WO1991005888A1 - Etching installation and process for etching objects - Google Patents

Etching installation and process for etching objects Download PDF

Info

Publication number
WO1991005888A1
WO1991005888A1 PCT/EP1990/001636 EP9001636W WO9105888A1 WO 1991005888 A1 WO1991005888 A1 WO 1991005888A1 EP 9001636 W EP9001636 W EP 9001636W WO 9105888 A1 WO9105888 A1 WO 9105888A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
etchant
etching
density
metal
electrolysis
Prior art date
Application number
PCT/EP1990/001636
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Haas
Willi Beyer
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.
Publication of WO1991005888A1 publication Critical patent/WO1991005888A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • H05K3/068—Apparatus for etching printed circuits

Definitions

  • the invention relates to an etching system, in particular for the production of electronic circuit boards, with a) an etching machine in which the objects to be etched are exposed to an etching agent which etches metal from the objects and thereby accumulates with metal; b) an electrolysis cell containing a bleaching current source, which can be supplied with etching agent enriched with metal and in which the etching agent is depleted by electrolytic deposition of the metal and can then be fed back to the etching machine if required; c) a density control device with a density meter, which monitors the density of the etchant in the electrolysis cell, activates it when a specific density value is exceeded and deactivates when it falls below a specific density value.
  • the invention also relates to a method for etching objects, in particular for the production of electronic circuit boards, in which the objects are exposed to an etchant which is enriched with metal through the etching process and is again depleted of metal for regeneration in an electrolysis process, the electrolysis process is alternately activated and deactivated to regulate the density of the depleted etchant.
  • etching systems and methods for etching are known in practice.
  • the deactivation of the elec trolysis cell to interrupt the electrolysis process a certain problem: the current that flows through the electrolysis cell cannot simply be switched off, since otherwise the etching agent would chemically etch back the metal deposited on the electrodes of the electrolysis cell.
  • the known etching systems and the known methods therefore work in such a way that the electrolysis cell is divided into an electrolysis chamber and a collecting container below the electrolysis chamber. The separation electrodes are located in the electrolysis chamber; the actual electrolysis process takes place here. Should the electrolysis be interrupted because, for example, the desired one
  • Electrolysis chamber drained into the collecting container. This avoids that the etchant with the metal to the during the breaks in the electrolysis cells
  • Electrodes comes into contact.
  • the etchant located in the collecting container is then pumped back into the electrolysis chamber, where the electrolysis process then begins again under the influence of the voltage applied to the electrodes.
  • the filling or emptying of the electrolysis chamber associated with the activation or deactivation of the electrolysis cell is, however, associated with a considerable expenditure of time.
  • control processes have a considerable time delay, that is to say that the density of the depleted etching agent available on the electrolysis cell fluctuates within relatively wide limits. This was acceptable in the past, when the precision of the etching process was not so demanding.
  • the density of the etchant plays a crucial role.
  • the object of the present invention is to design an etching system of the type mentioned at the outset in such a way that the control fluctuations to which the density of the etchant is subjected in the etching machine can be kept as low as possible.
  • the current emitted by the direct current source optionally has a rest value at which the electrolytic deposition of the metal on the electrodes and the chemical etching back of the metal from the electrodes roughly balance one another, or a work value which the electrodeposition predominates, may have; e) the density meter of the electrolysis cell controls the direct current source in such a way that it emits the rest value at a density value below a certain limit value and the work value above a certain limit value.
  • the electrolysis cell is no longer drained for deactivation. Instead, the one in the
  • This idle value is measured such that the electrolytic deposition effect and the etch-back effect of the etchant are roughly balanced, so that the concentration of the etchant in the electrolytic cell is no longer changed.
  • the idle value is about 120 A. The switching of the current provided in the electrolysis cell according to the invention can be done very quickly, so it is no longer mechanical
  • the rest value of the current supplied by the direct current source should be such that the electrolytic deposition of the metal slightly exceeds the chemical etching back from the electrodes.
  • the electrolysis cell is thus also operated in the phases of the deactivation in such a way that the density of the etchant contained in it decreases at most slightly, but can never increase.
  • the density meter of the electrolytic cell is constantly flowed through by depleted etchant which flows from the outlet of the electrolytic cell to its inlet. There is therefore a constant circulation of the etchant via the density meter, so that the density meter always indicates the current value of the density of the depleted etchant emerging from the electrolysis cell.
  • a particularly simple and inexpensive way of switching the operating current from the working to the idle value consists in the fact that the direct current source contains a servomotor which is controlled by the density meter of the electrolytic cell and the tap of a variable transformer with variable output voltage is moved. This also makes it particularly easy to regulate fluctuations in the mains voltage and current fluctuations which are based on temperature changes in the etchant in the electrolysis chamber. Of course, it is also possible to control the electronic system
  • the return of depleted etchant to the etching machine was based on the density of the etchant in the electrolytic cell. So that the density of the etchant in the etching machine could not drop too much in this mode of operation, a further density meter was provided, which monitored the density of the etchant in the etching machine. When falling below a certain
  • the density of the electrolysis cell was stopped in the manner described above by draining the etchant into a collecting container.
  • This mutual intermingling of the control processes in the etching machine on the one hand and the electrolysis cell on the other hand also proves to be relatively sluggish.
  • the etching machine is therefore assigned its own density control device with its own density meter, through which the etchant located in the sump of the etching machine can flow continuously and if a certain density value is exceeded, the removal of enriched etchant to the electrolytic cell and the return of a corresponding amount of depleted etchant releases the electrolytic cell to the etching machine.
  • the electrolysis cell is simply understood as a source of depleted etchant of a certain density;
  • the regulation of the electrolysis cell takes place in itself and independently of the regulation of the density of the etchant in the etching machine.
  • the volumes of the etchant, which have to be moved in the control processes or have to be influenced by the electrolysis are comparatively small, which results in small control fluctuations.
  • a buffer tank is preferably provided which communicates with the sump of the etching machine and from which the etchant flowing through the density meter of the etching machine is removed. In principle, it would be possible without further ado to remove this etchant directly from the sump of the etching machine. However, such a buffer tank can already be found in most of the common etching machines and can therefore also be used in the manner described to remove the etchant required for density measurement.
  • the corresponding measuring devices and additional units are then particularly easily accessible.
  • the etchant supplied to the electrolytic cell be removed from the buffer tank.
  • etchant can be removed from the buffer tank, which is returned to the etching machine via one or more injectors in which it is enriched with gaseous or vaporous substances.
  • gaseous or vaporous substance is ammonia, as must be frequently added to the etchant when etching copper. It is particularly simple if a single pump is provided for removing etchant from the buffer tank for the various purposes (flow through the density meter, supply of etchant to the electrolytic cell, enrichment of the etchant in injectors).
  • Electrolysis cells are customary which have an overflow serving as an outlet and a collecting container serving as an inlet, from which the etchant can be pumped into the electrolysis chamber, with the same amount of etchant emerging via the outlet in which etchant enters the inlet. Electrolysis cells of this type have the particular advantage that the amount of etchant contained in them is automatically always constant: what is supplied at the inlet exits - depleted - again.
  • the level sensor now closes the solenoid valve in the path between the overflow and the collecting container, so that the level can now also rise in the overflow of the electrolysis cell. A corresponding amount of etchant can emerge from the overflow and be fed to the etching machine, for example. As soon as the level in the collecting container has returned to the original value, the solenoid valve is opened again and the etchant moves within the electrolytic cell again in a closed circuit.
  • Another object of the invention is to design a method of the type mentioned at the outset in such a way that the density of the etchant can be kept within narrow control fluctuations.
  • This object is achieved according to the invention in that the current flowing in the electrolysis process for deactivation is reduced from a work value at which the electrolytic deposition of metal significantly exceeds the chemical etching back to a rest value at which the electrolytic deposition roughly equals the chemical etching back holds or only slightly exceeds this.
  • the reference numeral 1 is an etching measure machine shown, which is known according to its basic structure. Your description can therefore be kept brief.
  • the etching machine 1 comprises an input station 2, in which the printed circuit boards 3 to be etched are placed on a roller conveyor system 4. On this, they are continuously guided in the direction of arrow 5 into the actual etching chamber 6, through this and possibly through downstream processing stations (not shown in the drawing).
  • nozzle sticks 7 and 8 above and below the path of movement of the printed circuit boards, to which pumps 9 and 10 are continuously fed etching agents.
  • the nozzle assemblies 7 and S spray the printed circuit boards 3 carried past with etchant, which then collects in the sump 11 of the etching machine 1. There it is sucked in again by the pumps 9 and 10 and again in the
  • the etchant is enriched with copper, which is etched away from the printed circuit boards 3.
  • An electrolysis cell is provided for the regeneration of the etchant, that is to say for the depletion of copper, which is identified overall by reference number 11. This too
  • the basic structure of an electrolytic cell is known. It comprises the actual electrolysis chamber 14, in which a plurality of plate-shaped electrodes 12 are arranged parallel to one another and on which the copper to be removed from the etchant is deposited.
  • the electrodes 12 are alternately connected to the positive or negative pole of a direct current source 13, which will be discussed in more detail below.
  • a collecting container 15 into which the etchant located in the electrolysis chamber 14 can be drained if required (as will be explained in more detail below). Also in those operating times in which the electrolysis chamber 14 is filled with etchant, there is etchant in the collecting container 15 at a certain level, which is monitored by a level sensor 16.
  • a pump 17 continuously removes etchant from the sump of the collecting container 15 and circulates it via filters 18, 19, which are preceded by valves 20, 21, for cleaning. Above all, however, the pump 17 continuously introduces etchant from the bottom of the collecting container 15 into the electrolysis chamber 14 from below; a corresponding amount of etchant emerges in an overflow 22 in the upper region of the electrolysis chamber 14. This overflow 22 is connected via a line 23 to the sump of the etching machine 1.
  • the solenoid valve 25 is controlled by the level sensor 16 already mentioned above, which monitors the etchant level in the collecting container 15. Details of the control process are explained below.
  • the density meter 26 acts on a servomotor 27 in the direct current source 13, which in turn is able to actuate a variable transformer 28 within the direct current source 13.
  • the variable voltage output by the actuating transformer 28 is rectified by a rectifier 29 and then applied to the rectifier 29 in the manner already indicated above
  • the sump of the etching machine 1 is connected to a buffer tank 31 via a line 30.
  • a pump 32 continuously removes etchant from the buffer tank 31 and directs it back into the sump of the etching machine 1 via a filter 33 and injectors 34 and 35.
  • gaseous additives in particular NH 3 , are added to the circulating etchant in a known manner.
  • the etchant removed from the buffer tank 31 by the pump 32 is also passed through a pH meter 36, from which it returns to the buffer tank 31.
  • the pH meter 36 can regulate the addition of ammonia, for example, by acting on a solenoid valve 37.
  • Another portion of the etchant is circulated by the pump 32 via a second density meter 38, from which it flows back into the buffer tank 31.
  • the etchant removed from the pump 32 from the buffer tank 31 can be introduced into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 via a line 39 in which a solenoid valve 40 is located.
  • the solenoid valve 40 is controlled by the density meter 38.
  • the circuit boards 3 to be etched are introduced by the roller conveyor system 4 from the input station 2 into the etching chamber 6 of the etching machine 1 and are sprayed there with etchant through the nozzle assemblies 7 and 8.
  • the conductor tracks on the printed circuit boards 3 are etched out in the desired manner; the copper-enriched etchant collects in the sump of the etching machine 1 and is then circulated again by the pumps 9 and 10 via the nozzle assemblies 7 and 8.
  • the composition of the etchant in the sump of the etching machine 1 essentially corresponds to the composition of the etchant in the buffer tank 31.
  • the composition of this etchant is continuously checked by the pH meter 36 and by the density meter 38, that of the circulated by the pump 32 Etching agents are flowed through.
  • the pump 32 also serves, as already mentioned, to add gaseous additives, in particular ammonia, by circulating the etchant between the sump of the etching machine 1 and the buffer tank via the injectors 34 and 35.
  • the density meter 38 determines that the density of the etchant in the buffer tank 31 and thus also in the sump of the etching machine 1 is below a predetermined value, it remains in the essentially closed etchant circuit between the sump of the etching machine 1, the buffer tank 31, and the pump 32, the filter 33 and the injectors 34 and 35. Only when the density meter 38 determines an increase in the copper content in the etchant above the predetermined value, the solenoid valve 40 is opened. The pump 32 now conveys etchant from the buffer tank 31 via the line 39 into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11.
  • the solenoid valve 25 which is able to establish a direct connection between the overflow 22 and the collecting container 15 of the electrolytic cell 11, was open. Therefore, the level in the overflow 22 of the electrolytic cell 11 could never rise so high that etchant returned from the overflow 22 of the electrolytic cell 11 via the line 23 to the etching machine 1. However, if, as described, the level in the collecting container 15 rises as a result of the supply of (copper-enriched) etchant via the line 39, the level sensor 16 emits a signal which closes the solenoid valve 25. The previously essentially closed circuit of the etchant in the electrolysis cell 11 between the collecting container 15, the pump 17, the electrolysis chamber 14 and the overflow 22 of the electrolysis cell 11 is now interrupted (the relatively low throughput of
  • Etchant over the density meter 26, which is also from the run 22 runs to the collecting container 15, can be neglected in this context).
  • the level in the overflow 22 of the electrolytic cell 11 rises so far that the same amount of etchant, which was previously pumped via line 39 into the collecting container 15, can now flow back via line 23 into the etching machine 1.
  • This etchant flowing through the line 23 from the electrolysis cell 11 to the etching machine 1 is depleted to a certain density of copper by the electrolysis process which takes place in the electrolysis chamber 14, so that the supply of low-density etchant via line 23 circulates in the etching machine 1 Etchant is brought back into the permissible density range.
  • the density meter 38 determines that the density of the etchant in the buffer tank 31 has dropped below a predetermined value, it closes the solenoid valve 40 again.
  • the supply of etchant from the buffer tank 31 into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 is stopped; the etchant is now again substantially circulated in a closed circuit between the etching machine 1 and the buffer tank 31 via the pump 32, the filter 33 and the injectors 34 and 35, until the density value 38 is again determined by the progressive etching process to exceed the density value becomes.
  • the etchant is located in the electrolysis cell 11, that is to say between the opening Catch container 15 and the electrolysis chamber 14 continuously in circulation as long as the solenoid valve 25 is open.
  • the total amount of the etchant in the electrolysis cell 11, ie the sum of the contents of the collecting container 15 and the electrolysis chamber 14, is always constant.
  • the etchant is passed through the electrolysis chamber 14 from bottom to top, wherein it is progressively freed from copper by the electrolysis process depending on the distance traveled (corresponding to the dwell time between the electrodes 12).
  • the density of the etchant within the electrolysis chamber 14 thus decreases from the bottom to the top.
  • the density meter 26 through which the depleted etchant which flows into the overflow 22 flows continuously, determines a density above a predetermined minimum value in this, the variable transformer 28 is in a position in which a relatively high current flows between the electrodes 12:
  • the electrolysis takes place with the deposition of copper from the etchant flowing through the electrolysis chamber 14.
  • the density meter 26 sets the servomotor 27 in operation.
  • the variable transformer 28 is now brought into a position in which a considerably reduced quiescent current flows between the electrodes 12.
  • This quiescent current is dimensioned such that the electrolytic deposition of copper on the electrodes 12 is essentially in the same weight as the chemical etching back of the copper from the electrodes 12 by the etchant.
  • the quiescent current is set so that the electrolytic deposition of copper on the electrodes 12 slightly outweighs the chemical etching back.
  • the density of the etchant circulated in the electrolysis cell 11 now rises again by the supply of copper-enriched etchant from the buffer tank 31 until the density meter 26 finally detects that a density limit value has been exceeded and the motor 27 is acted on. This then leads the variable transformer 28 back to the position in which it is between the electrodes
  • the control of the etching system described thus takes place in such a way that the density control within the etching machine 1 (with a connected buffer tank 31) takes place essentially independently of the density control within the electrolysis cell 11.
  • the density of the etchant within the electrolytic cell 11 (more precisely at its overflow 22) is determined by the density meter 26 and the direct current source regulated thereby
  • the electrolytic cell 11 for the control of the etching machine 1 can essentially be regarded as a source of depleted etching agent below a certain density value.
  • the density of the etchant in the etching machine 1 is kept between certain limit values by the density meter 38 in that enriched etchant is discharged via the line 39 and supplied by the electrolytic cell 11 depleted as a source via the line 23 to an appropriate extent.
  • the etching system described is characterized by very fast control behavior.
  • This fast response speed of the control devices is based firstly on the fact that the electrolysis chamber 14 regulates the density in the electrolytic cell 11 does not have to be alternately drained and pumped again.
  • the changeover of the current, which flows between the electrodes 12, between a working current and a quiescent current can take place very quickly, so that the electrolysis process can be resumed very quickly if required.
  • a second reason for the rapid controllability of the density of the etchant in the etching machine 1 lies in the separate regulation of the density values of the etchant in the etching machine 1 and in the electrolysis cell 11.
  • the etchant located in the electrolysis chamber 14 is drained into the collecting container 15 in the same way as was the case in the prior art.

Abstract

An etching installation contains an etching machine (1) in which the etching agent is enriched with metal that has been etched away during the etching process. The etching agent is regenerated in an electrolytic cell (11) by electrolytic enrichment in metal. The electrolysis inside the electrolytic cell (11) is controlled by a densimeter (26) which monitors the density of the etching agent leaving the electrolytic cell (11). If this density falls below a given value, the electrolytic cell (11) is deactivated, so that the current supplied by a direct current source (13) falls from an operating value to a low resting value at which the electrolytic deposition of the metal on the electrodes (12) is equal to or slightly greater than the chemical back-etching of the metal from the electrodes (12).

Description

Ätzanlage sowie Verfahren zum Ätzen von Gegenständen Etching system and method for etching objects
Beschreibung description
============  ============
Die Erfindung betrifft eine Ätzanlage, insbesondere zur Herstellung elektronischer Leiterplatten, mit a) einer Ätzmaschine, in welcher die zu ätzenden Gegenstände einem Ätzmittel ausgesetzt werden, das von den Gegenständen Metall abätzt und sich dabei mit Metall anreichert; b) einer eine Bleichstromquelle enthaltenden Elektrolysezelle, welcher mit Metall angereichertes Ätzmittel zuführbar ist und in welcher das Ätzmittel durch elektrolytische Abscheidung des Metalles abgereichert wird und dann bei Bedarf erneut der Ätzmaschine zuführbar ist; c) einer Dichte-Regeleinrichtung mit einem Dichtemesser, welcher die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle überwacht, diese bei überschreiten eines bestimmten Dichtewertes aktiviert und bei Unterschreiten eines bestimmten Dichtewertes desaktiviert. The invention relates to an etching system, in particular for the production of electronic circuit boards, with a) an etching machine in which the objects to be etched are exposed to an etching agent which etches metal from the objects and thereby accumulates with metal; b) an electrolysis cell containing a bleaching current source, which can be supplied with etching agent enriched with metal and in which the etching agent is depleted by electrolytic deposition of the metal and can then be fed back to the etching machine if required; c) a density control device with a density meter, which monitors the density of the etchant in the electrolysis cell, activates it when a specific density value is exceeded and deactivates when it falls below a specific density value.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Ätzen von Gegenständen, insbesondere zur Herstellung von elektronischen Leiterplatten, bei dem die Gegenstände einem Ätzmittel ausgesetzt werden, das sich durch den Ätzvorgang mit Metall anreichert und zur Regeneration in einem Elektrolyseprozeß wieder von Metall abgereichert wird, wobei der Elektrolyseprozeß zur Regelung der Dichte des abgereicherten Ätzmittels abwechselnd aktiviert und desaktiviert wird. The invention also relates to a method for etching objects, in particular for the production of electronic circuit boards, in which the objects are exposed to an etchant which is enriched with metal through the etching process and is again depleted of metal for regeneration in an electrolysis process, the electrolysis process is alternately activated and deactivated to regulate the density of the depleted etchant.
Derartige Ätzanlagen bzw. Verfahren zum Ätzen sind in der Praxis bekannt. Hierbei bildet die Desaktivierung der Elek trolysezelle zur Unterbrechung des Elektrolysevorganges ein gewisses Problem: Der Strom, der die Elektrolysezelle durchfließt, kann nicht einfach abgestellt werden, da andernfalls eine chemische Rückätzung des an den Elektroden der Elektrolysezelle abgeschiedenen Metalles durch das Ätzmittel erfolgen würde. Die bekannten Ätzanlagen bzw. die bekannten Verfahren arbeiten daher so, daß die Elektrolysezelle in eine Elektrolysekammer und einen Auffangbehälter unterhalb der Elektrolysekammer unterteilt ist. In der Elektrolysekammer befinden sich die Abscheideelektroden; hier findet der eigentliche Elektrolysevorgang statt. Soll die Elektrolyse unterbrochen werden, weil zum Beispiel der gewünschte Such etching systems and methods for etching are known in practice. Here, the deactivation of the elec trolysis cell to interrupt the electrolysis process a certain problem: the current that flows through the electrolysis cell cannot simply be switched off, since otherwise the etching agent would chemically etch back the metal deposited on the electrodes of the electrolysis cell. The known etching systems and the known methods therefore work in such a way that the electrolysis cell is divided into an electrolysis chamber and a collecting container below the electrolysis chamber. The separation electrodes are located in the electrolysis chamber; the actual electrolysis process takes place here. Should the electrolysis be interrupted because, for example, the desired one
Dichtewert des austretenden Ätzmittels unterschritten wird, so wird das Ätzmittel bei anliegender Spannung aus der If the density of the escaping etchant falls below, the etchant is removed from the
Elektrolysekammer in den Auffangbehälter abgelassen. Hierdurch wird vermieden, daß während der Arbeitspausen der Elektrolysezellen das Ätzmittel mit dem Metall an den Electrolysis chamber drained into the collecting container. This avoids that the etchant with the metal to the during the breaks in the electrolysis cells
Elektroden in Berührung kommt. Zur Reaktivierung der Elektrolysezellen wird dann das in dem Auffangbehälter befindliche Ätzmittel in die Elektrolysekammer zurückgepumpt, wo unter dem Einfluß der an den Elektroden liegenden Spannung dann der Elektrolyseprozeß wieder einsetzt. Die mit der Aktivierung bzw. Desaktivierung der Elektrolysezelle verbundene Befüllung bzw. Entleerung der Elektrolysekammer ist jedoch mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden. Dies bedeutet, daß Regelvorgänge sich mit erheblicher zeitlicher Verzögerung auswirken, daß also die Dichte des an der Elektrolysezelle verfügbaren abgereicherten Ätzmittels in verhältnismäßig breiten Grenzen schwankt. Dies war in der Vergangenheit hinnehmbar, wo an die Präzision des Ätzvorganges keine so hohen Anforderungen gestellt wurden. Mit der zunehmenden Miniaturisierung der zu ätzenden Strukturen wird es jedoch immer wichtiger, den Ätzvorgang unter genauest definierten Bedingungen zu führen. Dabei spielt verstandlicherweise die Dichte des Ätzmittels eine entscheidende Rolle. Electrodes comes into contact. To reactivate the electrolysis cells, the etchant located in the collecting container is then pumped back into the electrolysis chamber, where the electrolysis process then begins again under the influence of the voltage applied to the electrodes. The filling or emptying of the electrolysis chamber associated with the activation or deactivation of the electrolysis cell is, however, associated with a considerable expenditure of time. This means that control processes have a considerable time delay, that is to say that the density of the depleted etching agent available on the electrolysis cell fluctuates within relatively wide limits. This was acceptable in the past, when the precision of the etching process was not so demanding. However, with the increasing miniaturization of the structures to be etched, it is becoming increasingly important to conduct the etching process under precisely defined conditions. Understandably, the density of the etchant plays a crucial role.
Ein weiterer Nachteil des abwechselnden Ablassens und Wie derbefüllens der Elektrolysekammer bei den bekannten Ätzanlagen besteht darin, daß die auf den Elektroden abgeschiedenen Metallfilme teilweise durch Ätzmittel unterwandert sind und zum Abplatzen neigen. Außerdem läßt sich eine gewisse Rückätzung des Metalls während des Ablassens des Ätzmittels aus der Elektrolysekammer nicht vermeiden. Another disadvantage of alternate draining and how The filling of the electrolysis chamber in the known etching systems consists in that the metal films deposited on the electrodes are partially infiltrated by etching agents and tend to flake off. In addition, a certain amount of etching back of the metal cannot be avoided during the discharge of the etchant from the electrolysis chamber.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ätzanlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Regelschwankungen, denen die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine unterworfen ist, möglichst gering gehalten werden können. The object of the present invention is to design an etching system of the type mentioned at the outset in such a way that the control fluctuations to which the density of the etchant is subjected in the etching machine can be kept as low as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß d) der von der Gleichstromquelle abgegebene Strom wahlweise einen Ruhewert, bei dem sich die elektrolytische Abscheidung des Metalls an den Elektroden und die chemische Rückätzung des Metalles von den Elektroden ungefähr die Waage halten, oder einen Arbeitswert, bei dem die elektrolytische Abscheidung überwiegt, aufweisen kann; e) der Dichtemesser der Elektrolysezelle die Gleichstromquelle so ansteuert, daß diese bei einem Dichtewert unterhalb eines bestimmten Grenzwertes den Ruhewert und oberhalb eines bestimmten Grenzwertes den Arbeitswert abgibt. This object is achieved according to the invention in that d) the current emitted by the direct current source optionally has a rest value at which the electrolytic deposition of the metal on the electrodes and the chemical etching back of the metal from the electrodes roughly balance one another, or a work value which the electrodeposition predominates, may have; e) the density meter of the electrolysis cell controls the direct current source in such a way that it emits the rest value at a density value below a certain limit value and the work value above a certain limit value.
Erfindungsgemäß wird die Elektrolysezelle zur Desaktivierung nicht mehr abgelassen. Stattdessen wird der in derAccording to the invention, the electrolysis cell is no longer drained for deactivation. Instead, the one in the
Elektrolysezelle fließende Strom von einem höheren, nämlich dem Arbeitswert, auf einen geringeren Wert, den Ruhewert abgesenkt. Dieser Ruhewert wird so bemessen, daß sich die elektrαlytische Abscheidewirkung und die Rückätzwirkung des Ätzmittels in etwa die Waage halten, daß also die Konzentration des Ätzmittels in der Elektrαlysezelle nicht mehr verändert wird. Um einen Anhaltspunkt für die Verhält nisse zu bieten: Bei einer Elektrolysezelle, die mit einem Arbeitsstrom von etwa 250 A betrieben wird, liegt der Ruhewert bei etwa 120 A. Die erfindungsgemäß vorgesehen Umschaltung des Stromes in der Elektrolysezelle kann sehr rasch erfolgen, ist also nicht mehr an die mechanische Electrolysis cell current flowing from a higher, namely the labor value, to a lower value, the resting value lowered. This idle value is measured such that the electrolytic deposition effect and the etch-back effect of the etchant are roughly balanced, so that the concentration of the etchant in the electrolytic cell is no longer changed. To give an indication of the relationship Nisse to offer: In an electrolysis cell that is operated with a working current of about 250 A, the idle value is about 120 A. The switching of the current provided in the electrolysis cell according to the invention can be done very quickly, so it is no longer mechanical
Trägheit des fließenden Ätzmittels bzw. an die Leistung der Pumpe, welche das Ätzmittel in die Elektrolysekammer einspeist, gebunden. Bei der erfindungsgemäßen Ätzanlage sind die Regelschwankungen vergleichsweise gering, da die Dichte-Regeleinrichtung sehr kleine Ansprechzeiten aufweist. Hierdurch wird das Ätzergebnis, das in der Ätzmaschine erzielt wird, deutlich verbessert und genauer reproduzierbar. Die Gefahr, daß das auf den Elektroden abgeschiedene Metall von Ätzmittel unterwandert wird, ist weitgehend ausgeschlossen. Die Metallschicht, die sich auf den Elektroden bildet, ist daher mechanisch stabiler und neigt wenig zum Abplatzen. Inertia of the flowing etchant or to the performance of the pump which feeds the etchant into the electrolysis chamber. In the etching system according to the invention, the control fluctuations are comparatively small since the density control device has very short response times. As a result, the etching result that is achieved in the etching machine is significantly improved and reproducible more precisely. The risk that the metal deposited on the electrodes will be infiltrated by the etchant is largely excluded. The metal layer that forms on the electrodes is therefore mechanically more stable and has little tendency to flake off.
Vorsichtshalber sollte der Ruhewert des von der Gleichstromquelle abgegebenen Stromes so bemessen sein, daß die elektrolytische Abscheidung des Metalles die chemische Rückätzung von den Elektroden leicht übersteigt. Die Elektrolysezelle wird also auch in den Phasen der Desaktivierung so betrieben, daß die Dichte des in ihr befindlichen Ätzmittels allenfalls geringfügig abnehmen, niemals aber zunehmen kann. As a precaution, the rest value of the current supplied by the direct current source should be such that the electrolytic deposition of the metal slightly exceeds the chemical etching back from the electrodes. The electrolysis cell is thus also operated in the phases of the deactivation in such a way that the density of the etchant contained in it decreases at most slightly, but can never increase.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist der Dichtemesser der Elektrolysezelle ständig von abgereichertem Ätzmittel durchflössen, das von dem Auslaß der Elektrolysezelle zu deren Einlaß strömt. Es findet also ein ständiges Umwälzen des Ätzmittels über den Dichtemesser statt, so daß der Dichtemesser immer den aktuellen Wert der Dichte des aus der Elektrαlysezelle austretenden abgereicherten Ätzmittels anzeigt. According to a feature of the invention, the density meter of the electrolytic cell is constantly flowed through by depleted etchant which flows from the outlet of the electrolytic cell to its inlet. There is therefore a constant circulation of the etchant via the density meter, so that the density meter always indicates the current value of the density of the depleted etchant emerging from the electrolysis cell.
Eine besonders einfache und preiswerte Art der Umstellung des Betriebsstromes vom Arbeits- auf den Ruhewert besteht darin, daß die Gleichstromquelle einen Stellmotor enthält, der von dem Dichtemesser der Elektrolysezelle angesteuert wird und den Abgriff eines Stelltransformators mit variabler Ausgangsspannung bewegt. Hiermit gelingt auch die Ausregelng von Schwankungen der Netzspannung sowie von Stromschwankungen, die auf Temperaturänderungen des Ätzmittels in der Elektrolysekammer beruhen, besonders gut. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, eine elektronische Steuerung der A particularly simple and inexpensive way of switching the operating current from the working to the idle value consists in the fact that the direct current source contains a servomotor which is controlled by the density meter of the electrolytic cell and the tap of a variable transformer with variable output voltage is moved. This also makes it particularly easy to regulate fluctuations in the mains voltage and current fluctuations which are based on temperature changes in the etchant in the electrolysis chamber. Of course, it is also possible to control the electronic system
Gleichstromquelle mit geeigneten, hochleistungsfähigen DC power source with suitable, high-performance
Halbleiter-Bauelementen aufzubauen. Bei den bekannten, eingangs erwähnten Ätzanlagen stand dieBuild semiconductor devices. In the known etching systems mentioned at the outset, the
Regelung der Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine selbst in Wechselbeziehung mit der Dichteregelung in der Elektrolysezel le . Ein Dichtemesser überwachte die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle und führte dieser mit Metall angereichertes Ätzmittel aus der Ätzmaschine dann zu, wenn die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle unter ein bestimmtes Niveau abfiel. Durch die Zufuhr von angereichertem Ätzmittel wurde dann die Dichte des Ätzmittels in der Elektrαlysezel le wieder auf den gewünschten Stand gebracht. Gleichzeitig mit der Zufuhr von Ätzmittel aus der Ätzmaschine in die Elektrolysezelle wurde der Elektrolysezel le abgereichertes Ätzmittel in gleicher Menge entnommen und der Ätzmaschine zugeleitet. Die Entnahme von angereichertem Ätzmittel aus der Ätzmaschine bzw. die Regulation of the density of the etchant in the etching machine itself in interaction with the density control in the electrolysis cell. A density meter monitored the density of the etchant in the electrolytic cell and fed this metal-enriched etchant from the etching machine when the density of the etchant in the electrolytic cell fell below a certain level. By adding enriched etchant, the density of the etchant in the electrolyte cell was then brought back to the desired level. Simultaneously with the supply of etchant from the etching machine into the electrolytic cell, depleted etchant was removed from the electrolytic cell in the same amount and fed to the etching machine. The removal of enriched etchant from the etching machine or the
Rückführung von abgereichertem Ätzmittel in die Ätzmaschine richtete sich also nach der Dichte des in der Elektrolysezelle befindlichen Ätzmittels. Damit bei dieser Betriebsweise die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine nicht zu stark absinken konnte, war ein weiterer Dichtemesser vorgesehen, der die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine überwachte. Bei Unterschreiten einer bestimmten The return of depleted etchant to the etching machine was based on the density of the etchant in the electrolytic cell. So that the density of the etchant in the etching machine could not drop too much in this mode of operation, a further density meter was provided, which monitored the density of the etchant in the etching machine. When falling below a certain
Dichte wurde die Elektrolysezelle in der oben beschriebenen Weise durch Ablassen des Ätzmittels in einen Auffangbehälter stillgesetzt. Diese gegenseitige Verquickung der Regelvαrgänge in der Ätzmaschine einerseits und der Elektrolysezelle andererseits erweist sich ebenfalls als verhältnismäßig träge. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist daher der Ätzmaschine eine eigene Dichte- Regeleinrichtung mit eigenem Dichtemesser zugeordnet, der von dem in dem Sumpf der Ätzmaschine befindlichen Ätzmittel kontinuierlich durchströmbar ist und bei überschreiten eines bestimmten Dichtewertes die Abführung von angereichertem Ätzmittel zur Elektrolysezelle und die Rückführung einer entsprechenden Menge abgereicherten Ätzmittels von der Elektrolysezelle zur Ätzmaschine freigibt. Die Elektrolysezelle wird dabei einfach als Quelle von abgereichertem Ätzmittel bestimmter Dichte aufgefaßt; die Regelung der Elektrolysezelle erfolgt in sich und unabhängig von der Regelung der Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine. Hierdurch sind die Volumina der Ätzmittel, die in den Regelvorgangen bewegt bzw. durch die Elektrolyse beeinflußt werden müssen, vergleichsweise gering, was sich in kleinen Regelschwankungen auswirkt. The density of the electrolysis cell was stopped in the manner described above by draining the etchant into a collecting container. This mutual intermingling of the control processes in the etching machine on the one hand and the electrolysis cell on the other hand also proves to be relatively sluggish. In a special embodiment of the The etching machine is therefore assigned its own density control device with its own density meter, through which the etchant located in the sump of the etching machine can flow continuously and if a certain density value is exceeded, the removal of enriched etchant to the electrolytic cell and the return of a corresponding amount of depleted etchant releases the electrolytic cell to the etching machine. The electrolysis cell is simply understood as a source of depleted etchant of a certain density; The regulation of the electrolysis cell takes place in itself and independently of the regulation of the density of the etchant in the etching machine. As a result, the volumes of the etchant, which have to be moved in the control processes or have to be influenced by the electrolysis, are comparatively small, which results in small control fluctuations.
Vorzugsweise ist ein Puffertank vorgesehen, der mit dem Sumpf der Ätzmaschine kommuniziert und dem das den Dichtemesser der Ätzmaschine durchströmende Ätzmittel entnommen wird. Grundsätzlich wäre es zwar ohne weiteres möglich, dieses Ätzmittel direkt dem Sumpf der Ätzmaschine zu entnehmen. Ein derartiger Puffertank findet sich jedoch bereits bei den meisten gebräuchlichen Ätzmaschinen und kann daher in der beschriebenen Weise auch zur Entnahme des für die Dichtemessung benötigten Ätzmittels benutzt werden. A buffer tank is preferably provided which communicates with the sump of the etching machine and from which the etchant flowing through the density meter of the etching machine is removed. In principle, it would be possible without further ado to remove this etchant directly from the sump of the etching machine. However, such a buffer tank can already be found in most of the common etching machines and can therefore also be used in the manner described to remove the etchant required for density measurement.
Die entsprechenden Meßgeräte und Zusatzaggregate sind dann besonders leicht zugänglich. In diesem Falle empfiehlt sich zudem, daß dem Puffertank das der Elektrolysezelle zugeführte Ätzmittel entnommen wird. The corresponding measuring devices and additional units are then particularly easily accessible. In this case, it is also recommended that the etchant supplied to the electrolytic cell be removed from the buffer tank.
In gleicher Weise kann dem Puffertank Ätzmittel entnommen werden, welches über einen oder mehrere Injektoren, in denen es mit gasförmigen oder dampfförmigen Substanzen angereichert wird, in die Ätzmaschine zurückgeführt wird. Als gas- bzw. dampfförmige Substanz kommt in erster Linie Ammoniak in Betracht, wie es beim Ätzen von Kupfer dem Ätzmittel häufig zugesetzt werden muß. Besonders einfach ist es, wenn zur Entnahme von Ätzmittel aus dem Puffertank für die verschiedenen Zwecke (Durchströmung des Dichtemessers, Zuführung von Ätzmittel zur Elektrolysezelle, Anreicherung des Ätzmittels in Injektoren) eine einzige Pumpe vorgesehen ist. In the same way, etchant can be removed from the buffer tank, which is returned to the etching machine via one or more injectors in which it is enriched with gaseous or vaporous substances. The most suitable gaseous or vaporous substance is ammonia, as must be frequently added to the etchant when etching copper. It is particularly simple if a single pump is provided for removing etchant from the buffer tank for the various purposes (flow through the density meter, supply of etchant to the electrolytic cell, enrichment of the etchant in injectors).
Gebräuchlich sind Elektrolysezellen, die einen als Auslaß dienenden Überlauf und einen als Einlaß dienenden Auffangbehälter aufweisen, aus welchem das Ätzmittel in die Elektrolysekammer gepumpt werden kann, wobei über den Auslauf Ätzmittel in gleicher Menge austritt, in welcher Ätzmittel am Einlaß eintritt. Derartige Elektrolysezellen haben insbesondere den Vorteil, daß die in ihnen enthaltene Ätzmittelmenge automatisch immer konstant ist: Was am Einlaß zugeführt wird, tritt am Auslaß - abgereichert - wieder aus. Bei derartigen Elektrolysezellen ist empfehlenswert, wenn a) das Niveau des Ätzmittels in dem Auffangbehälter durch einen Niveaufühler überwacht wird; b) der Überlauf der Elektrolysezelle mit dem Auffangbehälter über eine Leitung verbunden ist, in welcher ein Magnetventil liegt, wobei c) das Magnetventil dann geschlossen wird, wenn der Niveaufühler ein Ansteigen des Niveaus in dem Auffangbehälter feststellt. Eine derartige Elektrolysezelle wird so betrieben, daß das Ätzmittel dauernd zwischen dem Auffangbehälter und der eigentlichen Elektrolysekammer über das Magnetventil umge wälzt wird. Dieser Kreislauf bleibt solange erhalten, wie dem Auffangbehälter kein Ätzmittel von außen zugeführt wird. Ist dies jedoch der Fall, so steigt das Niveau im Auffangbehälter an. Der Niveaufühler schließt jetzt das Magnetventil in dem Weg zwischen Überlauf und Auffangbehälter, so daß das Niveau nunmehr auch im Überlauf der Elektrolysezelle ansteigen kann. Eine entsprechende Ätzmittelmenge kann aus dem Überlauf austreten und beispielsweise der Ätzmaschine zugeführt werden. Sobald das Niveau im Auffangbehälter wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgekehrt ist, wird das Magnetventil erneut geöffnet und das Ätzmittel bewegt sich innerhalb der Elektrolysezelle wieder in geschlossenem Kreislauf. Aufgabe der Erfindung ist ferner, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Dichte des Ätzmittels innerhalb enger Regelschwankungen gehalten werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in dem Elektrolyseprozeß fließende Strom zur Desaktivierung von einem Arbeitswert, bei welchem die elektrolytische Abscheidung von Metall die chemische Rückätzung deutlich übersteigt, auf einen Ruhewert abgesenkt wird, bei welchem die elektrolytische Abscheidung ungefähr der chemischen Rückätzung die Waage hält oder diese nur geringfügig übersteigt. Electrolysis cells are customary which have an overflow serving as an outlet and a collecting container serving as an inlet, from which the etchant can be pumped into the electrolysis chamber, with the same amount of etchant emerging via the outlet in which etchant enters the inlet. Electrolysis cells of this type have the particular advantage that the amount of etchant contained in them is automatically always constant: what is supplied at the inlet exits - depleted - again. In the case of such electrolysis cells, it is recommended if a) the level of the etchant in the collecting container is monitored by a level sensor; b) the overflow of the electrolysis cell is connected to the collecting container via a line in which there is a solenoid valve, wherein c) the solenoid valve is closed when the level sensor detects an increase in the level in the collecting container. Such an electrolysis cell is operated so that the etchant constantly reverses between the collecting container and the actual electrolysis chamber via the solenoid valve is wallowing. This cycle is maintained as long as no etchant is supplied from the outside to the collecting container. However, if this is the case, the level in the collecting container rises. The level sensor now closes the solenoid valve in the path between the overflow and the collecting container, so that the level can now also rise in the overflow of the electrolysis cell. A corresponding amount of etchant can emerge from the overflow and be fed to the etching machine, for example. As soon as the level in the collecting container has returned to the original value, the solenoid valve is opened again and the etchant moves within the electrolytic cell again in a closed circuit. Another object of the invention is to design a method of the type mentioned at the outset in such a way that the density of the etchant can be kept within narrow control fluctuations. This object is achieved according to the invention in that the current flowing in the electrolysis process for deactivation is reduced from a work value at which the electrolytic deposition of metal significantly exceeds the chemical etching back to a rest value at which the electrolytic deposition roughly equals the chemical etching back holds or only slightly exceeds this.
Die Vorteile, die mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren verbunden sind, entsprechen denjenigen, die oben bereits für die erfindungsgemäße Anlage dargelegt wurden. The advantages associated with this method according to the invention correspond to those which have already been explained above for the system according to the invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch eine Ätzanlage zur Herstellung elektronischer Leiterplatten mit elektrolytischer Regenerationseinrichtung. An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing; the single figure shows schematically an etching system for the production of electronic circuit boards with an electrolytic regeneration device.
In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Ätzma schine dargestellt, welche ihrem grundsätzlichen Aufbau nach bekannt ist. Ihre Beschreibung kann daher kurz gehalten werden. Die Ätzmaschine 1 umfaßt eine Eingabestation 2, in welcher die zu ätzenden Leiterplatten 3 auf ein Rollenfördersystem 4 aufgelegt werden. Auf diesem werden sie im Sinne des Pfeiles 5 in die eigentliche Ätzkammer 6, durch diese hindurch und ggf. durch nachgeschaltete Bearbeitungsstationen (in der Zeichnung nicht dargestellt) kontinuierlieh hindurchgeführt. In the drawing, the reference numeral 1 is an etching measure machine shown, which is known according to its basic structure. Your description can therefore be kept brief. The etching machine 1 comprises an input station 2, in which the printed circuit boards 3 to be etched are placed on a roller conveyor system 4. On this, they are continuously guided in the direction of arrow 5 into the actual etching chamber 6, through this and possibly through downstream processing stations (not shown in the drawing).
In der Ätzkammer 6 der Ätzmaschine 1 befinden sich oberhalb und unterhalb des Bewegungsweges der Leiterplatten 3 Düsenstöcke 7 bzw. 8, denen von Pumpen 9 bzw. 10 kontinuierlich Ätzmittel zugeführt wird. Die Düsenstöcke 7 bzw. S besprühen die vorbeigeführten Leiterplatten 3 mit Ätzmittel, das sich danach im Sumpf 11 der Ätzmaschine 1 sammelt. Dort wird es von den Pumpen 9 und 10 wieder angesaugt und erneut im In the etching chamber 6 of the etching machine 1 there are 3 nozzle sticks 7 and 8 above and below the path of movement of the printed circuit boards, to which pumps 9 and 10 are continuously fed etching agents. The nozzle assemblies 7 and S spray the printed circuit boards 3 carried past with etchant, which then collects in the sump 11 of the etching machine 1. There it is sucked in again by the pumps 9 and 10 and again in the
Kreislauf den Düsenstöcken 7 und 8 zugeleitet. Hierbei reichert sich das Ätzmittel mit Kupfer an, das von den Leiterplatten 3 abgeätzt wird. Circuit fed to the nozzle sticks 7 and 8. In this case, the etchant is enriched with copper, which is etched away from the printed circuit boards 3.
Zur Regeneration des Ätzmittels, also zur Abreicherung an Kupfer, ist eine Elektrolysezelle vorgesehen, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet ist. Auch diese An electrolysis cell is provided for the regeneration of the etchant, that is to say for the depletion of copper, which is identified overall by reference number 11. This too
Elektrolysezelle ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannt. Sie umfaßt die eigentliche Elektrolysekammer 14, in welcher mehrere plattenförmige Elektroden 12 parallel zueinander angeordnet sind und an denen sich das aus dem Ätzmittel zu entfernende Kupfer abscheidet. Die Elektroden 12 sind abwechselnd an den Plus- bzw. Minuspol einer Gleichstromquelle 13 angeschlossen, auf die weiter unten genauer eingegangen wird. The basic structure of an electrolytic cell is known. It comprises the actual electrolysis chamber 14, in which a plurality of plate-shaped electrodes 12 are arranged parallel to one another and on which the copper to be removed from the etchant is deposited. The electrodes 12 are alternately connected to the positive or negative pole of a direct current source 13, which will be discussed in more detail below.
Unterhalb der Elektrolysekammer 14 ist ein Auffangbehälter 15 vorgesehen, in den bei Bedarf (wie weiter unten ausfuhrlicher dargelegt wird) das in der Elektrolysekammer 14 befindliche Ätzmittel abgelassen werden kann. Auch in denjenigen Betriebszeiten, in denen die Elektrolysekammer 14 mit Ätzmittel gefüllt ist, befindet sich in dem Auffangbehälter 15 Ätzmittel auf einem bestimmten Niveau, welches von einem Niveaufühler 16 überwacht wird. Eine Pumpe 17 entnimmt dem Sumpf des Auffangbehälters 15 kontinuierlich Ätzmittel und wälzt dieses über Filter 18, 19, denen Ventile 20, 21 vorgeschaltet sind, zur Reinigung um. Vor allem aber leitet die Pumpe 17 kontinuierlich Ätzmittel aus dem Sumpf des Auffangbehälters 15 von unten her in die Elektrolysekammer 14 ein; eine entsprechende Menge Ätzmittel tritt im oberen Bereich der Elektrolysekammer 14 in einen Überlauf 22 aus. Dieser Überlauf 22 ist über eine Leitung 23 mit dem Sumpf der Ätzmaschine 1 verbunden. Provided below the electrolysis chamber 14 is a collecting container 15, into which the etchant located in the electrolysis chamber 14 can be drained if required (as will be explained in more detail below). Also in those operating times in which the electrolysis chamber 14 is filled with etchant, there is etchant in the collecting container 15 at a certain level, which is monitored by a level sensor 16. A pump 17 continuously removes etchant from the sump of the collecting container 15 and circulates it via filters 18, 19, which are preceded by valves 20, 21, for cleaning. Above all, however, the pump 17 continuously introduces etchant from the bottom of the collecting container 15 into the electrolysis chamber 14 from below; a corresponding amount of etchant emerges in an overflow 22 in the upper region of the electrolysis chamber 14. This overflow 22 is connected via a line 23 to the sump of the etching machine 1.
Eine weitere Leitung 24 führt vom untersten Punkt des Another line 24 leads from the lowest point of the
Überlaufs 22 der Elektrolysezelle 11 über ein Magnetventil 25 in den Auffangbehälter 15. Parallel zum Magnetventil 25 liegt ein Dichtemesser 26, über den kontinuierlich Ätzmittel vom Überlauf 22 in den Auffangbehälter 15 fließen kann. Overflow 22 of the electrolytic cell 11 via a solenoid valve 25 into the collecting container 15. In parallel with the solenoid valve 25 there is a density meter 26, via which etchant can flow continuously from the overflow 22 into the collecting container 15.
Das Magnetventil 25 wird von dem oben bereits angesprochenen Niveaufühler 16 angesteuert, der das Ätzmittelniveau im Auffangbehälter 15 überwacht. Einzelheiten des Regelvorganges werden weiter unten erläutert. The solenoid valve 25 is controlled by the level sensor 16 already mentioned above, which monitors the etchant level in the collecting container 15. Details of the control process are explained below.
Der Dichtemesser 26 beaufschlagt einen Stellmotor 27 in der Gleichstromquelle 13, der seinerseits einen Stelltransformator 28 innerhalb der Gleichstromquelle 13 zu betätigen vermag. Die vom Stelltransfαrmator 28 abgegebene, variable Spannung wird von einem Gleichrichter 29 gleichgerichtet und dann in der oben bereits angedeuteten Weise an die The density meter 26 acts on a servomotor 27 in the direct current source 13, which in turn is able to actuate a variable transformer 28 within the direct current source 13. The variable voltage output by the actuating transformer 28 is rectified by a rectifier 29 and then applied to the rectifier 29 in the manner already indicated above
Elektroden 12 innerhalb der Elektrolysekammer 14 gelegt. Der Sumpf der Ätzmaschine 1 steht über eine Leitung 30 mit einem Puffertank 31 in Verbindung. Eine Pumpe 32 entnimmt dem Puffertank 31 kontinuierlich Ätzmittel und leitet dieses über ein Filter 33 sowie Injektoren 34 und 35 wieder in den Sumpf der Ätzmaschine 1 zurück. In den Injektoren 34 und 35 werden dem umgewälzten Ätzmittel in bekannter weise gasförmige Zusätze, insbesondere NH3, zugesetzt. Electrodes 12 placed inside the electrolysis chamber 14. The sump of the etching machine 1 is connected to a buffer tank 31 via a line 30. A pump 32 continuously removes etchant from the buffer tank 31 and directs it back into the sump of the etching machine 1 via a filter 33 and injectors 34 and 35. In the injectors 34 and 35, gaseous additives, in particular NH 3 , are added to the circulating etchant in a known manner.
Das von der Pumpe 32 aus dem Puffertank 31 entnommene Ätzmittel wird außerdem über einen pH-Messer 36 geführt, aus dem es wieder in den Puffertank 31 gelangt. Der pH-Messer 36 kann beispielsweise die Zugabe von Ammoniak durch Beaufschlagung eines Magnetventiles 37 regeln. The etchant removed from the buffer tank 31 by the pump 32 is also passed through a pH meter 36, from which it returns to the buffer tank 31. The pH meter 36 can regulate the addition of ammonia, for example, by acting on a solenoid valve 37.
Ein weiterer Anteil des Ätzmittels wird von der Pumpe 32 über einen zweiten Dichtemesser 38 umgewälzt, aus dem es wieder in den Puffertank 31 zurückfließt. Another portion of the etchant is circulated by the pump 32 via a second density meter 38, from which it flows back into the buffer tank 31.
Schließlich kann das von der Pumpe 32 dem Puffertank 31 entnommene Ätzmittel über eine Leitung 39, in der ein Magnetventil 40 liegt, in den Auffangbehälter 15 der Elektrolysezelle 11 eingebracht werden. Das Magnetventil 40 wird von dem Dichtemesser 38 gesteuert. Finally, the etchant removed from the pump 32 from the buffer tank 31 can be introduced into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 via a line 39 in which a solenoid valve 40 is located. The solenoid valve 40 is controlled by the density meter 38.
Die Funktionsweise der beschriebenen Ätzanlage ist wie folgt: The etching system described works as follows:
Die zu ätzenden Leiterplatten 3 werden, wie bereits oben angedeutet, vom Rollenfördersystem 4 von der Eingabestation 2 in die Ätzkammer 6 der Ätzmaschine 1 eingeführt und dort im Durchlauf über die Düsenstöcke 7 und 8 mit Ätzmittel besprüht. Dabei werden die Leiterbahnen auf den Leiterplatten 3 in der gewünschten Weise ausgeätzt; das mit Kupfer angereicherte Ätzmittel sammelt sich im Sumpf der Ätzmaschine 1 und wird dann von den Pumpen 9 und 10 erneut über die Düsenstöckε 7 und 8 umgewälzt. Die Zusammensetzung des Ätzmittels im Sumpfe der Ätzmaschine 1 stimmt mit der Zusammensetzung des Ätzmittels im Puffertank 31 im wesentlichen überein. Die Zusammensetzung dieses Ätzmittels wird durch den pH-Messer 36 und durch den Dichtemesser 38 kontinuierlieh überprüft, die von durch die Pumpe 32 umgewälztem Ätzmittel durchströmt werden. Die Pumpe 32 dient außerdem, wie bereits erwähnt, dazu, durch Umwälzung von Ätzmittel zwischen dem Sumpf der Ätzmaschine 1 und dem Puffertank über die Injektoren 34 und 35 gasförmige Zusätze, insbesondere Ammoniak, zuzugeben. The circuit boards 3 to be etched, as already indicated above, are introduced by the roller conveyor system 4 from the input station 2 into the etching chamber 6 of the etching machine 1 and are sprayed there with etchant through the nozzle assemblies 7 and 8. The conductor tracks on the printed circuit boards 3 are etched out in the desired manner; the copper-enriched etchant collects in the sump of the etching machine 1 and is then circulated again by the pumps 9 and 10 via the nozzle assemblies 7 and 8. The composition of the etchant in the sump of the etching machine 1 essentially corresponds to the composition of the etchant in the buffer tank 31. The composition of this etchant is continuously checked by the pH meter 36 and by the density meter 38, that of the circulated by the pump 32 Etching agents are flowed through. The pump 32 also serves, as already mentioned, to add gaseous additives, in particular ammonia, by circulating the etchant between the sump of the etching machine 1 and the buffer tank via the injectors 34 and 35.
Solange der Dichtemesser 38 feststellt, daß sich die Dichte des Ätzmittels im Puffertank 31 und damit auch im Sumpf der Ätzmaschine 1 unter einem vorgegebenen Wert befindet, verbleibt es bei dem im wesentlichen geschlossenen Ätzmittelkreislauf zwischen dem Sumpf der Ätzmaschine 1, dem Puffertank 31, der Pumpe 32, dem Filter 33 sowie den Injektoren 34 und 35. Erst wenn der Dichtemesser 38 ein Ansteigen des Kupfergehaltes im Ätzmittel über den vorgegebenen Wert feststellt, wird das Magnetventil 40 geöffnet. Nunmehr fördert die Pumpe 32 Ätzmittel aus dem Puffertank 31 über die Leitung 39 in den Auffangbehälter 15 der Elektrolysezelle 11. As long as the density meter 38 determines that the density of the etchant in the buffer tank 31 and thus also in the sump of the etching machine 1 is below a predetermined value, it remains in the essentially closed etchant circuit between the sump of the etching machine 1, the buffer tank 31, and the pump 32, the filter 33 and the injectors 34 and 35. Only when the density meter 38 determines an increase in the copper content in the etchant above the predetermined value, the solenoid valve 40 is opened. The pump 32 now conveys etchant from the buffer tank 31 via the line 39 into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11.
Bis zu diesem Zeitpunkt war das Magnetventil 25, welches zwischen dem Überlauf 22 und dem Auffangbehälter 15 der Elektrolysezelle 11 eine direkte Verbindung herzustellen vermag, geöffnet. Daher konnte der Niveaustand im Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 niemals so hoch ansteigen, daß Ätzmittel aus dem Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 über die Leitung 23 in die Ätzmaschine 1 zurückkehrte. Wenn nunmehr allerdings, wie beschrieben, durch Zufuhr von (an Kupfer angereichertem) Ätzmittel über die Leitung 39 das Niveau im Auffangbehälter 15 ansteigt, gibt der Niveaufühler 16 ein Signal ab, welches das Magnetventil 25 schließt. Der bisher im wesentlichen geschlossen verlaufende Kreislauf des Ätzmittels in der Elektrolysezelle 11 zwischen dem Auffangbehälter 15, der Pumpe 17, der Elektrolysekammer 14 und dem Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 wird nunmehr unterbrochen (der verhältnismäßig geringe Durchsatz von Up to this point the solenoid valve 25, which is able to establish a direct connection between the overflow 22 and the collecting container 15 of the electrolytic cell 11, was open. Therefore, the level in the overflow 22 of the electrolytic cell 11 could never rise so high that etchant returned from the overflow 22 of the electrolytic cell 11 via the line 23 to the etching machine 1. However, if, as described, the level in the collecting container 15 rises as a result of the supply of (copper-enriched) etchant via the line 39, the level sensor 16 emits a signal which closes the solenoid valve 25. The previously essentially closed circuit of the etchant in the electrolysis cell 11 between the collecting container 15, the pump 17, the electrolysis chamber 14 and the overflow 22 of the electrolysis cell 11 is now interrupted (the relatively low throughput of
Ätzmittel über den Dichtemesser 26, der ebenfalls vom über lauf 22 zum Auffangbehälter 15 verläuft, kann in diesem Zusammenhang vernachlässigt werden). Das Niveau im Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 steigt so weit an, daß dieselbe Menge an Ätzmittel, die zuvor über die Leitung 39 in den Auffangbehälter 15 gepumpt wurde, nunmehr über die Leitung 23 in die Ätzmaschine 1 zurückfließen kann. Dieses über die Leitung 23 von der Elektrolysezelle 11 zur Ätzmaschine 1 fließende Ätzmittel ist durch den in der Elektrolysekammer 14 ablaufenden Elektrolyseprαzeß auf eine bestimmte Dichte an Kupfer abgereichert, so daß durch die Zufuhr von Ätzmittel geringer Dichte über die Leitung 23 das in der Ätzmaschine 1 umgewälzte Ätzmittel wieder in den zulässigen Dichtebereich gebracht wird. Stellt der Dichtemesser 38 als Folge dieser Zufuhr von abgereichertem Ätzmittel in die Ätzmaschine 1 ein Absinken der Dichte des Ätzmittels im Puffertank 31 unter einen vorbestimmten Wert fest, so schließt er das Magnetventil 40 wieder. Die Zufuhr von Ätzmittel aus dem Puffertank 31 in den Auffangbehälter 15 der Elektrolysezelle 11 wird beendet; das Ätzmittel wird nunmehr erneut im wesentlichem im geschlossenen Kreislauf zwischen der Ätzmaschine 1 und dem Puffertank 31 über die Pumpe 32, das Filter 33 und die Injektoren 34 und 35 umgewälzt, bis dann durch den fortschreitenden Ätzvorgang erneut ein überschreiten des Dichtewertes durch den Dichtemesser 38 festgestellt wird. Etchant over the density meter 26, which is also from the run 22 runs to the collecting container 15, can be neglected in this context). The level in the overflow 22 of the electrolytic cell 11 rises so far that the same amount of etchant, which was previously pumped via line 39 into the collecting container 15, can now flow back via line 23 into the etching machine 1. This etchant flowing through the line 23 from the electrolysis cell 11 to the etching machine 1 is depleted to a certain density of copper by the electrolysis process which takes place in the electrolysis chamber 14, so that the supply of low-density etchant via line 23 circulates in the etching machine 1 Etchant is brought back into the permissible density range. If, as a result of this supply of depleted etchant into the etching machine 1, the density meter 38 determines that the density of the etchant in the buffer tank 31 has dropped below a predetermined value, it closes the solenoid valve 40 again. The supply of etchant from the buffer tank 31 into the collecting container 15 of the electrolytic cell 11 is stopped; the etchant is now again substantially circulated in a closed circuit between the etching machine 1 and the buffer tank 31 via the pump 32, the filter 33 and the injectors 34 and 35, until the density value 38 is again determined by the progressive etching process to exceed the density value becomes.
Der oben geschilderte Regelvorgang für die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 und dem Puffertank 31 setzt voraus, daß die Dichte des am Überlauf 22 der Elektrolysezelle 11 verfügbaren Ätzmittels unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, daß also das Ätzmittel in der Elektrolysezelle 11 tatsächlich in ausreichendem Maße von Kupfer befreit wurde. Hierfür sorgt ein zweiter Regelkreis, der nunmehr beschrieben wird: The above-described control process for the density of the etchant in the etching machine 1 and the buffer tank 31 presupposes that the density of the etchant available at the overflow 22 of the electrolytic cell 11 is below a certain value, that is to say that the etchant in the electrolytic cell 11 is actually sufficient was stripped of copper. This is ensured by a second control loop, which is now described:
Wie bereits oben ausgeführt wurde, befindet sich das Ätzmittel in der Elektrαlysezelle 11, also zwischen dem Auf fangbehälter 15 und der Elektrolysekammer 14 dauernd im Umlauf, solange das Magnetventil 25 geöffnet ist. Die Gesamtmenge des Ätzmittels in der Elektrolysezelle 11, also die Summe der Inhalte des Auffangbehälters 15 und der Elektrolysekammer 14, ist immer konstant. As already stated above, the etchant is located in the electrolysis cell 11, that is to say between the opening Catch container 15 and the electrolysis chamber 14 continuously in circulation as long as the solenoid valve 25 is open. The total amount of the etchant in the electrolysis cell 11, ie the sum of the contents of the collecting container 15 and the electrolysis chamber 14, is always constant.
Das Ätzmittel wird durch die Elektrolysekammer 14 von unten nach oben hindurchgeführt, wobei es progressiv je nach dem zurückgelegten Weg (entsprechend der Verweilzeit zwischen den Elektroden 12) durch den Elektrolysevorgang von Kupfer befreit wird. Die Dichte des Ätzmittels innerhalb der Elektrolysekammer 14 nimmt also von unten nach oben ab. Solange der Dichtemesser 26, der dauernd von in den überlauf 22 austretendem, abgereichertem Ätzmittel durchströmt wird, in diesem eine Dichte über einem vorgegebenen Mindestwert feststellt, befindet sich der Stelltransformator 28 in einer Position, in welcher zwischen den Elektroden 12 ein verhältnismäßig hoher Strom fließt: Die Elektrolyse findet unter Abscheidung von Kupfer aus dem die Elektrolysekammer 14 durchströmenden Ätzmittel statt. The etchant is passed through the electrolysis chamber 14 from bottom to top, wherein it is progressively freed from copper by the electrolysis process depending on the distance traveled (corresponding to the dwell time between the electrodes 12). The density of the etchant within the electrolysis chamber 14 thus decreases from the bottom to the top. As long as the density meter 26, through which the depleted etchant which flows into the overflow 22 flows continuously, determines a density above a predetermined minimum value in this, the variable transformer 28 is in a position in which a relatively high current flows between the electrodes 12: The electrolysis takes place with the deposition of copper from the etchant flowing through the electrolysis chamber 14.
Sobald jedoch die Anreicherung soweit fortgeschritten ist, daß das den Dichtemesser 26 durchströmende Ätzmittel eine Dichte unter einem bestimmten Wert erreicht hat, setzt der Dichtemesser 26 den Stellmotor 27 in Funktion. Der Stelltransformator 28 wird nunmehr in eine solche Position gebracht, in welcher zwischen den Elektroden 12 ein erheblich verminderter Ruhestrom fließt. Dieser Ruhestrom wird so bemessen, daß die elektrolytische Abscheidung von Kupfer an den Elektroden 12 im wesentlichen im Sieichgewicht mit dem chemischen Rückätzen des Kupfers von den Elektroden 12 durch das Ätzmittel steht. Aus Sicherheitsgründen erfolgt die Einstellung des Ruhestromes so, daß die elektrαlytische Abscheidung von Kupfer an den Elektroden 12 die chemische Rückätzung leicht überwiegt. Die Dichte des in der Elektrolysezelle 11 umgewälzten Ätzmittels steigt nunmehr durch die Zufuhr von mit Kupfer angereichertem Ätzmittel aus dem Puffertank 31 wieder an, bis der Dichtemesser 26 schließlich das übersteigen eines Dichte-Grenzwertes feststellt und den Motor 27 beaufschlagt. Dieser führt dann den Stelltransformator 28 wieder in diejenige Stellung zurück, in welcher zwischen den ElektrodenHowever, as soon as the enrichment has progressed to such an extent that the etchant flowing through the density meter 26 has reached a density below a certain value, the density meter 26 sets the servomotor 27 in operation. The variable transformer 28 is now brought into a position in which a considerably reduced quiescent current flows between the electrodes 12. This quiescent current is dimensioned such that the electrolytic deposition of copper on the electrodes 12 is essentially in the same weight as the chemical etching back of the copper from the electrodes 12 by the etchant. For safety reasons, the quiescent current is set so that the electrolytic deposition of copper on the electrodes 12 slightly outweighs the chemical etching back. The density of the etchant circulated in the electrolysis cell 11 now rises again by the supply of copper-enriched etchant from the buffer tank 31 until the density meter 26 finally detects that a density limit value has been exceeded and the motor 27 is acted on. This then leads the variable transformer 28 back to the position in which it is between the electrodes
12 der Arbeitstrom fließt. Die Elektrolysezelle 11 ist nunmehr wieder in Funktion; das die Elektrolysekammer 14 von unten nach oben durchquerende Ätzmittel wird wieder elektrolytisch von Kupfer befreit. 12 the working current flows. The electrolytic cell 11 is now in operation again; the etchant traversing the electrolysis chamber 14 from bottom to top is electrolytically freed of copper again.
Die Regelung der beschriebenen Ätzanlage erfolgt also so, daß die Dichteregelung innerhalb der Ätzmaschine 1 (mit angeschlossenem Puffertank 31) im wesentlichen unabhängig von der Dichteregelung innerhalb der Elektrolysezelle 11 geschieht. The control of the etching system described thus takes place in such a way that the density control within the etching machine 1 (with a connected buffer tank 31) takes place essentially independently of the density control within the electrolysis cell 11.
Die Dichte des Ätzmittels innerhalb der Elektrolysezelle 11 (genauer an deren Überlauf 22) wird durch den Dichtemesser 26 und die hierdurch geregelte ßleichstromquelleThe density of the etchant within the electrolytic cell 11 (more precisely at its overflow 22) is determined by the density meter 26 and the direct current source regulated thereby
13 unterhalb eines bestimmten Wertes gehalten, so daß die Elektrolysezelle 11 für die Regelung der Ätzmaschine 1 im wesentlichen als Quelle von abgereichertem Ätzmittel unterhalb eines bestimmten Dichtewertes aufgefaßt werden kann. 13 kept below a certain value, so that the electrolytic cell 11 for the control of the etching machine 1 can essentially be regarded as a source of depleted etching agent below a certain density value.
Die Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 wird durch den Dichtemesser 38 zwischen bestimmten Brenzwerten dadurch gehalten, daß angereichertes Ätzmittel über die Leitung 39 abgeführt und von der als Quelle abgereicherten Ätzmittels dienenden Elektrolysezelle 11 über die Leitung 23 in entsprechendem Maße zugeführt wird. The density of the etchant in the etching machine 1 is kept between certain limit values by the density meter 38 in that enriched etchant is discharged via the line 39 and supplied by the electrolytic cell 11 depleted as a source via the line 23 to an appropriate extent.
Die beschriebene Ätzanlage zeichnet sich durch sehr schnelles Regelverhalten aus. Diese schnelle Ansprechgeschwindigkeit der Regeleinrichtungen beruht erstens auf der Tatsache, daß die Elektrolysekammer 14 beim Einregeln der Dichte in der Elektrolysezelle 11 nicht abwechselnd abgelassen und erneut vollgepumpt werden muß. Die stattdessen erfolgende Umstellung des Stromes, der zwischen den Elektroden 12 fließt, zwischen einem Arbeitsstrom und einem Ruhestrom kann sehr rasch erfolgen, so daß bei Bedarf der Elektrolysevorgang sehr schnell wieder aufgenommen werden kann. The etching system described is characterized by very fast control behavior. This fast response speed of the control devices is based firstly on the fact that the electrolysis chamber 14 regulates the density in the electrolytic cell 11 does not have to be alternately drained and pumped again. The changeover of the current, which flows between the electrodes 12, between a working current and a quiescent current can take place very quickly, so that the electrolysis process can be resumed very quickly if required.
Ein zweiter Grund für die rasche Regelbarkeit der Dichte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 liegt in der getrennten Regelung der Dichtewerte des Ätzmittels in der Ätzmaschine 1 und in der Elektrolysezelle 11. A second reason for the rapid controllability of the density of the etchant in the etching machine 1 lies in the separate regulation of the density values of the etchant in the etching machine 1 and in the electrolysis cell 11.
Soll die gesamte Ätzanlage längere Zeit still gelegt werden (z.B. über Nacht oder an Wochenenden), so wird das in der Elektrolysekammer 14 befindliche Ätzmittel in derselben Weise in den Auffangbehälter 15 abgelassen, wie dies auch beim Stande der Technik der Fall war. If the entire etching system is to be shut down for a longer period of time (e.g. overnight or on weekends), the etchant located in the electrolysis chamber 14 is drained into the collecting container 15 in the same way as was the case in the prior art.

Claims

Patentansprüche ================ Claims ================
1. Ätzanlage, insbesondere zur Herstellung elektrischer Leiterplatten, mit a) einer Ätzmaschine, in welcher die zu ätzenden Gegenstände einem Ätzmittel ausgesetzt werden, das von den Gegenständen Metall abätzt und sich dabei mit Metall anreichert; b) einer eine Gleichstromquelle enthaltenden Elektrolysezelle, welcher mit Metall angereichertes Ätzmittel zuführbar ist und in welcher das Ätzmittel durch elektrolytische Abscheidung des Metalls abgereichert wird und dann bei Bedarf erneut der Ätzmaschine zuführbar ist; c) einer Dichte-Regeleinrichtung mit einem Dichtemesser, welcher die Dichte des Ätzmittels in der Elektrolysezelle überwacht, diese bei überschreiten eines bestimmten 1. Etching system, in particular for the production of electrical circuit boards, with a) an etching machine in which the objects to be etched are exposed to an etchant which etches metal from the objects and thereby accumulates with metal; b) an electrolysis cell containing a direct current source, which can be supplied with etching agent enriched with metal and in which the etching agent is depleted by electrolytic deposition of the metal and can then be fed again to the etching machine if required; c) a density control device with a density meter, which monitors the density of the etchant in the electrolysis cell, this if a certain one is exceeded
Dichtewertes aktiviert und bei Unterschreiten eines bestimmten Dichtewertes desaktiviert, dadurch gekennzeichnet daß, d) der von der Gleichstromquelle (13) abgegebene Strom wahlweise einen Ruhewert, bei dem sich die elektrolytische Abscheidung des Metalles an den Elektroden (12) und die chemische Rückätzung des Metalles von den Elektroden Density value activated and deactivated when a certain density value is undershot, characterized in that d) the current emitted by the direct current source (13) optionally has a rest value at which the electrolytic deposition of the metal on the electrodes (12) and the chemical etching back of the metal from the electrodes
(12) ungefähr die Waage halten, oder einen Arbeitswert, bei dem die elektrolytische Abscheidung überwiegt, aufweisen kann; e) der Dichtemesser (26) der Elektrolysezelle (11) die (12) approximately balance, or may have a work value in which electrodeposition predominates; e) the density meter (26) of the electrolytic cell (11)
Gleichstromquelle (13) so ansteuert, daß diese bei einem Dichtewert unterhalb eines bestimmten Grenzwertes den Ruhewert und oberhalb eines bestimmten Grenzwertes den Arbeitswert abgibt. Controls the DC power source (13) so that it has a density value below a certain limit Rest value and above a certain limit the labor value.
2. Ätzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruhewert des von der Gleichstromquelle (13) abgegebenen Stromes so bemessen ist, daß die elektrolytische Abscheidung des Metalles die chemische Rückätzung von den 2. Etching system according to claim 1, characterized in that the rest value of the current supplied by the direct current source (13) is dimensioned such that the electrolytic deposition of the metal is the chemical etching back of the
Elektroden (12) leicht übersteigt. Electrodes (12) slightly exceeds.
3. Ätzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtεmesser (26) der Elektrolysezelle (11) ständig von abgereichertεm Ätzmittel durchflössen ist, das von dem Auslaß (22) der Elektrolysezelle (11) zu deren Einlaß (15) strömt. 3. Etching system according to claim 1 or 2, characterized in that the Dichtεmesser (26) of the electrolytic cell (11) is constantly flowed through by depleted etchant which flows from the outlet (22) of the electrolytic cell (11) to its inlet (15).
4. Ätzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 4. Etching system according to one of claims 1 to 3, characterized
gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (13) einen characterized in that the direct current source (13) a
Stellmotor (27) enthält, der von dem Dichtemesser (26) der Elektrolysezelle (11) angesteuert wird und den Abgriff eines Stelltransformatαrs (28) mit variabler Ausgangsspannung bewegt. Contains servomotor (27), which is driven by the density meter (26) of the electrolytic cell (11) and moves the tap of an actuating transformer (28) with variable output voltage.
5. Ätzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 5. Etching system according to one of claims 1 to 4, characterized
gekennzeichnet, daß der Ätzmaschine (1) eine eigene  characterized in that the etching machine (1) has its own
Dichte-Regeleinrichtung mit eigenem Dichtemesser (38) zugeordnet ist, der von dem im Sumpf der Ätzmaschine (1) befindlichen Ätzmittel kontinuierlich durchströmt ist und bei überschreiten eines bestimmten Dichtewertes die Abführung von angereichertem Ätzmittel zur Elektrolysezelle (11) und die Rückführung einer entsprechenden Menge abgereicherten Ätzmittels von der Elektrolysezelle (11) zur Ätzmaschine (1) freigibt. Density control device with its own density meter (38) is assigned, which is continuously flowed through by the etchant located in the sump of the etching machine (1) and, if a certain density value is exceeded, the removal of enriched etchant to the electrolytic cell (11) and the return of a corresponding amount of depleted ones Releases etchant from the electrolytic cell (11) to the etching machine (1).
6. Ätzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 6. etching system according to claim 5, characterized in
daß ein Puffertank (31) vorgesehen ist, der mit dem  that a buffer tank (31) is provided which with the
Sumpf der Ätzmaschine ( 1 ) kommuniziert und dem das den  The sump of the etching machine (1) communicates and that the
Dichtemesser (38) der Ätzmaschine (1) durchströmende Ätz mittel entnommen wird. Density meter (38) of the etching machine (1) flowing through the etching medium is removed.
7. Ätzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, 7. etching system according to claim 6, characterized in
daß dem Puffertank (31) das der Elektrolysezelle (11) zugeführte Ätzmittel entnommen wird.  that the etchant supplied to the electrolytic cell (11) is removed from the buffer tank (31).
8. Ätzanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Puffertank (31) Ätzmittel entnommen wird, welches über einen oder mehrere Injektoren (34, 35), in denen es mit gasförmigen oder dampfförmigen Substanzen angereichert wird, in die Ätzmaschine (1) zurückgeführt wird. 8. Etching system according to claim 6 or 7, characterized in that the buffer tank (31) etchant is removed, which in one or more injectors (34, 35), in which it is enriched with gaseous or vaporous substances, in the etching machine (1 ) is returned.
9. Ätzanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entnahme von Ätzmittel aus dem Puffertank (31) für die verschiedenen Zwecke eine einzige Pumpe (32) vorgesehen ist. 9. Etching system according to claim 7 or 8, characterized in that a single pump (32) is provided for the removal of etchant from the buffer tank (31) for the various purposes.
10. Ätzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Elektrolysezelle einen als Auslaß dienenden Überlauf und einen als Einlaß dienenden Auffangbehälter aufweist, aus welchem das Ätzmittel in die Elektrolysekammer gepumpt werden kann, wobei über den Auslauf Ätzmittel in gleicher Menge austritt, in welcher Ätzmittel am Einlaß eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß a) das Niveau des Ätzmittels in dem Auffangbehälter (15) 10. Etching system according to one of the preceding claims, in which the electrolytic cell has an overflow serving as an outlet and a collecting container serving as an inlet, from which the etchant can be pumped into the electrolysis chamber, with the same amount of etchant escaping through the outlet in which etchant enters at the inlet, characterized in that a) the level of the etchant in the collecting container (15)
durch einen Niveaufühler (16) überwacht wird; b) der Überlauf (22) der Elektrolysezelle (11) mit dem Auffangbehälter (15) über eine Leitung (24) verbunden ist, in welcher ein Magnetventil (25) liegt, wobei c) das Magnetventil (25) dann geschlossen wird, wenn der Niveaufühler (16) ein Ansteigen des Niveaus in dem Auffangbehälter (15) feststellt. is monitored by a level sensor (16); b) the overflow (22) of the electrolysis cell (11) is connected to the collecting container (15) via a line (24) in which a solenoid valve (25) is located, wherein c) the solenoid valve (25) is closed when the Level sensor (16) detects an increase in the level in the collecting container (15).
11. Verfahren zum Ätzen von Gegenständen, insbesondere zur Herstellung von elektronischen Leiterplatten, bei dem die Gegenstände einem Ätzmittel ausgesetzt werden, das sich durch den Ätzvorgang mit Metall anreichert und zur Regeneration in einem Elektrolyseprozeß wieder von Metall abgereichert wird, wobei der Elektrolyseprozeß zur Regelung der Dichte des abgereicherten Ätzmittels abwechselnd aktiviert und desaktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Elektrolyseprozeß fließende Strom zur Desaktivierung von einem Arbeitswert, bei welchem die elektrolytische Abscheidung von Metall die chemische Rückätzung deutlich übersteigt, auf einen Ruhewert abgesenkt wird, bei welchem die elektrolytische Abscheidung ungefähr der chemischen Rückätzung die Waage hält oder diese nur geringfügig übersteigt. 11. A method for etching objects, in particular for the production of electronic circuit boards, in which the objects are exposed to an etchant which is enriched with metal by the etching process and is depleted of metal again for regeneration in an electrolysis process, the electrolysis process being used to regulate the Density of the depleted etchant is alternately activated and deactivated, characterized in that the current flowing in the electrolysis process for deactivation is reduced from a work value at which the electrolytic deposition of metal significantly exceeds the chemical etching back to a rest value at which the electrolytic deposition approximately the chemical etching the balance or only slightly exceeds it.
PCT/EP1990/001636 1989-10-23 1990-09-28 Etching installation and process for etching objects WO1991005888A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP3935222.6 1989-10-23
DE19893935222 DE3935222A1 (en) 1989-10-23 1989-10-23 ETCHING PLANT AND METHOD FOR ETCHING OBJECTS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1991005888A1 true WO1991005888A1 (en) 1991-05-02

Family

ID=6391996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1990/001636 WO1991005888A1 (en) 1989-10-23 1990-09-28 Etching installation and process for etching objects

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE3935222A1 (en)
WO (1) WO1991005888A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007028109A1 (en) 2007-06-19 2008-12-24 Märkisches Werk GmbH Thermally sprayed, gas-tight protective layer for metallic substrates
CN108004545A (en) * 2017-12-25 2018-05-08 李婉清 A kind of circuit board corrosion liquid regenerating unit and its method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2008766B2 (en) * 1970-02-23 1971-07-29 Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt Regenerating cupric chloride etching - solution enriched with cuprous chloride
DE2650912A1 (en) * 1976-11-06 1978-05-18 Hoellmueller Maschbau H Electrolytic regeneration of copper etching reagent - contg. chloride and cuprous ion, with control of copper concn. in reagent and current density
US4490224A (en) * 1984-04-16 1984-12-25 Lancy International, Inc. Process for reconditioning a used ammoniacal copper etching solution containing copper solute
EP0211322A1 (en) * 1985-07-24 1987-02-25 Siltec Marketing International Ltd. Silver recovery system
EP0117068B1 (en) * 1983-01-20 1988-03-23 The Electricity Council Method and apparatus for etching copper

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH587923A5 (en) * 1971-03-08 1977-05-13 Hoellmueller Maschbau H Etching copper/copper alloys process - using a regenerative soln contg ammonium and chloride ions
DE2434305C2 (en) * 1974-07-17 1983-09-29 Hans Höllmüller Maschinenbau GmbH & Co, 7033 Herrenberg Etching machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2008766B2 (en) * 1970-02-23 1971-07-29 Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt Regenerating cupric chloride etching - solution enriched with cuprous chloride
DE2650912A1 (en) * 1976-11-06 1978-05-18 Hoellmueller Maschbau H Electrolytic regeneration of copper etching reagent - contg. chloride and cuprous ion, with control of copper concn. in reagent and current density
EP0117068B1 (en) * 1983-01-20 1988-03-23 The Electricity Council Method and apparatus for etching copper
US4490224A (en) * 1984-04-16 1984-12-25 Lancy International, Inc. Process for reconditioning a used ammoniacal copper etching solution containing copper solute
EP0211322A1 (en) * 1985-07-24 1987-02-25 Siltec Marketing International Ltd. Silver recovery system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007028109A1 (en) 2007-06-19 2008-12-24 Märkisches Werk GmbH Thermally sprayed, gas-tight protective layer for metallic substrates
EP2006410A2 (en) 2007-06-19 2008-12-24 Markisches werk Gmbh Thermal sprayed protective layer for metallic substrates
US8784979B2 (en) 2007-06-19 2014-07-22 Märkisches Werk GmbH Thermally sprayed gastight protective layer for metal substrates
CN108004545A (en) * 2017-12-25 2018-05-08 李婉清 A kind of circuit board corrosion liquid regenerating unit and its method

Also Published As

Publication number Publication date
DE3935222C2 (en) 1993-02-18
DE3935222A1 (en) 1991-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3236545A1 (en) METHOD FOR ELECTROPLATING AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
EP0032530A1 (en) Use of an apparatus for treating a board shaped object by a liquid
EP0146732B1 (en) Process and apparatus for separating, for example, copper from a liquid electrolyte introduced into a pluricellular electrolyser
DE3031773C2 (en) System for electrochemical wastewater treatment
WO1997025456A1 (en) Process for maintaining a constant concentration of substances in an electroplating bath
WO1991005888A1 (en) Etching installation and process for etching objects
DE4391902C2 (en) Process for the preparation of aqueous working fluid for electrical discharge machining
EP0146798A2 (en) Process for the environmentally friendly etching of printed circuits, and apparatus for performing the process
DE3723745C1 (en) Process and device for breaking emulsions
DE3225424A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MACHINING A WORKPIECE BY ELECTROEROSION
EP0142010B1 (en) Process and apparatus for the electrolytical deposition of metals
EP0569841B1 (en) Device for separating wax particles from the circulating water of a spray booth
DE19633797B4 (en) Device for electroplating electronic circuit boards or the like
EP0406356A1 (en) Installation for etching objects
WO1990003454A1 (en) Process and installation for etching copper-containing work pieces
DE3839651A1 (en) SYSTEM FOR ESTABLISHING OBJECTS
WO1995021952A1 (en) Process and device for the electrolytic surface coating of workpieces
AT390450B (en) DEVICE FOR CONTINUOUS ELECTRODEPOSITION OF METALS AT HIGH CURRENT DENSITY
DE4218843C2 (en) Process for the regeneration of an ammoniacal etchant and device for carrying out this process
DE19534277A1 (en) Method and device for cleaning the electrolyte of an electrochemical machining process
DE2534918C3 (en) Device for electrocoating
CH650418A5 (en) Apparatus for electrochemical cleaning of effluent
DE3317040C2 (en)
DE1945851C3 (en) Device for the continuous extraction of a liquid-liquid system
DE2307986C3 (en) Method and device for replenishing photographic processing liquids in a photographic wet processing device

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB IT LU NL SE