CN208087748U - 双组份酸性蚀刻液循环再生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双组份酸性蚀刻液循环再生装置，包括蚀刻废液储存槽、隔膜电解槽、再生液储存槽、水汽混合器、循环槽及盐酸供给装置，该双组份酸性蚀刻液循环再生装置还包括氯化铵供给装置，该氯化铵供给装置包括氯化铵储存槽、泵体及管道。该技术有效的解决现有隔膜电解技术蚀刻液在循环过程中需要添加大量盐酸，蚀刻液水体积膨胀，无法100％循环再利用的技术难题。

Description

双组份酸性蚀刻液循环再生装置

技术领域

本发明专利适用于印制线路板酸性蚀刻液回收再生技术领域，尤其涉及一种双组份酸性蚀刻液循环再生装置。

背景技术

全球PCB产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上，是各个电子元件细分产业中比重最大的产业，产业规模达400亿美元。同时，由于其在电子基础产业中的独特地位，已经成为当代电子元件业中最活跃的产业。

蚀刻作为PCB制程中的重要工艺，酸性蚀刻液因为具有侧蚀小、速率易于控制和易再生等特点，被广泛应用。在蚀刻过程中，Cu²⁺与Cu作用生成Cu⁺，随着蚀刻反应的进行，Cu⁺数量越来越多，Cu²⁺减少，蚀刻液蚀刻能力很快下降，为保持稳定蚀刻能力，需加入氧化剂使Cu⁺尽快转化为Cu²⁺；同时当蚀刻缸内 Cu²⁺浓度达到一定数值时或者蚀刻缸的溶液超过一定体积时，需要及时排除部分蚀刻液以保证蚀刻工序的正常运转，该排出蚀刻液称之为蚀刻废液。由于蚀刻工序要保持蚀刻设备的负压，蚀刻线需要装配有抽风设备，盐酸属于易挥发酸，会随着抽风而损耗掉一部分。通常1000L的蚀刻液，经过蚀刻工序排除来的蚀刻废液只有850-900L左右，体积损耗大约10-15％左右，但是由于蚀刻液里面溶解了铜离子，铜离子大约10-12％左右，蚀刻液的总重量在蚀刻工序前后大约相等。

酸性蚀刻废液传统的处理方法是化学法，通过加碱中和，把废液中的铜离子回收，中和后的废液必须排放。

为了减少环境污染和达到一定的经济效益，大部分使用循环再生的方法来代替之前直接处理回收铜的方法，目前再生循环的方法主要有如下：

1、萃取电沉积法：该方法将酸性蚀刻废液与萃取剂相混合，使萃取剂将蚀刻液中的铜离子萃取出来，经硫酸反萃后得到硫酸铜溶液，电解后得到单质铜，而被降低铜离子后的蚀刻液经调配返回蚀刻线使用。此方法在萃取时需用氨水调节PH值至1-2才能萃取，而酸性萃取剂萃取能力非常差，铜离子降低慢，蚀刻液中容易夹带萃取剂，在调节PH值的过程药水会增量，并且无法提供氧化剂等弊病。

2、离子膜电解再生法：此方法是用阴离子膜使阴极与阳极相隔开，利用电解时离子迁移的原理使氯离子迁移到阳极，阳极液与蚀刻缸循环达到氧化亚铜离子从而再生。但此方法在电解再生的过程中能耗大，离子膜的成本高且易破损，当离子膜破损时，阳极液和阴极液就会混合，从而导致蚀刻药水成分失调，最终导致药水无法循环再利用。

3、草酸沉淀法：此方法是将草酸与酸性蚀刻液中的铜离子反应，降低铜离子后的蚀刻液回用。但此方法只能回收盐酸，提高盐酸的摩尔浓度，无法再生酸性蚀刻中所需的氧化剂，反复使用后容易会增量且杂质增多。

4、隔膜电解法：通过隔膜电解让蚀刻液中的铜离子在阴极析出，得到阴极铜，阳极产生氯气溶解于蚀刻液中回用于生产线。但是蚀刻药水在循环使用的过程中，特别是在蚀刻生产工序由于蚀刻线要保持负压，必须有抽风，盐酸在蚀刻的过程中不断挥发，同时电解过程也会造成氯离子的损失。为保持蚀刻药水的盐酸浓度，必须定量添加盐酸，但是工业上使用的盐酸的浓度一般只有 30-31％，当盐酸添加量大时，整个循环***的蚀刻液体积会不断增加，目前的隔膜电解技术提取一吨铜需要添加盐酸大约4-6吨左右，这样大的添加量远远大于蚀刻液在蚀刻工序中的体积损耗量(大约10-15％)，当循环一段时间时***中的蚀刻液就会超出***的储存量，必须外排，这就导致蚀刻液无法100％循环再利用。实际上目前市场上采用的隔膜电解工艺蚀刻液的回用率一般只有 40-50％回用率，存在着大量的外排，整个工艺技术很不成熟。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种双组份酸性蚀刻液循环再生装置，解决现有隔膜电解法回收再生蚀刻废液时，需要添加大量盐酸，导致蚀刻液水体积膨胀的技术问题。

本实用新型是这样实现的，

一种双组份酸性蚀刻液循环再生装置，包括蚀刻废液储存槽、隔膜电解槽、再生液储存槽、水汽混合器、循环槽及盐酸供给装置，该隔膜电解槽包括阴极区和阳极区，该蚀刻废液储存槽与该隔膜电解槽相连，用于储存蚀刻产线的蚀刻废液，并提供至隔膜电解槽，该再生液储存槽分别与该隔膜电解槽和循环槽相连，用于储存隔膜电解槽的再生蚀刻液并提供至循环槽，该水汽混合器用于将电解槽的氯气导入至该循环槽中，该循环槽用于将该再生蚀刻液提供至蚀刻生产线，该双组份酸性蚀刻液循环再生装置还包括氯化铵供给装置，该氯化铵供给装置包括氯化铵储存槽、泵体及管道。

本实用新型双组份酸性蚀刻液循环再生装置，通过在原来隔膜电解的基础上通过在传统双组份酸性蚀刻液(盐酸/氯酸钠、盐酸/双氧水)的基础上加入一定量的氯化铵，氯离子在阳极上被氧化为游离氯，然后溶解在水溶液中形成“活性氯”，作为强氧化剂与氨氮反应产生氮气排入空气中，溶液中生产了盐酸，从而减少***的盐酸添加量，该技术提取一吨铜所需要添加的盐酸大约在1-1.5吨左右，是现有隔膜电解的技术所需添加量的30％左右，这样的一个添加量正好与蚀刻液在蚀刻工序中的体积损耗量相等，使蚀刻药水在不断的循环再利用过程中保持一个动态平衡。

该技术有效的解决现有隔膜电解技术蚀刻液在循环过程中需要添加大量盐酸，蚀刻液水体积膨胀，无法100％循环再利用的技术难题。

附图说明

图1是本实用新型双组份酸性蚀刻液循环再生装置的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种双组份酸性蚀刻液循环再生装置，请参阅图1 图1显示本实用新型双组份酸性蚀刻液循环再生装置的结构，一种双组份酸性蚀刻液循环再生装置，包括蚀刻废液储存槽1、隔膜电解槽2、再生液储存槽3、水汽混合器4、循环槽5及盐酸供给装置6，该隔膜电解槽2包括阴极区21和阳极区22，该蚀刻废液储存槽1与该隔膜电解2槽相连，用于储存蚀刻产线的蚀刻废液，并提供至隔膜电解槽2，该再生液储存槽3分别与该隔膜电解槽2 和循环槽5相连，用于储存隔膜电解槽2的再生蚀刻液并提供至循环槽5，该水汽混合器4用于将隔膜电解槽2的氯气导入至该循环槽5中，该循环槽5用于将该再生蚀刻液提供至蚀刻生产线，该双组份酸性蚀刻液循环再生装置还包括氯化铵供给装置7，该氯化铵7供给装置包括氯化铵储存槽71、泵体72及管道73。

双组份蚀刻液主要包括盐酸/氯酸钠、盐酸/双氧水体系及氯化铜，利用氯化铜的氧化性，与单质铜发生反应，从而使电路板上的铜层被腐蚀。本实用新型的双组份酸性蚀刻液循环再生装置通过在传统双组份酸性蚀刻液(盐酸/氯酸钠、盐酸/双氧水)的基础上加入一定量的氯化铵，氯离子在阳极区内被氧化为游离氯，然后溶解在水溶液中形成“活性氯”，作为强氧化剂与氨氮反应产生氮气，氮气随着抽风被排到空气中，溶液中形成氢离子，氢离子与溶液中的氯气子配位，生产盐酸，其反应式如下所示：

2Cl^-→Cl₂+2e^-

Cl₂+H₂O→HOCl+H⁺+Cl^-

2NH₄ ⁺+3HOCl→N₂+3H₂O+5H⁺+3Cl^-

通过该工艺技术革新，由于反应中有大量的盐酸产生，因此可以减少整个***蚀刻液循环过程中盐酸的添加量，使***中蚀刻液的组分保持一个动态平衡，药液体积不会膨胀。

具体地，该氯化铵供给装置7与该蚀刻废液储存槽1相连通，将氯化铵提供至该蚀刻废液储存槽1。

通过将氯化铵供给装置与蚀刻废液储存槽相连通，向蚀刻废液中添加氯化铵，通过将蚀刻废液输送至电解槽进行电解后，直接发挥氯化铵作用，明显提高盐酸的产生效率。

具体地，另一个实施例中，该氯化铵供给装置与该再生液储存槽相连通，将氯化铵提供至该再生液储存槽。进一步，氯化铵的添加可以是将氯化铵溶解于水中，得到饱和氯化铵溶液然后再添加到蚀刻废液桶、再生液储存槽、循环槽、产线蚀刻缸中，优选蚀刻废液液储存槽中添加。

具体地，在该隔膜电解槽2和该再生液储存槽3之间设置有再生液溢流槽 8。隔膜电解槽中，电解反应后降低铜离子后的蚀刻液溢流进入蚀刻液溢流槽8。

具体地，还包括管道风机，该管道风机的进气口与所述阳极区的排气口相连，并与水汽混合器的进气口相连，水汽混合器与循环槽相连，循环槽与生产线蚀刻缸相通并循环。

具体地，该阴极区内设置阴极板23，所述阴极板23与直流电源的负极相连，所述阴极板的材质为金属钛，所述阴极板表面不含涂层。

具体地，该阳极区设有阳极板24，所述阳极板24并直流电源的正极相连，所述阳极板的材质为金属钛，所述阳极板表层含有金属涂层。

具体地，该该隔膜电解槽包括多个阴极区。

该印制线路板酸性蚀刻液百分之百循环利用技术及装置还包括一个废气处理装置，该废气处理装置分别和阴极区、蚀刻液溢流缸、蚀刻液循环槽的排气口相连通，收集阴极区、蚀刻液溢流缸、蚀刻液循环槽中的废气(氯气和氯化氢)，在废气处理装置中，包括一个碱液供应装置，该强碱液供应装置提供碱溶液，利用强碱溶液和上述废气进行中和反应，从而实现废气的达标排放。而该碱液供应装置为强碱液喷淋装置。碱溶液没有限制，可以为氢氧化钠等。

本发明专利的再生装置的防腐管道风机和水汽混合器保证电解产生的氯气不直接排放而是返回至生产线蚀刻缸中，一方面提高了氯气的利用率，另一方面也减少了废气的排放量，减少环境污染。

本发明专利再生***的废气处理装置，对本再生***产生的废气如氯气、氯化氢气体进行中和处理，保证了废气的零排放，实现了环保的要求。

本实用新型双组份酸性蚀刻液循环再生装置，蚀刻废液储存槽1和生产线蚀刻缸11相连通，储存生产线蚀刻缸中的蚀刻废液，并且将该蚀刻废液通过废液泵作用下提供至阴极区中。在电流的作用下蚀刻废液在阴极区内发生还原反应，其铜离子被还原成单质铜，降低铜离子后的蚀刻液溢流进入蚀刻液溢流缸中，当蚀刻液溢流缸达到高液位时，再生液泵启动，将蚀刻再生液抽入再生液储存槽中；而同样在电流的作用下蚀刻液在上述阳极区发生氧化反应，阳极区中会产生氯气，产生的氯气通过防腐管道风机被送入水汽混合器中，氯气在水汽混合器中与蚀刻液中的一价铜离子反应。蚀刻循环槽中的蚀刻液由于不断有氯气溶入其ORP氧化还原电位上升，蚀刻液又有了新的活性，被送到生产线循环使用。当蚀刻药水不断被使用时，溶液中的铜离子不断增加，比重上升，当比重达到最高限制时，再生液添加泵启动，将再生液储存槽中的再生液添加到蚀刻液循环槽中。

本实用新型双组份酸性蚀刻液循环再生装置，利用隔膜电解原理在阴极析出单质铜，在工艺过程中在原来双组份酸性蚀刻液(盐酸/氯酸钠、盐酸/双氧水) 的基础上加入一定量的氯化铵，氯化铵在电解的过程中，铵根离子被氧化成氮气排到空气中，溶液中生成了盐酸，从而减少***的盐酸添加量，使***中药水总量处于一个动态平衡，药水再不断的循环使用过程中，体积不会膨胀，达到蚀刻的100％循环再利用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双组份酸性蚀刻液循环再生装置，包括蚀刻废液储存槽、隔膜电解槽、再生液储存槽、水汽混合器、循环槽及盐酸供给装置，所述隔膜电解槽包括阴极区和阳极区，所述蚀刻废液储存槽与所述隔膜电解槽相连，用于储存蚀刻产线的蚀刻废液，并提供至隔膜电解槽，所述再生液储存槽分别与所述隔膜电解槽和循环槽相连，用于储存隔膜电解槽的再生蚀刻液并提供至循环槽，所述水汽混合器用于将隔膜电解槽的氯气导入至所述循环槽中，所述循环槽用于将所述再生蚀刻液提供至蚀刻生产线，所述双组份酸性蚀刻液循环再生装置还包括氯化铵供给装置，所述氯化铵供给装置包括氯化铵储存槽、泵体及管道。

2.如权利要求1所述的双组份酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述氯化铵供给装置与所述蚀刻废液储存槽相连通，将氯化铵提供至所述蚀刻废液储存槽。

3.如权利要求1所述的双组份酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述氯化铵供给装置与所述再生液储存槽相连通，将氯化铵提供至所述再生液储存槽。

4.如权利要求1所述的双组份酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，在所述隔膜电解槽和所述再生液储存槽之间设置有再生液溢流槽。

5.如权利要求1所述的双组份酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，还包括管道风机，所述管道风机的进气口与所述阳极区的排气口相连，所述管道风机的出气口与水汽混合器的进气口相连。

6.如权利要求1所述的双组份酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述阴极区内设置阴极板，所述阴极板与直流电源的负极相连，所述阴极板的材质为金属钛，所述阴极板表面不含涂层。

7.如权利要求1所述的双组份酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述阳极区设有阳极板，所述阳极板与直流电源的正极相连，所述阳极板的材质为金属钛，所述阳极板表层含有金属涂层。

8.如权利要求1所述的双组份酸性蚀刻液循环再生装置，其特征在于，所述所述隔膜电解槽包括多个阴极区。