DE4002154A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von chemisch behandelten teilen, z. b. leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von im Rahmen eines chemischen Prozesses behandelten Teilen, z. B. Leiterplatten, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 oder 6.

Eine Vielzahl von Produkten, die im Rahmen ihrer Herstellung einem chemischen Prozeß ausgesetzt werden, müssen hinterher ge­ reinigt und getrocknet werden. Je nach Art des chemischen Pro­ zesses werden für das Reinigen chemische Lösungsmittel, die we­ niger umweltverträglich sind, oder auch Wasser verwendet. Um den Bedarf an Reinigungsflüssigkeit dabei gering zu halten, wird die Reinigungsflüssigkeit zwischenzeitlich aufbereitet, d.h. selbst gereinigt, und dem Reinigungsprozeß wieder zur Ver­ fügung gestellt. Will man dabei Unterbrechungen des Reinigungs­ prozesses vermeiden, arbeitet man in einem geschlossenen Kreis­ lauf, d.h. die dem Reinigungsprozeß jeweils zugeführte Reini­ gungsflüssigkeit wird nach Verbrauch unmittelbar aufbereitet und dem Reinigungsprozeß wieder zugeführt.

Bei Verwendung von Wasser als Reinigungsflüssigkeit dienen zur Aufbereitung in der Regel Ionenaustauscher. Werden jedoch Ionen­ austauscher ständig mit nicht ausreichend verschmutztem Wasser belastet, dann wird der pH-Wert mit der Zeit ungünstig beein­ flußt, so daß eine zusätzliche pH-Wert-Steuerung erforderlich wird, was wiederum zu einer zusätzlichen Belastung der Reini­ gungsflüssigkeit und zu einer verringerten Reinigungswirkung des Prozesses führt.

Günstiger ist daher eine vom Verschmutzungsgrad der Reinigungs­ flüssigkeit gesteuerte zeitweilige Wirksamschaltung der Aufbe­ reitung durch den Ionenaustauscher.

Kann andererseits kein kontinuierlicher Reinigungsbetrieb si­ chergestellt werden, weil z.B. die pro Zeiteinheit zu reinigen­ de Menge dafür nicht ausreicht, dann werden die Pausen zwischen den Aufbereitungsphasen vielfach zu groß. Die im Ionenaustau­ scher verbleibende Reinigungsflüssigkeit verschmutzt daher stär­ ker und verunreinigt bei Inbetriebnahme der Aufbereitung die dem Reinigungsprozeß zugeführte Reinigungsflüssigkeit vorübergehend noch stärker, was die Reinigungswirkung des Prozesses ebenfalls beeinträchtigt. Außerdem werden die Harze des Ionenaustauschers schneller unbrauchbar, was den Harzverbrauch erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine ent­ sprechend arbeitende Vorrichtung für einen, eine wässrige, durch einen Ionenaustauscher aufbereitbare Reinigungsflüssigkeit be­ nutzenden Reinigungsprozeß zu schaffen, der auch diskontinuier­ lich ablaufen kann, ohne daß damit eine stärkere Verschmutzung der Reinigungsflüssigkeit und ein größerer Verbrauch an teuren Harzen für den Ionenaustauscher verbunden ist.

Diese Aufgabe wird bezüglich des neuen Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Danach erfolgt die Speisung des Reinigungsprozesses mit Reini­ gungsflüssigkeit wechselweise aus zwei Quellen, wobei die Rei­ nigungsflüssigkeit der jeweils nicht in den Reinigungsprozeß eingeschalteten Quelle für die Aufbereitung zur Verfügung steht. Die Aufbereitung ist dadurch unabhängig vom laufenden Reinigungsprozeß und kann beendet werden, ohne daß die im Ionenaustauscher verbleibende und mit der Zeit stärker ver­ schmutzende Reinigungsflüssigkeit den Reinigungsprozeß beein­ trächtigen kann, da bei Wiederaufnahme der Aufbereitung die Reinigungsflüssigkeit aus dem Ionenaustauscher immer der aus dem Reinigungsprozeß ausgeschalteten Quelle zugeführt wird, nicht aber der speisenden Quelle.

Das Volumen der beiden Quellen ist dabei auf einen, einen konti­ nuierlichen Reinigungsbetrieb sichernden Wert begrenzt, so daß auch der maximale Bedarf an Reinigungsflüssigkeit entsprechend begrenzt ist. Dieser Wert läßt sich in einfacher Weise aus der Tatsache ableiten, daß die Aufbereitung der Reinigungsflüssig­ keit aus der einen Quelle abgeschlossen sein muß, bevor die Reinigungsflüssigkeit aus der anderen Quelle durch den Reini­ gungsprozeß bei kontinuierlichem Betrieb so verschmutzt ist, daß eine Umschaltung auf die andere Quelle mit aufbereiteter Reinigungsflüssigkeit erforderlich wird. Durch diese Begrenzung wird auch bei einem weniger kontinuierlich verlaufenden Reini­ gungsprozeß die Verweildauer der restlichen Reinigungsflüssig­ keit im Ionenaustauscher verringert, da es wegen der begrenzten Volumen der beiden Quellen schneller zu einer Umschaltung zwi­ schen den Quellen kommt. Die Harze des Ionenaustauschers werden daher auch weniger schnell unbrauchbar.

Die Umschaltung zwischen den beiden Quellen zur Speisung des Reinigungsprozesses erfolgt zweckmäßig abhängig vom Verschmut­ zungsgrad der Reinigungsflüssigkeit selbsttätig gesteuert. Auch wird die Aufbereitung der Reinigungsflüssigkeit zweckmäßig unab­ hängig von der Bereitstellung für den Reinigungsprozeß beendet, wenn ein vorgegebener Reinheitsgrad erreicht ist. Der jeweils erreichte Verschmutzungs- oder Reinheitsgrad kann dabei in üblicher Weise durch Messung des Leitwertes der Reinigungsflüs­ sigkeit überwacht werden.

Auch läßt sich die Effektivität der Aufbereitung vergrößern, wenn sowohl feste als auch organische Bestandteile aus der Rei­ nigungsflüssigkeit herausgefiltert werden, bevor diese dem Ionenaustauscher zugeführt wird. Dazu können in herkömmlicher Weise z.B. Sandfilter und Aktiv-Kohle-Filter verwendet werden.

Eine entsprechend diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung er­ gibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 6 bis 10. Kennzeichnend für eine solche neue Vorrichtung sind zwei gleich bemessene Vorratsbehälter für die Reinigungsflüssigkeit als die den Reinigungsprozeß speisenden Quellen und ein vom Flüs­ sigkeitskreislauf für den Reinigungsprozeß unabhängiger Aufbe­ reitungskreislauf mit dem Ionenaustauscher, wobei die beiden Vorratsbehälter über Steuerventile wechselweise in jeweils ei­ nen der beiden Kreisläufe einschaltbar sind. Zur Überwachung des Verschmutzungs- bzw. Reinheitsgrades sind beide Kreisläufe zweckmäßig mit einer Meßeinrichtung versehen, die jeweils mit einer Steuereinheit zur Umschaltung der Quellen bzw. zur Been­ digung der Aufbereitung gekoppelt sind.

Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu­ tert.

Die einzige Figur zeigt in prinzipieller Darstellung eine Rei­ nigungsvorrichtung, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist und gemäß dem der Erfindung zugrundeliegenden Verfahren arbeitet. Diese Reinigungsvorrichtung kann vorzugsweise ein integraler Bestandteil einer mehrstufigen Prozeßanlage sein, die aus einer der Reinigungsvorrichtung vorgeschalteten Vorrichtung für die Durchführung eines chemischen Arbeitsprozesses und einer der Reinigungsvorrichtung nachgeschalteten Trockenvorrichtung be­ steht.

Die Reinigungsvorrichtung besteht aus einem oberen Behandlungs­ raum 1, der auf einem Unterteil 2 angebracht ist, in dem die notwendigen Aggregate für die Bereitstellung und Aufbereitung der Reinigungsflüssigkeit und für die Steuerung untergebracht sind.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Reinigungsvorrichtung für plattenförmige Teile, z.B. beschich­ tete Kunststoffplatten oder Leiterplatten. Der Behandlungsraum 1 ist daher mit einem Walzenbahnförderer ausgestattet, dem die plattenförmigen Teile über eine Offnung L zugeführt und in Pfeilrichtung F durch den Behandlungsraum gefördert werden und die dann über eine Öffnung R den Behandlungsraum 1 wieder ver­ lassen. Die Erfindung ist in gleicher Weise auch für andere Produkte geeignet, wobei der Fördermechanismus dann entsprechend in an sich bekannter Weise ausgebildet ist.

Zwischen den dem Walzenbahnförderer bildenden Walzenpaaren 4 können zusätzliche Bürstenwalzen B vorgesehen sein, um den Rei­ nigungseffekt zu verstärken. Die Reinigungsflüssigkeit wird über eine Zuführungsleitung 6 aus dem Unterteil 2 den Austritts­ düsen 7 zugeführt, die ober- und unterhalb der Förderebene an­ geordnet sind. Die so freigesetzte Reinigungsflüssigkeit sam­ melt sich dann in dem als Wanne 3 ausgebildeten unteren Teil des Behandlungsraumes 1 und wird über einen Anschluß 8 aus die­ sem wieder abgeleitet.

Zwischen dem Anschluß 8 und der Zuführungsleitung 6 schließen die gemäß der Erfindung vorgesehenen beiden Vorratsbehälter VB1 und VB2 für die Reinigungsflüssigkeit wechselweise den Speise­ kreislauf für den Behandlungsraum 1. Der Anschluß 8 ist daher über die Leitung 9 und ein Drei-Wege-Ventil V2 mit dem Zufüh­ rungsanschluß 9a für den einen Vorratsbehälter VB1 oder mit dem Zuführungsanschluß 9b für den anderen Vorratsbehälter VB2 ver­ bindbar. Ebenso ist ein Abflußanschluß 5a des Vorratsbehälters VB1 und ein Abflußanschluß 5b des Vorratsbehälters VB2 über ein Drei-Wege-Ventil V1 auf die Leitung 5 durchschaltbar, die über eine Pumpe P1 die Zuführungs- und Verteilerleitung 6 für den Behandlungsraum 1 speist.

Beide Ventile V1 und V2 sind jeweils auf den selben Vorratsbe­ hälter VB1 oder VB2 umgesteuert, so daß der im Behandlungsraum 1 ablaufende Reinigungsprozeß immer nur aus einem der beiden Vor­ ratsbehälter VB1 oder VB2 gespeist wird.

Zwischen dem Anschluß 8 und der Leitung 9 ist außerdem eine Meßeinrichtung M1 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise den Verschmutzungsgrad der Reinigungsflüssigkeit im Speisekreis­ lauf überwacht, indem z.B. fortlaufend der Leitwert der Reini­ gungsflüssigkeit gemessen wird. Mit der Meßeinrichtung M1 ist eine elektrische Steuereinrichtung ST1 gekoppelt, die das Er­ reichen eines vorgegebenen Verschmutzungsgrades überwacht und dann die beiden Ventile V1 und V2 auf den jeweils anderen Vor­ ratsbehälter umschaltet.

Neben diesem Speisekreislauf ist ein davon unabhängiger Aufbe­ reitungskreislauf für die beiden Vorratsbehälter VB1 und VB2 vorgesehen, der in ähnlicher Weise wie der Speisekreislauf ge­ staltet ist und über ein Ionenaustauschfilter IO-A geschlossen wird. Diesem Ionenaustauschfilter IO-A ist zweckmäßig ein Aktiv-Kohle-Filter AKF zur Ausfilterung von organischen Stof­ fen und ein mechanisches Filter MF zur Ausfilterung von festen Stoffen vorgeschaltet, so daß der Ionenaustauscher IO-A nicht unnötig mit Fremdstoffen belastet wird.

Zur Speisung dieses Aufbereitungskreislaufes sind die beiden Vorratsbehälter VB1 und VB2 mit je einem weiteren Abflußan­ schluß 11a bzw. 11b versehen, die über ein Drei-Wege-Ventil V3 wechselweise mit einer Pumpe P2 verbindbar sind, die über die Leitung 12 das Filtersystem speist. Von diesem führt dann die Leitung 13 die aufbereitete Reinigungsflüssigkeit über ein weiteres Drei-Wege-Ventil V4 entweder über den Zuführungsan­ schluß 14a für den Vorratsbehälter VB1 oder den Zuführungsan­ schluß 14b für den Vorratsbehälter VB2 dem jeweils in den Auf­ bereitungskreislauf eingeschalteten Vorratsbehälter zu. Die Ventilpaare V1/V2 und V3/V4 werden dazu von der Steuereinheit ST1 wechselweise umgeschaltet.

Damit nun die Aufbereitung wirkungsvoll betrieben werden kann, ist mit der Leitung 13 ebenfalls eine Meßeinrichtung M2 zur Messung des Reinheitsgrades der aufzubereitenden Reinigungs­ flüssigkeit verbunden, so daß über die Steuereinheit ST2 bei Erreichen des vorgegebenen Reinheitsgrades die Pumpe P2 wieder abgeschaltet und damit die Aufbereitung beendet wird. Um bei einer derartigen wechselweise erfolgenden Speisung einen kon­ tinuierlichen Reinigungsbetrieb zu ermöglichen und den Ionen­ austauscher IO-A optimal zu nutzen, muß das Volumen beider Vorratsbehälter VB1 und VB2 so bemessen sein, daß während der Dauer für die Aufbereitung der Reinigungsflüssigkeit aus dem einen Vorratsbehälter der andere Vorratsbehälter den Reinigungs­ prozeß kontinuierlich in ausreichendem Maße speisen kann, die Aufbereitung also jeweils gerade beendet ist, bevor die Um­ schaltung durch die Steuereinheit ST1 erfolgt, die auch jeweils die Pumpe P2 wieder einschaltet. Eine derartige Dimensionierung der Volumen der Vorratsbehälter sichert auch den geringstmögli­ chen Bedarf an Reinigungsflüssigkeit für die Reinigungsvorrich­ tung.

Kann die Reinigungsvorrichtung nicht kontinuierlich arbeiten, dann vergrößert sich zwangsläufig der Zeitabstand zwischen der Beendigung der Aufbereitung und der Umschaltung auf den jeweils anderen Vorratsbehälter. Der vom Filtersystem gebundene Anteil der Reinigungsflüssigkeit eines Vorratsbehälters verschmutzt dann zunehmend. Jedoch bleibt dies für den Reinigungsprozeß ohne Auswirkung, da dieser Teil der Reinigungsflüssigkeit nicht in den den Reinigungsprozeß gerade speisenden Vorratsbehälter zurückgeleitet wird, sondern immer in den Vorratsbehälter mit der nunmehr aufzubereitenden Reinigungsflüssigkeit.

Andererseits steigt mit optimaler Bemessung der Volumen der Vorratsbehälter die Wahrscheinlichkeit, daß auch bei einem diskontinuierlich verlaufenden Reinigungsprozeß schneller umge­ schaltet wird, so daß gleichzeitig die Belastung des Harzes im Ionenaustauscher IO-A verringert und dieses weniger schnell unbrauchbar wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Reinigen von im Rahmen eines chemischen Pro­ zesses behandelten Teilen, z.B. Leiterplatten, mit einer wässrigen Reinigungsflüssigkeit, die durch einen Ionenaus­ tauscher zwischenzeitlich aufbereitet und dem Reinigungsprozeß wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini­ gungsprozeß wechselweise von zwei getrennten Quellen mit einem, einen kontinuierlichen Betrieb sichernden begrenzten Volumen mit Reinigungsflüssigkeit gespeist wird und daß während der Speisung des Reinigungsprozesses durch die eine Quelle (z.B. VB1) die Reinigungsflüssigkeit der anderen Quelle (VB2) über den Ionenaustauscher (IO-A) geleitet und wieder aufbereitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Um­ schaltung von einer Quelle (z.B. VB1) auf die andere (VB2) zur Speisung des Reinigungsprozesses abhängig von einem vorge­ gebenen Verschmutzungsgrad der von der den Reinigungsprozeß speisenden Quelle (VB1) gelieferten Reinigungsflüssigkeit ge­ steuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbe­ reitung der verschmutzten Reinigungsflüssigkeit der jeweils vom Reinigungsprozeß abgekoppelten Quelle (z.B. VB2) durch den Ionenaustauscher (IO-A) abhängig vom Erreichen eines vorgege­ benen Reinheitsgrades der Reinigungsflüssigkeit beendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der aufzubereitenden Reinigungsflüssigkeit vorhandene feste Be­ standteile herausgefiltert werden, bevor sie dem Ionenaustau­ scher (IO-A) zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der, von festen Bestandteilen befreiten aufzubereitenden Reinigungs­ flüssigkeit außerdem vorhandene organische Bestandteile her­ ausgefiltert werden, bevor die Reinigungsflüssigkeit dem Ionen­ austauscher (IO-A) zugeführt wird.

6. Vorrichtung zum Reinigen vom im Rahmen eines chemischen Prozesses behandelten Teilen, z.B. Leiterplatten, mit einer wässrigen Reinigungsflüssigkeit, die durch einen Ionenaustau­ scher zwischenzeitlich aufbereitet und danach für den Reini­ gungsprozeß wieder bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Be­ reitstellung der Reinigungsflüssigkeit zwei getrennte Vorrats­ behälter (VB1 und VB2) vorgesehen sind, die über Steuerventile (V1, V2 bzw. V3, V4) wechselweise in den Flüssigkeitskreislauf des Reinigungsprozesses oder in einen über den Ionenaustauscher (IO-A) verlaufenden Aufbereitungskreislauf schaltbar sind, und daß die Vorratsbehälter (VB1, VB2) so dimensioniert sind, daß die Füllung eines Vorratsbehälters für die Dauer der Aufberei­ tung der Füllung des anderen Vorratsbehälters die unterbre­ chungsfreie Speisung des Reinigungsprozesses ermöglicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüs­ sigkreislauf des Reinigungsprozesses eine Meßeinrichtung (M1) zur Überwachung des Verschmutzungsgrades der Reinigungsflüs­ sigkeit vorgesehen ist und daß mit dieser Meßeinrichtung (M1) eine Steuereinheit (ST1) zur Umsteuerung der Steuerventile (V1 bis V4) für die beiden Vorratsbehälter (VB1 und VB2) bei Er­ reichen eines vorgegebenen Verschmutzungsgrades gekoppelt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufbe­ reitungskreislauf eine Meßeinrichtung (M2) zur Überwachung des Reinigungsgrades der aufzubereitenden Reinigungsflüssigkeit vorgesehen ist und daß mit dieser Meßeinrichtung (M2) eine Steuereinheit (ST2) zur Abschaltung des Aufbereitungsprozesses bei Erreichen eines vorgegebenen Reinheitsgrades gekoppelt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ionenaustauscher (IO-A) ein Filter (MF) zur Ausfilterung fester Bestandteile aus der verschmutzten Reinigungsflüssigkeit ange­ ordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Filter (MF) und dem Ionenaustauscher (IO-A) ein Aktiv- Kohle-Filter (AKF) angeordnet ist.