Раствор обезжиривания для печатных плат
Чем обезжирить плату
Если вы решили заняться домашней металлизацией отверстий в печатных платах, то для их качественного изготовления понадобится необходимый минимум растворов. Одним из таких растворов является раствор обезжиривания. Без этого раствора не получится достойной адгезии осажденной меди к фольге текстолита, в результате чего нанесенная гальванически медь будет слазить с платы как кожа после загара. В этой статье, я расскажу как приготовить данный раствор обезжиривания.
Результат плохого обезжиривания
Чтобы вы понимали, к чему может привести игнорирование тех. процесса при металлизации отверстий, покажу результаты металлизации, когда не применялся раствор обезжиривания…
Все фото кликабельны, также наведя на миниатюру мышкой, можно прочитать комментарий к ней во всплывающем диалоге.
Хотел отметить, данный эффект шелушения платы происходит не только при игнорировании этапа обезжиривания, но и не соблюдения дальнейшей карты металлизации, ссылка на которою будет указана в конце статьи.
Раствор обезжиривания
Думаю теперь понятно для чего нужен раствор обезжиривания и пора приступить к его изготовлению.
Рецепт раствора на 1 литр.
NaOH едкий натр — 50 гр.
Na2CO3 кальцинированная сода — 30 гр.
Na3PO4*12h3O фосфорнокислый натрий 3 зам. 12 водный (тринатрийфосфат) — 30 гр.
Na2SiO3 силикат натрия (жидкое стекло, канцелярский клей) — 5 гр.
h3O вода — 1 литр.
Реактивы, которые применялись при изготовлении данного раствора.
Рецептура раствора не критична, реактивов можно брать на глазок. Но сразу хочу сказать, что тут не работает правило «чем больше тем лучше», то есть если взять количество реактивов с избытком, то это не приведет к улучшению свойств обезжиривания. В связи с этим советую придерживаться рецептуры, по крайней мере сэкономите на реактивах.
Также хочу дополнить, если у вас нет едкого натра (NaOH), то можно вместо него использовать средство для чистки труб «Крот». В его составе имеется NaOH. Брать его нужно по весу в три раза больше, то есть если по рецептуре 50 грамм NaOH, то раствора «Крота» нужно брать примерно 150 грамм.
Фосфорнокислый натрий (тринатрийфосфат) можно заменить на стиральный порошок, смотрите в рецептуре порошка наличие фосфатов, если имеются, то этот порошок пригоден для этого раствора. Обычно содержание фосфатов в стиральном порошке равно 15..30%, значит порошка нужно брать примерно 100..130 грамм на 1 литр раствора обезжиривания.
Порядок изготовления раствора обезжиривания
У меня все реактивы есть и дальнейший процесс приготовления будет показан на них. Приготавливаться будет 1,5 литра раствора, в связи с этим количество реактивов будет умножено на 1,5.
1. Берем 50*1,5 = 75 грамм NaOH и растворяем его в 700..800 мл. теплой воды (воду можно взять водопроводную).
2. Взвешиваем 30*1,5 = 45 грамм кальцинированной соды и растворяем ее в растворе NaOH.
3. Берем 30*1,5 = 45 грамм тринатрийфосфата и растворяем его в растворе кальцинированной соды и NaOH.
4. Канцелярский клей взял на глазок, это примерно 1,5..2 см. по уровню в пузырьке и смешал с основным раствором.
5. Дальше переливаем раствор в пластиковую 1,5 литровую бутылку и доливаем ее до верху водой, хорошо перемешиваем.
6. В результате получился вот такой раствор обезжиривания, дешево и сердито.
Раствор по внешнему виду мутный, затем в процессе эксплуатации на дне бутылки образуется взвесистый осадок — это нормально. Перед применением раствора, бутылку необходимо хорошо встряхнуть и вылить в емкость где будет происходить процесс обезжиривания.
Температура раствора при обезжиривании 60..100 градусов. Лучший результат обезжиривания получается при кипячении раствора, то есть при рабочей температуре 100 градусов Цельсия.
Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/rastvor-obez
Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.
Как пользоваться раствором обезжиривания
Берется текстолит, обрабатываться мелкой шкуркой с водой, зерно 1000. Затем плата обрабатывается (погружается в раствор и протирается в нем) сначала уайт спиритом, затем ацетоном (или 646 растворителем), затем спиртом. Это нужно для того, чтобы удалить с поверхности меди окислы, какие то трудно растворимые отложения из отверстий. Затем плата моется губкой с моющим средством типа «Пемолюкса» (порошок).
Казалось бы, куда еще больше обрабатывать плату, вроде и так пойдет. Нет не пойдет, на самом деле, на плате все еще остается тонкий слой всяких различных загрязнений, который не даст нормально сцепится нанесенному химическим путем слою меди с основной медью на текстолите. В результате чего получится брак и плату останется только выкинуть.
Как я и писал выше, в растворе на дне образовался осадок, встряхиваем бутылку перед обезжириванием.
После всех предварительных манипуляций с платой, кидаем ее в раствор обезжиривания и греем до кипения (на плате до обезжиривания, видно, что вода собирается каплями на поверхности).
Обычно после 5 минут нахождения в 100 градусном растворе обезжиривания, плата очищается от жиров полностью.
Проверяется это по поверхностному натяжению воды. Вынимаем плату из раствора обезжиривания и промываем ее сначала в горячей воде, затем в холодной. Плата должна выглядеть как зеркало, если вода скатывается с поверхности меди, то продолжаем кипятить плату в растворе, постоянно контролируя процесс (вынимаем, промываем, смотрим).
Вид текстолита после обезжиривания. Вода лежит на поверхности текстолита как зеркало, ни куда не скатывается.
Если это так, то плата готова к следующему этапу металлизации, который будет описан в «этой статье — карте» металлизации (тут будет ссылка на эту статью).
Заключение
Работать с платой только пинцетом, ни каких пальцев! Хранится раствор долго, у меня простоял год и работоспособен.
Ну вроде бы всё, если возникнут вопросы, то задавайте в комментариях.
Соавтор статьи — mial с форума РадиоКот (чтобы увидеть профиль, нужна регистрация на форуме).
Всем не жирных плат.
Автор статьи: Admin Whoby.Ru
Еще записи по теме
Химия для электронщика | Практическая электроника
Какой же электронщик сможет обойтись без химии? Думаю, что таких нет :-). На фото стандартный набор химии электронщика-ремонтника.
Итак, погнали:
1) Флюс паяльный спиртоканифольный. Применяется для пайки элементов радиомонтажа и печатных плат. Состоит из канифоли, растворенной в спирте. Очень удобная вещь при пайке, просто окуните зашкуренный проводок в него и потом олудите припоем. Лучше использовать его, чем экспонат номер 2 🙂
2) Канифоль сосновая. Стоит копейки, незаменимая вещь при пайке.
3) Ацетон. Хороший растворитель. С помощью него очень удобно отмывать флюс после пайки. Раньше я использовал его, но теперь у меня для этого есть экспонат под номером 6.
4) Дигризер. Мощная вещь! Представляет собой специальную смесь сильнодействующих растворителей. Быстро и надежно удаляет масла и жиры. Эффективное средство против сильных масляных и других случаев загрязнения. Обладает водо и влагооталкивающим действием.
5) Флюсплюс. Думаю, знакомый вам гелевый флюс. Применяется для деликатной пайки мелких радиокомпонентов, а также для демонтажа и монтажа компонентов поверхностного монтажа (разберете свой телефон – увидите на плате все эти компоненты поверхностного монтажа).
6) Флюс офф. Мягкий, но эффективный очиститель. Особенно хорошо подходит для мягкой, но интенсивной чистки печатных плат, электронных модулей и других электронных компонентов. Также пригоден для обезжиривания электронных приборов в целом и их частей. Отличная замена экспонату номер 3 :-).
7) Изопропанол, или подробнее, изоприловый спирт. Превосходное средство для эффективной очистки различных поверхностей: печатные платы, контакты реле, компоненты и оборудование. Прекрасно также справляется со своей задачей по очистке линз от какашек разного рода, стекол, объективов, оконных стекол, хрусталя, зеркал.
8) Хлорное железо. Применяется для травления медных сплавов, печатных плат.
9) Бензин “Калоша” или, если сказать по-научному, нефрас. Превосходное средство для мягкой, но эффективной очистки различных механизмов. В радиоэлектронике используется для промывки печатных плат обычно в смеси со спиртом 1:1.
Будьте осторожны! Все очистители и спиртканифоль
Процесс химической металлизации печатных плат и диэлектриков
Рецепт раствора для активации диэлектриков
В этой статье я вам расскажу вам как приготовить простой раствор для активации печатных плат или каких либо других диэлектриков. Также покажу на примере порядок работы с данным активатором диэлектриков.
Приготовление активатора
Рецепт раствора на 0,5 литра
Серебро — 0,1..0,2 гр
Кальцинированная сода — 1,5..2 гр
Азотная кислота (конц.) — 1 мл
Аммиак 25% — 5 мл (или аптечный 10% — 15 мл)
Дистиллированная вода — 500 мл
Берем серебро, так как я взял ювелирную цепочку, то в ней содержится медь, поэтому было взято 0,24 грамма. Если серебро чистое, то берите 0,1..0,2 грамма. На весах не отображается 0, поэтому кажется что взято 7,24 грамма, не обращайте внимания.
Растворяем серебро в разбавленной 1:1 азотной кислоте (1 мл кислоты + 1 мл воды).
Взвешиваем 1,5 грамма кальцинированной соды.
Растворяем кальцинированную соду в 5 мл воды, затем набираем раствор в шприц и добавляем его к раствору растворенного серебра в азотке. Добавляем потихоньку, так как в результате реакции выделяется углекислый газ и происходить бурное шипение.
После добавления кальцинированный соды к серебру, получаем вот такой мутный раствор. К данному раствору приливаем 5 мл 25% аммиака или 15 мл аптечного 10% аммиака.
В результате реакции с аммиаком, раствор станет прозрачным и бесцветным (если использовалось чистое серебро). Из за того было применено ювелирное серебро, то в составе его присутствует медь, она то и дала раствору этот синий оттенок. Присутствие меди в растворе, никак не влияет на его активирующие способности, можно не обращать на это внимание.
Наливаем в емкость 500 мл воды и переливаем туда получившийся аммиачный комплекс серебра. Хорошо перемешиваем и активатор готов к применению.
Приготовление раствора сенсибилизации
Сенсибилизатор — это неотъемлемая часть процесса химической металлизации. Раствор сенсибилизации приготавливается на основе хлорида олова и соляной кислоты.
Так как раствор хлорида олова долго не живет, в нем двухвалентное хлорное олово окисляется до четырехвалентного буквально за короткое время, то его нужно модернизировать и исключить процесс окисления.
Для этого в раствор хлорида олова добавляется соль NaCL с избытком.
Рецепт устойчивого раствора сенсибилизации:
SnCl2*2h3O (хлорид олова) — 25 гр
NaCL — 110 гр
HCL (конц) — 25 мл
Дистиллированная вода — 500 мл
Взвешиваем 110 грамм хлорида натрия (NaCL) и растворяем его в 500 мл воды.
Берем 25 грамм хлорида олова, растворяем его в 25 мл соляной кислоты. Ставим раствор на водяную баню и держим на ней до того момента, когда он станет прозрачным.
Затем смешиваем оба раствора и получаем стабильный раствор сенсибилизации, который будет использоваться в процессе химической металлизации при изготовлении печатных плат или металлизации каких либо диэлектриков, пластмасс и т.д. Время жизни этого раствора 3 года и более.
На следующих фото видно две емкости, одна с активатором на основе аммиачного комплекса серебра и вторая это раствор сенсибилизации. В растворе сенсибилизации на дне видно не растворившуюся соль NaCL. Избыток соли в растворе как раз и способствует прекращению окислению хлорида олова и долгой жизни данного раствора.
Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/aktivacija-dielektrika
Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.
Процесс химической и гальванической металлизации
Чтобы правильно сделать металлизацию отверстий в печатных платах или покрыть диэлектрик металлом, нужно придерживаться определенного порядка выполнения всех процедур в процессе металлизации, о котором пойдет речь ниже.
Химическая металлизация или металлизация диэлектриков включает в себя:
- Обезжиривание
- Сенсибилизация
- Активация
- Ускорение
- Химическое меднение
- Гальваническое меднение
Обезжиривание поверхности печатной платы
Обезжириваем печатную плату в растворе обезжиривания, как пользоваться и рецепт которого можно посмотреть в этой статье по этой ссылке
Сенсибилизация поверхности
После обезжиривания, промываем плату в воде и делаем микротравление меди в растворе персульфата аммония и серной кислоты. Это делается для того, чтобы после гальваники медью, была хорошая адгезия гальванической меди к меди, которая была на текстолите.
После сенсибилизации промываем плату в проточной воде.
Активация и ускорение поверхности печатной платы
После промывки в воде, погружаем плату в раствор активации, затем промываем в воде и погружаем в раствор ускорения.
Состав раствора ускорения:
NaOH — 20 гр
Дистиллированная вода — 1 литр
После ускорения промываем плату в проточной воде. На этом этап активации диэлектрика можно считать завершенным.
Химическое меднение и гальваническое меднение
После активации диэлектрика, нужно сделать химическое меднение, рецепт раствора можно посмотреть в этой статье.
Затем нужно сделать гальваническое меднение в специальном электролите. Как сделать такой раствор можно посмотреть по этой ссылке.
Ванну для гальваники можно сделать самому, посмотреть как ее сделать можно тут.
В данном видео показан процесс химического и гальванического меднения печатной платы после ее активации в аммиачном комплексе серебра.
Фото после химического меднения, декапирование в 10% серной кислоте перед гальваникой и плата после гальванического меднения.
Несколько фото, демонстрирующее качество металлизации отверстий
Общий вид печатной платы с металлизацией отверстий, тест на отслоение меди (адгезию) и увеличенный вид отверстий диаметром 0,4 мм.
Контактное выделение серебра на меди
В данном видео показано как серебро контактно выделяется (осаждается) на поверхность меди. Многие боятся этого, мотивируя тем, что потом серебро будет мигрировать в диэлектрик и тем самым уменьшать сопротивление переходов.
Решать вам, делать платы этим активатором или нет, но я нигде не нашел обширного исследования подобной миграции серебра и ухудшение качества печатной платы из за этого. Тем более, платы (медь) покрывают серебром и ни чего никуда не мигрирует и это при том, что слой серебра там намного толще.
Активация и химическая металлизация диэлектриков
В этом видео показано как можно металлизировать диэлектрик (в данном случае текстолит) используя данный раствор активации. Если по каким то причинам вы все таки решили не использовать серебро для металлизации отверстий в печатных платах, то этот раствор подойдет для активации, химической, затем гальванической металлизации любых диэлектриков, металлизировать которые вы захотите.
Пишите что вы думаете о таком активаторе на серебре? Планируете ли вы его использовать для печатных плат? Боитесь ли вы миграции серебра? Если у вас положительный или отрицательный опыт использования активатора на аммиачном комплексе серебра?
На этом заканчиваю, всем переходов без миграции и качественных металлизированных покрытий.
Автор статьи: Admin Whoby.Ru
Еще записи по теме
Изготовление печатных плат — AVR devices
Хорошо сделанная печатная плата — залог работоспособности изготавливаемого устройства. Конечно получить плату заводского качества в домашних условиях очень сложно, но с применением современных технологий можно получить вполне неплохие результаты. Самое сложное в процессе изготовления платы это пожалуй металлизация отверстий. Она требует применения труднодоступных и вредных для здоровья веществ. В большинстве случаев она не нужна (мне не потребовалась еще ни разу). Для единичного экземпляра устройства, не нужна так же паяльная маска и шелкография. Наверное на каждом сайте про электронику можно найти подобную статью, и я дабы не нарушать традицию решил добавить свои пять копеек опыта, и рассказать как сделать печатную плату при помощи лазерного принтера и утюга. Технология получила название ЛУТ или еще её называют лазерным утюгом 🙂
Итак для изготовления платы нам потребуется во-первых
Теперь когда текстолит отрезан нужно взять напильник с мелкой насечкой и подравнять края будущей платы, иначе мельчайшие волокна из которых состоит текстолит, будут неприятно колоть пальцы разработчика. Обычно на текстолите полно отпечатков пальцев, пятен, окислов и.т.д. Их не должно быть. Это очень важный момент. Для их устранения потребуется шкурка нулёвка. Берем её и начинаем шкурить платку. Особое внимание следует уделить её краям. Как правило именно там остается грязь из-за которой потом будут проблемы. Шкурить нужно без фанатизма, иначе есть риск протереть медную фольгу до дыр =). Должно получится так:
Следующий немаловажный этап — обезжиривание платы. Если его не сделать, то тонер в некоторых местах может не прилипнуть. Лучше всего обезжиривать плату обычным средством для мытья посуды. Я использую фэри. Если средства для мытья посуды нет, то можно обойтись ацетоном. После обезжиривания плату за фольгу не трогать! Брать только за края иначе снова придётся обезжиривать.
Теперь нам потребуется глянцевая бумага. Я использую LOMOND плотностью 120 г/м2. Если вам не приходилось до этого делать платы данным методом, то я рекомендую купить эту бумагу, а не использовать всякие глянцевые журналы. Бумага у них слишком тонкая для ЛУТа. Из-за этого дорожки будут растекаться в процессе переноса тонера с бумаги на плату. Кроме глянцевой бумаги есть ещё матовая. Я по невнимательности купил целую пачку именно матовой. С ней получались тоже неплохие результаты, но не такие как с глянцевой. Теперь нужно нарисовать саму плату которую будем делать. Специальных программ для этого великое множество: Sprint Layout, DipTrace, Pcad итд. Мне больше всего приглянулась программа ARES. Платки я рисую исключительно в ней.
На самом деле в чем рисовать разницы почти нет. Главное чтобы программа могла выводить полученную плату на печать и зеркалить её. Для печати потребуется
Когда рисунок напечатан на бумаге обрезаем всё лишнее, оставляя лишь небольшие краешки, за счёт которых бумажка держится на плате. Должно получится что-то вроде этого:
Теперь накладываем бумажку поверх текстолита, загибаем края и начинаем проглаживать утюгом. Гладить нужно равномерно, особое внимания уделять краям т.к. чаще всего дорожки отваливаются именно там. Нажимать нужно не очень сильно но в тоже время и не слабо =) Если используется тоненькая глянцевая бумага от журнала, то при сильном нажиме тонер будет растекаться, и близлежащие дорожки наверняка слипнуться. А если нажим утюга будет слабым, то дорожки не перенесутся с бумаги на плату. Утюжить можно любым утюгом. Я юзаю старинный утюг советского производства:
Если на утюге есть регулятор температуры то смело ставим на максимум. После того как плата как следует отутюжена нужно убрать бумагу. Для этого кладем текстолит с бумагой в ёмкость наполненную тёплой водой, пусть полежит минуть пять. После этого начинаем удалять бумагу просто скатывая её пальцем. Тонер хорошо прижаривается к медной фольге и оторвать его просто так не получится. Когда бумага удалена нужно положить плату сушиться. После сушки на ней можно будет разглядеть те места где осталась бумага. В основном она остается на пятачках или между близко расположенными дорожками. Удаляю я обычно такие остатки обычным ластиком. Если получилось так что дорожка всё-таки оторвалась то ничего страшного. Берем водостойкий маркер и дорисовываем дорожку. Должно получится так:
Настало время травить! Обычно для травления используют хлорное железо. Оно безопасно (если конечно его не есть) и не является дефицитом. Если его нет, то можно попробовать медный купорос пропорций я не знаю, и если кому-то надо то в гугле без проблем найдете. 250 граммовую банку хлорного железа я обычно просто доливаю водой до конца. Раствор получается ядрёный и травит махом. Мне просто не хочется разводить лишней тары для этого дела т.к. хлорное железо это такая вещь, которая при попадании на одежду въедается так, что фиг отстираешь. Ну а вообще на 250 грамм хлорного железа примерно 0.7 л воды. Травит тоже ничего. Скорость травления еще сильно зависит от температуры раствора. Если его подогреть, то скорость возрастёт. Ускорить процесс еще можно периодически покачивая платку в растворе. У меня для этих целей есть специальное устройство. Ничего хитроумного не представляет. Обычный мультивибратор в одно из плеч которого включен моторчик вибровызова от какого-то телефона. Платка у меня плавает за счет куска пенопласта к которому она приклеена скотчем. Скотч можно взять двухсторонний или как я склеить из обычного широкого скотча колечко, внешняя сторона которого клеится. и при помощи него соединить плату и пенопласт. В кусок пенопласта удобно вкрутить шуруп или приделать ручку,чтоб периодически отслеживать процесс травления. Итак плата вытравилась:
Теперь необходимо убрать тонер с дорожек. Для этого нам потребуется ацетон или какой нибудь другой растворитель. Я обычно использую ацетон. Берем ватку или кусок тряпки, смачиваем в ацетоне и вазюкаем по плате. Нажимать сильно не следует. Иначе тонер может въесться в плату и его потом уже не отмыть. На работоспособности не сказывается, но не красиво, так что трём аккуратно. В результате получается что-то вроде этого:
Следующий шаг — сверление отверстий. Для таких целей как правило используют мини дрель из моторчика и цангового патрона. У меня дрель конечно не совсем микро, но она меня вполне устраивает. В патрон без проблем зажимаются даже самые тоненькие сверла. Самые ходовые у меня это сверла диаметром 0.7, 0.8 и 0.9 мм. Для удобства сверления, я добавил к ней ШИМ регулятор оборотов на таймере 555 и кнопку включения сверху. Питается всё это дело от обычного китайского блока питания на 18 вольт:
Для того чтоб сверло не гуляло, перед сверлением нужно накернить центры отверстий. Я это делаю обычным шилом. После сверловки плата приобретает такой вид:
Остался последний шаг — лужение. Некоторые не лудят плату, но я считаю что это необходимо делать обязательно. Слой припоя не только защищает медь от окислов, но и позволяет устранить микротрещины в дорожках если они есть. Лудить очень просто. Готовую плату заливаем флюсом и начинаем водить паяльником по дорожкам. Если паяльник с регулировкой температуры, то во избежании отваливания тоненьких дорожек, температуру лучше поставить поменьше. Для лужения годится любой нейтральный флюс вроде ЛТИ-120 или СКФ. Я использую последний, т.к. отмывать его проще. Когда плата залужена остатки флюса смываются ацетоном или другим растворителем. Еще лудить можно обыкновенным глицерином. Припой растекается очень хорошо, даже иногда затекает на соседние дорожки, поэтому лудить большие полигоны с использованием глицерина очень удобно. После лужения с глицерином очень важно хорошо вымыть плату в горячей воде с мылом. В результате мы получаем отличную красивую плату которую не стыдно показать кому-то:
Любые предложения, вопросы и критика приветствуются в комментариях. Спасибо что дочитали до конца 🙂
Активация и химическое меднение печатной платы
Как металлизировать отверстия
Чтобы изготовить качественную печатную плату, нужно поэтапно выполнять данную процедуру, не отклоняясь от этой карты, внося какие то свои дополнения и изменения.
Стоит только упустить какой то момент, не значимый на первый взгляд, то в результате на выходе мы получим совсем не то что изначально ожидалось. Так что прошу вас придерживаться данной технологии металлизации и не добавлять чего то своего, по крайней мере на ответственных проектах. Тренироваться и обкатывать технологию химической металлизации (со своими внесенными изменениями) все же лучше на каких то макетных платах и не важных поделках.
Способы изготовления печатной платы
Постепенно мы подобрались к главному этапу в металлизации отверстий, это активация диэлектрика и химическое меднение нашей платы (химическая металлизация). Здесь главное не торопиться и делать все последовательно, иначе плата (отверстия) могут покрыться медью не полностью и получится брак, нас такой вариант не устраивает.
Заготовка текстолита с просверленными отверстиями у нас готова, как мы ее сделали, можно посмотреть в этой статье.
Дальше, плату можно сделать двумя различными способами. Первый — это тентование, второй — это металлорезист. Собственно по второму варианту (методом металлорезиста) мы и будем делать дальше плату.
Суть технологии металлорезиста заключается в том, что вместо фоторезиста при травлении платы, роль защитного слоя играет не фоторезист, а слой олова. Этот слой олова можно нанести на плату двумя способами.
Первый — это гальваническое осаждение олова в специальной ванне с электролитом, где аноды сделаны из олова, а катодом является сама плата.
Второй — это химическое осаждение олова. Плату погружаем в специальный раствор химического лужения и она покрывается тонким слоем олова без применения дополнительных операций и приспособлений.
Подготовка печатной платы перед активацией
Так как слой химически осаженного олова получается очень тонкий, то он способен устоять в травителе меди примерно около 30 минут. Чтобы избежать проблем с подтравом медных дорожек на следующих этапах изготовления платы, нужно стравить с заготовки слой меди примерно до 5 мкм уже на этом этапе.
Как это сделать? Берем маленькую пластину, от о того же куска, от которого отрезали нашу заготовку печатной платы. Кидаем ее в раствор травителя меди, в данном случае используется концентрированная азотная кислота разбавленная водой 1 : 1. В принципе можно использовать любой, какой есть, не обязательно азотку, но применение другого травителя, может существенно повлиять на время травления, которого и так мало, выбор за вами.
Состав травителя.
HNO3 (конц) — 500 мл
Дистиллированная вода — 500 мл
Как только опустили заготовку в травитель, засекаем время. Прошло 9 минут, на тестовом кусочке текстолита появились проплешины. Это означает, что при нахождении платки в растворе около 9 минут, медь стравливается почти полностью.
Хочу отметить еще, что данную процедуру нужно выполнять каждый раз при изготовлении новой платы. Время будет отличаться даже при использовании того же текстолита и того же травителя. Причина в том, что травитель истощается от травления предыдущей платы и время теста будет другим, не пренебрегаете этим.
Не забываем навести мышкой на изображение, чтобы прочитать описание к нему, также кликнуть по изображению для его увеличения.
Фото процедуры измерения времени травления.
Далее, от этих 9 минут (внимание, у вас будет свое время!) отнимаем 30% времени. Это нужно для того, чтобы оставить слой меди толщиной примерно 5 мкм и на другие непредвиденные обстоятельства (например нагрев раствора травления и быстрое стравливание меди из за этого).
Для этого переводим минуты в секунды 9*60 = 540 сек. Находим 30% от 540 сек, 30*540/100 = 162 сек.
Теперь отнимаем эти 162 секунды от общего времени. 540 — 162 = 378 сек.
Переводим секунды в минуты и получаем 378/60 = 6,3. Получилось 6 минут с остатком 0.3, чтобы перевести его в секунды, нужно 0.3 умножить на 60, получаем 0.3*60 = 18 сек. Сложив, минуты с полученными секундами, получим 6 минут 18 сек.
Если не охота парится с расчетами, то в сети есть много онлайн калькуляторов по переводу секунд в минуты (достаточно набрать в поисковике фразу «перевести секунды в минуты«), можно рассчитать там или не рассчитывать, а просто измерять время в секундах, то есть 378 секунд.
В итоге мы получили время, которое необходимо для нахождения нашей заготовки в травильном растворе.
Опускаем плату в раствор травления и засекаем время 6 минут 18 сек или 378 секунд.
На первом фото указано, какие емкости с растворами необходимо подготовить для этого процесса:
Необходимые компоненты для данного процесса.
— Травитель в данном случае азотная кислота разбавленная 1:1
— Водопроводная вода
— Раствор декапирования (пропорции: аккумуляторный электролит 100 мл, вода 200 мл)
— Водопроводная вода
Как только истекло указанное время, быстро, без промедлений переносим плату воду, после промывки декапируем плату в растворе серной кислоты 30 сек и переносим в последнюю ванночку с водой.
Фото процедуры травления меди до толщины примерно 5 мкм.
Дальше плату нужно обезжирить в этом растворе. К сожалению фото этого процесса у меня нет, но в статье с рецептом раствора обезжиривания, есть все необходимое для понимания этого процесса.
Обезжирили плату, затем ее нужно промыть в проточной горячей воде около 1 минуты, затем в проточной холодной воде 1 минуту.
Активация печатной платы
1. Чтобы не убить палладиевый активатор водой, которая находится на поверхности платы и в отверстиях, плату опускают в раствор предактиватора, который перенасыщен солью NaCL.
Опускаем плату в раствор предактиватора на 1 минуту. Плату нужно постоянно двигать в растворе, это нужно для того, чтобы все отверстия наполнились раствором.
Состав раствора предактиватора:
NaCL (можно использовать пищевую соль «Экстра») — 220 грамм.
Дистиллированная вода — до объема 1 литр
Берем 220 грамм соли, насыпаем ее в 1 литровую емкость и заливаем туда воду до вверху. Примечание, соль может до конца не раствориться, так и должно быть. Не растворившийся осадок соли из раствора предактиватора извлекать не нужно.
2. После раствора предактиватора, не промывая плату в воде (важно!!!), опускаем ее в раствор палладиевого активатора на 3 минуты. Плату нужно постоянно двигать в растворе, держа ее пластмассовым пинцетом. Это нужно для того, чтобы все отверстия надежно пропитались активатором. Как сделать такой активатор, подробно описано в этой статье.
3. Вынимаем плату из активатора, держим плату над ванночкой и даем стечь основной массе активатора. Затем промываем плату в проточной 20 градусов воде. Порядок такой, плату кладем в емкость и промываем в ней проточной водой, плата должны быть обязательно погружена в воду, а не просто обливаться ей из под крана (это тоже важный момент). В моем случае был использован большой таз с водой (что тоже допустимо), но воду в этом случае нужно менять всегда на чистую после каждой операции.
Поясню суть данной операции. Когда мы опускаем плату в воду, то хлорид олова, который присутствует в активаторе, при взаимодействии с водой гидролизуется и прилипает к поверхности платы и внутри отверстий в виде гидроокиси олова. Вместе с ним, прилипают и ионы палладия. В результате получается печатная плата, покрытая не растворимым в воде тонким слоем гидроокиси олова с включенными в него ионами палладия.
4. Дальше нам надо избавиться от гидроокиси олова и оставить на поверхности платы только ионы палладия. Для этого опускаем плату в раствор ускорителя на 1 минуту и постоянно двигаем плату в этом растворе.
Состав раствора ускорителя:
NaOH или KOH — 20 гр
Вода дистиллированная 1 литр
5. После раствора ускорителя промываем плату в проточной воде. После этого плата готова к процедуре химического меднения.
Фото процедуры активации.
Хочу отметить, что разделять процесс активации и процесс химического меднения нельзя. Эти два этапа должны быть сделаны за один раз, без паузы между процессами. Под паузой понимается время более 1 часа после активации.
Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/aktivacija-himicheskoe-mednenie-pechatnoj-platy
Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.
Химическое меднение печатной платы (химическая металлизация)
Как только активировали плату, ее необходимо покрыть слоем химического меднения. Для этого плату погружают в этот раствор химической металлизации.
По ссылке находится два рецепта химического меднения. Советую вам использовать по такой рецептуре (проверенный годами).
Рецепт раствора для химического меднения печатных плат.
CuS04*5h3O (медный купорос) — 15 гр.
NiCL2*6h3O (хлористый никель) — 2 гр.
NaOH (гидроокись натрия, едкий натр) — 15 гр.
Трилон Б — 30 гр.
K3[Fe(CN)6] (калий железосинеродистый, красная кровяная соль) — 0,01 гр. (разводим 1 гр. реактива в 100 мл. воды, затем берем шприцем 1 мл. этого раствора — это будет 0,01 гр.)
KNCS (калий роданистый) — 0,01 гр. (разводим 1 гр. реактива в 100 мл. воды, затем берем шприцем 1 мл. этого раствора — это будет 0,01 гр.)
Формалин 20 мл/л.
Дистиллированная вода — 1 л.
После приготовления раствора, отливаем нужное количество, например 200 мл и добавляем в него формалин из расчета по рецепту 20 мл/л. То есть на 200 мл раствора нужно будет добавить 4 мл формалина.
Хорошо перемешать и дать выстояться раствору с формалином хотя бы 20 минут (лучше это сделать заранее, еще на этапе, когда начали активировать плату, чтобы не ждать).
1. Погружаем промытую плату после активации в раствор химического меднения. Постоянно двигаем, переворачиваем плату в этом растворе. Признаком меднения является выделение пузырьков водорода на поверхности платы, чем больше пузырьков, тем активнее осаждается химическая медь.
Держать плату в растворе достаточно 30 минут, это при условии, что все сделано правильно (растворы рабочие, технология не нарушена).
2. Для контроля покрытия медью, можно вынуть плату из раствора и внимательно осмотреть торцы платы или если есть большие отверстия на плате, то в них тоже обязательно заглянуть. Должно быть видно, что медь осела, что говорит о удачной активации и рабочем растворе меднения. Если раствор меднения не слишком активный, то химическое меднение может продолжаться и белее 30 минут. Вынимайте периодически плату и контролируйте осаждение меди.
3. После меднения, плату нужно хорошо промыть в воде, затем декапировать в растворе серной кислоты.
— Раствор декапирования (пропорции: аккумуляторный электролит 100 мл, вода 200 мл)
Промыть в воде и если дальше нет времени заниматься платой, высушить и положить ее на хранение между листами бумаги. Если есть время, то сразу переходим к другому этапу (без сушки), но об этом в следующей статье.
Фото процесса химического меднения печатной платы.
Заключение
В заключении этой статьи хочу сказать, было бы желание, опыт и навыки дело наживное. Может что то не будет получаться первое время, но поверьте на слово, если займетесь этим, все у вас будет хорошо.
Продолжение изготовления данной печатной платы смотрите в этой статье.
Всем удачных плат.
Статью написал: Admin Whoby.Ru
Еще записи по теме
Гальваническое меднение печатной платы
Этапы гальванического меднения
В прошлой статье мы покрыли нашу плату слоем химической меди. Так как у меня не было времени для дальнейшего изготовления платы, я просто положил высушенную плату между двумя листами на хранение.
Если у вас есть время, то лучше конечно сразу после химического меднения заняться гальваникой платы, если времени нет, то сделайте так же как я. Хранить плату в таком состоянии можно сколь угодно долго с одним условием, помещение должно быть сухим.
После химического меднения плату нужно покрыть слоем гальванической меди, так как толщины слоя химической меди не достаточно для изготовления качественной печатной платы. О данном процессе нанесения меди на плату, пойдет речь в этой статье.
Предварительная затяжка
Этот этап нужно делать только при изготовлении платы по технологии металлорезиста. Для технологии тентования, данный процесс пропускается и плата покрывается медью полностью без предварительных подготовок.
Для чего нужна предварительная затяжка
Итак, для чего нужен этап предварительной затяжки медью при использовании метода металлорезиста?
1. Наращивание гальванической меди идет по рисунку, который был сделан с помощью фоторезиста. После нанесения, засветки, проявки фоторезиста, в порах химической меди (это в том случае, если мы не сделаем предварительную затяжку медью, а нанесем фоторезист прямо на химическую медь) может остаться не смытый слой фоторезиста, который приведет к плохой адгезии наращенной гальванической меди к слою химической меди.
Плата после основной гальваники в таком исполнении, будет шелушится. Пример шелушения можно посмотреть в этой статье на фото.
2. Плату после проявки фоторезиста, нужно немного протравить в растворе травителя, в данном случае в персульфате аммония + серная кислота. Это нужно для того, что бы на 100% избавится от фоторезиста.
Если не будет сделан этап предварительной затяжки (фоторезист нанесен на химическую медь), то после опускания платы в травитель, химическая медь моментально стравится из отверстий, что приведет к полному отсутствию металлизации в нашей печатной плате, а нам это не нужно.
Какой ток выставлять
Расчет тока для предварительной затяжки.
Для осаждения гальванической меди, как правило применяют плотность тока 2А/дм2 (плотность тока зависит от применяемого электролита и у вас она может отличаться от указанной, имейте в виду). Для того чтобы рассчитать нужную величину тока для нашей платы, нужно знать её площадь. Важно понимать, что нужно считать не площадь платы, а площадь всей заготовки.
Измеряем длину и ширину всей заготовки, у меня получилось 16 х 13 см. Фото замеров у меня нет, прошу поверить на слово.
Посчитаем площадь меди данной заготовки, 16 * 13 = 208 см2. Так как у нас две стороны у платы, то общая площадь меди равна 208 * 2 = 416 см2 или 4.16 дм2. Теперь осталось умножить общую площадь, на плотность тока, 4.16 * 2 = 8.36 ампер. В итоге этот ток нужно выставить на источнике, он будет соответствовать плотности тока 2А/дм2 для наших размеров платы.
Меднение печатной платы
Приступим собственно к самому процессу предварительной затяжки.
Напомню, если после химического меднения перед гальваникой, не было пауз, то плату достаем из раствора декапирования (аккуратно, чтобы штаны не были дырявые потом) и переносим ее в ванну для гальваники без промывки в воде.
Если была пауза, то делаем так. Опускаем плату в горячий раствор обезжиривания буквально на 5 минут. После промываем плату в горячей и холодной воде. Затем опускаем ее в раствор декапирвания на 1 минуту и только после этого (без промывки в воде) опускаем в ванну с гальваникой.
— Раствор декапирования (пропорции: аккумуляторный электролит 100 мл, вода 200 мл)
1. Устанавливаем на источнике необходимый ток, 8.38 ампера в данном случае, погружаем плату в ванну и держим ее там ровно 10 минут. За это время на поверхности платы нарастет слой меди порядка 3..5 мкм, которого достаточно для следующего этапа в изготовлении.
Как сделать такую ванну и электролит для гальваники медью, читайте в этой статье.
Не забываем навести мышкой на изображение, чтобы прочитать описание к нему, также кликнуть по изображению для его увеличения.
Фото этого процесса.
2. После 10 минут гальваники, вынимаем плату из ванны, промываем ее в воде, затем декапируем ее и промываем в воде.
— Раствор декапирования (пропорции: аккумуляторный электролит 100 мл, вода 200 мл)
Этап предварительно затяжки можно считать оконченным. После предварительной затяжки сразу можно судить о качестве металлизации отверстий.
Фото после гальваники.
Рисунок печатной платы
Далее формируем рисунок будущих дорожек печатной платы.
Нанесение фоторезиста
Клеим негативный фоторезист на печатную плату с обеих сторон. Затем готовим шаблоны для засветки, они должны быть позитивными. Это значит, что там где должны быть дорожки на будущей плате, эти места должны быть черными на фотошаблоне. На фото ниже это видно, не перепутайте.
Шаблоны для засветки печатной платы
Клеим шаблоны на глицерин и по очереди засвечиваем фоторезист с обоих сторон платы ультрафиолетовым источником. Время засветки я не оговариваю, у вас оно должно быть своим, за ранее подобранным.
Фото приклейки фоторезиста и шаблонов.
Проявка фоторезиста
После засветки проявляем плату в растворе кальцинированной соды или в растворе силикатного клея. Рецептура этих растворов предоставлена ниже, выбирайте любой из них:
А.
Кальцинированная сода 10 гр или чайная ложка
Дистиллированная вода — 1 литр
Б.
Силикатный клей — 6 чайных ложек
Дистиллированная вода — 1 литр
Готовим три емкости с растворами. Проявитель фоторезиста, травитель — персульфат аммония с серкой, раствор декапирования.
Состав травителя.
Персульфат аммония — 250 гр
Аккумуляторный электролит — 50 мл
Вода дистиллированная — 500 мл
Фото проявки фоторезиста.
Контроль качества смывки фоторезиста
После проявки фоторезиста, промываем плату в проточной 20 градусов воде.
Затем опускаем плату в раствор персульфата аммония с серкой на 20 секунд, не более!! Этот процесс нам покажет, до конца ли вы смыли фоторезист с поверхности меди или нет. Это буде видно по блестящим точкам или полигонам, там где блестит, значит там не смыли. Если эти проблески есть, то плату нужно будет до проявить в проявителе и повторить этап опускания в персульфат.
Если проблесков нет, значит все хорошо, отмыто нормально и можно приступать к следующему шагу изготовления.
Фото этапа.
Активация меди
Промываем плату в проточной воде, затем в растворе декапирования и на этом заканчиваем процедуру нанесения рисунка будущих дорожек на печатную плату.
— Раствор декапирования (пропорции: аккумуляторный электролит 100 мл, вода 200 мл)
Фото платы с нанесенным рисунком.
Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/galvanicheskoe-mednenie-pechatnoj-platy
Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.
Основная гальваника медью
Чтобы качественно сделать основную гальванику, нужно по новой рассчитать площадь поверхности меди. Как мы видим из фото, половина меди закрыта фоторезистом, половина открыта.
Как в этом случае рассчитать площадь открытой меди? Все просто, есть такая программа, называется gerbv, скачать ее можно по этой ссылке45 с Яндекс диска.
Хочу обратить внимание, что скачать нужно именно этот дистрибутив и сделать все, как написано в инструкции, которая находится в архиве, иначе подсчет площади не будет работать. Также в архиве имеется файл pdf с инструкцией по работе.
Расчет площади проводников
Как посчитать площадь с помощью данной программы? Открываем программу, устанавливаем единицы измерения мм, импортируем один гербер, выделяем мышкой все проводники и программа нам показывает площадь этих проводников и ток для источника. Тоже самое делаем с гербером другой стороны платы. Ток для источника рассчитывается в программе из условия плотности тока 2А/дм2, что очень удобно в нашем случае, не придется пересчитывать его по полученной из программы площади проводников.
Если плотность тока для вашего электролита всё же другая (выше или ниже 2А/дм2), то имея площадь проводников, которую показывает программа, можно легко пересчитать ток для источника по методе, приведенной выше в статье.
Скриншоты измерения площади проводников в программе gerbv.
Как видно из скриншотов, а именно третьего и пятого, ток для первой стороны равен 0.88 ампера, для другой стороны ток равен 1.14 ампера. Сложив вместе, получаем суммарный ток 0.88 + 1.14 = 2.02 ампера.
Порядок выполнения операций по гальванике
1. Вынув плату из раствора декапирования, зажимаем ее в держатель и опускаем в ванну для гальваники. На источнике устанавливаем ток в 2 ампера, который только что получили из программы и выдерживаем плату в ванне ровно 1 час.
За это время, на проводниках осядет слой меди толщиной порядка 25 мкм.
Фото процесса основной гальваники.
2. Прошел 1 час, вынимаем плату из ванны, промываем ее в проточной воде.
Фото этапа.
3. Опускаем плату в раствор декапирования на 1 минуту, затем промываем ее в проточной воде.
Фото этапа.
Заключение
На этом можно считать гальванику завершенной и плата готова к следующему этапу изготовления, о котором я расскажу в следующей статье.
Ну и как всегда, всем удачных плат.
Статью написал: Admin Whoby.Ru
Еще записи по теме
Травление печатной платы
Металлорезист, удаление фоторезиста, травление платы.
В прошлой статье мы покрыли плату слоем гальванической меди. Настало время покрыть ее слоем химического олова (металлорезист), вытравить медь, снять фоторезист. О чем собственно и пойдет речь дальше.
Нанесение слоя олова, металлорезист
Как я писал раньше, олово можно нанести на плату двумя способами, первый — это гальваника, второй — это химическое олово (жидкое олово).
Оба способа имеют свои плюсы и недостатки. У гальванического способа недостаток — это наличие еще одной ванны для гальваники, плюс — это возможность осадить на медь слой олова любой толщины.
У химического способа недостаток — это тонкий слой олова, плюс — это нет необходимости в дополнительном оборудовании, а именно в гальванической ванне.
Я предпочел химический способ, хоть он имеет недостаток в толщине слоя, но мы подготовили заготовку таким образом, что это не повлияет на качество металлизации в целом.
Процесс нанесения химического олова на плату.
Как мы помним, плата у нас лежит в емкости с водой. Берем плату, опускаем ее в раствор химического лужения на основе серной кислоты. Как приготовить такой раствор, можно посмотреть в этой статье.
Температура раствора 20 — 30 градусов, не больше. Время нахождения платы в этом растворе не должно превышать 20 минут. Если продержать дольше, то есть вероятность отслоения фоторезиста от поверхности меди, что приведет к браку в дальнейшем. После лужения, промываем плату в проточной 20 градусов воде.
Фото этапа химического лужения.
Удаление фоторезиста с печатной платы.
Как правило фоторезист без проблем удаляют в растворе NaOH. В нашем случае такой способ мало пригоден, так как слой олова достаточно тонкий и погружение платы в раствор NaOH приведет к частичному растворению слоя и открытию меди, появятся так называемые проплешины. Чтобы избежать этого, фоторезист смываем в ацетоне либо в других подобных растворителях, которые не реагируют с оловом.
Наливаем ацетон в емкость и погружаем туда плату. Буквально через минуту, слой фоторезиста растворится и освободит поверхность меди без нарушения целостности слоя олова. После этого, хорошо промываем плату в проточной 20 градусов воде.
Фото процесса удаления фоторезиста.
Травление печатной платы.
После промывки платы, нужно внимательно посмотреть, не осталось ли на поверхности остатков фоторезиста. Если осталось, то процедуру погружения платы в ацетон нужно повторить, если все чисто, то можно приступать к травлению платы.
Травить плату нужно в специальном растворе, который травит медь, но не трогает олово. Одним из таких травителей является щелочной медно-хлоридный раствор травления. Как приготовить такой раствор, можно посмотреть в этой статье.
Хлорное железо, персульфат аммония, лимонная кислота с перекисью водорода и подобные травители здесь не подойдут. Они сразу стравят слой олова и дальнейший процесс травления станет непредсказуемым. Использовать нужно только этот раствор, который я привел по ссылке.
Погружаем плату в раствор травления, буквально через 5 минут вся медь стравится с платы, слой олова останется, защищая дорожки платы от протрава.
Помните, в этой статье мы стравливали основной слой меди до 5 мкм?
Так вот, за счет того, что этот слой тонкий, плата сейчас у нас вытравилась всего за 5 минут и слой химического олова устоял в травителе и не допустил протравов.
После травления, тщательно промываем плату в проточной воде.
Смывка олова с печатной платы.
Данную процедуру можно разделить на два этапа. Первый — смывка олова, второй — осветление меди.
Для смывки олова я использовал простой раствор на основе азотной кислоты и нитрата железа 3 Fe(NO3)3.
Как сделать такой раствор или другой, смотрите в этой статье (тут будет ссылка).
Процесс смывки олова с поверхности печатной платы.
После травления олова, промываем плату в проточной воде. Затем опускаем плату в раствор персульфата аммония и серной кислоты для осветления меди. Это делается из за того, что данный травитель олова имеет недостаток, он затемняет медь, как будто плату вынули из хлорного железа.
Осветлять плату нужно не до фанатизма, персульфат аммония травит медь и чем дольше вы держите плату в растворе, тем слой меди будет меньше.
По опыту скажу, 30 секунд будет достаточно, контролируйте осветление визуально, как только медь станет розовой, то сразу вынимайте плату из раствора.
Состав для осветления меди
Персульфат аммония — 250 гр
Аккумуляторный электролит — 50 мл
Вода дистиллированная — 500 мл
Фото процесса.
Наводим марафет
Промываем плату в воде, затем с моющим средством и жесткой губкой удаляем оставшиеся потемнения на плате. Также можно это сделать с помощью наждачной шкурки зернистостью P1000.
Фото отмывки.
Ну и что получилось в итоге. Обратите внимание на фото увеличенного вида металлизированных отверстий, 100% металлизация без брака.
Фото почти готовой печатной платы.
Заключение
Собственно на этом можно и закончить изготовление данной печатной платы по методике металлорезиста. Она уже готовая и самодостаточная, осталось только обрезать ее и впаять радиодетали.
Но мы пойдем дальше, в следующей статье я расскажу как покрыть печатную плату паяльной маской.
А на этом я заканчиваю данную статью, продолжение смотрите в этой статье.
Всем качественных плат.
Статью написал: Admin Whoby.Ru
