Sekundärrohstoff Kupfer. Recycling in der Leiterplattentechnik Dr. Klaus Wolfer Recource Management CBT

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1 Sekundärrohstoff Kupfer Recycling in der Leiterplattentechnik Dr. Klaus Wolfer Recource Management CBT

2 Die Unternehmensgruppe Würth Eine starke Familie Fast 10 Mrd. EUR Umsatz in Mitarbeiter weltweit Über 400 Gesellschaften in über 80 Ländern Familienunternehmen seit 1945 Seit 2003 A Rating

3 Leiterplattenfertigung Ausgangsprodukt Kupferkaschiertes, glasfaserverstärktes Epoxidharz Man unterscheidet Doppelseitige Leiterplatte (DS) Multilayer (mehrere Lagen verpresst) (ML) Seite 3

4 Leiterplattenfertigung Prozessschritte für DS und Außenlagen vereinfacht 1.Bohren 2.Durchkontaktieren 3.Imagetransfer 4.Leiterbahnaufbau 5.Ätzvorgang 6.Lötstoppmaske aufbringen 7.Endoberfläche aufbringen 8.Mechanische Endbearbeitung 9.Elektrisch prüfen Seite 4

5 Leiterplattenfertigung Prozessschritte für ML zusätzlich 1.Imagetransfer 2.Ätzvorgang 3.Verlegen 4.Verpressen 5. Ab hier Außenlagenfertigung Seite 5

6 Komplexe Fertigung Doppelseitige Leiterplatte 54 Einzelprozesse, davon 36 Nassprozesse Abwasseranfall: l/m² Leiterplatte 10 lagiger Multilayer 114 Einzelprozesse, davon 72 Nassprozesse Abwasseranfall: l/m² Leiterplatte Seite 6

7 Recyclingverfahren Ätzmedium Herkömmliche Technik: Kupferfreies Ätzmittel (Replenisher) wird zugegeben, wenn 150 g/l Kupfer überschritten sind Anlieferung Replenisher im Tankwagen Verbrauchtes Ätzmittel wird mit dem Tankwagen zur externen Verwertung gebracht Seite 7

8 Recyclingverfahren Ätzmedium Recyclingtechnik: Kombination aus Flüssig flüssig Extraktion und Elektrolyse Geschlossener Chemikalienkreislauf und Rückgewinnung von Kupfer Seite 8

9 Prozessbeschreibung Die Flüssig flüssig Extraktion besteht aus 4 Extraktionsstufen Extraktion von Kupfer aus der Ätzlösung 2. Extraktion von Kupfer aus dem Vorspülwasser 3. Reextraktion von Kupfer aus der organischen Phase mit schwefelsaurem Elektrolyten. Im Bypass wird Kupfer elektrolytisch abgeschieden 4. Extraktion von Kupfer aus dem Fließspülwasser (< 0,5 ppm Cu) Seite 9

10 MECER- Mixer Settler Funktionsprinzip Mixer: Innige Vermischung von wässriger und organischer Phase Settler: Funktioniert wie ein Ölabscheider Seite 10

11 Elektrolysezelle Stromausbeute > 95 % Kupferkonzentration: 25 +/- 5 g/l Regelung über Dichte Seite 11

12 Kupferernte Das Endprodukt ist 99,99 % reines Kupfer, was problemlos verkauft werden kann. Gewicht der Kupferplatten: Pro Stück kg Seite 12

13 Beispiel Würth Elektronik Aus 100 m² geätztem Laminat fallen über 30 kg gelöstes Kupfer an (35 µ Cu, ca. 50% Bildanteil) Seite 13

14 Beispiel Würth Elektronik Anfall 60 to Kupfer pro Jahr l Ätzlösung zur externen Verwertung Transport von 825 m³ Gefahrgutlösung pro Jahr Seite 14

15 Vorteile Ätzrecycling Seite 15

16 Vorteile Ätzrecycling $ $ $ Gewinn aus 1 kg Ätzlösung: 1 Ist Verbrauch Ätzlösung pro Jahr: kg Einsparung und Ertrag /Jahr Platzbedarf 40 m² Investition : Amortisationszeitraum: 1,5 Jahre $ $ $ Seite 16

17 Umweltrelevanz Recyclingverfahren X Reduktion Gefahrguttransport km/jahr Reduktion Gefahrgutmenge 825 m³/jahr Seite 17

18 Umweltrelevanz Recyclingverfahren Reduktion CO2 durch entfallenden Transport kg/jahr Seite 18

19 Ressourceneffizienzmaßnahmen an der zugehörigen Ätzlinie Alle Spülen mit UV Strahlern ausgerüstet (verhindert Verkeimung) Dosierungen Chemie geregelt (Leitwert, Redox, ph, Dichte) Dosierung Wasser geregelt (Leitwert) Wasserverbrauch nur 30 % der ersetzten Linie Nutzung Kompressor Abwärme zur Heizung spart > 50 % Heizenergie Versorgung Trockner mit gereinigter, warmer und trockener Abluft (Kompressor Kühlung) Seite 19

20 Ressourceneffizienzmaßnahmen saure Ätzlinie Beim Ätzprozess geht Kupfer in Lösung nach folgender Reaktionsgleichung Cu + CuCl2 2 CuCl Das Kupfer(I)chlorid muss damit die Reaktion nicht unterbrochen wird zu Kupfer (II) reoxidiert werden. 2 CuCl + 2 HCl + H2O2 2 CuCl2 + 2 H2O Seite 20

21 Ressourceneffizienzmaßnahmen saure Ätzlinie Vorteile der Sauerstoffoxidation auf einen Blick Deutlich verringerte Kosten für den Oxidationsprozess (< 15 % von H2O2) Keine giftigen Nebenprodukte (Chlorgas) Keine gefährlichen Oxidationsmittel Verbesserte Ätzqualität

22 Verbesserte Ätzqualität Wasserstoffperoxid Oxidation Sauerstoffoxidation Seite 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!