EP0146732A1 - Arbeitsverfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zur Abscheidung von z.B. Kupfer aus flüssigen Elektrolyten, der durch einen mehrzelligen Elektrolysebehälter geführt wird - Google Patents

Arbeitsverfahren und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zur Abscheidung von z.B. Kupfer aus flüssigen Elektrolyten, der durch einen mehrzelligen Elektrolysebehälter geführt wird Download PDF

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EP0146732A1
EP0146732A1 EP84113215A EP84113215A EP0146732A1 EP 0146732 A1 EP0146732 A1 EP 0146732A1 EP 84113215 A EP84113215 A EP 84113215A EP 84113215 A EP84113215 A EP 84113215A EP 0146732 A1 EP0146732 A1 EP 0146732A1
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EP
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liquid
container
electrolysis
inlet
etching
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Walter Senator H.C. Dr.H.C.Ing. Holzer
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/06—Operating or servicing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells

Definitions

  • the invention relates to a working method for the separation of e.g. Copper from a liquid electrolyte by guiding the liquid flow, metered through an inlet into the multi-cell electrolysis tank, from which it emerges from an outlet after the copper has been separated.
  • the invention further relates to a device for performing this working method.
  • the liquid electrolyte was passed through the multi-cell electrolysis tank in such a way that there was no uniform deposition on the electrodes. This non-uniform separation results when the liquid distribution in the container is not absolutely uniform.
  • the senor was in the etching liquid, which is continuously circulated. Even if the sensor is brought into flow-reduced places in the etching container, the measurement result is still so imprecise that the purpose of the invention, namely to obtain an optimal etching speed, is not achieved. Dipping printed circuit boards into the etching liquid changes their physical and chemical composition. It has been found that certain parameters of the chemical and / or physical nature of the etching liquid must be present in order to have an optimal etching speed.
  • the present method is an environmentally friendly etching, i.e. the etching liquid is continuously circulated. It is not replaced, as in known methods, when it is used up, but is regenerated or also contains additives which ensure that an optimal etching rate is always present.
  • the object of the invention is therefore to direct the working process and to design the device so that an absolutely uniform distribution of the liquid electrolyte onto the electrodes takes place, the liquid electrolyte should be optimally adjusted with regard to its chemical properties.
  • the solution to the problem according to the invention is that, starting from the known working methods for the deposition of, for example, copper from a liquid electrolyte by guiding the liquid flow, metered through an inlet into the multi-cell electrolysis container, from which it is deposited after the copper has been separated Outlet exits, now in that the liquid flow is in front of the one below the liquid level of the electrolysis container lying inlet passes through a liquid template formed by the liquid flow, for example by using a liquid buffer container, in order to flow through the individual cells of the electrolysis container with a uniform distribution.
  • the new process means that the liquid electrolyte no longer flows freely into the container. It only gets into the container via a liquid supply. With this liquid charge it is achieved - and tests have confirmed this - that the electrodes are acted upon by the liquid electrolyte in a very uniform manner. Since the speed of the liquid flow from the inlet to the outlet is very low, it is important, especially at these low flow speeds, to carry out the supply of the liquid flow on the inlet side very evenly and, analogously, also to remove the liquid flow evenly on the outlet side, so that every square millimeter of the plates - and that is usually a very large number in such a container - is evenly acted upon by the liquid flow or then very uniform precipitation occurs.
  • the sensor is arranged in a bypass for the circulation of the etching liquid between the etching container and the electrolysis cell, which is set at adjustable time intervals, e.g. is connected to the circulation line via a valve and the switching phase of the sensor when the valve is closed, i.e. in the bypass while the etching liquid is resting.
  • An embodiment according to the invention is that the sensor is a known float with inductive or capacitive tapping.
  • the senor prefferably located in an overflow vessel arranged in the bypass line.
  • This overflow vessel ensures that the amount of sample liquid always remains exactly constant.
  • valve is arranged in the inlet to the overflow vessel.
  • valve is an electromagnetic valve, the open and closed position of which is program-controlled.
  • the etching liquid in which the copper content in the etching liquid is adjusted to a certain level, it is important that the sensor, e.g. via an amplifier that switches the power supply to the electrolytic cell.
  • the electrolytic cell is used for copper deposition and, depending on a set value, one is then able to assign a "specific specific weight to the etching liquid corresponding to a specific copper content.
  • the senor e.g. via a valve and an amplifier that regulates the liquid supply to the electrolytic cell.
  • the teaching of the invention then consists in that, depending on the number of etchings, additives are added to the etching liquid at intervals until an optimal etching rate is reached.
  • the working process can only be carried out precisely by a sensor monitoring the condition of the etching liquid in a control vessel, the filling of which takes place at selectable, time intervals, and the measuring phase of the sensor being moved to the stationary phase of the measuring liquid in the control vessel.
  • a preferred device which achieves the object of achieving an even distribution of the liquid electrolyte is that the liquid buffer container is moved from a e.g. is arranged parallel to the inlet side of the electrolysis container arranged partition, the upper edge of which is below the liquid level of the electrolysis container, while the lower edge and the side edges of this partition are liquid-tightly connected to the electrolysis container in the manner of a partition.
  • the design of the buffer container or the partition walls can be different.
  • One possibility is that the upper edge of the intermediate wall projects above the liquid level of the electrolysis container and the inlet openings in the intermediate wall are arranged below the liquid level.
  • the inlet openings arranged approximately at the middle level of the liquid level, to conduct the liquid flow evenly between the electrodes.
  • the liquid flow will be distributed more and more evenly even in a large electrolysis tank with as many electrodes.
  • outlet side also has one or more partition walls and that the drain below the liquid level takes place through individual openings and / or slots in a manner comparable to that at the inlet.
  • a wide variety of designs can be combined on the inlet side with the outlet side.
  • two partitions could be used on the inlet side and only one partition on the outlet side, or the same distribution devices for the liquid flow could be used on the inlet and outlet sides.
  • Electrodes 16 are anodes and cathodes connected in series. The even supply or flow through the individual cells is of the utmost importance.
  • the liquid flow in the direction of arrow 1 is fed from above by a feed 14.
  • a feed 14 there must be an upstream buffer container 13 through which the liquid flow flows in the direction of the arrow 24. He then enters the additional intermediate wall 17 flowing around the bottom into the liquid buffer container 5.
  • the liquid buffer container is formed by an intermediate wall 7, the side edges 10, 11 of which, for example, as shown in FIG. 3, and the lower edge 9 are liquid-tightly connected to the container 3 so that they form a partition.
  • inlet openings 4 are then arranged. These inlet openings can either be arranged above, in the middle or in some way distributed. If necessary, tests will determine how the most uniform loading of the individual plates is achieved during the deposition.
  • the inlet openings are below the liquid level 2.
  • the electrolyte is then passed through the individual cells in the direction of arrow 25, that the individual electrodes 16 experience an even distribution of the liquid flow.
  • Ig in F. 2 is the upper edge 15 of the intermediate wall 7 above the liquid level 2 so that the inlet openings or slots 4 are below the liquid level 2-. It is also possible that the upper edge 8 of the intermediate wall 7 lies below the liquid level 2 and the intermediate wall then has no inlet openings. The liquid flow supplied will then flow below the liquid level 2 in the direction of arrow 26 over this edge 8.
  • a lower inlet 12 can also be provided instead of the upper inlet or the upper feed 14. In this case, the upstream buffer container 13 would then be omitted.
  • Inlet openings 4 can be arranged below the liquid level 2 in the upper region within the intermediate wall 7.
  • the outlet side 18 can also be designed accordingly, it being possible to combine individual elements on the inlet side with other elements on the outlet side, but these elements are essentially the same.
  • 20 processes 21 are arranged in an intermediate wall. These processes can in turn be circular, slit-shaped or in some other way adapted to the flow.
  • the liquid flow arriving in the direction of arrow 25 then enters in arrow direction 27 into the buffer container 28 on the outlet side, which is analogous the buffer tank 5 can be formed on the inlet side.
  • An overflow 22 is provided there, that is to say the liquid which now flows out flows in free fall to the outside. This overflow automatically ensures that the liquid level 2 remains constant.
  • FIG. 5 schematically shows printed circuit boards 31 which are immersed in the etching container 32 by dipping in the direction of the arrow 43 in a manner known per se for producing electrical circuits.
  • the etching container 32 is connected to an electrolysis cell 33.
  • a sensor 34 which in the exemplary embodiment has a float 35, is arranged in the bypass 36 of a circulation line 37.
  • the valve 38 which controls the inflow to an overflow vessel 40 in which the float 35 is located, can be actuated by a program control 42.
  • the float has a known inductive tap 39, i.e. the measuring arrangement switches on or off via its contact connections 44 when the contact 39 attached to the float 35, e.g. a reed contact from which the magnetic field of the excitation coils 45 arrives in the fixed part.
  • the etching liquid 46 is drawn in by the pump 48 in the direction of the arrow 47 and thus reaches the circulation line 37.
  • there is also a water jet pump 49 in the circulation line which draws in partial quantities of regenerated etching liquid from the electrolysis cell 33 in the direction of the arrow 50.
  • the pump then conveys the partially regenerated etching liquid back into the etching tank 32 in the direction of the arrow 51.
  • the feed to the electrolysis cell 33 takes place via a branch 52 when the valve 53 is open. At intervals, e.g. by a program control 42, the valve 38 is opened.
  • a sample amount is taken from the etching liquid located in the circulation line 47 and is fed into an overflow vessel 40 in the direction of the arrow 54 (see FIG. 6).
  • the overflow 55 in this vessel ensures that the amount to be measured in the measuring container 56 remains the same. If this measuring container 56 is filled, the excess sample quantity runs again in the direction of arrow 57 into the etching container 32.
  • the float 35 now moves in the direction of the arrow 58, so that the contacts 54 e.g. switch off the power supply to the electrolysis cell 33, not shown, if the copper content in the etching liquid becomes too high, or switch it on again if it becomes too low.
  • valves 59, 60 can be switched, which feed additives into the etching container 32 via lines 61, 62 in the etching container 32.
  • additives for this in order to bring the etching speed to an optimal level.

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Abstract

Bei Elektrolyse-Anlagen, die in einem gemeinsamen Behälter eine Mehrzahl von elektrisch hintereinandergeschalteten Anorden- bzw. Kathodenplatten (16) besitzen, hat die gleichmässige Zuführung bzw. Durchströmung der einzelnen Zellen größte Bedeutung. Erfindungsgemäss wird der Zulauf (4) aber auch nach Möglichkeit der Ablauf (21) unter den Flüssigkeitsspiegel (2) verlegt, und eine Verteilertasche (15) zur gleichmässigen Verteilung der Flüssigkeit wird zwischen den Zulauf bzw. Ablauf der Flüssigkeit und deren Eintritt bzw. Austritt aus dem Elektrolyse-Behälter geschaltet. Zur optimalen Einstellung der chemischen und physikalischen Beschaffenheit der Flüssigkeit wird eine strömungsunabhängige Messung und Einstellung der Flüssigkeit durch einen Sensor erreicht, der in einem Bypass zur Umlaufleitung der Ätzflüssigkeit zwischen Ätzbehälter und Elektrolysezelle angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsverfahren zur Abscheidung von z.B. Kupfer aus einem flüssigen Elektrolyten durch Führung des Flüssigkeitsstromes,dosiert durch einen Einlass in den mehrzelligen Elektrolyse- Behälter, aus dem er nach Abscheidung des Kupfers aus einem Auslass austritt.
  • Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Arbeitsverfahrens.
  • Bei den bisherigen Arbeitsverfahren bzw. Vorrichtungen wurde der flüssige Elektrolyt durch den mehrzelligen Elektrolysebehälter so geführt, daß keine gleichmässige Abscheidung an den Elektroden erfolgte. Diese ungleichmässige Abscheidung ergibt sich, wenn die Flüssigkeitsverteilung in dem Behälter nicht absolut gleichmässig ist.
  • Bei Elektrolyseanlagen, die in einem gemeinsamen Behälter eine Mehrzahl von elektrisch hintereinander geschalteten Anoden- bzw. Kathodenplatten besitzen, hat die gleichmässige Zuführung bzw. Durchströmung der einzelnen Zellen größte Bedeutung. Durch die gleichmässige Abscheidung von z.B. Kupfer aus dem flüssigen Elektrolyten an den Elektroden kann man dann das abgeschiedene Kupfer sofort wieder weiter im Ätzverfahren verwenden. Es ist also hier ein Recycling-Verfahren, welches unter anderem hier erreicht werden soll.
  • Bei einer dieser bekannten Vorrichtung befand sich der Sensor in der Ätzflüssigkeit, die laufend umgewälzt wird. Selbst, wenn man den Sensor in strömungsberuhigte Stellen des Ätzbehälters bringt, ist das Meßergebnis noch so ungenau, daß der Erfindungszweck, nämlich eine optimale Ätzgeschwindigkeit zu erhalten, nicht erreicht wird. Durch das Tauchen von Leiterplatten in die Ätzflüssigkeit ändert sich deren physikalische und chemische Zusammensetzung. Es hat sich herausgestellt, daß gewisse Parameter der chemischen und/oder physikalischen Beschaffenheit der Ätzflüssigkeit vorhanden sein müssen, um eine optimale Ätzgeschwindigkeit zu haben. Bei dem vorliegenden Verfahren handelt es sich um eine umweltfreundliche Ätzung, d.h. die Ätzflüssigkeit wird laufend umgewälzt. Sie wird nicht ausgewechselt, wie bei bekannten Verfahren, wenn sie verbraucht ist, sondern wird regeneriert oder erhält auch Zusätze, die es gewährleisten, daß immer eine optimale Ätzgeschwindigkeit vorhanden ist.
  • Die Aufgabe nach der Erfindung besteht demnach darin, das Arbeitsverfahren so zu leiten und die Vorrichtung so auszubilden, daß eine absolut gleichmässige Verteilung des flüssigen Elektrolyten auf die Elektroden erfolgt, wobei der flüssige Elektrolyt im Hinblick auf seine chemischen Eigenschaften optimal eingestellt werden soll.
  • Die Lösung der Aufgabe nach der Erfindung besteht darin, daß ausgehend von den bekannten Arbeitsverfahren zur Abscheidung von z.B. Kupfer aus einem flüssigen Elektrolyten durch Führung des Flüssigkeitsstromes,dosiert durch einen Einlass in den mehrzelligen Elektrolyse-Behälter, aus dem er nach Abscheidung des Kupfers aus einem Auslass austritt, jetzt darin, daß der Flüssigkeitsstrom vor dem unter dem Flüssigkeitsspiegel des Elektrolyse-Behälters liegenden Einlass eine vom Flüssigkeitsstrom gebildete Flüssigkeitsvorlage, z.B. durch Verwendung eines Flüssigkeits-Pufferbehälters, durchläuft, um mit gleichmässiger Verteilung die einzelnen Zellen des Elektrolyse-Behälters zu durchströmen.
  • Hier wird ein vollkommen neuer Weg beschritten. Bisher ließ man zwar dosiert und möglichst gleichmässig im freien Strahl den flüssigen Elektrolyten in den Elektrolyse-Behälter strömen, und über einen Ablauf bzw. Überlauf verließ dann wieder der Flüssigkeitsstrom , dem jetzt z.B. Kupfer entnommen wurde, den Behälter. Es ergab sich,daß an den Elektroden eine sehr ungleichmässige Abscheidung auftrat, ja, es bildeten sich direkt Muster, oder wo die Strömung besonders stark war, fand gar keine Abscheidung statt.
  • Durch das neue Verfahren strömt der flüssige Elektrolyt nicht mehr frei in den Behälter. Er gelangt nur über eine Flüssigkeitsvorlage in den Behälter. Durch diese Flüssigkeitsvorlage wird erreicht - und Versuche haben das bestätigt - daß eine ganz gleichmässige Beaufschlagung der Elektroden durch den flüssigen Elektrolyten erfolgt. Nachdem die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes vom Einlaß zum Auslaß hin sehr gering ist, ist es gerade bei diesen geringen Strömungsgeschwindigkeiten wichtig, auf der Einlaß-Seite die Zuführung des Flüssigkeitsstromes ganz gleichmässig durchzuführen und analog auch auf der Auslaß-Seite den Flüssigkeitsstrom wieder gleichmässig abzuführen, damit jeder Quadratmillimeter der Platten- und das sind meistens sehr viele in einem solchen Behälter - gleichmässig vom Flüssigkeitsstrom beaufschlagt wird bzw. dann ein sehr gleichmässiger Niederschlag erfolgt.
  • Die Lösung der Aufgabe, nämlich eine genaue, d.h. strömungsunabhängige Messung und Einstellung der Ätzflüssigkeit durch einen Sensor zu erreichen, erfolgt dadurch, daß der Sensor in einem Bypass zur Umlaufleitung der Ätzflüssigkeit zwischen Ätzbehälter und Elektrolysezelle angeordnet ist, der in einstellbaren, zeitlichen Abständen, z.B. über ein Ventil mit der Umlaufleitung verbunden ist und die Schaltphase des Sensors bei geschlossenem Ventil , d.h. im Bypass beim Ruhen der Ätz-, flüssigkeit, stattfindet.
  • Es findet hier ein vollkommen neuer Weg Anwendung. Man misst nicht mehr laufend, wie das bei derartigen Vorgängen üblich ist, sondern in zeitlichen Abständen. Die zeitlichen Abstände ergeben sich dadurch, daß man der Meßflüssigkeit eine Probe entnimmt, die man in einen Meßbehälter überführt und dann im ruhenden Zustand diese Flüssigkeit strömungsunabhängig sehr genau messen kann. Abhängig von diesem Meßergebnis wird dann die Ätzflüssigkeit regeneriert bzw. durch Zusätze so weit verändert, bis eine optimale Ätzgeschwindigkeit vorhanden ist.
  • Eine Ausführung nach der Erfindung besteht darin, daß der Sensor ein ansich bekannter Schwimmer mit induktivem bzw. kapazitivem Abgriff ist.
  • Zweckmässig ist es ferner, daß sich der Sensor in einem in der Bypassleitung angeordneten Uberlaufgefäss befindet.
  • Dieses Uberlaufgefäss gewährleistet, daß die Menge der Probeflüssigkeit immer genau konstant bleibt.
  • Zweckmässig ist, daß das Ventil im Zulauf zum Uberlaufgefäss angeordnet ist.
  • Um einen automatischen Betrieb zu gewährleisten, ist es wichtig, daß das Ventil ein elektromagnetisches Ventil ist, dessen Offen- und Schließstellung programmgesteuert ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung, bei welcher der Kupfergehalt in der Ätzflüssigkeit auf ein bestimmtes Maß eingestellt wird, ist es wichtig, daß der Sensor , z.B. über einen Verstärker, die Stromzufuhr der Elektrolysezelle schaltet.
  • Die Elektrolysezelle dient der Kupferabscheidung und je nach einem eingestellten Wert ist man dann in der Lage, der Ätzflüssigkeit ein"bestimmtes spezifisches Gewicht entsprechend einem bestimmten Kupfergehalt zuzuordnen.
  • Eine andereMöglichkeit besteht darin, daß der-Sensor, z.B. über ein Ventil und einen Verstärker, die Flüssigkeitszufuhr zur Elektrolysezelle regelt.
  • Will man nicht nur durch eine zu schaltende Elektrolysezelle den Kupfergehalt einstellen, sondern wählt man andere Bezugsgrößen, die man zur Erreichung einer optimalen Ätzgeschwindigkeit einstellen will, dann ergibt sich ein Arbeitsverfahren zum Ätzen von Leiterplatten dadurch, daß die Ätzflüssigkeit im Ätzbehälter laufend überwacht wird; die Lehre der Erfindung besteht dann darin, daß durch Zusätze - abhängig von der Zahl der Ätzungen - die Ätzflüssigkeit in zeitlichen Abständen ergänzt wird, bis eine optimale Ätzgeschwindigkeit erreicht ist. Das Arbeitsverfahren lässt sich nur dadurch genau durchführen, daß ein Sensor den Zustand der Ätzflüssigkeit in einem Kontrollgefäss überwacht, dessen Füllung in wählbaren, zeitlichen Abständen erfolgt, und die Meßphase des Sensors in die ruhende Phase der Meßflüssigkeit im Kontrollgefäss verlegt ist.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung , welche die Aufgabe löst, eine gleichmässige Verteilung des flüssigen Elektrolyten zu erreichen, besteht darin, daß der Flüssigkeits-Pufferbehälter von einer z.B. parallel zur Einlaß-Seite des Elektrolyse-Behälters angeordneten Zwischenwand gebildet wird, deren obere Kante unter dem Flüssigkeitsspiegel des Elektrolyse-Behälters liegt, während die Unterkante und die Seitenkanten dieser Zwischenwand flüssigkeitsdicht mit dem Elektrolyse-Behälter nach Art einer Trennwand verbunden sind.
  • Man kann nach dem neuen Arbeitsverfahren mit einem sehr geringen konstruktiven Aufwand arbeiten, wenn man auf der Einlaß-Seite und zweckmässigerweise auch auf der Auslaß-Seite in den Elektrolyse-Behälter Trennwände anbringt.
  • Man kann sich mit dieser Vorrichtung auch anpassen, je nachdem, ob man den Behälter von oben oder unten mit dem flüssigen Elektrolyten beschicken will.
  • Eine Möglichkeit besteht darin, daß der Zulauf in den Flüssigkeits-Pufferbehälter von unten unter Flüssigkeitsdruck erfolgt.
  • Hier wird also durch die Verwendung eines Pufferbehälters erreicht, daß gewissermassen unter hydraulischem Druck eine sehr gleichmässige Verteilung stattfindet.
  • Will man den Behälter von oben beschicken, dann ist es wesentlich, daß der Zulauf in den Flüssigkeits-Pufferbehälter über einen weiteren vorgelagerten Pufferbehälter erfolgt, der von oben beschickt wird.
  • Die Ausbildung des Pufferbehälters bzw. der Trennwände kann verschieden sein. Eine Möglichkeit besteht darin, daß die obere Kante der Zwischenwand den Flüssigkeitsspiegel des Elektrolyse-Behälters überragt und die Einlaßöffnungen in der Zwischenwand unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet sind.
  • Es ist je nach der Größe des Elektrolyse-Behälters und der Art des flüssigen Elektrolyten auch möglich, daß die Einlaßöffnungen etwa in mittlerer Höhe des Flüssigkeitsstandes angeordnet den Flüssigkeitsstrom gleichmässig zwischen die Elektroden leiten.
  • Wiederum ist es möglich, daß statt vieler Einlaßöffnungen diese zu einem Schlitz zusammengefasst sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß mehrere, eine syphonartige Vorlage bildende Zwischenwände vorhanden sind.
  • Durch die Anwendung mehrerer Trennwände wird man immer differenzierter den Flüssigkeitsstrom gleichmässig auch in einem noch so großen Elektrolyse-Behälter mit noch so vielen Elektroden verteilen.
  • Wichtig ist, daß die Auslaß-Seite ebenfalls eine oder mehrere Zwischenwände aufweist und der Ablauf unterhalb des Flüssigkeitsspiegels durch einzelne Öffnungen und/oder Schlitze vergleichbar wie beim Einlaß erfolgt.
  • Nach dieser Ausführung kann man die verschiedensten Ausbildungen auf der Einlaß-Seite mit der Auslaß-Seite kombinieren. Zum Beispiel könnte man auf der Einlaß-Seite zwei Trennwände und auf der Auslaß-Seite nur eine Trennwand anwenden, oder man verwendet auf Ein- und Auslaß-Seite die gleichen Verteilungsvorrichtungen für den Flüssigkeitsstrom. Je nach den Erfordernissen kann man z.B. in den Zwischen- bzw. Trennwänden auf der Einlaß-Seite die Einlaßöffnungen oben, aber immer noch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels anordnen, während sie auf der Auslaß-Seite weiter unten liegen. Wesentlich ist immer, daß die Flüssigkeit in den Elektrolyse-Behälter ein- bzw. austritt, immer durch öffnungen, Schlitze, Uberlaufkanten und ähnliches, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung hierfür weitere Erfindungsmerkmale hervor.
    • Figur 1 zeigt schematisch den Strömungsverlauf in einem Elektrolysebehälter,
    • Figur 2 zeigt schematisch einen nach der Erfindung ausgestatteten Elektrolyse-Behälter,
    • Figur 3 zeigt eine andere Ausbildung einer Zwischenwand wie in Figur 2,
    • Figur 4 zeigt eine weitere mögliche Ausbildung einer Zwischenwand,
    • Figur 5 zeigt schematisch in einem weiteren Ausführungsbeispiel einen Ätzbehilter mit Elektrolysezelle, wobei hier ein bestimmter Kupfergehalt in der Ätzflüssigkeit einstellbar ist,
    • Figur 6 zeigt ganz allgemein die laufende Kontrolle einer Ätzflüssigkeit durch eine Meßanordnung nach der Erfindung, wobei entsprechend Zusätze der Ätzflüssigkeit zugesetzt werden.
  • In der Figur 1 zeigt die Pfeilrichtung 1 den Flüssigkeitsstrom des flüssigen Elektrolyten durch den Elektrolyse-Behälter 3. Dabei tritt der Flüssigkeitsstrom auf der Einlaß-Seite 6 ein und verlässt den Behälter auf der Auslaß-Seite 18. Elektroden 16 sind als Anoden bzw. Kathoden hintereinandergeschaltet. Dabei ist die gleichmässige Zuführung bzw. Durchströmung der einzelnen Zellen von größter Bedeutung.
  • Gemäss der Erfindung wird z.B.in der Fig. 2 der Flüssigkeitsstrom in Pfeilrichtung 1 durch eine Beschickung 14 von oben beschickt. In diesem Fall muss ein vorgeschalteter Pufferbehälter 13 vorhanden sein, den der Flüssigkeitsstrom in Pfeilrichtung 24 durchströmt. Er tritt dann von unten die zusätzliche Zwischenwand 17 umströmend in den Flüssigkeits-Pufferbehälter 5 ein. Der Flüssigkeits-Pufferbehälter wird von einer Zwischenwand 7 gebildet, deren Seitenkanten 10,11 , wie z.B. die Fig. 3 zeigt, und die untere Kante 9 flüssigkeitsdicht mit dem Behälter 3 so verbunden sind, daß sie eine Trennwand bilden . In dieser Zwischenwand 7 sind dann Einlaßöffnungen 4 angeordnet. Diese Einlaßöffnungen können entweder oben, in der Mitte oder auch irgendwie verteilt angeordnet sein. Gegebenenfalls wird man durch Versuche ermitteln, wie die gleichmässigste Beaufschlagung der einzelnen Platten bei der Abscheidung erreicht wird. Wesentlich ist immer nur, daß die Einlaßöffnungen unter dem Flüssigkeitsspiegel 2 liegen. Der Elektrolyt wird dann so in Pfeilrichtung 25 durch die einzelnen Zellen geleitet, daß die einzelnen Elektroden 16 eine gleichmässige Verteilung des Flüssigkeitsstromes erfahren. In der Fig. 2 ist die obere Kante 15 der Zwischenwand 7 über dem Flüssigkeitsspiegel 2, damit die Einlaßöffnungen bzw. -schlitze 4 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 2- liegen. Es ist auch möglich, daß die obere Kante 8 der Zwischenwand 7 unter dem Flüssigkeitsspiegel 2 liegt und die Zwischenwand dann keine Einlaßöffnungen aufweist. Der zugeführte Flüssigkeitsstrom wird dann unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 2 in Pfeilrichtung 26 über diese Kante 8 strömen.
  • Schematisch ist in der Figur 2 angedeutet, daß auch statt des oberen Zulaufes bzw. der oberen Beschickung 14 auch ein unterer Zulauf 12 vorgesehen sein kann. Für diesen Fall würde dann der vorgeschaltete Pufferbehälter 13 entfallen.
  • Bei der Fig. 4 ist noch einmal perspektivisch dargestellt, wie z.B. Einlaßöffnungen 4 unter dem Flüssigkeitsspiegel 2 im oberen Bereich innerhalb der Zwischenwand 7 angeordnet sein können.
  • In derFig. 2 ist noch schematisch angedeutet, daß die Auslaß-Seite 18 auch entsprechend ausgebildet sein kann, wobei man jeweils einzelne Elemente der Einlaß-seite mit anderen Elementen der Auslaß-Seite kombinieren kann, diese Elemente aber ansich gleich sind. Im Ausführungsbeispiel sind, um eine Regulierung des Flüssigkeitsspiegels 2 zu erreichen, in einer Zwischenwand 20 Abläufe 21 angeordnet. Diese Abläufe können wiederum kreisförmig, schlitzförmig oder sonst irgendwie der Strömung angepasst ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel tritt dann die in Pfeilrichtung 25 ankommende Flüssigkeitsströmung in Pfeilrichtung 27 in den Pufferbehälter 28 auf der Auslaß-Seite, der analog dem Pufferbehälter 5 auf der Einlaß-Seite ausgebildet sein kann. Eine weitere Zwischenwand 19, die im Abstand 29 vom Boden des Behälters 3 angeordnet ist, gestattet dann, daß die abfließende Flüssigkeit in Pfeilrichtung 30 in den nachgeschalteten Behälter 23 eintritt. Dort ist ein Überlauf 22 vorgesehen, das heisst, die jetzt ausströmende Flüssigkeit gelangt im freien Fall nach außen. Durch diesen Überlauf wird automatisch dafür gesorgt, daß der Flüssigkeitsspiegel 2 konstant bleibt. Obwohl das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel auch auf eine Anordnung nach den Figuren 1 bis 4 anwendbar ist, wird der besseren Verständlichkeit der Aufbau der Meßvorrichtung an einem modifizierten Ausführungsbeispiel geschildert.
  • In der Figur 5 sind gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel schematisch Leiterplatten 31 dargestellt, die durch Tauchen in Pfeilrichtung 43 in den Ätzbehälter 32 in ansich bekannter Weise zum Herstellen elektrischer Schaltungen getaucht werden. Der Ätzbehälter 32 ist mit einer Elektrolysezelle 33 zusammengeschaltet. Ein Sensor 34, der im Ausführungsbeispiel einen Schwimmer 35 aufweist, ist im Bypass 36 einer Umlaufleitung 37 angeordnet. Das Ventil 38 , welches den Zulauf zu einem Uberlaufgefäss 40 regelt, in dem sich der Schwimmer 35 befindet, kann durch eine Programmsteuerung 42 betätigt werden. Beim Ausführungsbeispiel besitzt der Schwimmer einen ansich bekannten induktiven Abgriff 39, d.h. die Meßanordnung schaltet ein oder äus über ihre Kontaktanschlüsse 44, wenn der am Schwimmer 35 befestigte Kontakt 39, z.B. ein Reed-Kontakt , aus dem Magnetfeld der Erregerspulen 45 im feststehenden Teil gelangt.
  • Die Arbeitsweise ist dann die folgende:
  • Die Ätzflüssigkeit 46 wird in Pfeilrichtung 47 von der Pumpe 48 angesaugt und gelangt so in die Umlaufleitung 37. Im Ausführungsbeispiel bei Figur 5 liegt in der Umlaufleitung noch eine Wasserstrahlpumpe 49, die Teilmengen regenerierter Ätzflüssigkeit in Pfeilrichtung 50 aus der Elektrolysezelle 33 ansaugt. Die Pumpe fördert dann weiter in Pfeilrichtung 51 die teilweise regenerierte Ätzflüssigkeit wieder in den Ätzbehälter 32. Der Zulauf zur Elektrolysezelle 33 erfolgt über einen Abzweig 52, wenn das Ventil 53 geöffnet ist. In zeitlichen Abständen, z.B. durch eine Programmsteuerung 42, wird das Ventil 38 geöffnet. Dadurch wird der in der Umlaufleitung 47 befindlichen Ätzflüssigkeit eine Probemenge entnommen, die in Pfeilrichtung 54 (vgl. Figur 6) in ein Überlaufgefäss 40 geführt wird. Der Uberlauf 55 in diesem Gefäss sorgt dafür, daß die zu messende Menge im Meßbehälter 56 gleich bleibt. Ist dieser Meßbehälter 56 gefüllt, dann läuft die überschießende Probemenge in Pfeilrichtung 57 wieder in den Ätzbehälter 32.
  • Abhängig von dem Meßergebnis bewegt sich jetzt der Schwimmer 35 in Pfeilrichtung 58, so daß die Kontakte 54 z.B. die nicht dargestellte Stromversorgung der Elektrolysezelle 33, abschalten, wenn der Kupfergehalt in der Ätzflüssigkeit zu hoch wird, oder wieder einschalten, wenn er zu niedrig wird.
  • Zusätzlich oder auch alleine können weitere Ventile 59, 60 geschaltet werden, die in den Ätzbehälter 32 über Leitungen 61,62 Zusätze in den Ätzbehälter 32 einspeisen. Je nach der Art der Ätzflüssigkeit und/oder der verwendeten Materialien der Leiterplatten ergeben sich hierfür ansich bekannte Zusätze, um die Ätzgeschwindigkeit auf ein optimales Maß zu bringen.

Claims (10)

1. Arbeitsverfahren zur Abscheidung von z:B. Kupfer aus einem flüssigen Elektrolyten durch Führung des Flüssigkeitsstromes dosiert durch einen Einlaß in den mehrzelligen Elektrolyse-Behälter, aus dem er nach Abscheidung des Kupfers aus einem Auslaß austritt, dadurch gekennzeichnet , daß der Flüssigkeitsstrom (1) vor dem unter dem Flüssigkeitsspiegel (2) des Elektrolyse-Behälters (3) liegenden Einlaß (4) eine vom Flüssigkeitsstrom gebildete Flüssigkeitsvorlage, z.B. durch Verwendung eines Flüssigkeits-Pufferbehälters (5), durchläuft, um mit gleichmässiger Verteilung die einzelnen Zellen des Elektrolyse-Behälters (3) zu durchströmen.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Arbeitsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeits-Pufferbehälter (5) von einer z.B. parallel zur Einlaß-Seite (6) des Elektrolyse-Behälters (3) angeordneten Zwischenwand (7) gebildet wird, deren obere Kante (8) unter dem Flüssigkeitsspiegel (2) des Elektrolyse-Behälters (3) liegt, während die Unterkante (9) und die Seitenkanten (10,11) dieser Zwischenwand (7) flüssigkeitsdicht mit dem Elektrolyse-Behälter (3) nach Art einer Trennwand verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zulauf (12) in den Flüssigkeits-Pufferbehälter (5) von unten unter Flüssigkeitsdruck erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zulauf in den Flüssigkeits-Pufferbehälter (5) über einen weiteren vorgelagerten Pufferbehälter (13) erfolgt, der von oben beschickt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die obere Kante (15) der Zwischenwand (7) den Flüssigkeitsspiegel (2) des Elektrolyse-Behälters (3) überragt und die Einlaßöffnungen (4) innerhalb der Zwischenwand (7) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (2) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Sensor (34) in einem Bypass (36) zur Umlaufleitung (37) der Ätzflüssigkeit zwischen Ätzbehälter (32) und Elektrolysezelle (33) angeordnet ist, der in einstellbaren, zeitlichen Abständen,z.B. über ein Ventil (38) ,mit Umlaufleitung (37) verbunden ist und die Schaltphase des Sensors (34) bei geschlossenem Ventil (38), d.h. im Bypass bei (36) ruhender Ätzflüssigkeit stattfindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Sensor (34) ein ansich bekannter Schwimmer mit induktivem bzw. kapazitivem Abgriff (39) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Sensor (34) in einem in der Bypassleitung (36) angeordneten Uberlaufgefäss (40) befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (38) im Zulauf (41) zum Überlaufgefäss (40) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (38) ein elektromagnetisches Ventil ist, dessen Offen- und Schließstellung programmgesteuert (42) ist.
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