蝕刻廢液的回收技術及其裝置的製作方法

2023-09-16 12:16:10

專利名稱：蝕刻廢液的回收技術及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明有關一種蝕刻廢液的回收技術，旨在提供一種可將 蝕刻廢液中的銅析出回收外，並可將蝕刻廢液再度使用為蝕刻 液。
背景技術：
印刷電路板與IC載板製程中所使用的酸性蝕刻液，可分為
氯化銅與氯化鐵兩系列。其中，酸性氯化鐵蝕刻液經蝕刻處理
後所形成的蝕刻廢液含有氯化鐵(FeCl3)、氯化亞鐵(FeCl2)、鹽 酸(HC1)、 l價銅離子(Cu + )以及2價銅離子(Cu^)等，若將此類 蝕刻廢液中銅離子去除，可取得再度使用的蝕刻液；例如在日 本特開平1-167235號公報中提及蝕刻廢液中添加鐵屑和鐵粉， 將比蝕刻廢液中的鐵離子化傾向較小的金屬離子(銅離子)還 原，以回收廢液中的銅，使蝕刻廢液再生的方法。惟此公^^己 載的方法中回收銅的純度不高。
另外，如中國臺灣專利第236643號「蝕刻液的處理方法J 公報中提及將蝕刻廢液以隔膜電解法加以處理，於陰極室回收 電極沉積的銅，同時陽極室所產生的氯氣可導入蝕刻工程所使 用的另一蝕刻液，使該液再生；然而，此種方式仍會產生氯氣 對環境汙染有害。且利用該氯氣再生的蝕刻液中含有銅成分(l 價銅離子轉為2價銅離子)、鐵成分(2價鐵離子轉為3價鐵離 子)，故該再生所得的蝕刻液仍含有銅成分。

發明內容
本發明的主要目的即在提供一種可將蝕刻廢液中的金屬離子(銅) 析出回收，而取得可再度使用的蝕刻液的回收技術。
4為達上述目的，本發明主要利用薄膜電極沉積法處理含有銅離子 的氯化鐵蝕刻廢液， 一方面可於陰極室中將蝕刻廢液中的銅回收，另 一方面將陰極室所濾出的氯化亞鐵導入陽極室中，其氯化亞鐵的亞鐵 離子於陽極室失去一電子氧化而形成氯化鐵，其氯化鐵溶液可再回收 ^_用為蝕刻液。


圖1為本發明中蝕刻廢液進行薄膜電鍍的結構示意圖； 圖2為本發明中回收裝置的結構示意圖； 圖3為本發明第一實施例的刮除組件動作示意圖； 圖4為本發明第二實施例的刮除組件動作示意圖； 圖5為本發明中刮刀的斷面結構放大示意圖； 圖6為本發明第三實施例的刮除組件動作示意圖； 圖7為本發明中刮刀的另 一斷面結構放大示意圖。圖號i兌明
A噴流物
lll第一薄膜
12陰極室
13陽極室
14導流部
16副槽室
21刮刀
22馬達
24噴流管
4輸送件
52銅
l電鍍槽 112第二薄膜 121陰極電極 131陽才及電招^ 15收集槽 2刮除組件 211軟質刮片 23噴嘴 3過濾器 51蝕刻廢液
具體實施例方式
本發明的特點，可參閱本案圖式及實施例的詳細說明而獲得清楚地了解。
本發明「蝕刻廢液的回收技術及其裝置」旨在提供一種可將蝕刻 廢液中的金屬離子除去而取得再度使用的蝕刻液的回收方法及其相關
裝置；如圖1所示，利用薄膜電極沉積法處理含有銅離子的氯化鐵蝕刻 廢液51，其電鍍槽11中利用二薄膜111與112，區隔有陽極室ll、陰極 室12以及副槽室16，該蝕刻廢液51含有氯化鐵(FeCl3)、氯化亞鐵(FeCl2)、 鹽酸(HC1)、 l價銅離子(Cu + )以及2價銅離子(C」+ )等，進行電鍍的過程 中，該含有銅離子的氯化鐵蝕刻廢液51置放於陰;敗室12中，其陰極室 12中的陰極電極121會放出電子，使該陰極室12中的3價鐵離子(Fe^)還 原為2價鐵離子(Fe2 +)，當3價鐵離子(Fe3 + )完全還原為2價鐵離子(Fe2 +) 之後，溶液中的l價銅離子(Cu+)以及2價銅離子(C^+)於陰極電極121沉 積析出，而形成附著於陰極電極121表面的0價銅(Cu)。再對附著在陰極 電極121表面的銅52施以機械外力，使銅52自陰極電極121剝離，並且 利用本身的重力落於陰極室12的底部集中，待需要取出銅52時，只要 將集中在陰極室12底部的銅52洩放過濾，即可獲得高純度的銅52。
另外，在進行過濾時， 一方面可獲得高純度的銅52，另一方面可 獲得氯化亞鐵(FeCl2)以及蝕刻廢液51中原含有的鹽酸(HC1)，再將氯化 亞鐵(FeCl2)以及鹽酸(HCl)經由輸送件3導入陽極室13中，其中氯化亞鐵 (FeCl2)於陽極室中因電鍍作用二價的亞鐵離子失去 一 電子形成三價鐵
離子，且該副槽室i6中添加有鹽酸，鹽酸中的氯離子(cr)會透過第一
薄膜111(陰離子膜)朝陽極室13移動，以平衡陽極室13中的正負電荷數。 而副槽室16中鹽酸中的氫離子(H+)則會透過第二薄膜112(陽離子膜)朝 陰極室12移動，以補充陰極室12中的l價銅離子(Cu + )以及2價銅離子 (012 + )於陰極電極121沉積析出所減少的正電荷數。而該陽極室13所形 成的氯化鐵(FeCl3)可再回收使用為蝕刻液。
至於，整體用以配合回收蝕刻廢液的裝置基本上包括有一個電鍍 槽l、 一組刮除組件2、 一組過濾器3以及一輸送件4，如圖2所示；其中
該電鍍槽1設有以第一薄膜111以及第二薄膜112 (該第一、二薄膜 分別為陰、陽離子膜)分隔的陰、陽極室12、 13，以及備有用以進行電鍍還原反應的陰極電極121、氧化反應的陽極電極131，其陰極室12用 以容置含含有銅離子的氯化鐵蝕刻廢液51，於實施時，電鍍槽l在相對 應於陰極電極121的下位處設有一個漏鬥狀的導流部14，以及在導流部 14的下方備有一個用以承接銅52的收集槽15。
刮除組件2相對應配設在陰極電極121的外圍，主要用以對附著在 陰極電極121表面的銅52施以機械外力，使銅52自陰極電極121剝離， 其被刮除的銅52即利用本身的重力朝向落下，並且可以透過導流部14 洩放到電鍍槽1底部的收集槽15當中。
過濾器3，配合用以將銅52與氯化亞鐵(FeCl2)以及鹽酸(HC1)分離， 進而獲得高純度的銅52,於實施時，過濾器可以為袋濾機或具有類似 功能的過濾裝置，藉以提高過濾的速度。
輸送件4，可將過濾器3所過濾的氯化亞鐵(FeCl2)以及鹽酸(HC1) 導入陽^fel室13中。
請同時配合參照圖3及圖4所示，刮除組件2可以由至少 一個貼附在 陰極電極121表面的刮刀21，以及用以驅動刮刀21運動的馬達22所組 成，在圖3所示的實施例當中，刮刀21以往復擺動的運動方式將附著在 陰極電極121表面的銅52刮除；圖4的實施例當中的刮刀21則採用沿著 陰極電極121表面往複線性移動的方式將附著在陰極電極12表面的銅 52刮除。
再者，上述的刮除組件2的刮刀21在相對應朝向陰極電極121的位 置設有一軟質刮片211,如圖5所示，避免在將銅52刮除的過程中傷及 陰極電極121，而能夠有效維持銅52的純度。
另外，該刮除組件2亦可以由至少一個貼附在陰極電極121表面的 噴嘴23，以及用以提供噴流物A的噴流管24所組成，如圖6及圖7所示， 其中該陰極電極121以主動式線性移動的方式，使噴嘴23得以將附著在 陰極電極12表面的銅52刮除，其噴嘴23所噴出的噴流物A可以為液體或 氣體，並藉由噴嘴23末端管徑較小可使瞬間噴出的噴流物A具有較大的 壓力，得以快速將附著在陰極電極12表面的銅52刮除。
值得一提的是，本發明中蝕刻廢液的回收方法改良習有添加鐵屑和鐵粉的還原方式，去除蝕刻廢液中的金屬離子，而利用薄膜電極沉
積方式先將蝕刻廢液僅置放於陰極室，將3價鐵離子(Fe^)先還原為2 價鐵離子(Fe" + )後，而金屬離子(銅)則於陰極電極上沉積析出，再將氯 化亞鐵(FeCl2)於陽極室中進行氧化反應而形成氯化鐵(FeCl3),使該氯化 鐵(FeCl3),可再回收使用為蝕刻液，相較於習有隔膜電解處理方法， 本發明並不會產生氯氣，且於陽極室可直接形成具有蝕刻能力的氯化 鐵(FeCl3)。
本發明的技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術的 人士仍可能基於本發明的揭示而作各種不背離本案發明精神的替換及 修飾。因此，本發明的保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括 各種不背離本發明的替換及修飾，並為以下的申請專利範圍所涵蓋。
權利要求
1、一種蝕刻廢液的回收技術，以薄膜電極沉積法處理含有氯化鐵的蝕刻廢液；其特徵在於該含有氯化鐵的蝕刻廢液置放於陰極室中，並可將蝕刻廢液中的銅回收，並將陰極室所濾出的氯化亞鐵以及鹽酸導入陽極室中，其氯化亞鐵則於陽極室而形成氯化鐵，而副槽室中鹽酸的氯離子則經由陰離子薄膜朝陽極室移動，鹽酸的氫離子則經由陽離子薄膜朝陰極室移動。
2、 如權利要求1所述蝕刻廢液的回收技術，其中該銅附著於陰 極室中的陰極電極表面，藉由機械外力以將對附著在陰極電極表面的 銅進行剝離，並且利用銅本身的重力落於陰極室的底部集中，最後將 集中在陰極室底部的銅洩放、過濾，即可獲得高純度的銅。
3、 一種蝕刻廢液的回收裝置，包括有一個電鍍槽，設有二個薄膜分隔的陰極室、副槽室與陽極室，以 及備有用以進行電鍍還原反應的陰極電極與氧化反應的陽極電極，其 陰極室用以容置含有銅離子的氯化鐵蝕刻廢液；一組過濾器，配合用以將陰極室所析出的銅與氯化亞鐵溶液分離；一輸送件，將過濾器所過濾的氯化亞鐵導入陽極室中。
4、 如權利要求3所述蝕刻廢液的回收裝置，其中該電鍍槽設有 第一、二薄膜，將該電鍍槽分隔為陰極室、副槽室以及陽極室，該第 一、二薄膜分別為陰、陽離子膜。
5、 如權利要求3所述蝕刻廢液的回收裝置，其中該副槽室添加 有鹽酸。
6、 如權利要求3所述蝕刻廢液的回收裝置，其中該陰極電極的 外圍進一步設有一組刮除組件，用以對附著在陰極電極表面的銅施以 機械外力，k銅自陰極電極剝離。
7、 如權利要求6所述蝕刻廢液的回收裝置，該刮除組件由至少 一個貼附在陰極電極表面的刮刀，以及用以驅動刮刀運動的馬達所組成。
8、 如權利要求7所述蝕刻廢液的回收裝置，其中該刮刀以往復 擺動的運動方式，或採用沿著陰極電極表面往複線性移動的方式，將 附著在陰極電極表面的銅刮除。
9、 如權利要求6所述蝕刻廢液的回收裝置，該刮除組件由至少 一個貼附在陰極電極表面的噴嘴，以及用以提供噴流物的噴流管所組 成。
10、 如權利要求6或9所述蝕刻廢液的回收裝置，該陰極電極以 主動式線性移動的方式，使刮除組件得以將附著在陰極電極表面的銅 刮除。
全文摘要
本發明主要利用薄膜電極沉積法(Membrane Electrodeposition)處理含有銅離子的氯化鐵的蝕刻廢液。將氯化鐵蝕刻廢液置於陰極室中，其中的氯化鐵完全轉化為氯化亞鐵後，銅離子於陰極上沉積為銅，以機械力將陰極上的銅屑刮下，銅屑隨氯化亞鐵溶液經過濾機將銅屑濾出。銅離子完全於陰極沉積除盡後，將所濾出的氯化亞鐵溶液導入陽極室中。其氯化亞鐵的亞鐵離子於陽極室形成氯化鐵，可再回收使用為蝕刻液。
文檔編號C25C1/12GK101307446SQ20071010786
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日
發明者孫尚培, 熊祖德, 鄭文鋒 申請人:先豐通訊股份有限公司