探析酸性蚀刻线的补充及溢流系统改造方法

　　从结构看，现有的蚀刻机与近年最新推出的蚀刻机器比较，从蚀刻单元来看，多数新的蚀刻机都有预蚀，主蚀，补蚀等功能单元，主蚀压力独立控制等。传送滚轮规避喷嘴药水直射方向等。机器管道密封性能良好，控制系统比较先进，例如装备著名的药水系统控制商AQUA 公司的控制器，能够通过预投药及先进的PID 比例-积分-微分控制器，比较稳定的控制药水的浓度， 比重等各个因素，预投料功能即可与GENESIS 系统直接关联也可用类似与制作电流指示一样输入残铜率，有效减少多投等问题，同时提高药水利用率及稳定性。当然设备异常昂贵，单控制器就要8-9 万USD, 设备投资成本太高。我们着力于通过自身的改造以达到我们节能减排清洁生产的目的。从补偿系统，管道系统，溢流系统等做比较深入分析。
　　3.缸体结构剖析
　　解读酸性蚀刻缸是一件比较复杂的事情，其中东西比较多，有点辩证唯物主义的意味，主要是因为这三个缸的关系即有保持联通又不能流量过大，核心在于保持一个浓度差及变化量，酸性蚀刻机蚀刻线分为三个缸，三个缸在底部有三个连通口，药水可以在液位不平衡时自由流动，如下图灰色部分F3-2, F2-1。

　　4.大致的具体结构及生产过程如下：
　　板件依次进入第一，二，三缸后进入补蚀段， 生产过程在第一个缸到第二个缸之间大量反应，后经过过滤循环后回到第二，三个缸，三个缸的流动按照目前的三级水洗的原理进行逐级溢流到第一个缸。药水在这一过程不断添加，在充分混合一二个缸充分混合补充该区域大量消耗。
　　过滤泵开启后从第1 个缸抽取药液，之后回流到第2，3 缸,使第3 缸通过下部的连接口流到第1 缸中去，目前仅开回流到第三缸的阀门，即
　　第一个缸的液位平衡，主要是从二缸过来的F2-1 和氧化剂补充B1。
　　连通口１的流量F2-1 + B1= 过滤F 进-----------------------------（1）
　　第二个缸的液位平衡，主要是从三缸过来的F3-2 ，盐酸补充，过滤出口，减去溢流：
　　连通口2 的流量F3-2 + 盐酸补充H+ 过滤出口Ｆ出1- 溢流Ｌ= F2-1-----------------（2）
　　第三个缸的液位平衡，
　　1) 过滤出口Ｆ出2+ 氧化剂补充Ｂ2 = F3-2--------------------------------------（3）
　　溢流Ｌ的量等于补充的量：
　　溢流Ｌ=氧化剂补充B2 + 氧化剂补充B1+盐酸补充H--------------------------------（4）
　　要实现补偿蚀刻的回流不进入第一二个缸体，从而使F2-1=F 进流动不减弱，回流正常，需要关闭一二缸的阀门。

　　5.其他蚀刻线分析参考
　　某公司最新生产线的设计特点为：
　　补充情况为：二厂蚀刻线三种补充液加上蚀刻液一起混合入真空混合器，在泵出来进入第一二个缸的前部。这样也是避开线路形成期波动的问题，减铜线为氧化剂，HCL 独立添加在主蚀刻缸前部。循环系统为：第一个缸流向第二个缸再经过混合及过滤。后进入第一个缸。溢流系统在：两者都是主蚀刻缸溢流在前部。

　　三. 结构分析对应的可尝试改造的方向：
　　1．目前的过滤系统是从第一缸抽出后过滤杂物后进入第二三个缸，主要在于第一个缸反应最激烈，杂物最多（可参考下图四），所以进行过滤。过滤后进入后面的第二，三个缸, 使后面的药水，逐渐往前流，这样后面的缸，始终是第三缸比第二缸清洁，第二缸又比第一缸清洁，这样就能有效地减少铜点，短路等等问题。
　　尝试改造：强化液位作用，保证类似三级水洗作用，目前过滤后进入第二三个缸，后续可以结合补充系统的设计试验全部进入第三个缸中。这样可以有效提高第三个缸的流动F3-2。
　　2．目前的溢流系统在第二缸，这样的主要是离盐酸补充Ｈ很近，同时部分Ｆ出１新过滤的药水进入二缸的部分被排掉也很浪费。
　　若改在第三个缸过滤后的药水整体比较干净，溢流掉会比较可惜，也起不到废液排掉减少杂质的作用。

　　从上图看，第一个缸积累的杂物最多，主要胶状物质，该物质对质量影响很大，超过一定的量时，对于铜点，短路不良上升直接相关。
　　表一，各缸铜离子浓度的情况：
　　第一缸 第二缸 第三缸
　　Ｃｕ2+（g／l）  141  140  135
　　铜离子浓度对比其他两个缸累积多，对于比重稳定性有直接关系， 对于药缸我们需要保持蚀刻掉的铜与溢出的铜平衡，才能做稳定控制线宽等。
　　尝试改造：根据溢流的原理和实际的反应原理，第一个缸的药水，反应有效物质最少，生产物多，杂物等在蚀刻第一个缸溢出最好，比重稳定性也好，溢出位置位于最前端。

表三，各补充管道设计位置
　　HCl 盐酸 氧化剂
　　计划位置 Ｆ３－2 连通附近 Ｆ出2／或第一缸喷淋后回流
　　附近

　　3．目前的药水补充系统是盐酸补充进入第二个缸中，氧化剂进入第一，三个缸中，有意分开补充的原因在于两种药水会反应，耗损掉生成氯气等。药水补充体系添加落在三个缸中，盐酸落在第二个缸，一个氧化剂落在第一个缸，这样的补充符合：
　　第一缸反应负载〉第二缸反应负载〉第三缸反应负载
　　同时第三缸主要是形成线路期，所以不太适合于加入大量的新鲜的ＨＣＬ补充药液，这样补充前后造成的线路波动可能很大。
　　尝试改造：补充管道位置进行细化。保证管口距离50cm 以上的原则，根据以下比重：
　　表二，各补充物质比重
　　HCl 补充剂 氧化剂补充剂 蚀刻液
　　比重（g／ml）  1.10-1.15  1.15-1.21 / 26  1.285
　　制定补充的深浅位置，以提高有效循环。盐酸，深埋入水面。氧化剂半埋在水下。考虑到可能造成的虹吸现象，埋入水面管道都采用单向阀。
　　另根据出口阀门，将补充管道安置：
　　如过滤出口边缘，连通口附近。这些位置由本身动力促使其循环。
　　最终补充计划在：