WO1990005797A1 - Anlage zum ätzen von gegenständen - Google Patents

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WO1990005797A1
WO1990005797A1 PCT/EP1989/001345 EP8901345W WO9005797A1 WO 1990005797 A1 WO1990005797 A1 WO 1990005797A1 EP 8901345 W EP8901345 W EP 8901345W WO 9005797 A1 WO9005797 A1 WO 9005797A1
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WO
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etching
etchant
buffer tank
etching machine
electrolysis
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PCT/EP1989/001345
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Haas
Original Assignee
Hans Höllmüller Maschinenbau GmbH & Co.
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 Höllmüller Maschinenbau GmbH & Co. filed Critical Hans Höllmüller Maschinenbau GmbH & Co.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/46—Regeneration of etching compositions
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a system for etching objects, in particular printed circuit boards, with a) at least one etching machine, in which metal is etched off from the objects, the etching agent being enriched with metal: b at least one electrolysis cell, in which re-ionized etching agent is stripped; c at least one electronic control loop, the
  • the capacity of the electrolysis cells is matched to the maximum capacity of the etching mask, the control system always activating the electrolysis cell when the density of the etching agent in the etching machine exceeds a certain value.
  • These etching systems sometimes also contain several electrolysis cells connected in parallel, but for manufacturing reasons, since then a uniform type of electrolysis cell can be used for etching machines of different capacities. All electrolytic cells are always considered
  • the object of the present invention is to design an etching system of the type mentioned at the outset such that the electrolysis cells are switched on in a better adaptation to the current load on the etching machine and the frequency of switching on and off cer eiektroiyse cells is reduced.
  • the solution to this problem according to the invention is characterized by c) at least one further electric cell.
  • the first electrolytic cell is connected in parallel: e) a device which eacne measures the amount of enriched etchant removed from the etching machine and integrates it over a certain period of time; eb) in which as many limit values for the integral differing in size are stored as there are electrolysis cells in the system; ec) sets a (further) electrolytic cell into operation when each limit value of the integral is exceeded or shuts down a (further) electrolytic cell when each limit value of the integral is undershot; such that the more electrolysis cells are in operation, the more enriched etchant in the particular one
  • Integrals exceeds and so on. The consequence of this is that the frequency of switching electrolysis cells on and off is considerably reduced.
  • the structure of the metal layer on the cathodes is considerably better than in the prior art.
  • Mechanism which takes over the control of the electrolysis cells, mechanically constructed.
  • it comprises a buffer tank into which the enriched etchant removed from the etching machine is introduced, the buffer tank being connected to each electrolysis cell via a line in which a pump is located, and each of these pumps having a different level of filling level in the buffer tank is assigned that it is only effective when this level is exceeded.
  • This mechanical realization of the inventive concept is based on the following consideration: All pumps which convey etchant from the buffer tank to the various electrolysis cells have a specific, limited, matched to the performance of the electrolysis cell delivery capacity.
  • the level of the fill level in the buffer tank never rises above a certain value. However, if there is more etchant from the etching machine than the first pump can discharge, the level of the fill level in the buffer tank rises until the next one is reached
  • leveling devices are provided which detect the reaching of the different limit values of the filling level in the buffer tank and only put the corresponding pumps in or out of operation.
  • Electrolysis cells because the assigned extraction line does not extend into the etchant in the buffer tank.
  • this additional buffer tank decouples the control systems, which on the one hand in the etching machine and on the other hand in the electrolysis cells ensure a constant density of the etchant located there.
  • the etchant supplied to the one buffer tank from the etching machine and the etchant supplied to the etching machine from the other buffer tank are conducted via a heat exchanger.
  • buffer tanks are used, as suggested above, the evaporation of liquid increases, which can also be found in other plants, albeit to a lesser extent.
  • a water control unit is provided, the sum of the fill levels in the various SOMs. Keep aging and tanks of the etching system constant by adding fresh water.
  • the embodiment in which a) the fill levels in the buffer tanks are monitored by level tuners, which are connected to the water control unit, are particularly advantageous.
  • the sum of the fill levels in the buffer tanks is kept constant by adding fresh water;
  • the fill levels in the other parts of the system are kept constant regardless of the addition before fresh water.
  • the above condition c) is fulfilled anyway by the construction of the etching machine and the electrolysis cells. In this case, only the filling be monitored in the two buffer tanks, to which the corresponding amount of fresh water is then fed.
  • the fresh water is advantageously added to each of the buffer tanks in the ratio of the fill levels of these buffer tanks.
  • the fuller buffer tank thus contains 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.
  • this device is electrically constructed and comprises: ed) a flow meter; ef) an integrator which integrates the output signal of the flow meter over the certain time: eg) a memory in which the limited limits of the integral are stored; eh) a comparator which compares the output signal of the integrator with the limit values stored in the memory and, when one of these limit values is reached, puts the assigned electrolytic cell into or out of operation.
  • the plant shown in the drawing for etching objects comprises as main components an etching machine 1, a metering unit 2, a first buffer tank 3, a second buffer tank 4, three electrolytic cells 5a, 5b, 5c and three collecting tanks 6a, 6b, 6c for from Electrolytic cells 5a, 5b, 5c drained etchant.
  • the electrolytic cells 5b, 5c, the associated collecting containers 6b, 6c and the connecting lines and other devices are only indicated schematically by boxes; they agree with the electrolytic cell 5a and the associated collecting tank 6a shown in detail, as well as with the corresponding connecting pipes and other devices.
  • the structure of the etching machine 1 is known in principle:
  • the counterstocks 7 to be etched are moved in a continuous continuous process from an inlet 8 to an outlet 9 of the etching machine on a roller conveyor system 15. They pass through an upper nozzle stock 11 and a lower nozzle piece 12, from which they are sprayed with etchant. This is supplied 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. From the objects 7 to be etched, the etchant drops back into the sump, changing its cnemic composition due to the etching process and the 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 to a container 16 of the metering unit 2 via a connecting line 15.
  • a pump 17 removes the container
  • Storage container originates and the flow of which is determined by a solenoid valve 22.
  • the solenoid valve 22 is controlled electrically by the pH measuring device 18.
  • a minimum pH value of the etchant in the etching machine 1 is thus ensured by means of the pH measuring device 18.
  • the injector 21 on the right in the drawing the gas sucked off from the electrolytic cells 5a, 5b, 5c, which essentially contains ammonia, is returned to the etchant. In this way, the pollution losses on NH 3 are kept low and environmental problems are reduced.
  • the density of the etching agent in the etching machine 1 which would increase the special precautions by metal etched off from the objects 7 (in the case of printed circuit boards in general copper, would be kept constant). This is done in the following Wise:
  • the buffer tank 3 on the left in the drawing contains a supply of etchant which was supplied from the electrolysis cells 5a, 5b, 5c 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 cells 5a, 5b, 5c for depletion in a manner still to be described.
  • a pump 23 is connected on the suction side to the buffer tank 3 via a line 24. It conveys the depleted etchant removed from the buffer tank 3 via a heat exchanger 25 into the sump 14 of the etching machine 1.
  • Another pump 26 is connected on the suction side to the sump 14 of the etching machine 1 via a line 27. The mouth of line 27 is at a height which corresponds to the operating level of the sump fes 14 in the etching machine 1 corresponds.
  • the pump 26 also guides 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 etchant removed from the sump 14.
  • the etchant conveyed 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 an etchant 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 simultaneously, the delivery rate of the pump 26 always being kept somewhat higher than the delivery rate of the pump 23. This ensures that the operating level of the etchant is in the sump 14 of the etching machine 1 steadily through the mouth parts of the line 27 in the sump 14 is determined.
  • the buffer tank a on the right in the drawing is via lines 28a. 28b, 28c mt the suction side of pumps 29a. 29b.
  • Buffer tank 3 in connection. Another line 36, in which a solenoid valve 37 is connected, leads from the overflow 34 of each electrolysis cell 5a, 5b, 5c into the associated one
  • Collection container 6a, 6b, 6c The sump 38 of each collecting container 6a, 6b, 6c is connected via a line 39 to a pump 40 which the etchant removed from the sump 38 via a flow meter 41, to which a check valve 42 is connected in parallel, to the sump 32 of the electrolytic cell 5a. 5b, 5c feeds.
  • the pump 40 is also connected on the pressure side to a solenoid valve 43, which controls the flow mungsweg controlled to a density measuring device 44.
  • the etchant flowing through the density measuring device 44 is returned to the collecting container 6a, 6b, 6c.
  • 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 cells 5a, 5b, 5c and collecting containers 6a, 6b, 6c are operated and regulated in the following way:
  • the electrolytic cell 5a must be filled with etchant from the collecting container 6a. This is done by means of the pump 40.
  • the electrolysis line 5a has reached its filling level, this is determined by 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 6a into the electrolytic cell 5a 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 6a.
  • the solenoid valve 37 is normally open. That is, the etchant is pumped 40 through electrolysis cell 5a, the overflow 34 and the solenoid valve 37 continuously circulated. If, however, etchant reaches the sump 32 of the electrolytic cell 5a from the buffer tank 4, the level in the sump 38 of the collecting container 6a rises. A level switch 48 registers the rise in the liquid level in the sump 38 and closes the solenoid valve 37. Now depleted etchant flows via line 35 into the buffer tank 3.
  • the density measuring device 44 monitors the copper content of the etchant circulated in front of the pump 40. If this copper content falls below a certain value, for example below 30 g, 1, the pump 29 is set to function. Due to the above-described processes, a corresponding amount of etchant is removed from the electrolytic cell 5a and fed to the buffer tank 3.
  • the electrolytic cell 5a 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 5a flows through the density measuring device 41 and mainly via the check valve 42, line 39 and pump 40 into the valve
  • the entire system described above obviously contains two control systems, which are decoupled from one another by the two buffer tanks 3, 4:
  • the density measuring device 19 acting in the first control loop 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 5a.
  • the first control system which contains the density measuring device 19 as the "core”, can therefore operate completely “autonomously”.
  • the second control system contains the density measuring device 44 as a control unit. It ensures that the density and thus the Kuofergenalt the etchant in oer electrolysis cell 5a on a. wiro certain value. This happens. as described above, by switching the pump 29a on and off. Wieoerum is this control system completely from the first control system. which is the weeding machine
  • the electrolytic cell 5e can discharge depleted etching agent into the buffer tank 3 independently of the current need.
  • the electrolytic cell 5a can be supplied with enriched etching agent from the buffer tank 4 in accordance with the requirements of the control circuit used, regardless of whether according to the
  • the pump 29a which supplies the etchant from the buffer tank 4 to the first electrolytic cell 5a, is also able to pump out any etchant which has been introduced into the buffer tank 4 from the etching machine 1.
  • the level of the full level in the buffer tank 4 remains below the level of the mouth of the line 28a in the buffer tank 4, that is to say the level with the level shown.
  • the etching agent depleted in front of the electrolysis cell 5b reaches the line 35 via the overflow 34b and then reaches the buffer tank 3.
  • the combined delivery capacity of the pumps 29a, 29b is also not sufficient to discharge the etchant supplied to the buffer tank 4 in the specific time unit more, the fill level in the buffer tank 4 rises above the value N 2 until finally the value N 3 is reached.
  • the mouth of the line 28c which leads to the pump 29c and from there to the third electrolytic cell 5c.
  • Electrolytic cell 5c functions in the same way as described above for electrolytic cells 5a and 5b.
  • further pumps 29 and electrolysis cells 5 can be added if necessary.
  • the pumps 29a, 29b, 29c and thus the electrolysis cells 5a, 5b, 5c were effective at different levels of the fill level in the buffer tank 4 in that the mouths of the associated lines 28a, 28b, 28c were at different heights .
  • the embodiment shown in the drawing represents a mechanical implementation of a principle that can also be implemented electronically.
  • the buffer tank 5 is basically nothing more than an integrator that integrates the amount of etchant supplied to it over a certain period of time.
  • the levels N 1 , N 2 , N 3 represent limit values of this integral. It is therefore also possible to replace the buffer tank 4 by an electrical device in which the same logic functions are carried out. This happens individually as follows:
  • a flow meter is located in line 27, via which the etching agent enriched in the sump 14 of the etching machine 1 is removed. Its output signal is fed to an electrical integrator, which integrates this output signal over a certain period of time. If the output signal of this integrator reaches one of several limit values stored in a memory, the path to a (further) electrolysis cell 5a, 5b, 5c is either enabled or blocked.
  • a comparator is used for this set, which compares the value of the output signal of the integrator with the limit values stored in the memory. The comparator can then, for example, successively set the pumps 29a, 29b, 29c in or out of function.
  • the operating times of the etching machine 1 and the electrolysis cells 5a, 5b, 5c used to regenerate the etchant are identical daily.
  • buffer tanks 3 and 4 are used, the operating times can be of different ages. In this way, the electrolysis cells 5a have a smaller capacity. 5b, 5c leaving; it no longer needs to be adapted to the peak requirements of the etching machine 1.
  • the etching machine 1 is designed so that it 9 kg Cu per
  • the latter in turn controls a first solenoid valve 52, which regulates 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 - on the right, in the drawing Buffer tank 4 controls.
  • the water is added to each of the buffer tanks 3, 4 in proportion to the respective level in these tanks.
  • the water is added by the water control unit 51 in such a way that in the left
  • Buffer tank 3 twice as much water as is added to the buffer tank 4.

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Abstract

Eine Anlage zum Ätzen von Gegenständen umfasst mindestens eine Ätzmaschine (1), in welcher Metall von den behandelten Gegenständen (7) abgeätzt wird, wobei sich das Ätzmittel mit Metall anreichert. Das Ätzmittel wird in mehreren Elektrolysezellen (5A, 5B, 5C) durch Entfernen von Metall wieder regeneriert. Zur Anpassung an verschiedene momentane Ätzleistungen der Ätzmaschine (1) ('Belastungen') werden die Elektrolysezellen (5A, 5B, 5C) sukzessive zugeschaltet. Dies geschieht mittels einer Einrichtung, welche die Menge des der Ätzmaschine (1) entnommenen angereicherten Ätzmittels über eine bestimmte Zeit integriert. Jeder Elektrolysezelle (5A, 5B, 5C) ist ein bestimmter Grenzwert dieses Integrals zugeordnet; wird dieser Grenzwert überschritten, so wird die entsprechende Elektrolysezelle (5A, 5B, 5C) aktiviert. Auf diese Weise wird die Gesamtleistung der jeweils in Funktion befindlichen Elektrolysezellen der momentanen Belastung der Ätzmaschine angepasst.

Description

Anlage zum Atzen von Gegenständen
Beschreibung
============
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Ätzen von Gegenstanden, insbesondere von Leiterplatten, mit a ) mindestens einer Atzmaschine, in welcher Metall von den G e g e n s t ä n d e n abgeätzt wird, wobei sich das Atzmittel mit Metall anreicnert: b mindestens einer Elektrolysezelle, in welcher angereionertes Ätzmittel abgereicnert wird; c mindestens elnem elektronischen Regelkreis, der den
Austausch von Atzmittel zwiscnen der Atzmaschine und der Elektrolysezelle so steuert, daß die Dichte des Ätzmittels in der Atzmaschi ne im wesentlichen Konstant ist
Bei bekannten derartigen Anlagen ist die Kapazität der Elektrolysezellen an die maximale Kapazität der Atzmascmne angecaßt, wobei das Regelsystem die Elektrolvsezelle immer dann in Funktion setzt, wenn die Dichte des Ätzmittels in der Atzmaschine einen bestimmten Wert übersteigt. Diese Atzanlagen enthalten zuweilen aucn mehrere parallel geschaltete Elektrolysezellen, dies jedoch aus Fertigungsgründen, da dann ein einheitlicher Typ von Elektrolysezellen für Ätzmaschinen unterschiedlichster Kapazität verwendet werden können. Alle Elektrolysezellen werden immer als
Einheit betrieben. Bei diesen bekannten Ätzanlagen ist folgendes nachteilig: Werden Ätzmaschinen, die eine größere Kapazität aufweisen, bei niedriger momentaner Ätzleistung ("Belastung") betrieben, so schalten die angeschlossenen Elektrolysezellen sehr häufig ein und aus. Ein derartiger, nicht kontinuierlicher Betrieb der Elektrolysezellen fuhrt jedoch zu einem schlechten Aufbau der Met allschicnt auf den Kathoden. Zudem setzt die Regelung der Dichte des Ätzmittels auf den gewünschten Wert bei jedem neuen Einschalten der Elektrolysezellen erst mit Verspätung ein, da diese üblicherweise durch Ablassen des Ätzmittels außer Funktion gesetzt werden und bis zum Wiedereinfüllen des Ätzmittels eine erhebliche Zeit verstreicht. Die hiermit verbundenen starken Regelschwankungen der Dichte des Ätzmittels in der Atzmaschine wirken sich nachteilig auf das Ätzergebnis aus. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ätzanlage der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Zuschaltung der Elektrolysezellen in besserer Anpassung an die momentane Belastung der Ätzmaschine erfolgt und die Häufigkeit des Ein- und Ausschaltens cer Eiektroiysezellen verringert wird.
Die erfindungsgemäße Losung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch c) mindestens eine weitere Eiektrciysezelle. welche der
ersten Elektrolysezelle parallel geschaltet ist: e) eine Einrichtung, welcne ea) die Menge des der Atzmaschine entnommenen, angereicherten Ätzmit tels mißt und über eine bestimmte Zeit hinweg integriert; eb) in der ebenso viele sich in ihrer Große unterscheidende Grenzwerte für das Integral abgespeichert sind, wie es Elektrolysezellen in der Anlage gibt; ec) beim Überschreiten jedes Grenzwertes des Integrals eine (weitere) Elektrolysezelle in Funktion setzt bzw. beim Unterschreiten jedes Grenzwertes des Integrals eine (weitere) Elektrolysezelle stillegt; derart, daß umso mehr Elektrolysezellen in Betrieb sind, umso mehr angereichertes Ätzmittel in der bestimmten
Zeit aus der Ätzmaschine abgeführt wird. Erfindungsgemäß werden also mehrere Elektrolysezellen kleinerer Kapazität bewußt, nicht nur aus fertigungstechnischen Gründen, wie dies beim Stande der Technik war, eingesetzt. Diese Elektrolysezeller werden nicht sämtliche als Einheit geschaltet; vielmehr wird die Anzahl der Elektrolysezellen, die jeweils in Funktion ist, durch die Menge des aus der Atzmaschine abgeführten Ätzmittels in einer bestimmten
Integrationszeit bestimmt. Bei sehr geringem Ätzmittelanfall ist also nur eine einzige Elektrolysezelle in Funktion, welcher dann eine weitere Elektrolysezelie zugescnaltet wird, wenn der Ätzmittelanfall den ersten Grenzwert des
Integrals übersteigt und so fort. Dies hat zur Folge, d a ß die Häufigkeit des Ein- und Ausschaltens von Elektrolysezellen erheblich reduziert wird. Der Aufbau der Metallschicht an den Kathoden ist erheblich besser als beim Stande der Technik. Außerdem ergeben sich erheblich geringere Regelab- weichungen bei der Dicnteregelung des Ätzmittels in der
Atzmaschine, was wiederum zu besseren Ätzergebnissen führt.
Bei einer besonders bevorzugten Aus führungs form ist die
Einrcntung, welche die Zusteuerung der Elektrolysezellen Übernimmt, mechanisch aufgebaut. In diesem Falle umfaßt sie einer Puffertank, in welchen das der Ätzmaschine entnommene angereicherte Ätzmittel eingeleitet wird, wobei der Puffertank jeweils über eine Leitung, in welcher eine Pumpe liegt, mit jeder Elektrolysezelle verbunden ist und jeder dieser Pumpen ein anderes Niveau des Füllstandes im Puffertank derart zugeordnet ist, daß sie erst, beim Übersteigen dieses Niveaus wirksam ist. Diese mechanische Realisation des erfinderischen Gedankens beruht auf folgender Überlegung: Alle Pumpen, welche Ätzmittel aus dem Puffertänk zu den verschiedenen Elektrolysezellen fördern, haben eine bestimmt , beschränkte, auf die Leistung der Elektrolysezelle abgestimm te Förderleistung. Solange die Förderleistung der ersten Pumpe, welche den Puffertank mit der ersten Elektrolysezelle verbindet, ausreicht, steigt das Niveau des Füllstandes im Puffertank niemals über einen bestimmten Wert an. Fällt jedoch mehr Ätzmittel von der Ätzmaschine her an als die erste Pumpe abführen kann, so steigt das Niveau des Füllstandes im Puffertank, bis beim Erreichen des nächsten
Grenzwertes die zweite Pumpe wirksam wird. Nunmehr arbeiten beide Pumpen mit der Summe ihrer Förderleistungen gemeinsam. Ein weiteres Ansteigen des Ätzmittels im Puffertank erfolgt erst dann, wenn die Menge des in der Zeiteinheit von der Atzmascnine zugeführten Ätzmittels die Kcmbimerte Förderieistung der beiden ersten Pumpen übersteigt; dann schaltet sich ggf. eine dritte pumpe zu, welche Atzmittel der dritten Elektrolvsezelle zufördert und so fort .
Bei dieser Ausgestaltung sind wiederum zwei Bauweisen mög¬lieh: Bei der ersten sind Niveaufünier vergesehen, welche das Erreichen der verscmedenen Grenzwerte ces Füilstandes im Puffertank erfassen und nierauf die entscrechenden Pumpen in bzw. außer Funktion setzen.
Einfacher ist es, wenn die Leitungen. über welche das Ätzmittel dem Puffertank entnommen wird, in Höhe der verschiedenen Niveaus der Füllstände enden und wenn die Pumpen ständig in Betrieb sind. In diesem Falle sind die Pumpen, welche zum Abführen des in der Zeiteinheit dem Puffertank zugeführten Ätzmittels nicht erforderlich sind, einfach deshalb außer Funktion (und ebenso die angeschlossenen
Elektrolysezellen), weil die zugeordnete Entnahmeleitung nicht bis in das Ätzmittel im Puffertank hineinreicht.
Besonders zweckmäßig ist, wenn in der Leitung, über welche cas abgereicherte Ätzmittel von den Elektrolysezellen zur Atzmaschine zurückbefördert wird, ebenfalls ein Puffertank liegt. Gemeinsam mit dem bereits oben erwähnten Puffertank, welcher als "Sensor" für die in der Zeiteinheit aus der Ätzmaschine abgeführte Atzmittelmenge dient, entkoppelt dieser weitere Puffertank die Regelsysteme, welche einerseits in der Atzmaschine und andererseits in den Elektrolysezellen für eine konstante Dichte des dort befindlichen Atzmittels sorgen.
Zur Energieeinsparung kann vorgesehen werden, daß das dem einen Puffertank aus der Atzmaschine zugefuhrte Atzmittel und das der Atzmaschine aus dem anderen Puffertank zugeführte Atzmittel uoer einer Wärmetauscher gefuhrt werden. werwendet man Puffertanks, wie oben vorgeschlagen, so erhdnt sich die Verdunstung vor Flüssigkeit, Die aucn bei anceren Anlagen, wenn auch in geringerem Umfange, festzustellen ist. Zur Ergänzung der Flussigkeitsverluste emogienlt sich. daß eine Wasser-Steuereinhent vorgesehen ist, welons die Summe der Füllstände in den verschiedenen SÜm b- fen . Benaltern und Tanks der Atzanlage durch Zugabe von friscnwasser konstant halt.
Scnaltungstechnisch und apparativ ist dabei diejenige Aus- füh rungsform besonders gunstig, bei welcher a) die Füllstände in den Puffertanks durch Niveaufunler überwa cht werden, welche mit der Wasser-Steuereinneit verbunden sind; b) die Summe der Füllstände in den Puffertanks durch Zugabe von Frischwasser konstant gehalten wird; c) die Füllstände in den sonstigen Teilen der Anlage unabhängig von der Zugabe vor Frischwasser konstant gehalten werden. Im allgemeinen ist die obige Bedingung c) ohnehin durch d i e Bauweise der Atzmaschine und der Elektrolysezellen erfÜll t. In diesem Falle brauchen somit nur noch die Füll- stände in den beiden Puffertanks überwacht zu werden, denen dann auch die entsprechende Menge Frischwasser zugeführt wird. Um nun zu vermeiden, daß die Zuführung von Frischwasser in die Puffertanks 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 enthält somit eine größere Menge Frischwasser als der leerere Puffertank, so daß die Verdünnung durch Frisch- wasser ir beiden Puffertanks etwa dieselbe ist.
Während bei den eben detailliert beschriebenen Ausführungs- beispielen der Erfindung die Einrichtung, welche die Zusteuerung der Eiektrolysezelien übernimmt, mechanisch aufgebaut, war, ist es auch möglicn, daß diese Einrichtung elektrisch aufgebaut ist und umfaßt: ed) einen Durch fiußmengenmesser; ef) einen Integrator, der das Ausgancssignal des Durch- flußmengenmessers über die bestimmte Zeit integriert: eg) einen Speicher, in dem die verscnieαenen Grenzwerte des Integrals abgelegt sind; eh) einen Komparator, welcher das Ausgangssignal des Integrators mit den im Speicher abgelegten Grenzwerten vergleicht und beim Erreichen eines dieser Grenzwerte die zugeordnete Elektrolysezelle in oder außer Betrieb nimmt.
Ein Aus führungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch eine Anlage zum Atzen von Gegenständen. Die in der Zeichnung dargestellte Anlage zum Ätzen von Gegenständen umfaßt als Haupt komponenten eine Ätzmaschine 1, eine Dosiereinheit 2, einen ersten Puffertank 3, einen zweiten Puffertank 4 , drei Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c sowie drei Sammelbehälter 6a, 6b, 6c für aus den Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c abgelassenes Ätzmittel. Die Elektrolysezellen 5b, 5c, die zugehörigen Sammelbehälter 6b, 6c und die verbindenden Leitungen und sonstigen Einrichtungen sind nur schematisch durch Kästen angedeutet; sie stimmen mit oer detailliert dargestellten Elekt rolysezelle 5a und dem zugehörigen Sammelbenälter 6a sowie mit den entsprechenden veroindenden Leitungen u nd sonstigen Einrichtungen überein. Der Aufbau der Atzmaschine 1 ist grundsätzlion bekannt:
Die zu ätzenoen Gegenstänoe 7 werden im kontinuierlichen Durchlaufverfahren von einem Einlauf 8 zu einem Ausiauf 9 der Ätzmaschine auf einem Rollenfördersystem 15 bewegt. Sie passieren daoei einen oberen Düsen stock 11 sowie einen unterer Düsenstuck 12. von denen sie mit Ätzmittel besprüht werden. Dieses wird von einer Pumpe 13, die saugseitig mit dem Sumpf 14 der Atzmaschine verbunden ist, der Düsenstöcken 11, 12 zugeführt. Von den zu ätzenden Gegenständen 7 tropft das Ätzmittel in den Sumpf zurück, wobei es aufgrund des Atzvorganges und durcn Veroamp fungsvorgänge seine cnemische Zusammenset zung ändert.
Z u r 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 Dosiereinheit 2 in Verbindung. Eine Pumpe 17 entnimmt dem Behälter
16 kontinuierlich Ätzmittel und leitet dieses im Kreislauf über eine pH-Meßeinrichtung 18 sowie eine Dichtemeßeinrichtung 19 ir der Behälter 16 zurück. Die Druckseite der Pumpe
17 ist außerdem mit zwei Injektoren 20, 21 verbunden, in denen dem durchströmenden Ätzmittel N H3 zugemischt wird. In dem in der Zeichnung linken Injektor 20 wird dem durchströmenden Ätzmittel NH3 beigegeben, welches aus einem
Vorratsbehälter stammt und dessen Strömung von einem Magnetventil 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. Über den in der Zeichnung rechten Injektor 21 wird das von den Elektroiysezellen 5a, 5b, 5c abgesaugte Gas, welches im wesentlichen Ammoniak enthält, in das Ätzmittel zurückgegeben. Auf diese Weise werden die Verounstungsverluste an NH3 kleingehalten und Umweltprobleme reduziert.
Mitteis der oben erwähnten Dichtemeßeinrictung 19 wird die Dichte des Atzmittels in der Atzmaschine 1, die sicn onne besondere Vorkehrungen durch cas von den Gegenständen 7 abgeätzte Metall (im Falle vor Leiterplatten im allgemeinen Kupfer, erhöhen würde, auf konstantem Wert gehalten. Dies geschient in folgender Weise:
Der in der Zeichung linke Puffertank 3 entnält einen Vorrat an Ätzmittel, welcher in weiter unten beschriebener Weise von den Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c her zugeführt wurde. Der in der Zeichnung rechte Puffertank 4 dagegen enthält mit Kupfer angereichertes Ätzmittel höherer Dichte, welches ir ebenfalls noch zu beschreibender Weise den Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c zur Abreicherung zugeleitet wird.
Eine Pumpe 23 ist saugseitig über eine Leitung 24 mit dem Puffertank 3 verbunden. Sie fördert das dem Puffertank 3 entnommene, abgereicherte Ätzmittel über einen Wärmetauscher 25 in den Sumpf 14 der Ätzmaschine 1. Eine weitere Pumpe 26 ist über eine Leitung 27 saugseitig mit dem Sumpf 14 der Ätzmaschine 1 verbunden. Die Mündungsstelle der Leitung 27 liegt in einer Höhe, welche dem Betriebsniveau des Sump fes 14 in der Atzmaschine 1 entspricht. Die Pumpe 26 führt das dem Sumpf 14 der Ätzmaschine 1 entnommene Ätzmittel ebenfalls durch den Wärmetauscher 25, wo zwischen dem dem Sumpf 14 zuge führter und dem dem Sumpf 14 entnommenen Ätz- mittel ein Wärmeaustausch stattfindet. Das von der Pumpe 26 geförderte Ätzmittel fließt dann vom Wärmetauscher 25 weiter in den zweiten Puffertank 4, in dem sich, wie oben erwähnt, mit Kupfer angereichertes Ätzmittel befindet. Die Pumpen 23 und 26 sind elektrisch oder - wie dargestellt - mechanisch durch einen gemeinsamen Motor miteinanoer verbunden. Dis Anordnung ist derart, daß beide Pumoen 23, 26 immer gleichzeitig betrieben werden, wobei die Förderleistung der Pumpe 26 stets etwas höher gehalten wird als die Förderlsistung oer Pumpe 23. Auf diese Weise ist sicnergestellt, daß cas Betriebsniveau des Ätzmittels im Sumpf 14 der Atzmaschine 1 stete durch die Mündungssteile der Leitung 27 in den Sumpf 14 bestimmt ist. Der in der Zeichnung rechte Puffertank a ist über Leitungen 28a. 28b, 28c mt der Saugseite von Pumpen 29a. 29b. 29c verbunden, die druckseitig mit den Sümpfen 32 der Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c in Verbindung steht. Die Überläufe 34 der Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c, aus welchen das abgereicherte Ätzmittel ausfließt, stehen über eine Leitung 35 mit dem in der Zeichnung linken, ersten
Puffertank 3 in Verbindung. Eine weitere Leitung 36, in welche ein Magnetventil 37 geschaltet ist, führt vom Überlauf 34 jeder Elektrolysezelle 5a, 5b, 5c in den zugehörigen
Sammelbehälter 6a, 6b, 6c. Der Sumpf 38 jedes Sammelbehälters 6a, 6b, 6c ist über eine Leitung 39 mit einer Pumpe 40 verbunden, welche das dem Sumpf 38 entnommene Ätzmittel über einen Durchflußmengenmesser 41, dem ein Rückschlagventil 42 parallel geschaltet ist, dem Sumpf 32 der Elektrolysezelle 5a. 5b, 5c zuführt. Die Pumpe 40 steht druckseitig außerdem mit einem Magnetventil 43 in Verbindung, welches den Strö mungsweg zu einer Dichtemeßeinrichtung 44 kontrolliert. Das die Dichtemeßeinrichtung 44 durchströmende Ätzmittel wird in den Sammelbehälter 6a, 6b, 6c zurückgeführt. Parallel zur Dichtemeßeinrichtung 44 liegt ein HydroxidFilter 45, dessen Durchströmung bei Bedarf mittels eines Ventils 46 freigegeben werden kann.
Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c und Sammelbehälter 6a, 6b, 6c werden in folgender Weise betrieben und geregelt:
Zunächst sei angenommen, daß die Forderleistung: der der ersten Elektrolysezelle 5a zugeordneter Pumpe 29a ausreicht, die über eine oestimnrte Zeit hmweg integrierte Menge Ätzmittel, welches ir. den Puffertenk - einfließt, abzuführen. Dann blelbt der Füllstand in dem PuffertanK 4 in der Höhe, die der Mündungsstelle der Leitung 28a in den Puffertank entspricht. Die anderen Pumpen 29b, 29c und die diesen zugeordneten Ele
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ktrolysezellen 5b, 5c sind unwirksam und können zunächst außer Betracht bleiben.
Zu Betrlebsbeginn muß die Elektrolysezelle 5a mit Ätzmittel aus dem Sammelbehälter 6a angefüllt werden. Dies geschieht mittels der Pumpe 40. Hat die Elektrolysezeile 5a ihr Füllniveau 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 6a in die Elektrolysezelle 5a auf das im kontinuierlichen Betrieb erforderliche Maß verringert. Ein Großteil des von der Pumpe 40 geförderten Ätzmittels strömt nunmehr durch die Dichtemeßeinrichtung 44 und durch cas Hydroxidfilter 45 zum Sammelbehälter 6a zurück.
Normalerweise ist das Magnetventil 37 offen. Das heißt, das Ätzmittel wird von der Pumpe 40 über die Elektrolyse zelle 5a, deren Überlauf 34 und das Magnetventil 37 kontinuierlich umgewälzt. Gelangt jedoch aus derr Puffertank 4 Ätzmittel in den Sumpf 32 der Elektrolysezelle 5a, so steigt das Niveau im Sumpf 38 des Sammelbehälters 6a an. Ein Niveauschalter 48 registriert das Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels im Sumpf 38 und schließt das Magnetventil 37. Nunmehr fließt abgereichertes Ätzmittel über die Leitung 35 in den Puffertank 3. Die Dicht emeßeinrichtung 44 überwacht den Kupfergehalt des vor der Pumpe 40 umgewälzten Ätzmittels. Fällt dieser Kupfergehalt unter einen testimmten Wert, beispielsweise unter 30 g, 1 ab, so wird die Pumpe 29 ir Funktior gesetzt. Aufgrund der oben geschilderten Vorgänge wird hieroei eine entsprechende Menge Ätzmittel der Elektrolysezelle 5a entnommen und dem Puffertank 3 zugeführt. Die Zufuhr von
angereichertem Ätzmittel aus dem Puffertank 4 erhöht die
Diente des Ätzmittels in der Elektrolysezelle 5a so weit, bis die Dicntemesseinrichtung 44 die Pumpe 29 wieder stilllegt.
Die Elektrolysezelle 5a wird außer Funktion gesetzt, wenn der Puffertank 4 leer ist. Dies geschieht durch Abschalter oer Pumpe 40. Dadurch fließt der Inhalt der Elektrolysezelle 5a über die Dicht emeßeinrichtung 41 und hauptsächlich über das Rückschlagventil 42, Leitung 39 und Pumpe 40 in d e n
Sammelbehälter 6a zurück. Die Elektrolysezelle 5a bleibt jedoch unter Spannung. Aus Sicherheitsgründen wird die Elektrolysezelle 5a außerdem immer dann stillgesetzt, wenn die Dichte des in ihr
enthaltenen Ätzmittels unter einen zweiten Wert abfällt, der unter dem oben genannten Regelpunkt liegt. Die gesamte, oben beschriebene Anlage enthält offensichtlich zwei Regelsysteme, welche durch die beiden Puffertanks 3, 4 voneinander entkoppelt sind: Die im ersten Regelkreis wirkende Dichtemeßeinr ichtung 19 sorgt für eine konstante Dichte dee 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 5a immer abgereichertes Ätzmittel bzw. Platz für angereichertes Ätzmittel zur Verfügung. Das erste Regelsystem, welches als "Kern" die Dichtemeßeinrichtung 19 enthält, kann also völlig "autonom" aroeiten.
Das zweite Regelsystem enthält als steuernde Einheit die Dichtemeßeinrichtung 44. Sie sorgt dafür, daß die Dichte und somit der Kuofergenalt des Ätzmittels in oer Elektrolysezelle 5a auf einerr. bestimmten Wert genalten wiro. Dies geschieht. wie oben beschrieben, durch Ein- bzw. Ausschalten der Pumpe 29a. Wieoerum ist dieses Regeisystsm voilständig von dem erstem Regelsystem. welches die Jtzmaschine
1 beinnaltet, entkoppelt, da die Elektrolysezelle 5e unabhängig vom momentanen Bedarf abgereichertes Ätzmittel in den Puffertank 3 abgeben kann. Ebenso kann der Elekcrolysezelle 5a entsprechend den Anforderungen des diese bener rscnenden Regelkreises stets angereichertes Ätzmittel aus cem Puffertank 4 zugeführt werden, unabhängig davon, ob nach cem
Zustand in der Ätzmaschine 1 dort gerade angereichertes Ätzmittel anfällt oder nicht. Durch die beschriebene Entkopplung der beider. Regelsysteme ist es möglich, die Dichte des Ätzmittels an der eigentlich 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 cie Elektrolysezelle 5a umfaßt, erzielbar wäre. Die beiden Puffertanks 3 und 4 lassen sich jedoch in weiterer vorteilhafter Weise nutzen, worauf nunmenr eingegangen wird:
Die bisherige Beschreibung erfolgte unter der Annahme (wie bereits oben erwähnt), daß die in einer bestimmten Zeit von der Pumpe 26 dem Sumpf 14 der Ätzmaschine 1 entnommene Menge angereicnerten Atzmittels verhältnismäßig klein ist. Die Pumpe 29a, welche das Atzmittel aus derr Puffertank 4 der ersten Elektrolysezelle 5a zufuhrt, ist in diesem Falle in der Lage, alles ir der Puffertank 4 von der Atzmaschine 1 her eingeorachte Ätzmittel auch wieder ner auszupumpen. Das Niveau des Fullstandes im Puffertank 4 bleibt unter cer Hohe der Mündung der Leitung 28a im Puffertank 4, also der ir der Zeionnung mit \1 oezeicnneten Hohe. Fallt jedoch nunmehr eine größere Menge Atzmittels, uoer die bestimmte Zeit hinweg integriert, an, so reicht schließlich die ForderIest g der Pumpe 29a alleine zum Abfunren dieses Atzmittels aus dem Puffertank 4 nicht mehr aus. Der Füllstand im Puffertank 4 steigt an, bis der Flussigkeits- spiegel die Hone N2 erreicht. Dies ist die Hone, in welcner die Leitung 28o in oen Puffertank 4 mundet. \unmenr wird auch cie Pumpe 29p wirksam, welche Atzmittel oer EleK- trolysezelie 5o zusceist. Die ElektrolysezelIe 5o arbeitet mit dem zugencrigen Regelkreis und cem Sammelbenaiter 6b in oerselber Weise zusammen, wie dies oben für die erste Elektrolysezelle 5a und den entsorechenden Sammelbehälter 6a ausführlich erlautert wurde. Das vor der Elektrolvse- zelle 5b abger eicherte Ätzmittel gelangt über den Überlauf 34b in die Leitung 35 und vor dort in der Puffertank 3. Reicht auch die kombinierte Förderleistung der Pumpen 29a, 29b zum Abführen des in der bestimmten Zeiteinheit dem Puffertank 4 zugeführten Ätzmittels nicht mehr aus, so steigt der Füllstand im Puffertank 4 über der Wert N2 an, bis schließlich der Wert N3 erreicht ist. In dieser Hohe befindet sich die Mundungsstelle der Leitung 28c, welche zur Pumpe 29c und von dort zur dritten Elektrolysezelle 5c fuhrt. Auf diese Weise tritt nunmehr auch die dritte Elektrolysezelle 5c in gleicher Weise in Funktion, wie dies oben für die Elektrolysezellen 5a und 5b beschrieben wurde. Selbstverständlich können bei Bedarf noch weitere Pumpen 29 und Elektrolysezellen 5 hinzugefügt werden.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wurden die Pumpen 29a, 29b, 29c und damit die Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c dadurch bei unterschiedllchen Niveaus des Füllstandes im Puffertank 4 wirksam, daß die Mündungsstellen der zugeordneten Leitungen 28a, 28b, 28c in unterschiedlichen Höhen lagen. Selbstverständlich ist es auch möglich, alle diese Entnahmeleitungen 28a. 23b. 23c tis nahe ar der Boden des Puffertanks 4 heranzuführer und die Zuschaltung der verschiedenen Pumpen 29a, 29b, 29c durch geeignete elektrische Niveaufühler zu steuern.
Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform, der Erfindung stellt elne mechanische Realisierung eines Prinzips dar, welches aucn elektronisch verwirklicht werden kann. Der PuffertanK 5 ist im Grunde nichts anderes als ein Integrator, der die Menge oes ihm zugeführter Ätzmittels über eme bestimmte Zeit hinweg integriert. Die Niveaus N1, N2 , N3 steilen Grenzwerte dieses Integrals dar. Es ist daher auch möglich, den Puffertank 4 durcn eine eiektrische Einrichtung zu ersetzen, in welcher die gleichen logischen Funktionen ausgeführt werden. Dies geschieht im einzelnen wie folgt:
In der Leitung 27, über welche dem Sumpf 14 der Ätzmaschine 1 angereichertes Ätzmittel entnommen wird, liegt ein Durchflußmengenmesser. Dessen Ausgangssignal wird einem elektrischen Integrator zugeführt, der dieses Ausgangssignal jeweils über eine bestimmte Zeit hinweg integriert. Erreicht das Ausgangssignal dieses Integrators einer von menreren in einem Speicher abgelegten Grenzwerten, so wird jeweils der Weg zu einer (weiteren) Elektrolysezelle 5a, 5b, 5c freigegeben oder versperrt. Hierzu wird ein Komparator ein gesetzt, welcher den Wert des Ausgangssignales des Integrators mit den im Speicher abgelegten Grenzwerten vergleicht. Der Komparator kann dann beispielsweise die Pumpen 29a, 29b, 29c sukzessive in bzw. außer Funktion setzen.
Die Stelle, an welcher sich cie Leitungen 28a, 28b, 28c vereinigen und Anschluß an die Leitung 27 gewinnen, braucht nicht in einem Puffertank 4 zu liegen. Allerdings ist dies möglich, wenn die ober beschriebene entkoppelnde Wirkung der Puffertanks 3, 4 zwischen den Regelsystem der Ätzmaschine 1 und der E lektrolysezellen 5a, 5b, 5c ausgenutzt werden soll.
Bei bekannten Atzaniagen sind die Betriebszeiten der Atzmaschine 1 sowie der zur Regeneration des Ätzmittels be- nutzten Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c täglich identisch.
Verwendet man, wie eben beschrieben, Puffertanks 3 und 4, sc könner die Betrlebszeiter unterschiedlich genalter werden Auf diese Weise ist eine kleinere Kapazität der Elektrolysezellen 5a. 5b, 5c ausreienend; sie braucht nicht mehr an den Spitzenbedarf der Ätzmaschine 1 angepaßt zu werden.
Ein Beispiel:
Die Atzmaschine 1 sei so eusgelegt, daß sie 9 kg Cu pro
Stunde, d.h. 72 kg bei einem 8-stündigen Arbeitstag abätzt. Um die gleiche Kupfermenge in den Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c zurückzugewinnen, sofern sie 24 Stunden am Tag arbeiten, genügt für diese eine Leistung von 3 kg Cu/h. Wenn die
Abreicherung in den Elektrolysezellen 50 g Cu/l 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 den Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c zurückkommen, muß jeder Puffertank 3, 4 ca. 1000 1 fassen. Die bei Einsatz der Puffertanks 3, 4 mögliche kontinuierliche Betriebsweise der Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c verringert nicht nur den apparativen Aufwand für die gesamte Ätzanlage; sie verbessert zudem den Regenerationsvorgang in der Elektrolysezellen 5a, 5b, 5c.
Beim Betrieb jeder Ätzanlage, besonders aber beim Einsatz vor Puffertanks 3, 4, kommt es zu Flüssigkeitsverlusten durch Verdunstung. Diese Flüssigkeitsverluste müssen ausgeglichen werden. Dies geschieht bei der oben beschriebenen Ätzanlage wie folgt: Die Niveaustände in den Puffertanks 3, 4 werden durch Niveaufühler 49 bzw. 50 stufenlαs 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 Magnetventil 52 an, welches die Frischwasserzufuhr in den in oer Zeichnung linken Puffertank 3 regelt, sowie ein zweites Magnetventil 53, welches die Frischwasserzufunr in den - in der Zeichnung rechten Puffertank 4 steuert. Durcn die ooen beschriebene Betriebsweise der Atzmaschine
1 sowie der Elektrolysezeilen 5a, 5b, 5c ist sichergestellt, daß dort ohne besondere Maßnahmen ein konstanter F ü lls t and gewährleistet ist. Es ist daher nur noch erforderlich, dafür zu sorgen, daß die Summe der Niveaustände in den beiden Puffertanks 3, 4 ebenfalls konstant bleibt. Genau dies ist die Aufgabe der Wasser-Steuereinheit 51. Stellt diese ein Absinken 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 Mveaustände wieder den gewünschten Wert erreicht hat. Um unerwünschte Verdünnungen des Ätzmittels, welche der. Betrieb der verschiedenen Pegelkreise stören könnten, zu vermeiden, erfolgt die Wasserzugabe in jeden der Puffertanks 3, 4 porportional zum jeweiligen Mveaustand in diesen Tanks.
Ist also z.B. der Niveaustand im in der Zeichnung linken Puffertank 3 doppelt so hoch nie 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 recnten puffertank 4 zugegeben wird.

Claims

Patentansprüche
================ 1. Anlage zum Ätzen von Gegenständen, insbesondere von Leiterplatten, mit a) mindestens einer Ätzmaschine, in welcher Metall von den Gegenständen abgeätzt wird, wobei sich das Ätzmittel mit Metall anreichert: b) mindestens einer Elektroiysezelle, in welcher angereichertes Ätzmittel abgereichert wird; c) mindestens einem elektromscnen Regelkreis, der den
Austausch von At2mittel zwischen der Atzmascmne und der Elektrolvsezelle so steuert, daß die Diente des Ätzmittels in der Atzmascmne im wesentllcnen konstant ist gekennzeichnet duron d) mindenstens eine weitere Elektrolysezelle (5b, 5c),
welcne der ersten Elektrolysezelle (5a) parallel ge- schaltet ist: e) eine Einrichtung (4, 28a, 28b, 28c, 29a, 29b, 29c),
welche ea) die Menge des der Ätzmaschine (1) entnommenen, angereicherten Ätzmittels mißt und über eine bestimmte Zeit hinweg integriert; eb) in der ebenso viele sich in ihrer Größe unterscheidende Grenzwerte des Integrals abgespeichert sind, wie es Elektrolysezellen (5a, 5b , 5c) in der Anlage gibt: ec) beim Überschreiten jeden Grenzwertes des Integrals eine (weitere) Elektrolysezelle (5a, 5b, 5c) in Funktion setzt bzw. bei Unterschreiten jedes Grenzwertes des Mengenintegrals eine (weitere) Elektrolysezelle (5a, 5b, 5c) stillegt, derart, daß umso mehr Elektrolysezellen (5a, 5b, 5c) in
Betrieb sind, umso mehr angereichertes Ätzmittel in der bestimmten Zeit aus der Atzmaschine (1) abgeführt wird.
2. Atzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter e) genannte Einrichtung einen Puffertank ( 4) umfaßt, in welche das der Ätzmaschine (1) entnommene angereicherte Ätzmittel eingeleitet wird, wobei der Puffertank (4) jeweils über eine Leitung (28a, 28b, 23c , in welcher eine Pumpe (29a, 29b, 29c) liegt, mit jecer Elektrolysezelle (5a, 5b, 5c) verbunden ist und jeder Pumpe (29a, 29b, 29c) ein anderes Niveau ( N1, N 2 , N3 ) des FüllStandes im Puffertank (4) derart zugeordnet 1-51, daß sie ers beim Übersteigen dieees Niveaus ( N1) , N2, N3 ) wirksam ist.
3. Ätzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Niveaufühler vorgesehen sind, welche das Erreichen der verschiedenen Niveaus (N1, N2 , N3 ) ces Füllstandes im
Puffertank (4) erfassen und hierauf die entsprechenden
Pumpen (29a, 29b, 29c) in bzw. außer Funktion setzen.
4. Ätzanläge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (28a, 28b, 28c), über welche das Ätzmittel dem Puffertank (4) entnommen wird, in Höhe der verschiedenen Niveaus ( N1 , N2, N3) der Füllstände enden und daß die Pumpen (29a, 29b, 29c) ständig in Betrieb sind.
5. Ätzanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Leitung (35), über welche das abgereicherte Ätzmittel von den Elektrolysezeilen (5a, 5b, 5c) zur Ätzmaschine (1) zurückbefördert wird, ebenfalls ein Puffertank (3) liegt.
6. Ätzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dem einen Puffertank (4) aus der Ätzmaschine (1) zugeführte Ätzmittel und das der Ätzmaschine (1) aus dem anderen Puffertank (3) zugeführte Ätzmittel über e i n e n Wärmetauscher (25) geführt werden.
7. Ätzanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasser-Steuereinhelt (51) vorgesehen ist, weiche die Summe der Fullstande in den verschiedenen Sύmpren 14, 3 lenaitern ( 16, 38) und Tanks (3 4 ) der Atzanlage durcn Zuoabe von Frischwasser konstant halt .
8. Atzanlage naen Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß a) die Füllstände in den PuffertanKs (3, 4) durch Niveaufühler (49, 50) Überwaent werden, welcne mit der Wasser- Steuereinheit (51 ) verbunden sind; b) die Summe der Fullstande in den Puffertanks ( 3 , 4) durch Zugabe von Friscnwasser konstant gehalten wiro; c) die Füllstände in oen sonstigen Teilen der Anlage unabhängig von der Zugaoe von Frischwasser konstant gehalten werden.
9. Ätzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von Frischwasser in jeden der Puffertanks
(3, 4) im Verhältnis der Füllstände dieser Puffertanks (3, 4) erfolgt.
10. Ätzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter e) genannte Einrichtung elektrisch aufgebaut ist und umfaßt: ed) einen Durchflußmengenmesser; ef) einen Integrator, der das Ausgangssignal des Durchflußmengenmessers über die bestimmte Zeit integriert; eg) einen Speicher, in dem die verschiedenen Grenzwerte
des Integrals abgelegt sind; eh) einen Komparator, welcher das Ausgangssignal des Integrators mit den im Speicher abgelegten Grenzwerten vergleicht und beim Erreichen eines dieser Grenzwerte die zugeordnete Elektroiysezelle (5a, 5b. 5c) in ocer außer Betrieb nimmt.
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