전기화학반응에 의한 폐염화동부식액의 재생 및 구리 회수에 관한 연구 = (A) study on electrochemical regeneration of etchant and copper recovery

국문 초록 (Abstract)

PCB의 에칭폐수를 전기화학적 방법을 이용하여 양극에서 이를 재생하고, 음극에서 구리를 석출하기 위한 실험을 하였다. 에칭 공정 중에 사용되는 염화동부식액은 계속되는 에칭 공정에 의해 에칭액 속의 구리 농도 상승과 부식액의 ORP의 저하로 인하여 에칭 능력이 떨어지게 된다. 이러한 식각폐액은 현재 주로 화학적으로 재생되고 있으나 많은 환경적 문제점을 야기한다. 그래서 전기화학적 반응을 이용하여 폐염화동부식액을 재생시키는 방법이 최근 들어 각광을 받고 있다.
본 연구에서는 이러한 염화동의 전기적 재생장치를 개발하기 위한 기초실험을 수행하였다. 폐액처리 반응조는 양이온 교환막을 사이에 두어 양극액과 음극액이 서로 섞이지 않게 순환을 하도록 제작하였다. 양극조에는 폐부식액을 흐르게 하고 음극조에는 4M농도의 염산수용액에 폐부식액을 부피비로 1/10정도 첨가하여 순환하게 하였다. 양극액과 음극액에 전극을 삽입하고 반응을 진행하였으며 양극액의ORP가 적정 ORP가 되도록 공급 전원을 제어를 하였다. 음극에서는 환원이 일어나면서 액 속에 있는 Cu이온들이 극판에서 입자상의 구리 금속이 되면서 석출되도록 하였다.
전류 밀도는 높을수록, 음극액의 구리농도는 너무 낮거나 높지 않은 범위에서, 전극간 거리가 짧을수록 높은 구리석출량을 나타냈다. 음극액의 구리 농도가 10g/l에서 전류 밀도 300mA/cm2조건에서 음극실의 구리농도를 유지하기 위해 양극액을200ml/hr의 속도로 투입하였을 때 가장 높은 구리 산출양을 보였다. 아울러 양극과 음극판의 상태에 따라 구리의 석출량이 크게 변화하게 되므로 시간이 지나면서 극판의 상태를 적절히 재생시켜 주는 것이 필요한 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 = ⅰ
• List of figures = ⅲ
• List of tables = v
• 1. 서 론 = 1
• 2. 이 론 = 4
• 2.1. PCB 제조공정의 개요 = 4
• 2.1.1. PCB의 정의 = 4
• 2.1.2. PCB의 산업 현황 = 5
• 2.1.3. PCB의 제조공정 = 7
• 2.1.4. 식각 공정 (Etching) = 8
• 2.2. 염화동 부식액의 전기적 재생 = 10
• 2.3. 패러데이 법칙 = 13
• 2.4. Electrolysis = 15
• 2.5. SEM (scanning electron mircoscope) = 16
• 3. 실 험 = 18
• 3.1. 실험용액 = 18
• 3.2. 실험장치 = 19
• 3.3. 실험방법 = 21
• 3.4. 분석방법 = 22
• 3.4.1. ORP 측정 = 22
• 3.4.2. SEM 측정 = 22
• 3.4.3. Cu 농도 측정 = 23
• 4. 결과 및 고찰 = 24
• 4.1. 음극실의 구리 이온 농도에 따른 영향 = 24
• 4.2. 전류 밀도 변화에 따른 영향 = 26
• 4.3. 전극거리에 따른 영향 = 29
• 4.4. 반응시간에 따른 영향 = 30
• 4.5. 양극액 주입에 따른 영향 = 31
• 4.6. 전극 상태에 따른 영향 = 34
• 4.6.1. 양극 상태의 영향 = 34
• 4.6.2. 음극 상태의 영향 = 35
• 4.7. 전극물질의 종류에 따른 영향 = 37
• 4.8. 본 연구 결과의 Scale-up = 38
• 5. 결 론 = 40
• 6. 참고 문헌 = 42
• Abstract = 44