УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ ТРАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C23F1/46 C23G1/36 C25D21/16 C25F7/02 

Изобретение относится к травлению медных покрытий, в частности, в производстве печатных плат, а именно к процессам выделения меди в виде металла из отработанных растворов травления с одновременной регенерацией раствора для дальнейшего использования.

Известно устройство для регенерации травильного раствора, содержащего медь, патрубок для ввода раствора в бак и патрубок для вывода раствора из бака [1]
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электролитической регенерации растворов травления металлов, содержащее бак с размещенными в нем двумя или более электродами, насос, патрубок для ввода раствора в бак и патрубок для вывода раствора из бака [2]
Недостатком известных устройство является невозможность извлечения меди до низких концентраций (ниже 40 г/л меди в пересчете на металл) и в этой связи невозможность использования указанных устройств для регенерации раствора травления с низкой концентрацией меди (менее 10 г/л меди), используемого для промывки печатных плат, с целью предотвращения выпадения осадков соединений меди на поверхности печатных плат, а также некоторых растворов травления, требующих глубокого извлечения меди, например растворов на основе персульфата аммония.

Важным условием протекания процесса выделения меди является обеспечение достаточной концентрации ионов меди у поверхности катода. При высоких концентрациях меди в растворе травления (более 40 г/л) достаточная концентрация ионов меди у поверхности катода достигается за счет диффузии. Уменьшение концентрации меди в растворе травления приводит к снижению диффузии, приток ионов меди к поверхности катода становится недостаточным для протекания нормального катодного осаждения меди. Поэтому необходимо создание специальных условий для принудительного, возможно более интенсивного и равномерного массообмена возможно ближе к поверхности катода. Создание таких условий обеспечивает глубокую очистку растворов травления от ионов меди, и, следовательно, расширяет технологические возможности устройства для регенерации медьсодержащих растворов травления, в котором обеспечиваются эти условия.

Технический результат изобретения расширение технологических возможностей устройства для регенерации медьсодержащих растворов травления.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для регенерации медьсодержащих растворов травления, содержащем бак с размещенными в нем двумя или более электродами, насос, патрубок для ввода раствора в бак и патрубок для вывода раствора из бака, бак выполнен в виде цилиндра или вписанного в цилиндр многогранника, а электроды выполнены из водопроницаемого материала в виде цилиндров или вписанных в цилиндры многогранников и размещены в баке один внутри другого соосно друг другу и баку с образованием полостей, сообщающихся между собой через электроды, при этом патрубок ввода раствора в бак сообщен с полостью, образованной стенкой бака и внешним электродом, а патрубок для вывода раствора из бака сообщен с полостью, образованной внутренним электродом.

Указанному техническому результату способствует также выполнение электродов из углеткани и размещение патрубка для ввода раствора по касательной к стенке бака, а патрубка для вывода раствора соосно баку.

На фиг. 1 приведена схема устройства для регенерации медьсодержащих растворов травления; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит бак 1 в виде цилиндра, в котором размещена катушка 2. Крышка 3 бака 1 одновременно является основанием катушки 2. На катушку 2 намотаны последовательно внутренний 4 и внешний 5 электроды, выполненные из углеткани. Между электродами 4 и 5 намотан слой 6 текстурированной полипропиленовой нити. В стенке бака 1 установлен патрубок 7 для ввода раствора травления, связанный с насосом 8 и сообщенный с полостью, образованной стенкой и дном бака 1, крышкой 3, внешним электродом 5 и основанием 9 катушки 2. На крышке 3 установлен патрубок 10 для вывода раствора, сообщенный с полостью, образованной внутренним электродом 4, крышкой 3 и основанием 9 катушки 2.

Устройство работает следующим образом.

Раствор травления отбирается из устройства травления или иного сосуда и нагнетается насосом 8 через патрубок 7 в полость между электродом 5 и стенкой бака 1. В полости создается избыточное давление и раствор фильтруется через электрод 5, слой 6 текстурированной полипропиленовой нити и электрод 4 в полость, образованную этим электродом, откуда через патрубок 10 направляется в устройство для травления или тот же сосуд, откуда отбирается исходный раствор. Электрод 5 подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока. На нем происходит выделение металлической меди, электрод 4 подключен к положительному полюсу источника постоянного тока и на нем происходит окисление ионов одновалентной меди до двухвалентной, а также выделение кислорода или хлора, в зависимости от состава раствора травления, т. е. восстанавливается травящая способность раствора.

Исполнение бака и электродов в виде соосных цилиндров или близких по форме к цилиндрам, вписанных в них многогранников решает задачу равномерного распределения давления на поверхность электродов, и, следовательно, равномерного распределения потока раствора сквозь электроды. Этим достигается включение в процесс выделения меди из раствора на всей поверхности катода, равномерный и интенсивный массообмен на этой поверхности, и, следовательно, возможность более полного осаждения меди из раствора травления, что расширяет технологические возможности устройства.

Исполнение электродов из водопроницаемого интервала гарантирует протекание всего раствора травления у поверхности электрода. Сам электрод в этом случае является источником потока и массообмен у поверхности электрода достигает наибольшего значения, поскольку раствор на регенерацию поступает к поверхности катода изнутри, а раствор, из которого выделялась медь, постоянно удаляется из этой поверхности, не встречая препятствий, так как направление потока раствора, подаваемого к электроду и отводимого от него, совпадает. Таким образом, создаются условия для наиболее полного осаждения меди из раствора травления, что расширяет технологические возможности устройства. Целесообразно выполнить электроды из углеткани, поскольку последняя обладает высокой химической стойкостью, что позволяет использовать ее в различных средах и расширяет технологические возможности устройства.

Размещение электродов в баке так, что они делят полость бака на отдельные полости, сообщающиеся только через электроды, позволяет исключить возникновение потоков, искажающих равномерный поток раствора травления, направленный от поверхности каждого электрода к его оси, т. е. обеспечивает благоприятные условия для массообмена у поверхности каждого электрода и, следовательно, возможность наиболее полного осаждения меди.

Наиболее благоприятно направление патрубка для отвода раствора по касательной к стенке бака, а патрубка для вывода раствора по оси бака, поскольку это позволяет подавить возможность возникновения турбулентности в соответствующих полостях, т. е. обеспечивает равномерный интенсивный массообмен у поверхности каждого электрода, что улучшает условия осаждения меди до наименьших значений, и, следовательно, расширяет технологические возможности устройства.

Таким образом, совокупность признаков изобретения решает задачу создания равномерного интенсивного массообмена у поверхности электрода, что обеспечивает возможность удаления меди из раствора травления до низких концентраций, а это в свою очередь расширяет технологические возможности устройства для регенерации медьсодержащих растворов травления.

Использование: травление медных покрытий. Сущность изобретения: устройство и электроды выполнены в виде соосных цилиндров, электроды выполнены из водопроницаемого материала, желательно из углеткани. Полость бака разделена электродами на три полости, сообщающиеся через электроды. Раствор травления отбирается из устройства травления или иного сосуда и нагнетается насосом через патрубок в полость между стенкой бака и внешним электродом, фильтруется через внешний и внутренний электроды и из полости, образованной внутренним электродом, через патрубок направляется в устройство для травления. Внешний электрод подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока, а внутренний электрод - к положительному. На внешнем электроде выделяется металлическая медь, а на внутреннем увеличивается окислительный потенциал раствора. Изобретение позволяет расширить технологические возможности за счет улучшения условий массообмена на поверхности электродов и увеличения благодаря этому глубины очистки растворов от ионов меди. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для регенерации медьсодержащих растворов травления, содержащее бак с размещенными в нем двумя или более электродами, насос, патрубки для ввода раствора в бак и для вывода раствора из бака, отличающееся тем, что бак выполнен в виде цилиндра или вписанного в цилиндр многогранника, а электроды выполнены из водопроницаемого материала в виде цилиндров или вписанных в цилиндры многогранников и размещены в баке один внутри другого соосно друг другу и баку с образованием полостей, сообщающихся между собой через электроды, при этом патрубок ввода раствора в бак сообщен с полостью, образованной стенкой бака и внешним электродом, а патрубок вывода раствора с полостью, образованной внутренним электродом. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды выполнены из углеткани. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок для ввода раствора направлен по касательной к стенке бака, а патрубок для вывода раствора размещен соосно с баком.