Главная
Технологические решения

Регенерация травильных растворов в производстве печатных плат

Процесс травления печатных плат обычно неотделим от серьёзных проблем, связанных с необходимостью жёсткого поддержания постоянства характеристик травильного состава, образованием большого количества отходов, возникновением в процессе травления опасных и сложных с точки зрения утилизации соединений.

Мы предлагаем использовать технологию травления без подобных недостатков. В специальной установке УРР травильный раствор регенерируется в течение нескольких лет, и нет необходимости его заменять (один раствор может работать в травильной машине до трех лет). Такая технология позволяет одновременно в одной машине травить платы, изготавливаемые как по позитивному, так и по негативному методам. Монтаж установки УРР прост: система подключается к отстойнику любой травильной машины и не требует ее дополнительной переделки. Один или несколько модулей УРР будут связаны в замкнутом цикле с вашей травильной установкой посредством двух трубопроводов.

Процесс регенерации травильного раствора, реализованный на установке УРР, содержит два цикла, протекающих физически раздельно друг от друга:

В первом цикле происходит постоянное восстановление травильного раствора (регенерация 1) по показаниям pH.
Во втором цикле происходит электролитическое восстановление меди из отработанного травильного раствора (регенерация 2) на электродных биполярных пластинах электролизера.

1. Регенерация травильного раствора

Во время травления происходит химический процесс восстановления двухвалентного тетрааминового комплекса меди до одновалентного. Металлическая медь окисляется и растворяется в щелочном растворе. Одновалентные ионы меди благодаря подаче кислорода проходят процесс повторного окисления до двухвалентных ионов меди, что позволяет использовать относительно небольшое количество травильного раствора в замкнутом цикле. Необходимый для процесса окисления кислород поступает в травильную установку с атмосферным воздухом при помощи двух инжекторных насосов. Оборудование устроено таким образом, что воздух сначала пропускается через электролизер, в котором он увлекает за собой образовавшиеся во время электролиза газы — кислород и аммиак. Применяемый специальный травильный раствор CTS-Recycling-Etch принципиально соответствует известным травильным веществам на основе аммиака. Однако используемый обычно хлорид меди заменен здесь на сульфат меди. Хотя это и влечет за собой уменьшение скорости травления, но дает возможность осуществления прямого электролиза травильного вещества, во время которого не выделяется газообразный хлор. Потеря скорости полностью компенсируется благодаря присадке ELO-Fast 40.

2. Регенерация травильного вещества — электролиз меди

В модуле регенерации установки УРР часть травильного раствора, содержащего одновалентные ионы меди, направляется к модулю электролиза. Там медь осаждается на катоде и снижает уровень содержания меди в растворе. Осажденную с помощью электролиза медь можно легко снять с электродов в виде тонкого листа металлической меди после выключения модуля регенерации. Образовавшиеся на аноде газы (кислород и аммиак) удаляются из электролизера и подаются обратно в травильный раствор для поддержания процесса обратного окисления меди. Оба цикла отделены друг от друга в пространственном отношении и протекают независимо друг от друга. Однако, процессы травления и регенерации меди логически связаны между собой.

3. Координация циклов посредством измерения плотности

Совместное протекание регенерации I и II координируется двумя измерителями плотности. Устройство измерения плотности регенерации I контролирует плотность травильного раствора в травильной установке на данный момент времени. Как только заданное значение плотности в травильной машине повышается, автоматически включается регенерация II (электролиз).

Второе устройство измерения плотности контролирует уровень концентрации меди в травильном растворе в электролизере. Уровень концентрации меди во время электролиза снижается. Если значение плотности в электролизере стало ниже заданного, то открывается магнитный клапан, который пропускает травильный раствор из травильной машины в электролизер. Вследствие этого уровень концентрации меди в электролизере снова становится выше заданного значения. Травильный раствор, который был подан, немного повышает уровень жидкости в электролизере, отчего восстановленный травильный раствор переливается из электролизера в травильную машину. Перелитый обратно травильный раствор снижает уровень содержания меди в травильной машине.

Совместное протекание процессов измерения плотности, повышение уровня концентрации меди в электролизере и разбавление травильного вещества в травильной машине происходит до тех пор, пока идет процесс регенерации всей меди из отработанного раствора травления. Если констатируется, что установленное значение плотности в травильной машине стало ниже заданного, электролиз автоматически выключается. Итак, электролиз происходит только тогда, когда это необходимо для ликвидации повышенного уровня концентрации меди в травильной машине.

Установка регенерации меди УРР состоит из следующих частей:

Модуль регенерации травильного раствора: циркуляционный насос, 2 инжекторных насоса, устройство измерения плотности, устройство контроля значения уровня рН и фильтрация — байпас.
Модуль регенерации меди: электролизер с циркуляционным насосом, система подачи охлаждающей воды с регулированием температуры, система контроля уровня, система измерения тока электролизера, предохранительный термостат для травильного раствора и контактные выводы для электродов, предохранительный выключатель на крышке электролизера, система вытяжки газов и устройство для обогрева во время пауз в работе.
Шкаф управления: Шкаф управления содержит блок управления, трансформатор и выпрямитель. В него встроены индикаторы для контроля температуры травильного раствора в электролизере, значения уровня рН и тока электролиза, а также расположены световые индикаторы, предназначенные для контроля процесса и отображения неисправностей.

Основные технические характеристики установки приведены ниже в таблице:

Технические характеристики:
Режим работы установки	Автоматический
Тип установки	Биполярная
Производительность по извлекаемой меди, кг/ч	1,2
Длительность цикла осаждения меди в УР, ч	3-4
Объем травильного раствора, не более, л	250
Габаритные размеры, не более, мм	960х540х1150
Масса, не более, кг	130
Диапазон концентрации травильного раствора по металлической меди с точностью 5 г/л при совместной работе с линией травления , г/л	70-110
Система автоматического контроля и поддержания уровня рН водным раствором аммиака (контроллеры серии Е Со. рН, дозирующие насосы серии В фирмы ЕТАТRОN D. S., электромагнитные клапаны фирмы Burkert)
Материал	ПВХ
Источник питания для установки регенерации	24В / 200А
Осадок меди – легкосъемный металлический лист, размером, мм	400х250
Электроды титановые с окисло-рутениевым покрытием, 5 шт., мм	452х372
Электропитание от промышленной сети 220/380 В + 10% 50 Гц, потребляемая мощность 10 кВт