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DE1521993C - Process for regenerating a chromic sulfuric acid solution for etching copper - Google Patents

Process for regenerating a chromic sulfuric acid solution for etching copper

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Publication number
DE1521993C
DE1521993C DE1521993C DE 1521993 C DE1521993 C DE 1521993C DE 1521993 C DE1521993 C DE 1521993C
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DE
Germany
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etching
copper
solution
etching solution
cathode
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Application number
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German (de)
Inventor
Efthimios Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. 8OOO München Konstantouros
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG

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Description

In jüngster Zeit werden Chromschwefelsäurelösun-■ gen häufig beim Herstellen gedruckter Schaltungen verwendet. Gedruckte Schaltungen sind bekanntlich mit elektrischen Leitungszügen versehene Isolierstoffplatten mit Löchern, in die elektrische Bauelemente eingesteckt werden, die z. B. durch Tauchlöten mit den Leitungszügen elektrisch verbunden werden. Die Herstellung derartiger gedruckter Schaltungen wird beispielsweise so durchgeführt, daß von einer mit Metall, im allgemeinen mit Kupfer, beschichteten .Isolierstoffplatte ausgegangen, die Kupferschicht mit einer ätzfesten Schicht, die beispielsweise aus Fotolack besteht, derartig abgedeckt wird, daß das Muster der gewünschten Leitungszüge von dem Lack bedeckt ist (Positivverfahren), und anschließend die_ Platte in ein Ätzbad, z. B. in eine Kupferchlorid-Ätzlösung, getaucht wird. Ein anderes bekanntes Verfahren, das besonders vorteilhaft ist, da es zu verstärkten Leitungszügen führt, besteht beispielsweise darin, daß die mit der Kupferschicht bedeckte Isolierstoffplatte so mit einer Abdeckschicht, z. B. Lack, bedeckt wird, daß die Stellen von dem Lack abgedeckt sind, die abgeätzt werden sollen (Negatiwerfahren). Die Stellen, die dem Muster der gewünschten Leitungszüge entsprechen, sind also in diesem Fall von der Abdeckschicht frei. Diese Stellen werden galvanisch verstärkt, indem die ganze Platte in ein Galvanisierbad getaucht wird. Zum galvanischen Verstärkern hat sich aus verschiedenerlei Gründen vor allem Zinn sehr bewährt. Anschließend wird dann die. Abdeckschicht entfernt und' die freigelegten Stellen der Kupferschicht durch einfaches Eintauchen in eine Ätzlösung abgeätzt. Besteht die galvanisch auf die Leitungszüge aufgebrachte Metallschicht aus einem Edelmetall, ζ. B. aus Gold, so kann zum Abätzen der nicht gewünschten Teile der Grundmetallschicht die bekannte Kupfer(II)-chlorid-Ätzlösung Verwendung finden. Gold ist aber sehr teuer. So ist man dazu übergegangen, die Leitungszüge mit anderen Metallen, z. B. mit Zinn, zu verstärken. In diesem Fall kann aber zum Abätzen der Kupfergrundschicht nicht die an sich sonst recht vorteilhafte Kupferchlorid-Ätzlösung verwendet werden, da Zinn von der Kupferchlorid- und auch von der bekannten Eisenchlorid-Ätzlösung angegriffen wird. Für solche Fälle haben sich Chromschwefelsäure-Ätzlösungen als besonders geeignet erwiesen. Gegen diese Ätzlösungen zeigen sich nicht nur Zinn und natürlich auch Gold, sondern noch eine ganze Reihe von anderen, als galvanische Verstärkung der Leitungszüge von gedruckten Schaltungen geeignete und im Verhältnis zu Gold recht billige Metalle, wie z. B. Blei, Silber und gegebenenfalls Nickel, chemisch resistent. Ebenso wird Rhodium von Chromschwefelsäure nicht angegriffen.Recently, chromosulfuric acid solutions have been used gen often used in the manufacture of printed circuit boards. Printed circuits are well known Insulating panels with holes in the electrical wiring, into which the electrical components be inserted, the z. B. be electrically connected to the cables by dip soldering. the Manufacture of such printed circuits is carried out, for example, that of one with Metal, generally with copper, coated .Isolierstoffplatte assumed, the copper layer with an etch-resistant layer, which consists for example of photoresist, is covered in such a way that the pattern the desired cable runs is covered by the paint (positive process), and then die_ Platte in an etching bath, e.g. B. is immersed in a copper chloride etching solution. Another known practice that is particularly advantageous because it leads to reinforced cable runs, is, for example, that the covered with the copper layer insulating plate so with a cover layer, for. B. paint, is covered, that the areas are covered by the lacquer that are to be etched off (negative process). The places which correspond to the pattern of the desired cable runs are in this case from the cover layer free. These spots are galvanically reinforced by placing the entire plate in an electroplating bath is dived. For various reasons, tin in particular has become the galvanic amplifier very proven. Then the. Cover layer removed and 'the exposed areas of the The copper layer is etched off by simply dipping it in an etching solution. If the galvanic insists on the A metal layer made of a precious metal, ζ. B. made of gold, so can be etched of the undesired parts of the base metal layer, the known copper (II) chloride etching solution is used Find. But gold is very expensive. So one went over to the lines with others Metals, e.g. B. with tin to reinforce. In this case, however, the copper base layer can be etched off not the otherwise very advantageous copper chloride etching solution can be used because tin is attacked by the copper chloride and also by the well-known ferric chloride etching solution. For such Chromosulfuric acid etching solutions have proven to be particularly suitable. Against these etching solutions Not only do tin and of course gold show up, but a whole range of other than galvanic reinforcement of the lines of printed circuits suitable and im Relatively cheap metals in relation to gold, such as B. lead, silver and optionally nickel, chemically resistant. Likewise, rhodium is not attacked by chromosulfuric acid.

Der großtechnischen Verwendung von Chromschwefelsäure-Ätzlösungen standen bisher aber mehrere Schwierigkeiten entgegen. Chromschwefelsäure ist sehr teuer, und es ist bis jetzt kein Verfahren bekanntgeworden, nach dem verbrauchte, mit Kupfer angereicherte Chromschwefelsäure-Ätzlösungen regeneriert, d. h. wieder verwendungsfähig gemacht werden könnten. Es können aber auch die verbrauchten Chromschwefelsäure-Ätzlösungen nicht ohne weiteres in den Abwasserkanal gegeben werden, denn Chromsäure ist eine der gefährlichsten Verunreinigungen in den Abwässern. Die Chromkonzentration muß nach dem am 1. 3. 1959 in Kraft getretenen Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts unter 1 mg pro Liter liegen. Es muß also dafür gesorgt werden, daß die noch vorhandenen Chromationen der verbrauchten Chromschwefelsäure-Ätzlösungen mittels eines Reduktionsmittels, z. B. Natriumhydrogensulfit, zu 3wertigem Chrom reduziert und dieses durch Neutralisation als Chromhydroxid ausgefällt wird. Hierfür müßten also noch eine ganze Reihe von Chemikalien aufgewendet werden. Durch diese Art derThe large-scale use of chromosulfuric acid etching solutions has so far been several Difficulties. Chromosulfuric acid is very expensive, and no process has yet become known after used, copper-enriched chromosulfuric acid etching solutions are regenerated, d. H. could be made usable again. But it can also be the used ones Chromosulfuric acid etching solutions cannot simply be given into the sewer, because chromic acid is one of the most dangerous contaminants in wastewater. The chromium concentration must be the law that came into force on March 1, 1959, regulating the water balance below 1 mg per liter lie. Care must therefore be taken to ensure that the chromate ions still present are used up Chromosulfuric acid etching solutions by means of a reducing agent, e.g. B. sodium hydrogen sulfite, too Reduced trivalent chromium and this is precipitated as chromium hydroxide by neutralization. Therefor So a whole range of chemicals would have to be used. Through this kind of

ίο Aufbereitung der verbrauchten Chromschwefelsäure-Ätzlösungen ginge aber nicht nur wertvolles Chrom verloren, sondern gleichzeitig auch das abgeätzte Kupfer, ganz abgesehen von den zusätzlichen Kosten, die sich durch die Aufbereitung ergeben.ίο Preparation of the used chromosulfuric acid etching solutions However, not only would valuable chrome be lost, but also what has been etched off at the same time Copper, not to mention the additional costs involved in processing.

Es ist zwar bekannt, Metallbeizen in der Weise zu regenerieren, daß die gelösten Metallsalze durch Einengen, Auskristallisierenlassen entfernt werden. Hierdurch allein ist eine Regenerierung einer Chromschwefelsäure-Ätzlösung jedoch nicht möglich.Although it is known to regenerate metal pickling in such a way that the dissolved metal salts through Concentrate, allow to crystallize to be removed. This alone is a regeneration of a chromium-sulfuric acid etching solution but not possible.

ao Beim Ätzen von Kupfer mit Chromschwefelsäurelösung läuft hauptsächlich die folgende Reaktion ab:ao When etching copper with chromic acid solution the following reaction occurs mainly:

2H2CrO4+ 3Cu0+ 6H2SO4
a5 -> Cr2(SO4)S + 3 CuSO4 + 8 H2O
2H 2 CrO 4 + 3Cu 0 + 6H 2 SO 4
a5 -> Cr 2 (SO 4 ) S + 3 CuSO 4 + 8 H 2 O

Es wird also 6wertiges Chrom zu 3wertigem Chrom reduziert. Gleichzeitig werden Wasserstoffionen (Schwefelsäure) verbraucht.So hexavalent chromium is reduced to trivalent chromium. At the same time are hydrogen ions (Sulfuric acid) consumed.

Man kann die Reaktion auch folgendermaßen formulieren:The reaction can also be formulated as follows:

Cr2O7- + 14Ή+ + 3Cu0
-^2Cr+++
Cr 2 O 7 - + 14Ή + + 3Cu 0
- ^ 2Cr +++

3Cu+++ 7H2O3Cu +++ 7H 2 O

Während des Ätzens von Kupfer verarmt also die Ätzlösung an ätzfähigen Cr2O7—- oder HCrO4 --Ionen und Wasserstoffionen. Eine Folge hiervon ist natürlich die Schwächung der Ätzkraft der Lösung. Gleichzeitig wird die Ätzlösung an Cu(IIHonen angereichert. Ohne gleichzeitig während des Ätzens vorgenommene Regenerierung der Ätzlösung, d. h.During the etching of copper, the etching solution is depleted in etchable Cr 2 O 7 - or HCrO 4 - ions and hydrogen ions. One consequence of this, of course, is the weakening of the caustic power of the solution. At the same time, the etching solution is enriched in Cu (IIHonen. Without regeneration of the etching solution carried out at the same time during the etching, ie

Zurückbildung der ätzfähigen Ionen, fällt, daher die Ätzgeschwindigkeit der Lösung dauernd ab, bis schließlich ein Punkt erreicht wird, an dem die Ätzgeschwindigkeit untragbar lang wird. An diesem Punkt sind die ätzfähigen Ionen der Ätzlösung jedoch erst zu etwa 30% verbraucht.The regression of the etchable ions falls, hence the The etching speed of the solution continues until a point is finally reached at which the etching speed is reached becomes prohibitively long. At this point, however, the etchable ions are in the etching solution only about 30% consumed.

Eingehende, der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen haben gezeigt, daß die einfache Umkehrung der Ätzreaktion in einer Elektrolysierzelle, also die Reaktion:In-depth studies on which the invention is based have shown that the simple Reversal of the etching reaction in an electrolysis cell, so the reaction:

Cr2(SOJ3 + 3CuSO4 + 8H2OCr 2 (SOJ 3 + 3CuSO 4 + 8H 2 O

2H2CrO4 + 3Cu0 + 6H2SO4 2H 2 CrO 4 + 3Cu 0 + 6H 2 SO 4

oderor

2Cr++++ 3Cu+++ 7H2O2Cr ++++ 3Cu +++ 7H 2 O

-> Cr2O7-" + 14H+ + 3Cu0 -> Cr 2 O 7 - "+ 14H + + 3Cu 0

unter elektrolytischer Abscheidung des Kupfers an der Kathode und Oxydation der Chrom(III)-ionen an der Anode der Elektrolysierzelle nicht möglich ist. Wie sich aus dem Vergleich der Normalpotentialewith electrolytic deposition of copper on the cathode and oxidation of the chromium (III) ions at the anode of the electrolysis cell is not possible. As can be seen from the comparison of the normal potentials

3 43 4

der Redoxsysteme E0 für die an der Kathode mög- Die Regenerierung der Ätzlösung kann in gewissenof the redox systems E 0 for the possible at the cathode The regeneration of the etching solution can in certain

liehen Reaktionen: · Zeitabständen vorgenommen werden. Bevorzugt erfolgtBorrowed Responses: · Periodic intervals are made. Preference is given

sie jedoch gleichzeitig während des Ätzens.however, they do so at the same time during the etching.

Cr2O7-" + 14H+ + Oe-^Cr+++ + 7H1O; Im Kathodenraum befindet sich während derCr 2 O 7 - "+ 14H + + Oe- ^ Cr + ++ + 7H 1 O; is located in the cathode compartment during the

£-0=--1360 mV j Elektrolyse die wäßrige Kupfersulfatlösung, aus der Cu++ -\-2e ->Cu°; E0-- 344mV das Kupfer an der Kathode abgeschieden wird, oder£ - 0 = - 1360 mV j electrolysis the aqueous copper sulfate solution, from which Cu ++ - \ - 2e -> Cu °; E 0 - 344mV the copper is deposited on the cathode, or

Schwefelsäure.Sulfuric acid.

ersehen läßt, kann die Kupferabsfheidung erst nach An der Anode der Elektrolysierzelle läuft die der Reduktion des in der Ätzlösung vorhandenen Reaktion ab:can be seen, the copper separation can only after the anode of the electrolysis cell is running the reduction of the reaction present in the etching solution:

öwertigen Chroms an der Kathode einsetzen. Sogar »·Use δvalent chromium on the cathode. Even "·

praktisch erschöpfte, d. h., nicht mehr ätzfähige Cr1(SO4)J + 8 H2Opractically exhausted, ie no longer etchable Cr 1 (SO 4 ) J + 8 H 2 O

Chromschwefelsäure-Lösungen enthalten aber selbst- -> 2H2CrO1 + 3H2SO4 + 6H+ + 6e Chromosulfuric acid solutions, however, contain- -> 2H 2 CrO 1 + 3H 2 SO 4 + 6H + + 6e

verständlich noch einen gewissen Anteil Chrom(VI)- oderunderstandably a certain amount of chromium (VI) - or

ionen. Außerdem werden an der Anode der Elek- ,Γ,Η,7μη Cr n , 14H+ 'ions. In addition, at the anode of the elec-, Γ , Η , 7μη Cr n , 14H + '

trolysierzelle laufend Chrom(VI)-ionen gebildet. »5 2Cr + 7H*° "* Cri°7 + 14H + 6<? Trolyzing cell chromium (VI) ions are continuously formed. »5 2Cr + 7H * °" * Cri ° 7 + 14H + 6 <?

Bei der elektrolytischen Behandlung einer an „, ... , „ , , ,, , , n . . In the electrolytic treatment of an ", ...,",, ,,,, n . .

Kupfer angereicherten Chromschwefelsäure-Ätzlösung, w?hd die an der Kathode ablaufende ReaktionCopper-enriched chromic acid etching solution, w ? hd the reaction taking place at the cathode

z. B. mit Kupferkathode und Bleianode, wird daher wie folgt formuliert werden kann:z. B. with copper cathode and lead anode, can therefore be formulated as follows:

zwar an der Anode das 3wertige Chrom zu 6wertigem . 3CuSO + 6e -> 3 Cu0 + 3SO the trivalent chromium at the anode becomes hexavalent. 3CuSO + 6e -> 3 Cu 0 + 3SO

Chrom oxydiert, aber an der Kathode wird das ao * ■ ■ * ■Chromium oxidizes, but at the cathode the ao * ■ ■ * ■

zurück gebildete owertige Chrom wieder zu 3wertigem „ ·,·,,„ , „ , ■ converted back to trivalent chromium again to trivalent "·, · ,," , ", ■

Chrom reduziert, so daß im Endeffekt keine Änderung J? eTgbth alsj5"™™5 ?■ Reaktlonen also die Chromium reduced so that in the end there is no change J? eT g bth as j 5 "™haben 5 ? ■ Reactlons that is

der Badzusammensetzung eintritt. Auf Grund der volllSe Umkehrung der Atzreaktion:
Normalpotentiale ist eine elektrolytische Regene-
the bath composition occurs. Due to the volll S e reversal of the etching reaction:
Normal potentials is an electrolytic regeneration

rierung einer verbrauchten Chromschwefelsäure-Ätz- »5 ->'-u:>IJ« + UASUJ» + ÖH*U ration of a used chromosulfuric acid etching »5 - > '- u: > IJ « + U A SU J »+ ÖH * U

lösung unter gleichzeitiger Abscheidung des abge- -> 2H2CrO4 + 6H2SO4 + 3Cu0 solution with simultaneous deposition of the -> 2H 2 CrO 4 + 6H 2 SO 4 + 3Cu 0

ätzten Kupfers an der Kathode daher aussichtslos. oder
Selbst wenn die kathodische Stromdichte stark erhöht
etched copper on the cathode is therefore futile. or
Even if the cathodic current density is greatly increased

wird, wird keine Kupferabscheidung an der Kathode 2Cr+++ + 3Cu+ + 7H2Othere is no copper deposition on the cathode 2Cr +++ + 3Cu + + 7H 2 O

ermöglicht. Ebenso führt ein zwischen Kathoden- 3» -> Cr1O7—+ 14H++ 3Cu0 enables. Likewise leads between cathode 3 »-> Cr 1 O 7 - + 14H + + 3Cu 0

und Anodenraum angeordnetes Diaphragma, das die ■and anode compartment arranged diaphragm, which the ■

Abscheidung des Kupfers nach der vollständigen Die Hälfte der beim Ätzen verbrauchten Schwefel-Reduktion des owertigen Chroms zu 3wertigem säure wird hierbei an der Anode zurückgebildet. Chrom ermöglichen soll, nicht zum Ziel. Gleichzeitig werden im Anodenraum Wasserstoff-Deposition of the copper after the complete half of the sulfur reduction consumed in the etching The divalent chromium is converted back to trivalent acid at the anode. Chromium is supposed to make possible, not the goal. At the same time, hydrogen

An dieser Stelle sei auch auf die Literaturstelle aus 35 ionen gebildet. Diese wandern durch das DiaphragmaAt this point, the reference is also formed from 35 ions. These migrate through the diaphragm

»Galvanotechnik«, 55, 1964, Nr. 1, S. 42 bis 44, zum Kathodenraum und kompensieren die dort frei"Galvanotechnik", 55, 1964, No. 1, pp. 42 to 44, on the cathode compartment and compensate for it there freely

»Rückgewinnung von Metall aus Beizen«, hingewiesen. gewordenen Sulfationen. Die beim Ätzen verbrauchte"Recovery of metal from pickling," pointed out. sulphate ions. The one consumed in etching

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Schwefelsäure wird also zur Hälfte an der Anode, zurThe invention is therefore based on the object, sulfuric acid is half at the anode, for

ein Verfahren zur Regenerierung der Chromschwefel- anderen Hälfte im Kathodenraum durch die ima process for the regeneration of the chromium-sulfur- other half in the cathode compartment by the im

säure-Ätzlösungen anzugeben, bei dem die beim 4o Anodenraum gebildeten freien Wasserstoffionen undacid etching solutions, in which the free hydrogen ions and

Ätzen verbrauchten Ionen wieder zurückgebildet die im Kathodenraum durch die KupferabscheidungEtching, the ions that have been used up in the cathode space are formed back by the copper deposition

werden. Hierbei soll auch das von den Isolierstoff- frei werdenden Sulfationen gebildet.will. The sulfate ions released by the insulating material should also be formed here.

platten abgeätzte Kupfer zurückgewonnen werden. _ Werden beispielsweise 3 Grammatom Kupfer durchCopper that has been etched away from the plates can be recovered. _ For example, 3 gram atoms of copper are used

Dieses Verfahren soll wirtschaftlich und darüber Ätzen in der Chromschwefelsäure gelöst, dann,This process should be economical and above that, etching dissolved in the chromosulfuric acid, then,

hinaus auch in großtechnischem Ausmaß leicht 45 werden 6 VaI Wasserstoffionen in der ÄtzlösungIn addition, even on an industrial scale, 6 VaI hydrogen ions are easily found in the etching solution

durchführbar sein. durch Kupfer(II)-ionen ersetzt, d.h., die Ätzlösungbe feasible. replaced by copper (II) ions, i.e. the etching solution

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren verarmt durch Ätzen von 3 Grammatom Kupfer anTo solve this problem, a process is depleted by etching 3 gram atoms of copper

zum Regenerieren einer Chromschwefelsäure-Ätz- 3 Mol Schwefelsäure. Beim Regenerieren werden imfor the regeneration of a chromosulfuric acid etching 3 mol sulfuric acid. When regenerating, the

lösung zum Ätzen von Kupfer angegeben, bei dem Anodenraum 1,5 Mol Schwefelsäure zurückgebildet,solution for the etching of copper specified, in the anode compartment 1.5 moles of sulfuric acid regressed,

erfindungsgemäß im Anodenraum einer mit einem 5» Außerdem entstehen hierbei 3 VaI Wasserstoffionen.According to the invention, one with a 5 »in the anode compartment. In addition, 3 VaI hydrogen ions are produced here.

Diaphragma versehenen Elektrolysierzelle _die beim Diese 3 VaI Wasserstoffionen wandern durch dasDiaphragm-equipped electrolysis cell _these 3 VaI hydrogen ions migrate through the

Ätzen anfallenden Chrom(III)-ionen in der Ätzlösung Diaphragma und bilden dort mit der entsprechendenEtching chromium (III) ions in the etching solution diaphragm and form there with the corresponding

in an sich bekannter Weise anodisch oxydiert werden Menge Sulfationen die restlichen 1,5 Mol Schwefel-anodically oxidized in a known manner amount of sulfate ions, the remaining 1.5 moles of sulfur

und gleichzeitig die Hälfte der beim Ätzen verbrauch- säure.and at the same time half of the acid consumed during etching.

ten Schwefelsäure zurückgebildet wird, das beim 55 Zu Anfang des Ätzverfahrens wird also eine frische Ätzen zweiwertig angefallene Kupfer aus der Ätz- Ätzlösung angesetzt, die_Chrom(VI)-oxid und Schwelösung in an sich bekannter Weise durch Einengen feisäure enthält. Diese Ätzlösung wird vorzugsweise und/oder Abkühlen der Ätzlösung als Kupfersulfat im Kreislauf zwischen Ätzgefäß und Anodenraum entfernt wird, sobald die Konzentration der Kup- der Elektrolysierzelle, gegebenenfalls über ein Vorfer(II)-ionen in der Ätzlösung etwa 50 bis 60 g/l 6» ratsgefäß, geführt. In den Kathodenraum der gleichen beträgt, daß das auskristallisierte Kupfersulfat in Elektrolysierzelle wird eine wäßrig;. Kupfersulfat-Wasser gelöst wird, die Lösung sodann dem Katho- lösung eingefüllt. Außer diesem Ansatz von Lösung;n denraum der mit dem Diaphragma versehenen Elekr sind bei dem erfindungsgemäßen Ätz- und Regsnsriertrolysierzelle zugeführt wird und daß aus dieser verfahren keinerlei Chemikalien erforderlich. Im Lösung das Kupfer in metallischer Form an der 65 Anodenraum werden ständig Chrom(VI)-ionsn nachKathode der Elektrolysierzelle abgeschieden und gebildet sowie die Hälfte der beim Ätzen verbrauchten gleichzeitig die zweite Hälfte der beim Ätzen ver- Schwefelsäure. Dsr andere Teil der Schwefelsäure brauchten Schwefelsäure zurückgebildet wird. wird im Kathodenraum gebildet. Das abgeätzteWhen the etching process begins, the sulfuric acid becomes fresh Etching bivalent copper from the etching-etching solution, die_Chrom (VI) -oxid und Schwelösung contains in a known manner by concentration fusic acid. This etching solution is preferred and / or cooling the etching solution as copper sulfate in the circuit between the etching vessel and the anode space is removed as soon as the concentration of the copper electrolysis cell, optionally via a Vorfer (II) ions in the etching solution about 50 to 60 g / l 6 »advice vessel, led. In the cathode compartment of the same is that the crystallized copper sulfate in the electrolysis cell becomes an aqueous one. Copper sulfate water is dissolved, the solution is then poured into the cathodic solution. Besides this approach of solution; n In the case of the etching and regeneration cell according to the invention, the space for the electrics provided with the diaphragm are is supplied and that no chemicals are required from this process. in the Solution the copper in metallic form at the 65 anode compartment are constantly chromium (VI) ions after the cathode the electrolysis cell deposited and formed as well as half of that consumed during etching at the same time the second half of the sulfuric acid used during etching. The other part of the sulfuric acid required sulfuric acid is regressed. is formed in the cathode compartment. The etched

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Kupfer geht ebenfalls nicht verloren, sondern wird Kupfers aus der Ätzlösung und Bildung frischer nach Auskristallisation aus der kupferreichen Ätz- Ätzlösung wurde Strich Strich verwendet. Für den lösung als Kupfersulfat in metallischer Form an der Teilkreisprozeß der Kupferabscheidung aus dem ausKathode zurückgewonnen. Abwasserprobleme gibt kristallisierten Kupfersulfat ist Strich Punkt Punkt es nicht, denn das anfallende Spülwasser kann bei- 5 Strich verwendet worden.Copper is not lost either, but instead becomes fresher from the etching solution and formation after crystallization from the copper-rich etching-etching solution, line line was used. For the solution as copper sulphate in metallic form in the partial cycle of copper deposition recovered from the cathode. Sewage problems are crystallized copper sulfate is dash point point it is not, because the resulting rinse water can be used on the whole.

spielsweise der Mutterlauge der Kupfersulfatkristal- In die Ätzmaschine 2 wird die Chromschwefellisation zugesetzt bzw. im Fall der durch Abkühlen säure-Ätzlösung aus etwa 1,5 bis 2,0 Mol Chrom(VI)-crfolgenden Kupfersulfatkristallisation eingeengt wer- oxid und 1,5 bis 2,5 Mol Schwefelsäure pro Liter den. Wird die Regenerierung gleichzeitig während eingebracht, schematisch durch den Pfeil 19 dardcs Ätzens vorgenommen, so wie es gemäß der Erfin- ίο gestellt, sowie die mit Kupfer belegten Isolierstoffdung insbesondere vorgenommen ist, so bleiben die platten 1. Zur besseren Übersicht ist das auf den Ätzgeschwindigkeiten praktisch konstant. Unter Ätz- Schaltplatten verbleibende Kupfer mit Cup, das abgeschwindigkeit wird hierbei das Verhältnis der zuätzende Kupfer mit Cue bezeichnet. Die Ätzlösung Gewichtsabnahme des geätzten Körpers, z. B. der wird während des Ätzens im Kreislauf gehalten. Sie Schaltplatte, zur Ätzdauer verstanden. Die Ätzzeiten 15 wird über die Leitung 20 dem Anodenraum 54 einer beispielsweise beim Ätzen von gedruckten Schal- mit einem Diaphragma 53 versehenen Elektrolysiertungcn, die eine Kupferauflage von etwa 35 μΐη zelle 5 zugeführt, zwischen dessen Anode 51 und besitzen, liegen um 2*/i Minuten, wenn die Tempera- Kathode 52 eine elektrische Gleichspannung von tür der Ätzlösung zwischen 40und 500C gehalten wird. etwa 4 bis 6 Volt liegt, und verläßt den AnodenraumFor example, the mother liquor of the copper sulfate crystals. In the etching machine 2, the chromium sulfurization is added or, in the case of the acid-etching solution of about 1.5 to 2.0 mol of chromium (VI) -crfollowing copper sulfate crystallization and 1.5 to 2.5 moles of sulfuric acid per liter of den. If the regeneration is introduced at the same time, carried out schematically by the arrow 19 dardcs etching, as it is made according to the invention, as well as the copper-coated insulating material in particular, the plates remain 1. For a better overview, this is on the etching speeds practically constant. Copper remaining under etching circuit boards with Cu p , the downward speed is referred to here as the ratio of the copper to be etched with Cu e . The etching solution decreases the weight of the etched body, e.g. B. is kept in circulation during the etching. You circuit board, understood about the etching duration. The etching times 15 are supplied via the line 20 to the anode compartment 54 of an electrolysis, which is provided with a diaphragm 53 for example when etching printed scarfs and which have a copper layer of about 35 μm cell 5, between its anode 51 and, are around 2 * / i minutes when the temperature cathode 52, an electrical DC voltage is held by the door of the etching solution between 50 0 C 40And. is about 4 to 6 volts, and leaves the anode compartment

Zweckmäßigerweise wird man bei der Durch- ao 54 über die Leitung 21. Sie tritt dann in eine Kammer führung des erfindungsgemäßen Ätz- und Regenerier- 73 eines Vorratsgefäßes 7 ein und gelangt über die Verfahrens so vorgehen, daß das Ätzen und gegebenen- Leitung 19 wieder zum Ätzgefäß 2. Bei diesem Kreisfalls Regenerieren weitergeführt werden kann, wenn lauf wird in dem Ätzgefäß Kupfer geätzt, wobei die an Kupfer stark angereicherte Ätzlösung der Chrom(VI)-ionen zu Chrom(lII)-ionen reduziert wer-Behandlung zur Kupfersulfatkristallisation unter- as den und Schwefelsäure verbraucht wird nach der worfen wird. Man wird deshalb zu Beginn des Ver.- Gleichung: fahrens den Anteil der herzustellenden ÄtzlösungAppropriately, at the passage 54 you will be on line 21. You will then enter a chamber leadership of the etching and regeneration 73 according to the invention of a storage vessel 7 and reaches the Proceed in such a way that the etching and the given line 19 to the etching vessel 2. In this case, regeneration can be continued if copper is etched in the etching vessel, with the caustic solution of the chromium (VI) ions, which is strongly enriched in copper, is reduced to chromium (III) ions is thrown. Therefore, at the beginning of the equation: driving the proportion of the etching solution to be produced

zweckmäßigerweise so wähleji, daß er der 3fachcn 2HiCrO4 + 3Cu0 + 6H2SO4 expediently so choose that it is 3-fold 2HiCrO 4 + 3Cu 0 + 6H 2 SO 4

Menge der jeweils in dem Ätzgefäß einzusetzenden Γ /ςη > , ,/-.,Cn , SH o Atzlösung entspricht. Ebenso wird man auch fur die 30The amount of Γ / ςη >,, / -., C n , SH o etching solution to be used in the etching vessel. Likewise, for the 30th

in den Kathodenraum einzuführende Kupfersulfat- lm Anodenraum 54 werden Chrom(IlI)-ionen wiederin the cathode chamber to be introduced copper sulfate l m the anode chamber 54 are chromium (IlI) ions again

lösung zweckmäßiger*«.* den 3fachcn Ansatz wählen. zu Chrom(VI)-ionen aufoxydiert und die Hälfte dersolution more appropriate * «. * choose the 3-fold approach. aufoxydiert to C hrom (VI) ions and half of the

Ein Drittel der hergestellten Atzlosung wird h«erbei ^n, Ätzen verbrauchten Schwefelsäure zurück-A third of the etching solution produced is back h "Erbei ^ n, etching spent sulfuric acid

im ersten Teil des Arbeitszyklus zum Atzen ver- gebndet nach der Gleichung: wendet und zur gleichzeitigen Regenerierung im 35of the duty cycle in the first part for etching comparable give a friend according to the equation: applies and for the simultaneous regeneration in 35

Kreislauf zwischen Ätzgefäß und Anodenraum der Cr,(SO4)s + 8 HjOCircuit between the etching vessel and the anode space of the Cr, (SO 4 ) s + 8 HjO

mit einem Diaphragma versehenen Elektrolysierzelle . „ 'Electrolysis cell provided with a diaphragm. "'

geiuhrt. Im Kathodenraum befindet sich ebenfalls ·-»■-H1CrU4-3H1MJ4^ 6H ■-r 6«· nur ein Drittel der hergestellten Kupfersulfatlösung.dated. In the cathode compartment there is also · - »■ -H 1 CrU 4 -3H 1 MJ 4 ^ 6H ■ -r 6« · only a third of the copper sulfate solution produced.

Wenn c'i:sc Ätzlösung zum Auskristallisieren des 40 Die gleichzeitig im Anodenraum 54 entstandenenIf c'i: sc etching solution to crystallize out the 40 die that was created at the same time in the anode space 54 Kupfersulfats eingeengt wird (zweiter Teil des Arbeits- WasscrstofTionen wandern durch das Diaphragma 53Copper sulphate is concentrated (second part of the working hydrogen migrates through the diaphragm 53

zyklus), wird mit dem zweiten Drittel der hergestellten zur Kathode 52.cycle), with the second third of the produced cathode 52.

Ätzlösung geätzt. Im dritten Teil des Arbeitszyklus Im Kathodenraum 55 läuft die Reaktion ab:Etching solution etched. In the third part of the working cycle, the reaction takes place in the cathode compartment 55:

(Reinigung des Kupfersulfats und Herstellung der -(Purification of the copper sulphate and production of the -

Kupfersulfatlösung) dient dann das dritte Drittel der 45 3CuSO4 -~ 6e -v3Cu° — 3SO,— hergestellten Ätzlösung zum Ätzen des Kupfers. AusCopper sulfate solution) then the third third of the 45 3CuSO 4 - ~ 6e -v3Cu ° - 3SO, - prepared etching solution is used to etch the copper. Out

dem ersten Drittel hat sich währenddessen das Kupfer- Aus den frei gewordenen Sulfationen und den durchthe first third has meanwhile the copper from the sulfate ions released and the through

sulfat abgesetzt. Dieses wird beispielsweise im dritten das Diaphragma 53 gewanderten WasserstofTionensulfate settled. This becomes, for example, in the third the diaphragm 53 migrated hydrogen

Teil des Arbeitszyklus von der Mutterlauge befreit, wird die andere Hälfte der beim Atzen verbrauchtenPart of the working cycle is freed from the mother liquor, the other half is that used in etching

gewaschen, im Wasser gelöst und kann als Kupfer- 50 Schwefelsäure gebildet.washed, dissolved in water and can be formed as copper 50 sulfuric acid.

sulfatlösung zu Beginn des nächsten Arbeitszyklus Wenn der erste Arbeitstag vorbei und die Kupfer-sulfate solution at the beginning of the next working cycle When the first working day is over and the copper

dem Kathodenraum der Elektrolysierzclle zur Ab- konzentration in der Ätzlösung auf etwa 50 bis 60 g/lthe cathode compartment of the electrolysis cell to reduce the concentration in the etching solution to about 50 to 60 g / l

scheidung des Kupfers zugeführt werden. Aus der angestiegen ist. wird diese Ätzlösung über die Leitungseparation of copper. From which has risen. this etching solution is over the line

Mutterlauge der Kupfersulfatkristallisation und der 25 dem Verdampfergefäß 8 zugeführt. In diesemMother liquor of the copper sulfate crystallization and the 25 fed to the evaporator vessel 8. In this

an Kupfer verarmten Kathodenraumflüssigkeit wird 55 Gefäß 8 wird am zweiten Tag die Lösung beispiels-cathode space fluid depleted of copper becomes 55 Vessel 8 on the second day the solution is exemplified

jewcils. gegebenenfalls unter Zugabe oder Wegnahme weise auf ein Viertel des Ausgangsvolumens einge-jewcils. if necessary with addition or removal, adjusted to a quarter of the initial volume.

von Wasser, frische Ätzlösung bereitet. dampft und über Nacht stehengelassen. Während desof water, fresh caustic solution is prepared. steamed and left to stand overnight. During the

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird ein zweiten Tages wird mit der Ätzlösung aus der Kambcvorzugtcs Ausführungsbeispiel an Hand der Figur mer 72 des Vorratsgefäßes 7 geätzt (die . gleichzeitig beschrieben, die für Fabrikbetrieb schematisch das 60 während des Ätzens im Anodenraum 54 regeneriert bevorzugte Verfahren des nebeneinander ablaufenden wird). Am dritten Tag. an dem mit der Ätzlösung aus Ätzens. Regeneriercns und Kupferabscheidcns dar- der Kammer 71 geätzt wird, wird das auskristallisierte stellt, am Beispiel des Ätzens von gedruckten Schal- Kupfersulfat CuSO4 · 5 H.O. schematisch mit 10 tungen. Hierbei sind die einzelnen Kreisläufe durch bezeichnet, durch Umkristallisation gereinigt (Kamuntcrschiedlichc schematische Leitungsschraffur dar- 65 mer 11) und das gereinigte Kupfersulfat in Wasser gestellt. Der Kreislauf Ätzgefäß—Anodenraum der gelöst (Kammer 12). Diese Lösung wird, schematisch Regcnericranlage ist durch Strich Punkt Strich ange- durch die Leitung 34 angedeutet, dem Kathodengeben. Für den Kreislauf zur Anreicherung des raum 55 der Elektrohsierzelle 5 zugeführt. Hier wirdTo further explain the invention, a second day is etched with the etching solution from the Kambcvorzugtcs exemplary embodiment on the basis of the figure 72 of the storage vessel 7 (which describes at the same time that for factory operation the 60 regenerated during the etching in the anode compartment 54, the preferred method of the side by side expiring). On the third day. on the one with the etching solution from etching. Regenerating und Kupferabscheidcns represents the chamber 71 is etched, the crystallized represents, using the example of the etching of printed copper sulfate CuSO 4 · 5 HO schematically with 10 lines. The individual circuits are denoted by, they are purified by recrystallization (different schematic line hatching in Fig. 11) and the purified copper sulfate is placed in water. The etching vessel-anode chamber cycle is released (chamber 12). This solution is given to the cathode, schematically indicated by a dashed line, dashed line, through the line 34. For the circuit for enrichment of the space 55 of the electric booster cell 5 is supplied. Here will

aus dieser Lösung am vierten Tag das Kupfer an der Kathode 52 abgeschieden, das als Cue6 an der Kathode 52 gewonnen wird. Nach dem Abscheiden des Kupfers wird die Kathodenraumflüssigkeit, die ge-, gebenenfalls mit Wasser verdünnt oder durch Ver- S dampfen eingeengt wird, zusammen mit der Mutterlauge der Kupfersulfatkristallisation über die Leitung 26 wieder der Kammer 73 des Vorratsgefäßes 7 zugeführt.from this solution on the fourth day the copper is deposited on the cathode 52, which is obtained as Cu e 6 on the cathode 52. After the copper has been deposited, the cathode space liquid, which is optionally diluted with water or concentrated by evaporation, is returned to the chamber 73 of the storage vessel 7 via the line 26, together with the mother liquor from the copper sulfate crystallization.

Die gedruckten Schaltungen werden nach dem to Verlassen des Ätzgefäßes 2 gespült. Als Cup4 treten sie aus dem Arbeitskreis aus. Das Spülwasser aus der Kammer 3 wird gegebenenfalls über die Leitung 37 der an Kupfer verarmten Kathodenraumflüssigkeit 13 (und damit der zu bereitenden neuen Ätzlösung) zugeführt. Wenn erforderlich, kann diese Flüssigkeit 13 jedoch eingeengt werden. Das hierbei abdampfende Wasser wird in einem Behälter 9 gesammelt (angedeutet durch den Pfeil 38). Ebenso wird in diesem Behälter 9 das beim Einengen im Kristallisator 8 der an Kupfer angereicherten Ätzlösung austretende Wasser aufgenommen (Pfeil 27). Es steht dann beispielsweise zum Spülen der geätzten Platten, schematisch durch den Pfeil 36 angedeutet, bzw. zum Herstellen der Kupfersulfatlösung 12, schematisch durch den Pfeil 33 angedeutet, zur Verfügung sowie zur Reinigung des auskristallisierten Kupfersulfats 11, schematisiert durch den Pfeil 30.The printed circuits are rinsed after leaving the etching vessel 2. As Cu p 4 they leave the working group. The rinsing water from the chamber 3 is optionally fed via the line 37 to the copper-depleted cathode space fluid 13 (and thus to the new etching solution to be prepared). If necessary, however, this liquid 13 can be concentrated. The water evaporating in the process is collected in a container 9 (indicated by the arrow 38). Likewise, in this container 9, the water escaping from the copper-enriched etching solution when it is concentrated in the crystallizer 8 is taken up (arrow 27). It is then available, for example, for rinsing the etched plates, indicated schematically by the arrow 36, or for producing the copper sulphate solution 12, indicated schematically by the arrow 33, and for cleaning the crystallized copper sulphate 11, shown schematically by the arrow 30.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Regenerieren einer Chromschwefelsäure-Ätzlösurig zum Ätzen von Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenraum einer mit einem Diaphragma versehenen Elektrolysierzelle die beim Ätzen anfallenden Chrom(III)-ionen in der Ätzlösung in an sich bekannter Weise anodisch oxydiert werden und gleichzeitig die Hälfte der beim Ätzen verbrauchten Schwefelsäure zurückgebildet wird, das beim Ätzen zweiwertig angefallene Kupfer aus der Ätzlösung in an sich bekannter Weise durch Einengen und/oder Abkühlen der Ätzlösung als Kupfersulfat entfernt wird, sobald die Konzentration der Kupfer(II)-ionen in der Ätzlösung etwa 50 bis 60 g/l beträgt, daß das auskristallisierte Kupfersulfat in Wasser gelöst wird, die Lösung sodann dem Kathodenraum der mit. dem Diaphragma versehenen Elektrolysierzelle zugeführt wird und daß aus dieser Lösung das Kupfer in metallischer Form an der Kathode der Elektrolysierzelle abgeschieden und gleichzeitig die zweite Hälfte der beim Ätzen verbrauchten Schwefelsäure zurückgebildet wird.1. Process for regenerating a chromic acid etching solution for etching copper, characterized in that im The anode compartment of an electrolysis cell provided with a diaphragm is the result of etching Chromium (III) ions are anodically oxidized in the etching solution in a manner known per se and at the same time half of the sulfuric acid consumed during etching is regenerated, the bivalent copper obtained during etching from the etching solution in a known manner Concentrating and / or cooling the etching solution as copper sulfate is removed as soon as the concentration is increased the copper (II) ions in the etching solution is about 50 to 60 g / l that the crystallized Copper sulfate is dissolved in water, the solution then the cathode compartment of the with. the diaphragm provided electrolysis cell is supplied and that from this solution the copper in metallic form deposited on the cathode of the electrolysis cell and at the same time the second Half of the sulfuric acid consumed in the etching process is regenerated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Mutterlauge der Kupfersulfatkristallisation und der nach dem Abscheiden des Kupfers übrigbleibenden Kathodenraumfiüssigkeit, gegebenenfalls unter Zugabe oder Wegnahme von Wasser, wieder Ätzlösung gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that from the mother liquor of the copper sulfate crystallization and that after the deposition of the remaining cathode space liquid, optionally with the addition of or Removal of water, etching solution is formed again. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ätzen und Regenerieren3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that etching and regeneration - sowie die Kupferabscheidung gleichzeitig durchgeführt werden.- as well as the copper deposition carried out at the same time will. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 640/2221 sheet of drawings 009 640/222

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