가스켓(보이지 않음)도 분리벽 (66)의 양면 모두에 제공되어 셀 밀폐를 제공한다. 챔버 (62) 및 (64) 각각에 유입구 (61), (63) 및 배출구(65), (67)이 제공되어 각각의 음극 전해액/양극 전해액이 그곳을 통해서 흐를 수 있다.3, the plating
음극 챔버 (62)는 바람직하게는 각각이 플로우-바이 그라파이트 판 음극인, 한 개 이상의 음극 (68)을 갖는다. 음극(들) (68)은 음극(들)이 주기적으로 제거될 수 있도록 배열되어 그 위에 도금된 구리 금속을 회수한다. 양극 챔버 (64)는 바람직하게는 플로우-쓰루 다공성 전극, 바람직하게는 그라파이트 또는 탄소 펠트로 구성되는 양극 (70)을 갖는다.The
셀 (14) 및 (16) 각각의 양극 및 음극(들)은 원하는 전류 수준을 제공하기 위한 적합한 전원 장치(보이지 않음)에 연결되어 있다. 이 분야에 공지된 적합한 전기적 연결 장치를 양극 및 음극을 전원 장치에 연결시키기 위해 사용해도 좋다. 100 g/hr 크기의 시스템에, 약 65.8 암페어의 전류가 녹다운 셀 (14) 중의 양극 및 음극을 가로질러 제공되고, 46.9 암페어의 전류가 도금셀 (16) 중의 양극 및 음극을 가로질러 제공되어 원하는 산화 및 환원 반응을 일으킬 수 있다.The anode and cathode (s) of each of
본 발명자들은 본 발명의 장치 (10)을 사용하여 구리 도금 속도가 제곱 센티미터 당 0.18 grams/hour으로 수행될 수 있음을 발견하였다. 더욱이, 허용되는 품질의 침착이 약 120 ㎃/㎝2까지의 전류 밀도에서 일어날 수 있다.The inventors have found that using the
높은 농도의 제일구리 이온을 갖는 용액으로부터 구리를 도금하는 것의 이점 중의 하나는 간헐적인 조업이 가능하다는 것이다. 이미 도금된 구리는 도금 전류가 중단되고 음극이 여전히 음극 전해액 중에 잠겨 있을 때에도 용해되지 않은 채로 남아있다. 이것은 일정한 작동 조건을 계속 유지하려는 반면 비연속인 작동을 선택하려는 작은 프린트 배선판 공장에 큰 이점이 된다.One of the advantages of plating copper from a solution having a high copper ion concentration is that intermittent operation is possible. The already plated copper remains unmelted even when the plating current is interrupted and the negative electrode is still immersed in the negative electrode electrolyte. This is a great advantage for a small printed circuit board factory to choose non-continuous operation while still maintaining constant operating conditions.
작동시에, 일정 농도의 Cu2+이온을 포함하는 CuCl2 폐부식제는 부식계에서 폐액 모임통일 수 있는 폐액 모임통 (12) 중에 위치된다. 폐부식제는 동일 부피의 낮은 구리 함량 용액을 다시 폐부식제 모임통으로 범람시키는 탱크인 음극 전해액 조절 탱크 (18)로 공급된다. 음극 전해액 조절 탱크로부터 나온 용액은 녹다운 셀 (14)의 음극 쪽으로 공급된다. 폐액 모임통 (12)로부터 나온 부식제는 셀 (14)의 양극 쪽으로 공급된다. 음극 쪽에서, 음극 전해액 용액 중의 Cu2+이온은 일정 농도의 Cu+이온으로 전환된다. 환원된 음극 전해액 용액은 탱크 (18)로 반송된다. 셀 (14)의 양극 쪽에서, 양극 전해액 중의 낮은 농도의 Cu+의 일부는 Cu2+로 산화된다. 동시에, 제일구리 이온을 높은 비율로 포함하는 음극 전해액은 탱크 (18)로부터 도금셀 (16)의 음극 쪽으로 공급되며 폐액 모임통 (12)로부터 나온 부식제는 도금셀 (16)의 양극 쪽으로 공급된다. 전류는 셀 (16)을 가로질러 인가된다. 음극 면에서, 구리 금속은 음극 전해액으로부터 음극 표면으로 도금된다. 셀 (16)의 양극 전해액 면에서, Cu+는 Cu2+로 산화된다.In operation, a constant concentration of Cu2+Ions containing CuCl2 The waste caustic is placed in the waste solution collecting container 12, which can be collected in the corrosion system. The pulverulent caustic is supplied to the cathode
원하는 경우에, N2패딩을 음극 전해액 용액 위에 배치하여 Cu+가 Cu2+로 화학적으로 산화하는 것을 실질적으로 방지하거나 또는 최소화할 수 있다.If desired, the N 2 batch padding on the cathode electrolyte solution to the Cu + can substantially prevent or minimize the oxidation chemically by Cu 2+.
본 발명이 CuCl2부식제 용액을 재생하는 면에서 기술된 반면에, 본 발명의 장치 및 방법이 다른 형태의 용액을 재생하기 위해 사용될 수 있음을 인식해야 한다.While the present invention has been described in terms of regenerating a CuCl 2 caustic solution, it should be appreciated that the apparatus and method of the present invention can be used to regenerate other types of solutions.
본 발명에 따라서 이전에 설명한 목적, 방법 및 이점을 충분히 만족시키는, CuCl2부식제 용액을 재생시키는 장치 및 방법이 명백히 제공되었다. 다른 변형, 변화 및 별법이 본 발명에 대해 행해질 수 있음은 이 분야의 당업자들에게 명백해질 것이다. 이들 변형, 변화 및 별법은 본 발명의 개시에 포함되는 것으로 의도한다.Apparatus and methods for regenerating a CuCl 2 caustic solution, which satisfies the objects, methods and advantages previously described in accordance with the present invention, are clearly provided. It will be apparent to those skilled in the art that other variations, changes and alternatives may be made to the invention. These variations, variations and alternatives are intended to be included in the disclosure of the present invention.
본 발명의 장치의 설계에 대한 주요한 이점은 모듈화에 적합하다는 것이다. 셀 양극 및 음극 챔버는 특정 생산 요건에 충분한 영역을 제공하기 위하여 적층 순서를 교대로 배열할 수 있다. 이로써 상이한 부식 용량 요구에 대한 설계의 주문 생산을 용이하게 할 것이다. 더욱이, 본 발명의 장치는 다른 부식제 재생계가 6 내지 9 볼트에서 작동하는데 비하여, 2 볼트 이하에서 작동된다. 이렇게 낮은 전압에서 작동되는 능력은 전기 비용을 낮추는 것이기 때문에 특히 유리하다. 추가로, 이것은 과잉 전력에 의해 발생되는 열을 제거해야 할 필요가 없어진다.A major advantage to the design of the device of the present invention is its modularity. The cell anode and cathode chambers may be alternately arranged in a stacking order to provide a sufficient area for specific production requirements. This will facilitate custom production of the design for different corrosion capacity requirements. Moreover, the apparatus of the present invention operates at less than 2 volts, as compared to other caustic regeneration systems operating at 6 to 9 volts. The ability to operate at these low voltages is particularly advantageous because it lowers the cost of electricity. In addition, this eliminates the need to remove heat generated by excess power.
Claims (5)
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1997
- 1997-09-27 KR KR1019970049416A patent/KR100297955B1/en not_active IP Right Cessation
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