Nowy sposób i urządzenie do regeneracji kwaśnych roztworów chlorku miedzi stosowanych przy produkcji obwodów drukowanych

• Autorzy: Kopyto D. , Baranek W. , Myczkowski Z. , Leszczyńska-Sejda K. , Matusiewicz M. , Matusiewicz T. , Matusiewicz W.

Identyfikatory

DOI

10.15199/67.2018.1.5

Warianty tytułu

EN

The novel approach and equipment for regeneration of copper chloride acidic solutions used in printed circuits production

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecnie najczęściej stosowanym roztworem w procesie wytrawiania obwodów drukowanych jest kwaśny roztwór chlorku miedzi(II), charakteryzujący się wysoką efektywnością wytrawiania oraz możliwością prostej regeneracji kąpieli, czyli utrzymania optymalnych, ustalonych właściwości trawiących. Regeneracja polega na utlenieniu Cu(I) do Cu(II) oraz wyprowadzeniu nadmiaru miedzi z roztworu. Stosowanymi w praktyce przemysłowej utleniaczami Cu(I) są: nadtlenek wodoru (H2O2), chlor gazowy (Cl2), chloran(V) sodu (NaClO3). Stosowanie tych utleniaczy jest jednak kosztowne, a także wiąże się z niedogodnościami związanymi z ochroną środowiska, zabezpieczeniem warunków BHP (emisja chloru), czy też z trudnym do utrzymania optymalnym składem roztworu trawiącego. Dotychczasowe próby wykorzystania powietrza lub tlenu do regeneracji kwaśnych roztworów trawiących testowane w skali technicznej nie przyniosły jednak pozytywnych wyników, z uwagi na zbyt małą szybkość reakcji. Wynikiem projektu POIG.01.04.00-02-049/11 realizowanego w ramach Programu Innowacyjna Gospodarka finansowanego przez PARP, naukowcy z Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach przy ścisłej współpracy z firmą MATUSEWICZ Budowa Maszyn S.A., opracowali całkowicie nowatorską i oryginalną metodę regeneracji roztworów trawiących. Zastosowanie reaktora o nowej konstrukcji wyposażonego w system kontroli i regulacji procesu utleniania oraz czynnika utleniającego: tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen, umożliwia prowadzenie procesu z cyrkulacją tlenu, co zapewnia pełne jego wykorzystanie i przez to osiągnięcie wymaganej, wysokiej kinetyki procesu reoksydacji. Wdrożenie opracowanej metody utleniania zużytych roztworów trawiących, przyczyni się do uproszczenia procesu ich regeneracji, zmniejszenia kosztów, mniej uciążliwego oddziaływania na środowisko oraz do poprawy warunków BHP na stanowisku pracy.

EN

Acidic solution of copper chloride(II) is currently the most commonly used in printed circuits etching. It is distinguished by a high etching efficiency and facile bath regeneration i.e. maintain optimum etching parameters. Regeneration consists of Cu(I) oxidation to Cu(II) and removal of copper excess from the solution. Hydrogen peroxide (H2O2), gaseous chlorine (Cl2), and sodium chlorate (NaClO3) are the industrially-used Cu(I) oxidizing agents. However, their usage is costly, burdensome and challenging to meet environment requirements, health and safety conditions (chlorine emission) as well as to maintain appropriate composition of etching solution. Previous attempts to use air or oxygen for regeneration of acidic etching solutions tested in a technical scale were unsatisfactory because of too low reaction rate. As a result of project POIG.01.04.00-02-049/11 within Program Innowacyjna Gospodarka granted by PARP, the researchers from Instytut Metali Nieżelaznych in Gliwice in close co-operation with the company MATUSEWICZ Budowa Maszyn S.A. have developed entirely new and original method for etching solutions regeneration. A new designed reactor was equipped with control system, for oxidation and oxidizing agent adjustment: oxygen or air enriched with oxygen, which allows to circulate oxygen enhancing its usage and achieving required kinetics of reoxidation. Implementation of this method for oxidation of spent etching solutions will contribute to simplification of their regeneration, costs diminishing, less hazardous environmental impact and improvement in health and safety conditions.

Słowa kluczowe

PL

obwody drukowane; regeneracja roztworów trawiących; proces utleniania; reaktor

EN

printed circuits; etching solutions regeneration; oxidation process; reactor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 63, nr 1
• Strony: 19--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kopyto D.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice

autor

Baranek W.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice

autor

Myczkowski Z.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice

autor

Leszczyńska-Sejda K.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice

autor

Matusiewicz M.

• MATUSIEWICZ Budowa Maszyn SA ul. Lwowska 40, 59-620 Gryfów Śląski

autor

Matusiewicz T.

• MATUSIEWICZ Budowa Maszyn SA ul. Lwowska 40, 59-620 Gryfów Śląski

autor

Matusiewicz W.

• MATUSIEWICZ Budowa Maszyn SA ul. Lwowska 40, 59-620 Gryfów Śląski

Bibliografia

• [1] Allen D. M, H. J. A. White. 1992. “Chlorine Regeneration of Ferric Chloride Solutions used for Photochemical Machining of Iron". Processing of Advanced Materials 2: 19-24.
• [2] Beyer S. J, R. M. Lukes. 1974. “Regeneration of ferric chloride copper etching solutions". US Patent nr: 3794571.
• [3] Bissinger Werner D. 1987. “Process for automatically regenerating copper chloride etch solutions". US Patent nr: 46966717.
• [4] Grainiger-Allen T. S. N. 1970. “Bubble Generation in Froth Flotation Machines. Transactions". The Institute of Min. and Met. 79 (1031): 1-37.
• [5] Hanke Michał, Wit Baranek, Zbigniew Myczkowski, Mieczysław Kwarciński, Dorota Kopyto. 2014. "Badania procesu reoksydacji miedzi(I) w roztworze kwaśnym chlorku miedzi, stosowanym w technologii trawienia obwodów drukowanych, w reaktorze półtechnicznym o V=50 dm3". Sprawozdanie IMN nr 7160/5/2014 - praca 4 - materiały niepublikowane.
• [6] Jefferies P. J. 2005. “The Role of Free Hydrochloric Acid in the low-cost Regeneration of Ferric Chloride Etchant by Oxygen Gas. PhD Thesis". Cranfield University.
• [7] Kopyto Dorota, Katarzyna Leszczyńska-Sejda, Wit Baranek, Zbigniew Myczkowski, Elżbieta Pietek, Piotr Grzechca, Tadeusz Matusewicz, Maciej Matusewicz. 2017. "Sposób regeneracji kwaśnych roztworów chlorku miedzi", zgłoszenie wynalazku P.422856.
• [8] Kopyto Dorota, Katarzyna Leszczyńska-Sejda, Wit Baranek, Zbigniew Myczkowski, Elżbieta Pietek, Piotr Grzechca, Tadeusz Matusewicz, Maciej Matusewicz. 2017. "Urządzenie do regeneracji kwaśnych roztworów chlorku miedzi", zgłoszenie wzoru użytkowego W.126723.
• [9] Kwarciński Mieczysław, Wit Baranek. 2012. "Przygotowanie aparatury laboratoryjnej do badań nad utlenianiem miedzi w roztworach kwaśnych". Sprawozdanie IMN nr 7160/1/2012 - praca 1.1 - materiały niepublikowane.
• [10] Kwarciński Mieczysław, Wit Baranek, Zbigniew Myczkowski, Andrzej Chmielarz, Łucja Buzek, Dorota Kopyto, Michał Hanke, Elżbieta Pietek, Piotr Grzechca. 2013. "Wykonanie badań laboratoryjnych nad kinetyką reakcji reoksydacji miedzi jednowartościowej przy pomocy tlenu i powietrza". Sprawozdanie IMN nr 7160/3/2013 - praca 2 - materiały niepublikowane.
• [11] Kwarciński Mieczysław, Wit Baranek, Zbigniew Myczkowski, Łucja Buzek, Andrzej Chmielarz, Dorota Kopyto, Michał Hanke, Elżbieta Pietek, Piotr Grzechca. 2013. "Przygotowanie aparatury laboratoryjnej do badań nad utlenianiem miedzi w roztworach kwaśnych". Sprawozdanie IMN nr 7160/2/2013 - praca1. 2 - materiały niepublikowane.
• [12] Mieszczerakow N. F. 1972. “Flotacionnyie Masziny Niedra".
• [13] Myczkowski Zbigniew, Andrzej Ślusarek, Mieczysław Kwarciński, Tomasz Chorąży, Wit Baranek. 2013. "Opracowanie założeń konstrukcyjnych reaktora. Opracowanie systemu automatycznej kontroli i regulacji procesu utleniania Cu(I)". Sprawozdanie IMN nr 7160/4/2013 - praca 3 - materiały niepublikowane.
• [14] Nienow A. W., D. S Bisdom. 1974. “Flow over Disc Turbine Blades". Chem.Eng.Sci. 29: 1994-1997.
• [15] Priepielkin K. E., W. S. Matwiejew.1979. "Gazowyie Emulsiib Chimija".
• [16] Robertson. 1986.“Balanced Etchant Analyser Controller, Installation and operation instructions, manufacturer’s literature". Robertson’s Chemicals Ltd.
• [17] Stehlik A.1983. “Process for continuously regenerating ferric chloride solutions". US Patent nr: 4396475.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).