Статьи начинающим экологам
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:




knipex
knipex-russia.ru
кредит онлайн под залог недвижимости с плохой кредитной историей
leasing-expert.by
EK-1108
infilter.ru

Регенерация технологических растворов производства печатных плат

07.02.2010

Наиболее широко применяются аммиачные и хлоридно-пероксидные растворы травления, а также растворы FeCl3. При травлении медь с платы переходит в ионное состояние, а раствор обогащается ионами Cu+, Cu+2, Fe+2 и постепенно теряет свою активность. После этого можно еще на некоторое время восстановить травящую способность путем добавления окислителя, однако при дальнейшем увеличении концентрации ионов меди и железа она необратимо падает.
Например, для получения тонкого токопроводящего слоя меди на диэлектрической основе печатной платы, применяют химическое восстановление. Для этого разработаны комплексные электролиты меди, а в качестве восстановителя используется формалин. Механизм химического восстановления меди имеет электрохимический характер, так как на покрываемой поверхности протекают сопряженные реакции. На анодных микроучастках окисляется формальдегид и освобождаются 2 электрона.

НСОН + ЗОН- = НСОО- + 2Н2О + 2е

Освободившиеся 2 электрона участвуют в катодной каталитической реакции восстановления меди на поверхности диэлектрической части печатной платы.

Cu2 + 2e- = Сu.

Суммарная реакция процесса восстановления меди выглядит следующим образом:

Cu2+ + 2НСОН + 4ОН- = Cu + 2НСОО- + Н2 + 2Н2О-

При этом формалин частично окисляется в щелочной среде по реакции (побочная реакция):

НСОН + ОН- = НСОО- + Н2

Протекают также другие побочные реакции, так что проблема регенерации раствора для химического меднения не является простой. Более доступно выделение меди из отработанных растворов, например, электроосаждением меди на катоде с нерастворимым анодом.   Наиболее просто травильный раствор восстанавливают путем разбавления его и корректируют по содержанию окислителя, а также других компонентов. Однако такой прием дает кратковременный эффект и сопряжен с другими неудобствами, что ограничивает его практическое применение.
Травильные растворы могут быть также регенерированы электрохимически: катодным выделением меди (избытка) и анодным окислением Fe(II) в Fe(III) (основной компонент). Характерной особенностью такого метода является присутствие компонентов в различных степенях окисления. В бездиафрагменном электролизере это может привести к тому, что полученные на аноде ионы Fe(III), могут восстанавливаться на катоде до ионов Fe(II), которые, диффундируя к аноду, снова окисляются. Анодный и катодный выходы по току могут снизиться до нуля. Данное явление можно ослабить, используя при регенерации раствора различные по величине анодную и катодную плотности тока: ik >> ia, при этом величина ik должна превышать значение, при котором происходит саморастворение меди в электролите. Как правило, соотношение ik : ia составляет 2 :10 при it = 10-30 А/дм2. Это позволяет повысить выход по току целевых продуктов до 40-60% в случае регенерации медно-аммиачных растворов до 20-30% - для хлоридно-железных, до 30-50% - для хлоридно-пероксидных. Таким образом, эффективность регенерации травильных растворов методом бездиафрагменного электролиза невелика. Кроме того, серьезную проблему представляет невысокая устойчивость нерастворимых анодов: традиционно используемый графит промышленных марок склонен к разрушению при высоких анодных потенциалах. В настоящее время в процессах регенерации начинают использовать малоизнашиваемые аноды на основе металлооксидов. В сернокислых средах достаточно устойчивы титановые аноды с оксидным покрытием из RuO2, IrO2, MnO2, РbО2 и платиново-титановые аноды. В растворах, содержащих пероксид водорода, металлоксидные аноды на основе MnO2 и РbО2 малоустойчивы, так как в отсутствии тока протекает окислительно-восстановительный процесс, сопровождающийся восстановлением активного слоя оксида. Поэтому при регенерации растворов травления необходимо произвести выбор устойчивых в данных условиях анодов.
Определенные трудности возникают и в связи с медью, образующейся на катоде, так как при высоких плотностях тока медь выделяется в присутствии ионов железа не в виде компактного осадка, а в виде губки, оседающей на катодах рыхлым слоем и создающей большое электросопротивление.
Значительно большие выходы по току достигаются при использовании ионообменных мембран. В этом случае побочные реакции на электродах сводятся к минимуму. Различные варианты регенерации травильных растворов различаются типом мембран и направлением потоков электролита. Анионообменные мембраны обычно используются при извлечении кислоты из отработанных травильных растворов.
Для регенерации травильных растворов, работающих по принципу окисления-восстановления компонентов, используются катионообменные мембраны. Отработанные старые растворы электролитов на основе хлорида железа поступают в анодную камеру, при этом часть меди и железа переходит в катодную камеру и осаждается на катоде. Перенос этих ионов происходит одновременно с ионами Н+, поэтому выход по току незначителен. Для повышения эффективности процесса предлагается до начала электролиза экстрагировать железо, а затем медьсодержащий раствор направить в катодную камеру, где образуется металлическая медь. Исходный раствор можно подавать сначала в катодную камеру электролизера с катионообменной мембраной, а после извлечения избытка меди - в анодную для окисления Fe(II) в Fe(III). Процесс можно проводить в последовательно соединенной линии установок, предусматривающей возврат католита в анодную камеру головного аппарата.
Реализован способ, предполагающий использование электродиализатора, одна из камер которого заполняется индифферентным раствором; сам процесс осуществляется в другой камере. Данный метод применим в случае регенерации растворов, активность которых восстанавливается при введении окислителя (например, хлористо-пероксидного электролита). При этом целесообразно использование аппарата с катионообменной мембраной и раствором серной кислоты в анодной камере. Раствор подается в катодную камеру для удаления избыточной меди, а затем в него вводится пероксид водорода.

 

Источник: http://enviropark.ru


Возврат к списку