專(zhuān)利名稱(chēng)：表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及一種無(wú)電鍍鎳之鍍液成分的循環(huán)利用方法，其通過(guò)在表面處理濕制程中利用納米篩網(wǎng)裝置及逆滲透膜裝置回收次磷酸型無(wú)電鍍鎳(Hypophosphite TypeElectroless Nickel)的鍍液或清洗液中所含的鎳。
背景技術(shù)：
許多機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)工具、半導(dǎo)體產(chǎn)品或電子組件載具都需要特定的表面處理以改善其表面機(jī)械強(qiáng)度并防止刮傷或龜裂，或提高抗氧化或抗腐蝕能力，或加強(qiáng)結(jié)合力，或增進(jìn)視覺(jué)美觀效果。由于鎳具有相當(dāng)良好的保護(hù)功能，比如耐酸、耐鹼、耐腐蝕，因此一般常使用電鍍鎳或化學(xué)鍍鎳的表面處理制程，用以形成高質(zhì)量的鎳層。在半導(dǎo)體的集成電路(IC)的構(gòu)裝制程中，尤其是對(duì)于覆晶(Flip Chip)和晶圓級(jí)芯片尺寸構(gòu)裝(Wafer Level Chip Scale Packaging, WLCSP),需要形成凸塊底下金屬層(Under Bump Metallurgy, UBM)，用以當(dāng)作凸塊(Bump)與招墊(Al Pad)之間的焊接表面(Solderable Surface)和擴(kuò)散阻障層(Diffusion Barrier Layer),而無(wú)電鍛(化學(xué)電鍛)鎳金(Electroless Nickel/Gold, E-Ni/Au)制程來(lái)生長(zhǎng)較厚的 UBM 層。此外，在當(dāng)作電子組件載具的印刷電路板(PCB)中，需要形成金手指(GoldFinger)或邊接頭(Edge Connector),用以連接插槽(Slot),而金手指中金層與銅層之間常需要形成鎳層，以作為金層與銅 層之間的屏障，防止銅漂移(Migration)。因此，需要無(wú)電鍍或化學(xué)鍍鎳(Electroless Nickel, E-Ni)制程以形成所需的鎳層。在現(xiàn)有技術(shù)中，形成所需鎳層后，還需要進(jìn)行清洗處理，以去除殘留在鎳層上的鍍液，而一般是利用清洗槽容置當(dāng)作清洗液的去離子水，并以浸泡方式清洗鎳層的表面，所以清洗后的清洗液會(huì)包含少量的鍍液成分。一般的，憐酸型無(wú)電鍛鎮(zhèn)(Hypophosphate Type Electroless Nickel)的鍛液可包含鎳離子、還原劑、螯合劑(錯(cuò)合劑)、酸鹼緩沖劑、穩(wěn)定劑，其中鎳離子是來(lái)自無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，比如硫酸鎳；還原劑可包括次磷酸鈉(NaH2P02)，用以進(jìn)行鎳離子的還原反應(yīng)；螯合劑可包括朽1檬酸(Citric Acid)、正磷酸、蘋(píng)果酸(malic acid)、乳酸、琥拍酸(succinic acid)、氨基乙酸(glycine)、醋酸，可藉錯(cuò)化合反應(yīng)以控制鍍液中自由鎳離子的活性；酸堿緩沖劑可包括無(wú)機(jī)酸、氫氧化銨、氫氧化鈉，緩沖鍍液用以在析出鎳層時(shí)酸堿值持續(xù)下降的變化；穩(wěn)定齊U，比如輕基酸(Hydroxyl Acid),可鎖住微細(xì)沉淀物，比如秘(Bi)、鉛(Pb)、錫(Sn)催化齊U，以防止變成還原反應(yīng)的成核位置，可避免鍍液被分解。在形成鎳層的過(guò)程中，鍍液中的鎳離子還原成金屬鎳，且正磷酸氧化成正磷酸，因此需要不斷補(bǔ)充新的這些化合物，而清洗液所包含的鍍液成分，比如鎳離子，需要進(jìn)行回收以符合環(huán)保法規(guī)的規(guī)定，同時(shí)，鎳、磷酸、羥基酸是昂貴的原料，需要再利用以降低整體制程的成本。在回收鎳的現(xiàn)有技術(shù)中，一般是將其他濕制程中所產(chǎn)生的廢水集中后，由廢水處理設(shè)備進(jìn)行可再利用資源的回收以及有害物質(zhì)的去除或減低化學(xué)需氧量(ChemicalOxygen Demand, COD),形成最終污泥,再以掩埋處理。然而,現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于,集中后的廢水量相當(dāng)龐大，需要大型的廢水處理設(shè)備，且所含有的待處理物質(zhì)太復(fù)雜且多樣，影響整體回收處理的經(jīng)濟(jì)效率及操作可靠度。因此，需要一種表面處理濕制程含磷無(wú)電鍍鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，可即時(shí)處理鍍液及清洗液中可再利用物質(zhì)的回收，同時(shí)不產(chǎn)生污泥，進(jìn)而解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在提供一種表面處理濕制程含磷無(wú)電鍍鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，是用以回收無(wú)電鍍鎳的鍍液或清洗液中所包含的有用成分，包含至少鎳、磷酸鹽(Phosphate)、螯合劑錯(cuò)合物(Chelate Complex)及其他可再利用的化學(xué)物質(zhì),且本發(fā)明的循環(huán)利用方法主要包括利用碳纖維過(guò)濾器對(duì)鍍液或清洗液進(jìn)行除氯處理；利用由納米薄膜及逆滲透膜構(gòu)成的分離裝置進(jìn)行分離處理，藉以分離水、硫酸鎳、磷酸鹽，螯合劑錯(cuò)合物；利用吸附裝置吸附殘余雜質(zhì)產(chǎn)生具去離子水等級(jí)的回收清洗液；利用沉積分離裝置進(jìn)行沉積分離處理，去除氧化的重金屬(催化劑)以分離回收液；利用磷酸鹽及硫酸鹽的純化裝置進(jìn)行純化處理以產(chǎn)生含鈣液及含酸回收液；利用調(diào)配裝置進(jìn)行調(diào)配處理，將回收清洗液，提供鍍槽進(jìn)行無(wú)電鍍鎳制程，或提供清洗槽進(jìn)行清洗制程。上述的分離裝置可包括第一納米篩網(wǎng)裝置及第一逆滲透裝置，用以分別進(jìn)行分子級(jí)篩除處理及逆滲透處理，而純化裝置包括鈣沉淀槽、第二納米篩網(wǎng)裝置及第二逆滲透裝置，可藉鈣沉淀槽去除磷酸鈣，由第二納米篩網(wǎng)裝置分離出尚未沉淀的硫酸鈣，并用第二逆滲透裝置分離出含水自由鈉(Free Sodium with Water)、有機(jī)酸及螯合劑。因此，本發(fā)明可提高表面處理濕制程含磷無(wú)電鍍鎳資源的循環(huán)再利用，包括鍍液或清洗液，進(jìn)而達(dá)到減廢及零排放的目的。


圖1為本發(fā)明表 面處理濕制程含磷無(wú)電鍍鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法的流程 圖2為本發(fā)明循環(huán)利用方法的示意 以上各圖中所示符號(hào)所指示之組件分別為
10除氯裝置、20分離裝置、21第一納米篩網(wǎng)裝置、23第一逆滲透裝置、30第一吸附裝置、40沉積分離裝置、50純化裝置、51鈣沉淀槽、53第二納米篩網(wǎng)裝置、55第二逆滲透裝置、60第二吸附裝置、DI回收清洗液、LI待處理液、L2過(guò)濾液、L3第一濃縮液、L4第二濃縮液、L5含鈉滲透液、L6沉淀混合液、L7篩網(wǎng)滲透液、L8逆滲透液、LP第一滲透液、WA含酸回收液、WC含鈣液、WD回收液、WN沉積分離回收液、SlO除氯處理、S20分離處理、S30吸附處理、S40沉積分離處理、S50純化處理、S60調(diào)配處理。
具體實(shí)施例方式以下配合圖式及組件符號(hào)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說(shuō)明，使熟習(xí)該項(xiàng)技藝者在研讀本說(shuō)明書(shū)后能據(jù)以實(shí)施。
參閱圖1，本發(fā)明表面處理濕制程含磷無(wú)電鍍鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法包括依序進(jìn)行步驟SlO的除氯處理、步驟S20的分離處理、步驟S30的吸附處理、步驟S40的沉積分離處理、步驟S50的純化處理以及步驟S60的調(diào)配處理，用以回收表面處理制程中無(wú)電鍍鎳(!Electroless Nickel)的鍍液或清洗液所包含的有用成分,包括鎳、磷酸鹽、螯合劑錯(cuò)合物及其他可再利用的化學(xué)物質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生可再利用的再生鍍液或再生清洗液。上述的表面處理制程可包括不需電力的無(wú)電鍍鎳(化學(xué)鍍鎳)制程，此外，本發(fā)明也應(yīng)用于需要電力的電鍍鎳制程。要注意的是，為進(jìn)一步請(qǐng)楚說(shuō)明本發(fā)明處理方法的特征，請(qǐng)同時(shí)參閱圖2，即本發(fā)明循環(huán)利用方法的示意圖。此外，上述的鍍液或清洗液進(jìn)一步包含固態(tài)顆粒、有機(jī)雜質(zhì)、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、重金屬催化劑、螯合劑、鈉、鉀及銨的任意一種，其中無(wú)機(jī)酸包括次磷酸鹽、亞磷酸(PhosphorousAcid)及硫酸的任意一種，有機(jī)酸包括乳酸、蘋(píng)果酸(malic acid)、醋酸、氨基乙酸(glycine)及琥拍酸(succinic acid)的任一種,該重金屬催化劑主要是包含秘、鉛及錫的 任意一種。首先，在步驟SlO中利用除氯裝置10對(duì)儲(chǔ)存槽(圖中未顯示)中所儲(chǔ)存的待處理液LI進(jìn)行除氯處理，其中待處理液LI可為表面處理制程中的鍍液或清洗液，且除氯裝置10可為碳纖維過(guò)濾器，是具有吸附氯及雜質(zhì)的碳纖維，可用以去除待處理液中所包含的氯、固態(tài)顆粒及有機(jī)雜質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生過(guò)濾液L2?？墒褂锰祭w維過(guò)濾器或離子交換過(guò)濾器當(dāng)作除氯裝置10。此外，過(guò)濾液L2可回送至儲(chǔ)存槽進(jìn)行混合，或直接傳送給下一級(jí)處理裝置，比如圖2所示的分離裝置20。接著在步驟S20中，利用分離裝置20對(duì)來(lái)自除氯裝置10的過(guò)濾液L2或來(lái)自?xún)?chǔ)存槽的待處理液LI進(jìn)行分離處理，藉以分離水、硫酸鎳、磷酸鹽，螯合劑錯(cuò)合物，并產(chǎn)生第一濃縮液L3、第二濃縮液L4以及含鈉滲透液L5，其中分離裝置20進(jìn)一步包括第一納米篩網(wǎng)裝置21及第一逆滲透裝置23。第一納米篩網(wǎng)裝置21具有分子級(jí)納米篩網(wǎng)，并將過(guò)濾液L2或待處理液LI分離成第一濃縮液L3以及第一滲透液LP，其中第一濃縮液L3包含檸檬酸、硫酸鎳及重金屬催化劑的至少其中之一，而第一滲透液LP可包含次磷酸鹽、正磷酸、乳酸、蘋(píng)果酸、硫酸、醋酸、鉀、銨、鈉、氨基乙酸及琥珀酸的至少其中之一。第一逆滲透裝置23系藉高壓泵(圖中未顯示)接收第一滲透液LP，且第一逆滲透裝置23具有逆滲透膜以提供逆滲透功能，用以將第一滲透液LP分離成第二濃縮液L4以及含鈉滲透液L5，其中第二濃縮液L4包含第一滲透液LP中鈉以外的其他成分，而含鈉滲透液L5只包含鈉而不包含第一滲透液LP的其他成分。進(jìn)入步驟S30，利用第一吸附裝置30吸附含鈉滲透液L5中的鈉及殘余的雜質(zhì)，產(chǎn)生具去離水等級(jí)的回收清洗液DI，可以當(dāng)作清洗液，或可用以調(diào)配鍍液成分，其中第一吸附裝置30包含樹(shù)脂。在步驟S40中，利用沉積分離裝置40進(jìn)行沉積分離處理，用以去除氧化的重金屬(催化劑)，是將第一濃縮液L3中的鎳及氧化的重金屬催化劑以電氣沉積方式將離子態(tài)的鎳、鉍，鉛，錫還原成金屬態(tài)而析出，而形成不含鎳、鉍，鉛，錫的沉積分離回收液WN。然后在步驟S50中，利用純化裝置50對(duì)第二濃縮液L4進(jìn)行純化處理，藉以產(chǎn)生含鈣液WC以及含酸回收液WA，且純化裝置50包括鈣沉淀槽51、第二納米篩網(wǎng)裝置53及第二逆滲透裝置55。鈣沉淀槽51具有熟石灰Ca (OH) 2，用以提供鈣來(lái)源，可結(jié)合第二濃縮液L4中的次磷酸、正磷酸及硫酸而產(chǎn)生次磷酸鈣、正磷酸鈣及硫酸鈣沉淀物，進(jìn)而形成沉淀混合液L6。第二納米篩網(wǎng)裝置53藉納米篩網(wǎng)篩除分離沉淀混合液L6中的磷酸鈣沉淀物，形成篩網(wǎng)滲透液L7以及含鈣液WC，且篩網(wǎng)滲透液L7不含鈣，而含鈣液WC包含次磷酸鈣、正磷酸鈣、硫酸鈣沉淀物而富含鈣，此外還包含螯合劑。第二逆滲透裝置55藉逆滲透膜分離篩網(wǎng)滲透液L7中的有機(jī)酸及硫酸鈣沉淀物，形成含酸回收液WA以及逆滲透液L8，并留下硫酸鈣沉淀物，而含酸回收液WA富含有機(jī)酸。此外，逆滲透液L8進(jìn)一步傳送至第二吸附裝置60，且第二吸附裝置60包含樹(shù)脂，用以吸附逆滲透液L8中殘余的離子，產(chǎn)生具有去離子水等級(jí)的回收液WD，可供再利用。最后，進(jìn)行步驟S60的調(diào)配處理，利用調(diào)配裝置(圖中未顯示)，將沉積分離回收液WN、含酸回收液WA、回收液WD以及回收清洗液DI調(diào)配成具最佳成分組合的再生鍍液或再生清洗液，可分別提供鍍槽進(jìn)行鍍鎳制程，以及提供清洗槽進(jìn)行清洗制程。上述本發(fā)明方法的特點(diǎn)在于，可直接對(duì)鍍液或清洗液進(jìn)行鎳資源的回收，且本發(fā)明利用碳纖維過(guò)濾器進(jìn)行初步過(guò)濾，以保護(hù)后續(xù)處理裝置，且利用納米篩網(wǎng)裝置及逆滲透裝置進(jìn)行分離濃縮處理，再配合樹(shù)脂吸附裝置的吸附作用產(chǎn)生去離水，同時(shí)藉鈣沉淀槽產(chǎn)生磷酸鈣及硫酸鈣沉淀物，以供后處理裝置分離磷酸及硫酸，并藉沉積分離裝置的電氣沉積還原反應(yīng)以析出金屬態(tài)的秘，鉛，錫，以供再利用，因此達(dá)到鎳資源的循環(huán)再利用，以及減廢、零排放的目的。以上所述僅用 于解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是在相同的發(fā)明精神下所做有關(guān)本發(fā)明的任何修飾或變動(dòng)，均包括在本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，是用以回收表面處理濕制程中無(wú)電鍍鎳的鍍液或清洗液所至少包含的鎳、磷酸鹽(Phosphate)、螯合劑錯(cuò)合物(Chelate Complex),并產(chǎn)生再生液,且該鍍液或該清洗液進(jìn)一步至少包含固態(tài)顆粒、有機(jī)雜質(zhì)、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、重金屬催化劑、螯合劑、鈉、鉀及銨的任意一種，該無(wú)機(jī)酸至少包括次磷酸鹽、正磷酸及硫酸中的任意一種，該有機(jī)酸至少包括次磷酸鹽、正磷酸、乳酸、蘋(píng)果酸(malic acid)、醋酸、氨基乙酸(glycine)及琥拍酸(succinic acid)的任意一種,其特征在于，該方法包括以下步驟 利用除氯裝置對(duì)儲(chǔ)存槽所儲(chǔ)存的待處理液進(jìn)行除氯處理，去除該待處理液中的氯以產(chǎn)生過(guò)濾液，且該待處理液包括該鍍液或該清洗液，而該過(guò)濾液系回送至該儲(chǔ)存槽或傳送出去; 利用分離裝置對(duì)來(lái)自該除氯裝置的過(guò)濾液或來(lái)自該儲(chǔ)存槽的待處理液以進(jìn)行分離處理，且該分離裝置包括第一納米篩網(wǎng)裝置以及第一逆滲透裝置，而該分離處理包括第一納米篩網(wǎng)分離處理以及第一逆滲透分離處理，其中 該第一納米篩網(wǎng)分離處理是利用該第一納米篩網(wǎng)裝置將該過(guò)濾液或該待處理液分離成第一濃縮液以及第一滲透液，且該第一納米篩網(wǎng)裝置具有分子級(jí)納米篩網(wǎng)，其中該第一濃縮液至少包含檸檬酸、硫酸鎳及重金屬催化劑中的任意一種，而該第一滲透液至少包含次磷酸鹽、正磷酸、乳酸、蘋(píng)果酸、硫酸、醋酸、鉀、銨、鈉、氨基乙酸及琥珀酸中的任意一種；以及 該第一逆滲透分離處理是利用具有逆滲透膜的該第一逆滲透裝置，經(jīng)高壓泵接收第一滲透液，而將該第一滲透液分離成第二濃縮液以及含鈉滲透液，其中該第二濃縮液包含第一滲透液中鈉以外的其他成分，而該含鈉滲透液只包含鈉而不包含該第一滲透液的其他成分； 利用第一吸附裝置以進(jìn)行吸附處理，用以吸附該含鈉滲透液中的鈉及殘余雜質(zhì)以產(chǎn)生具去離水等級(jí)的回收清洗液； 利用沉積分離裝置以進(jìn)行沉積分離處理，用以將該第一濃縮液中的鎳及重金屬催化劑以電氣沉積方式還原成金屬態(tài)而析出，產(chǎn)生沉積分離回收液； 利用純化裝置對(duì)該第二濃縮液以進(jìn)行純化處理，以產(chǎn)生含鈣液及含酸回收液，且該純化處理包括鈣沉淀處理、第二納米篩網(wǎng)分離處理以及第二逆滲透分離處理 該鈣沉淀處理是利用鈣來(lái)源以結(jié)合該第二濃縮液中的次磷酸、正磷酸及硫酸而產(chǎn)生次磷酸鈣、正磷酸鈣及硫酸鈣沉淀物，進(jìn)而形成包含次磷酸鈣、正磷酸鈣及硫酸鈣沉淀物的沉淀混合液； 該第二納米篩網(wǎng)分離處理是利用具納米篩網(wǎng)的第二納米篩網(wǎng)裝置，以篩除分離該沉淀混合液中的磷酸鈣沉淀物，形成篩網(wǎng)滲透液以及含鈣液，且該篩網(wǎng)滲透液系不含鈣，該含鈣液系包含次磷酸鈣、正磷酸鈣、硫酸鈣及螯合劑沉淀物；以及 該第二逆滲透分離處理系利用具有逆滲透膜的第二逆滲透裝置，以分離該篩網(wǎng)滲透液中的有機(jī)酸及硫酸鈣沉淀物，形成含酸回收液以及逆滲透液，并留下該硫酸鈣沉淀物，而該含酸回收液富含有機(jī)酸，該逆滲透液被傳送至第二吸附裝置，經(jīng)吸附處理后產(chǎn)生回收液；以及 利用調(diào)配裝置以進(jìn)行調(diào)配處理，將該回收清洗液、沉積分離回收液、該含酸回收液及該回收液配制組合成該再生液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，其特征在于，所述的重金屬催化劑至少包含鉍、鉛及錫中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，其特征在于，所述的除氯處理進(jìn)一步包括利用一臭氧處理器，用以產(chǎn)生臭氧并藉臭氧以氧化及去除殘余的有機(jī)雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，其特征在于，所述除氯裝置包括碳纖維過(guò)濾器、活性碳過(guò)濾器或離子交換樹(shù)脂過(guò)濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，其特征在于，所述的鈣來(lái)源包括熟石灰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，其特征在于，所述的第一吸附裝置包含樹(shù)脂，且該第二吸附裝置包含樹(shù)脂。
全文摘要
一種表面處理濕制程含磷無(wú)電鎳的鍍液成分的循環(huán)利用方法，包括如下步驟利用碳纖維過(guò)濾器對(duì)鍍液或清洗液進(jìn)行除氯處理以去除氯；利用分離裝置進(jìn)行分離處理；利用具樹(shù)脂的吸附裝置進(jìn)行吸附處理，吸附殘余雜質(zhì)產(chǎn)生具去離子水等級(jí)的回收清洗液；利用沉積分離裝置進(jìn)行沉積分離處理以去除重金屬催化劑，并產(chǎn)生沉積分離回收液；利用純化裝置進(jìn)行純化處理，以產(chǎn)生含鈣液及含酸回收液；利用調(diào)配裝置進(jìn)行調(diào)配處理，將回收清洗液、沉積分離回收液及含酸回收液組合成可再利用的再生液。因此，本發(fā)明可提高鎳資源的循環(huán)再利用，達(dá)到減廢及零排放的目的。
文檔編號(hào)C02F1/28GK103043814SQ201210272800
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者傅新民, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名 申請(qǐng)人:華夏新資源有限公司