TWI458536B - Surface Treatment Chemical Copper Process Cleaning Solution for Copper Recycling System - Google Patents

Description

表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統

本發明係有關於一種表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，尤其是利用逆滲透模組以形成包含至少高濃度硫酸銅的濃縮液以達到銅的資源回收。

在一般的表面處理製程中，常常需要在目標物件上形成特定鍍層，藉以提供具特殊性能的表面，比如用以增加導電特性以傳導電力或傳送電氣信號，或用以表現出金屬光澤以加強視覺美觀，或用以防蝕、防鏽或防止刮傷的保護作用。

針對需要增加導電特性或需要形成導電層的應用，常使用通電的電鍍銅製程或不需通電的無電鍍銅製程，可在目標物件上成長出特定厚度的金屬銅層或合金銅層，尤其是印刷電路板(PCB)中的導電層，以供後續蝕刻處理而形成所需的電路圖案。不論是鍍銅製程或無電鍍銅製程，都需要在鍍槽中灌注具有高濃度銅來源的鍍液，藉以利用電力或化學反應將鍍液中的銅離子還原成金屬銅層或合金銅層，並沉積在浸泡於鍍液中的目標物件上。由於鍍液中的銅離子會隨著製程的進行而逐漸消耗掉，因此需要適當的補充銅來源，比如硫酸銅。

此外，為了避免對後續製程的干擾，比如目標物件上殘留鍍液的可能污染，因此需要進行清洗處理，以去除殘留的鍍液。通常是使用去離子水(De-ionized Water)當作清洗液，讓目標物件浸泡在清洗液中以實現清洗處理，而清洗後的清洗液中會含有鍍液成分，比如銅離子，而且還可能含有其他有用的或污染性的有機物或化學物質，比如有機酸或螯合劑，所以需要適當處理，而不可 當作廢水直接排放。在習用技術中，常常是將酸洗、蝕刻或其他製程所產生的不同廢水一起混合收集後，再利用複雜且昂貴的廢水處理設備以去除廢水中所有的有害物質或回收有用的物質，以符合環保法規所規範的排放標準，並產生需最終處置的污泥，比如利用掩埋處理。

然而，習用技術的缺點在於，混合廢水包含太多各種污染物，使得廢水處理設備所需的功能增加，造成整體處理成本居高不下，且實務上操作複雜，需要相當熟練的技術人員。因此，需要一種表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，以解決上述習用技術的問題。

本發明之主要目的在提供一種表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，係用以回收並再利用清洗液所包含的銅資源，而清洗液是在浸泡待清洗物件後所形成，其中清洗液可至少包含硫酸銅、微小顆粒，氯、有機物、洛捷爾鹽、螯合劑銅錯合物、螯合劑，且表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統包括：清洗液儲存槽，用以儲存清洗液；碳纖維過濾器，用以過濾清洗液的微小顆粒並吸附氯；臭氧氧化器，用以產生臭氧並氧化有機物，且回送至清洗液儲存槽；高壓幫浦，用以抽取並加壓清洗液儲存槽中的清洗液以形成高壓處理液；以及逆滲透模組，用以接收高壓處理液並進行逆滲透處理以產生滲透液以及濃縮液，且濃縮液包含至少高濃度的硫酸銅。

因此，本發明的資源回收系統可產生具有高濃渡銅的濃縮液，可提供當作鍍液的額外銅來源，實現回收銅的目的，進而達到零排放且零污泥的目標。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方法式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本發明表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統的示意圖。如第一圖所示，本發明的表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統係包括清洗液儲存槽T、碳纖維過濾器10、臭氧氧化器20、高壓幫浦30以及逆滲透模組40，用以回收並再利用清洗液所包含的銅資源。

上述的清洗液是在表面處理製程時置於清洗槽(圖中未顯示)中以浸泡方式清洗待清洗物件(圖中未顯示)，以除去待清洗物件表面上的殘留化學藥劑或固體微粒，而待清洗物件係經過無電鍍銅處理或電鍍銅處理而在表面形成金屬銅層。因此，清洗液會在清洗待清洗物件後包含硫酸銅、微小顆粒，氯、有機物、含銅洛捷爾鹽(Rochelle salt)、螯合劑銅錯合物以及螯合劑的至少其之一。

清洗液儲存槽T接收來自清洗槽的清洗槽清洗液L1，以形成儲存槽清洗液L2。

碳纖維過濾器10包含碳纖維，可過濾儲存槽清洗液L2中的微小顆粒，並吸附氯，藉以同時去除微小顆粒及氯，其中微小顆粒可包括金屬碎屑、固態鹽粒或其他固態雜質。此外，碳纖維過濾器10也可用其他過濾器取代，比如活性碳過濾器、離子交換過濾器。

臭氧氧化器20包含多個串接的臭氧氧化管(圖中未顯示)，每 個臭氧氧化管具有用以產生紫外光的紫外燈，用以產生所需的臭氧。臭氧氧化器20所產生的臭氧可用以氧化過濾處理液L3中的有機物，以達到去除有機物的目的，進而形成臭氧處理液L4，其中有機物可包括醇類、醛類、有機酸。此外，臭氧處理液L4被送回清洗液儲存槽T。

因此，上述碳纖維過濾器10及臭氧氧化器20的主要目的是在於預先處理清洗槽清洗液L1，進而配合清洗液儲存槽T而形成封閉循環路徑。

高壓幫浦30抽取清洗液儲存槽T中的儲存槽清洗液L2，以形成高壓處理液L5，並傳送至逆滲透模組40。

逆滲透模組40接收高壓處理液L5，且逆滲透模組40包含逆滲透膜(圖中未顯示)，用以對高壓處理液L5進行逆滲透處理，進而產生滲透過逆滲透膜的滲透液L6以及未滲透過逆滲透膜的濃縮液L7。滲透液L6包含低濃度的硫酸銅及含銅洛捷爾鹽，且不包含該大分子物質，比如螯合劑銅錯合物、螯合劑，可當作一般溶劑再利用。相對的，濃縮液L7保留高壓處理液L4中的大分子物質以及高濃度的硫酸銅及含銅洛捷爾鹽，具有再利用的價值。

本發明的資源回收系統可進一步包括位於清洗液儲存槽T以及逆滲透模組40之間的控制閥V，用以動態控制部分的滲透液L6回送到清洗液儲存槽T，尤其是配合在清洗液儲存槽T中安置的液位感測器(圖中未顯示)，並由液位感測器控制控制閥V是否打開，藉以調節排放出去之滲透液L6的流量。

具體而言，液位感測器可感測清洗液儲存槽T中儲存槽清洗液L2的液位，使得儲存槽清洗液L2低於預設液位時，打開控制閥V使部分滲透液L6回送到清洗液儲存槽T，以降低排放滲透液L8的流量，並使儲存槽清洗液L2的液位升高。另外，在儲存槽 清洗液L2高於預設液位時，可關閉控制閥V，而使所有的滲透液L6排放出去。

此外，濃縮液L7可藉幫浦、重力或溢流(圖中未顯示)而輸送至鍍槽，用以當作無電鍍銅處理或電鍍銅處理中鍍液所需的額外銅來源，或輸送至調配槽(圖中未顯示)，用以調配具較佳組成的鍍液，可供後續表面處理製程所需，或輸送至儲存槽(圖中未顯示)，用以暫時儲存。儲存槽所暫時儲存的濃縮液可進一步部分或全部回送至調配槽。

本發明的特點在於利用碳纖維過濾器、臭氧氧化器以及逆滲透模組，以分別實現過濾、氧化以及濃縮處理，進而將濃縮後具有高濃度銅離子及可再利用物質的濃縮液送回鍍槽，以達到銅的資源回目的，同時，本發明並不產生額外的污泥，進而具有零排放的優點。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧碳纖維過濾器

20‧‧‧臭氧氧化器

30‧‧‧高壓幫浦

40‧‧‧逆滲透模組

L1‧‧‧清洗槽清洗液

L2‧‧‧儲存槽清洗液

L3‧‧‧過濾處理液

L4‧‧‧臭氧處理液

L5‧‧‧高壓處理液

L6‧‧‧滲透液

L7‧‧‧濃縮液

T‧‧‧清洗液儲存槽

V‧‧‧控制閥

第一圖顯示本發明表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統的示意圖。

10‧‧‧碳纖維過濾器

20‧‧‧臭氧氧化器

30‧‧‧高壓幫浦

40‧‧‧逆滲透模組

L1‧‧‧清洗槽清洗液

L2‧‧‧儲存槽清洗液

L3‧‧‧過濾處理液

L4‧‧‧臭氧處理液

L5‧‧‧高壓處理液

L6‧‧‧滲透液

L7‧‧‧濃縮液

T‧‧‧清洗液儲存槽

V‧‧‧控制閥

Claims (10)

1. 一種表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，係用以回收並再利用表面處理製程中清洗液所包含的銅資源，該表面處理製程清洗液中銅的資源回收系統包括：一清洗液儲存槽，接收來自一清洗槽的一清洗槽清洗液以形成一儲存槽清洗液，且該清洗槽係用以清洗表面處理製程中的一待清洗物件，該儲存槽清洗液包含硫酸銅、微小顆粒，氯、有機物、洛捷爾鹽(Rochelle salt)、螯合劑銅錯合物及螯合劑的至少其之一；一碳纖維過濾器，過濾該儲存槽清洗液中的微小顆粒，並吸附該儲存槽清洗液中的氯，藉以產生過濾處理液，其中該碳纖維過濾器包含碳纖維；一臭氧氧化器，產生臭氧以氧化並去除該過濾處理液中的有機物，進而形成臭氧處理液，且該臭氧處理液被回送至該清洗液儲存槽；一高壓幫浦，抽取及加壓該清洗液儲存槽中的清洗槽清洗液而形成高壓處理液，並傳送出去；以及一逆滲透模組，接收該高壓處理液，且該逆滲透模組包含逆滲透膜，用以對該高壓處理液進行逆滲透處理，進而產生滲透過該逆滲透膜的一滲透液以及未滲透過該逆滲透膜的一濃縮液，其中該濃縮液保留該高壓處理液中的大分子物質以及高濃度的硫酸銅及含銅洛捷爾鹽，而該滲透液包含低濃度的硫酸銅及含銅洛捷爾鹽，且不包含該大分子物質，該大分子物質包括螯合劑銅錯合物、螯合劑。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，其中該待清洗物件係經過一無電鍍銅處理或一電鍍銅處理而在表面形成金屬銅層或合金銅層。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環 利用系統，其中該有機物包括醇類、醛類、有機酸。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，其中該臭氧氧化包含多個串接的臭氧氧化管，每個臭氧氧化管具有用以產生紫外光的紫外燈，而該紫外光係用以產生臭氧。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，其中該逆滲透膜是由奈米分子級之聚醯亞胺(Polyimide)螺旋編織膜所構成。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，其中該逆滲透模組進一步包括導電率感測器、水位感測器以及反相器(Inverter)，用以動態調整控制該高壓處理液的流量。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，其中該螯合劑包括乙二胺四乙酸(ethylediaminetetraacetic acid，EDTA)。
8. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，進一步包括一液位感測器以及一控制閥，其中該液位感測器係安置在該清洗液儲存槽中，用以感測該清洗液儲存槽中儲存槽清洗液的液位，而該控制閥係位於該清洗液儲存槽以及該逆滲透模組之間，且該控制閥受該液位感測器控制以使得該儲存槽清洗液的液位低於一預設液位時，打開該控制閥而使部分的該滲透液回送到該清洗液儲存槽，並在該儲存槽清洗液的液位高於該預設液位時，關閉該控制閥，而使所有的該滲透液排放出去。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，進一步包括一調配槽，其中該濃縮液係輸送至該調配槽，用以調配具較佳組成的鍍液。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之表面處理化學銅製程清洗液中銅的循環利用系統，進一步包括一儲存槽，其中該濃縮液係輸送至該儲存槽，用以暫時儲存該濃縮液，且該儲存槽所暫時儲存的濃縮液係部分或全部回送至該調配槽。