Травление плат: Ускоритель травления печатных плат

Травление печатных плат в растворе персульфата аммония

В интернете описано достаточного много способов, как можно вытравить печатную плату в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. При этом незаслуженно забывается ещё один способ травления – в растворе персульфата аммония. Он сочетает в себе высокую скорость травления, невысокую стоимость ингредиентов, удобство в проведении процесса. Персульфат аммония можно купить в магазинах радиодеталей, стоит он примерно так же, как и хлорное железо.

Он представляет собой белый порошок с лёгким химическим запахом.

Итак, как же вытравить плату в растворе персульфата аммония?

Шаг 1. Подготавливаем плату, с которой необходимо стравить медь. Дорожки можно рисовать несмываемым маркером, лаком для ногтей, либо переводить рисунок с компьютера при помощи ЛУТ, фоторезиста. Я пользуюсь лазерно-утюжной технологией.

Шаг 2. Замешиваем раствор для травления. В инструкции на баночке с химикатом указаны пропорции «250 г персульфата на 500 мл воды», однако при таких пропорциях скорость травления получается очень низкой, а расход огромным. Опытным путём я установил, что скорость травления получается максимальной, если размешивать 1 часть персульфата на 8-10 частей воды (1 : 8-10). Расход порошка при этом получается совсем небольшим. Также не помешает добавить в раствор немного поваренной соли, это положительно скажется на скорости травления. Брать персульфат аммония нужно пластиковой либо деревянной ложкой, никакого металла. Ёмкость также должна быть пластиковой.

Особенность травления плат в персульфате аммония состоит в том, что раствор должен иметь температуру более 40-ка градусов, иначе реакция не будет протекать вовсе. Поэтому воду нужно брать достаточно тёплую, чтобы она не успела остыть, пока плата травится. Перебарщивать в температурой воды также не стоит, могут отойти дорожки. Подогревать плату можно и во время процесса травления, например, на водяной бане либо с помощью самодельной электроплитки, как это делаю я.

Шаг 3. Опускаем плату в тёплый подготовленный раствор. Процесс травления начинается сразу же. Не помешает периодически покачивать плату в растворе, перемешивая его. Преимуществом персульфата аммония является то, что его раствор, в отличие от хлорного железа, остаётся прозрачным, можно наблюдать за ходом процесса не вынимая плату. Кроме того, при травлении в персульфате почти не выделяется пузырьков газа, как в растворе перекиси водорода, дорожки не отрываются, а плата не всплывает на поверхность.




Спустя 20 минут плата полностью вытравилась, теперь остаётся лишь снять тонер, просверлить отверстия, залудить. Таким образом, этот способ травления является хорошей альтернативой популярному хлорному железу и перекиси водорода.


Преимущества:

• Высокая скорость травления.
  
• Прозрачность раствора.
  
• Отсутствие пузырьков.

Недостатки:

• Необходимость подогревать раствор.
  
• Персульфат аммония достаточно редкий товар в магазинах.

Травление плат хлорным железом — Рождённый с паяльником — LiveJournal

Для начала надо надыбать порошок хлорного железа. Обычно его без проблем можно купить на местной радиотолкучке, где она? А где обычно сбывают ворованные мобилники, обломки телевизоров, комповое железо непонятного происхождения и пиратские компашки в промышленных масштабах? Вот это, как правило, и есть радиобарахолка 🙂

Короче, хлорное железо это такой рыжевато-бурый порошок. Очень хорошо впитывает воду и сильно пачкает одежду (попало на одежду, считай на выброс). Как все это бодяжить написано ниже. Все нагло было поперто с форума http://forum.ixbt.com + мои комментарии.

Не следует наливать горячую воду из-под крана, она грязная. Лучше брать либо дистиллированную, либо хотя бы прокипячённую. (Ну не знаю, я мутил в обычной воде из водопровода, нам же не нужно проводить высоконаучный эксперимент! А обычная хлорная бодяга и так неплохо травит. прим DHT)

Химикат всыпать очень маленькими порциями, примерно по половине чайной ложки за раз, непрестанно помешивая раствор. При растворении вода нагревается. А ещё лучше сыпать порошок тоненькой струйкой при быстром помешивании.На всыпание/растворение тратится до двадцати минут — но зато порошок не оседает на дне посуды чёрной коркой и растворяется полностью.Затем следует оставить раствор отстаиваться минут двадцать. К этому времени на дно осядет гидроксид железа (ржавчина), который всегда есть в порошке хлорного железа и который препятствует травлению. Затем раствор профильтровать в чистую посуду, осадок из старой банки вымыть. Фильтрование можно повторить. (Я не фильтровал, т.к. один хрен после травления будет выпадение осадка ,зачем мне лишние переливания? прим. DHT) После этого у нас в руках будет банка чистого прозрачного раствора хлорного железа бурого цвета. Плёнки на поверхности раствора быть не должно — она портит платы. Плёнку можно убрать фильтрованием или просто снять ложкой.В таком растворе, подогретом до +40…50 градусов, плата травится около двадцати минут. (Не факт. У меня в свежем растворе, при комнатной температуре травка происходила за 5-10 минут. прим. DHT) При травлении следует плату держать фольгой вниз и покачивать кювету раз в две минуты для удаления растворённой хлористой меди от поверхности платы. Подогрев я делаю на водяной бане. Не довожу её, конечно, до кипения, а просто наливаю в большой сосуд горячую воду из-под крана — этого хватает на час травления — и в большой сосуд ставлю травильную кювету.

(Я так не делал, просто в теплом расстворе, и все было нормально. прим. DHT)

Далее раствор можно слить в емкость, закрыть крышкой и оставить на неопределенный срок. У меня в банке хлорное железо раствором два года стояло. Потом я еще им немало плат протравил. Может это и жлобство, но я травлю раствором до тех пор, пока он еще способен растворять медь.

Выложу еще парочку своих методов изготовления плат. Вот тут dlinyj выкладывал пост как делать платы с помощью принтера. Хороший способ, но когда надо впаять пару микрух да резисторов ИМХО слишком много возни. Я делаю так:

Рисую на плате фломастером дорожки, потом клею сверху широкий скотч и прорезаю в нем лезвием щели таким образом, чтобы окружить этими разрезами все нарисованные полоски. Лезать лучше бумажным резаком из серии King Size ,чтобы прорез был как можно больше, можно даже немного углубиться в медь. Далее это все кидается в теплый раствор хлорного железа. Выдержку лучше давать раза в два дольше обычного, как-никак прорезы узкие медь должно разьесть. После чего вытаскиваем плату и промываем ее. Навряд ли дорожки протравит на 100, будут перемычки. Потому все просветы надо продрать толстой иглой. Таким макаром я умудрялся делать тонюсенькие дорожки, проходящие между ног у микросхем.

Печатные платы. Процессы травления рисунка

Защитные резисты

Трафаретная печать

Трафаретная печать является самым старым и до сих пор распространенным методом нанесения защиты от травления медных проводников из фоль-гированного диэлектрика. Стойкий к травлению резистивный рисунок наносится на очищенную фольгированную поверхность: в виде позитивного изображения для вытравливания пробельных мест или в виде негативного изображения — для металлизации отверстий с последующим осаждением металлического резиста, защищающего рисунок от травления.

Для обеспечения качественного травления трафаретные краски должны обеспечивать хорошую адгезию и защиту от травильных растворов. Типичными проблемами травления являются чрезмерное подтрав-ливание, металлическая вуаль, непротравленные зоны и металлические мостики между проводниками.

Трафаретная печать используется для воспроизведения рисунка проводников до 0,25 мм (3-й класс точности по ГОСТ Р 53429-2009 [2]).

Фоторезисты

Сухие пленочные и жидкие фоторезисты служат для получения узких проводников до 50 мкм (7-й класс точности по ГОСТ Р 53429-2009). Светочувствительные резисты можно применять для печати негативного или позитивного изображения. В общем фоторезисты обеспечивают хорошую защиту от травления в кислых, но не в щелочных растворах. Тем не менее негативные фоторезисты более устойчивы к растворам травления и условиям хранения задела: их можно хранить при обычном белом свете. Позитивные фоторезисты остаются светочувствительными после проявления, следовательно, их нужно защищать от белого света. Хотя жидкие фоторезисты не настолько прочные, как пленочные, их преимущество состоит в более высоком разрешении: они формируют рисунок с четкими краями.

Металлорезисты (гальванорезисты)

В настоящее время металлорезисты применяются в производстве двусторонних и многослойных печатных плат с металлизированными отверстиями. Наиболее распространены оловянные и олово-свинцовые металлорезисты (гальванический ПОС). Припои ПОС (60% олова, 40% свинца) продолжают использовать для гальванического нанесения покрытия с последующим оплавлением гальванического сплава для превращения его в металлургический сплав, обладающий лучшей и более долговременной паяемостью. Однако ПОС не пригоден для конструкций плат с паяльной маской. При пайке он плавится под паяльной маской, образуя пазухи, наполненные флюсом и другими технологическими загрязнениями.

Иногда в качестве металлорезиста применяют никель, олово-никель, серебро и золото. Их присутствие под паяльной маской не противопоказано: они не плавятся при температуре пайки.

Гальваническое лужение

Поскольку ПОС после травления рисунка приходится удалять, процесс создания металлорезиста часто ограничивается осаждением олова (без свинца). Для выполнения функций металлорезиста достаточно 7 мкм олова. Для травления рисунка по олову или олову-свинцу применяют так называемые щелочные травители на основе аммиачного комплекса хлорной или сернокислой двухвалентной меди. Специально для травления по олову разработаны и другие трави-тели, например серная кислота + перекись водорода и персульфат аммония + фосфорная кислота.

При использовании металлорезистов на основе никеля или олова-никеля монтажные поверхности приходится облуживать для улучшения их пригодности к пайке. Травители на основе хлорида двухвалентной меди или железа разъедают олово, поэтому их нельзя использовать по металлорезистам на основе олова.

Олово-никель и никель

Сплав олова и никеля (65% олова, 35% никеля) и никелевый металлорезист, использующиеся как таковые или дополнительно покрытые золотом, мягким припоем или оловом, показывают хорошие результаты при травлении меди в щелочном растворе, составе, состоящем из серной кислоты и перекиси водорода, и персульфатах.

Золото

Нанесенное на никелевое или олово-никелевое основание золото отлично защищает медь от всех видов травителей. Некоторые травите-ли могут всего лишь слегка растворять золото.

Благородные металлы и сплавы

Родий зарекомендовал себя как подходящий металлорезист торцевых разъемов плат. Тем не менее электролитический процесс его осаждения сложно контролировать. Нанесенный на никель родий имеет тенденцию становиться тонким и пористым, а также отслаиваться во время травления.

Серебро

Хотя серебро практически перестали использовать как металлорезист и покрытие для пайки печатных плат (согласно военному стандарту MIL-STD-275 [3] его не применяют из-за опасения диффузионной миграции), его можно встретить в полосковых линиях связи, некоторых фотокамерах, а также в светоиз-лучающих и жидкокристаллических устройствах. Серебро можно использовать в качестве металлорезиста при травлении меди в растворах хлорного железа и щелочных растворах. Потеря серебра при травлении составляет примерно 2-3 мкм.

Удаление металлорезистов

Удаление металлорезистов стравливанием требует индивидуального подхода к каждому из них. Процесс стравливания контролируют по удалению резиста с краев заготовки. После травления необходимо тщательно промыть плату в воде и щелочи, чтобы обеспечить удаление остатков травителя с поверхности платы и из-под проводников. Если остатки травителя не будут удалены перед сушкой или нанесением маски, электрическое сопротивление диэлектрической подложки уменьшится, а электрические контакты и пайка на монтажных поверхностях ухудшатся.

Производство большого количества плат с узкими проводниками требует особых травителей и процессов травления, фоторезистов с высоким разрешением, тонкой фольги, управляемого процесса нанесения металлорезистов и технологии работы с тонкой фольгой. Необходимо соблюдать баланс между травлением и толщиной фольги.

Удаление трафаретных красок

В качестве таких красок чаще всего применяют растворимые в щелочи смолы. Снятие термически обработанных или отвержден-ных ультрафиолетом красок осуществляется в 2%-ном растворе гидроокиси натрия или другом похожем растворе. Сняв резист, заготовку ополаскивают в водяном душе. Учитывая опасность воздействия на здоровье человека каустической соды, нужно принимать соответствующие меры предосторожности.

В конструкцию устройств конвейерного типа для травления и последующего удаления резиста входят системы насосов высокого давления для подачи горячих щелочных растворов на обе стороны плат. Определенные материалы, содержащиеся в диэлектрическом основании плат, например полиимиды, могут раствориться в щелочном травителе. Растворы для удаления резистов агрессивно воздействуют на эпоксидные смолы и прочие связующие диэлектрических оснований печатных плат. Возникновение серьезных проблем можно предотвратить, контролируя крепость раствора, температуру и время процесса.

Удаление сухого пленочного фоторезиста

Состав сухих пленочных резистов предполагает легкое их удаление в щелочных растворах на водяной основе. Советские фоторезисты так и назывались: «СПФ-ВЩ», то есть сухие пленочные фоторезисты с водно-щелочной обработкой. Удаление резиста в щелочных растворах на водяной основе приводит к появлению шлама — частично нерастворенных остатков мягкой пленки резистов. Эти остатки захватываются фильтровальной системой и периодически удаляются в соответствии с требованиями по утилизации отходов.

Выбор фоторезиста в значительной степени зависит от конструкции и доступности определенного вида фильтров, предназначенных для удаления шлама. При утилизации резистов следует внимательно относиться к проблеме загрязнения окружающей среды. Содержание в этих остатках металлов (в частности, свинца) может перевести их в разряд токсичных отходов.

Удаление позитивных жидких фоторезистов

Позитивные фоторезисты удаляют в промышленных условиях в органическом или неорганическом растворе. Также эффективно удаление воздействием ультрафиолета и окунанием в гидроксид натрия, тройной суперфосфат или другие концентрированные щелочные растворы. Чрезмерное задубливание затрудняет снятие фоторезиста. Машинное удаление проводится в растворе гидроксида натрия (0,5 моль/л), анионных поверхностно-активных веществах и пеногасителях.

Удаление оловянного и олово-никелевого металлорезиста

Для нанесения паяльной маски на медь необходима ровная чистая поверхность, поэтому металлорезист необходимо удалить. Сплав олова и свинца можно снять растворами на основе борофтористоводородной кислоты и перекиси водорода или гидродифторида аммония с перекисью водорода или азотной кислотой.

Травильные растворы

Существует два основных метода травления:

1. Традиционное струйное травление меди в травителях на основе аммиачного комплекса хлорной меди (щелочной раствор травления).
2. Развивающаяся технология для прецизионного травления, при которой происходит уменьшение толщины фольги электрохимическим травлением и травление тонких проводников из этой уменьшенной по толщине фольги в конвейерной линии специальной конструкции.

Для промышленного травления сейчас повсеместно используются непрерывные автоматизированные системы с постоянной скоростью травления. Эти системы построены на принципе постоянной регенерации травящего раствора с автоматическим отслеживанием и реагированием в реальном времени на изменения свойства рабочего раствора. Постоянный состав раствора травления и стабильность его температуры обеспечивают бесперебойный производственный процесс.

Щелочной раствор травления

Щелочное травление в аммиачном комплексе хлорной меди широко используется благодаря совместимости с основными металлическими и неметаллическими резистами, а также высокому значению растворенной меди и высокой скорости травления. Щелочное травление обеспечивает постоянную скорость травления, высокую продуктивность, легкость контроля и восстановления, улучшенную систему контроля загрязнений. Тем не менее после травления необходимо проводить ополаскивание плат в аммиачной воде, а ионы аммония, попавшие в жидкость для промывки, нужно утилизировать как отход.

Замкнутую регенерационную систему с химическим восстановлением меди можно установить на месте эксплуатации, однако ее применяют нечасто, так как для этого нужны отдельная производственная площадь и капитальные затраты. Поэтому следует оценить целесообразность применения регенерационной системы и при этом учесть цены на медные продукты и необходимость использования человеческого труда. В ряде случаев экономически выгодна отправка отработанных растворов травления на станцию регенерации для последующего возвращения производителям регенерированных компонентов.

Химический состав щелочного раствора травления

Основные компоненты химического состава функционируют следующим образом:

• Гидроокись аммония (NH₄OH) служит ком-плексообразователем меди.
• Хлористый аммоний (NH₄Cl) обеспечивает высокую скорость травления, увеличивает объем растворенной меди и стабильность раствора.
• Ион меди (Cu²⁺) служит окислителем и реагирует с металлической медью, растворяя ее.
• Бикарбонат аммония (NH₄HCO₃) служит буфером и предохраняет отверстия под пайку и поверхность от загрязнений.
• Фосфат аммония [(NH₄)₃PO₄] предохраняет металлические поверхности от загрязнений.
• Нитрат аммония (NH₄NO₃) увеличивает скорость травления и осветляет металлорезист.

В большинстве случаев применяются дополнительные добавки для увеличения скорости фронтального травления и защиты от травления боковой стенки. Часто используется тиомочевина, несмотря на то, что доступна новая композиция без содержания тиомочевины, улучшающая защиту от подтравливания.

Щелочные растворы для травления растворяют открытую медь за счет химического процесса окисления, растворения окислов и комплексо-образования. Гидроксид и соли аммония совместно с ионами меди образуют ионы аммиачного комплекса меди [Cu(NH₃)₄²⁺], который сохраняет стравленную и растворенную в растворе медь в объеме от 100 до 200 г/л.

Типичная реакция окисления представлена реакцией ионов меди на медь и окислением кислородом воздуха (O₂) сложного иона меди:

Скорость травления существенно зависит от диффузии Cu(NH₃)²⁺ с поверхности меди (1) в объем активного раствора, где происходит окисление согласно (2). Травление может продолжаться при образовании в воздухе окислителя Cu(NH₃)₄²⁺ во время травления распылением при условии, что объем стравленной ионами хлора меди не превышает нормативного значения.

Управление процессом

Ранние версии щелочных травителей предназначались для производства циклического типа. Содержание меди в них было незначительно, и скорость травления стремительно падала, как только медная составляющая в нем увеличивалась. Затем возникла необходимость добавлять растворенные окисляющие вещества в контролируемых количествах, чтобы увеличить скорость травления и содержание меди при постоянной температуре.

Во время травления происходит испарение аммония, поэтому нужны соответствующие вытяжные системы. Давление газовой среды в установках травления должно быть немного ниже атмосферного, а также следует соблюдать умеренный уровень выпуска, чтобы поддерживать содержание аммония, необходимого для сохранения в растворе стравленной меди. Следует соблюдать осторожность при подаче свежего воздуха (O₂), необходимого для равновесия процесса травления. Скорость травления в доступных в настоящий момент растворах составляет 35 мкм меди в минуту или меньше при уровне стравленной меди от 120 до 160 г/л.

Непрерывные системы

Практичным методом поддержания постоянной скорости травления является автоматическое управление постоянством состава раствора. По мере травления печатных плат медь растворяется, и концентрация травильного раствора увеличивается. Когда датчик фиксирует превышение концентрации, включается насос, который автоматически подает подкрепляющий раствор в травильную машину и одновременно удаляет раствор, пока концентрация меди не уменьшится до установленного уровня.

Недостатком этой технологии является введение подкрепителя на первой стадии промывки после травильной машины. Моющий раствор смывает медь с платы и заново вводит его в травильную машину, где она передается в резервуар с побочными продуктами с остальной медью. Было установлено, что для поддержания стабильной скорости травления необходимо контролировать уровень свободного аммония, хлорида аммония и кислорода. Для стабилизации скорости травления были попытки прямого введения кислорода.

Типичные условия технологического процесса травления [5] приведены в таблице.

Изучение зависимости скорости травления от количества растворенной меди показывает следующее:

• от 0 до 70 г/л — долгое время травления;
• от 70 до 100 г/л — меньшее время травления, но сложно контролировать раствор;
• от 120 до 150 г/л — высокая скорость травления и стабильный раствор;
• от 150 до 200 г/л — нестабильный раствор с вероятностью образования кристаллического осадка.

Все платы необходимо тщательно промывать сразу после их выхода из травильной камеры. Платы не должны высыхать перед промывкой. После промывки травитель должен быть удален из-под кромок проводников, а поверхность платы и сквозные отверстия должны быть полностью очищены.

Регенерация замкнутого типа

Непрерывная регенерация обеспечивает постоянные условия травления. Основными методами регенерации являются кристаллизация, жидкостная экстракция и электролитическое восстановление.

Кристаллизация понижает уровень меди в травителе при замораживании и фильтрации солевых осадков. За этим следует повторное обогащение и регулировка эксплуатационных условий.

Жидкостная экстракция применяется все чаще благодаря непрерывности и безопасности ее использования. Во время этого процесса соли меди из травильного раствора поступают в органический растворитель, способный извлекать медь. Органический слой, содержащий медь, впоследствии смешивается с водным раствором серной кислоты, который извлекает медь в виде сульфата. Затем медь из медного сульфата получают электрохимическим методом.

Компания «Остек-Сервис-Технология» разработала систему непрерывной регенерации травящего раствора с поддержанием его параметров в узких пределах. Приведем химические процессы травления и регенерации, которые происходят в установках Frezer Style и СЭМАР [4]:

1. Травление меди:
2. Экстракция:
3. Реэкстракция:
4. Электролиз:

Общая реакция:

Процесс — травление + экстракция + реэкстракция + электролиз:

Результирующая реакция:

Уравнения реакций показывают, что хлор выделяться не будет: он всегда находится в связанном состоянии.

Из приведенных данных по механизму регенерации следует, что экстракционно-электрохимическая схема, несмотря на многостадийность процесса, обеспечивает полную регенерацию травильного раствора. Под полной регенерацией следует понимать то обстоятельство, что из-за отсутствия побочных процессов не затрачиваются компоненты рабочего раствора.

Нужно отметить, что установка Frezer Style сконструирована так, что струи травящего раствора направляются на заготовку платы строго перпендикулярно, что создает эффект низкого подтравливания. Струи упираются в дно вытравливаемого рисунка, активируют и травят его и лишь скользят по боковым стенкам. Поскольку регенерационная система СЭМАР поддерживает раствор на грани способности к травлению, боковые стенки зазора пассивируются и не подвергаются травлению (рисунок). В результате при травлении рисунка платы в системе Frezer Style + СЭМАР фактор подтравливания имеет значения, близкие к 1:6 (в обычных системах — в лучшем случае 1:2).

Рисунок. Схема движения струй травящего раствора в системе Frezer Style + СЭМАР

Травление в хлориде меди

После щелочного раствора травление в кислом растворе хлорида меди является самым распространенным процессом. Он лучше сочетается с фотополимерными резистами и применяется для прецизионного травления плат с плотным рисунком проводников. Поэтому растворы хлорида меди применяются в основном для травления внутренних слоев с узкими проводниками, а также для плат, изготовленных тентинг-методом. Для кислого травления помимо фоторезистов применяются защитные краски, золото и сплав олова-никеля. Металлорезисты на основе олова несовместимы с травителем из хлорида меди.

При травлении происходит следующая реакция:

Регенерация травителя осуществляется повторным окислением хлорида меди до двухвалентного хлорида меди.

Кислород воздуха

Этот метод регенерации не используется из-за низкой скорости реакции кислорода в кислой среде и его низкой растворимости в горячих растворах (от 4 до 8 промилле). Струйное травление побуждает окисление кислородом воздуха, однако скорости реакции окисления недостаточно для практичного поддержания скорости травления. Дополнительно для ускорения процесса можно использовать озон, однако большая его концентрация в воздушном потоке (выше 3%) затрудняет управление реакцией, что снижает его эффективность.

Прямое хлорирование

Хлор реагирует с раствором быстро, его реакции легко контролировать, благодаря чему для регенерирования он предпочтительнее. Однако правила безопасности и природоохранное законодательство ограничили распространение и применение хлора в зарубежной практике, а в России сделали его применение невозможным.

Перекись водорода

Этот процесс является более сложным, поскольку во время реакции перекись водорода и соляная кислота образуют воду. Поскольку перекись водорода с концентрацией выше 35% опасно хранить и использовать, окислитель и соляную кислоту разбавляют водой. В результате ограничивается содержание меди в травящем растворе. Для поддержания окисления меди в травильную ванну целесообразно добавлять прямо пропорциональное количество HCl и пероксида, что упростит управление реакцией. Данная рецептура широко применяется в Европе и в некоторых странах Азии.

Хлорат натрия

Хлорат натрия широко применяется в текстильной промышленности для отбеливания тканей. В последнее время его начали использовать для регенерации кислых травильных растворов и оксидации поверхности меди. Окислитель поставляется в виде порошка или 45%-ного раствора. С его помощью можно ускорить процесс травления, подав необходимые дозы ионов хлора, а поскольку ионы хлора самостоятельно поступают из соляной кислоты, можно поддерживать очень низкий уровень кислоты (меньше 0,1 Н).

При этом методе, широко распространенном сейчас, используют хлорат натрия, хлорид натрия и соляную кислоту. Метод похож на хлорирование. В растворы хлората натрия добавляется соляная кислота либо в качестве координированной примеси, либо в ходе особой управляющей логической последовательности для обеспечения низкого уровня свободной кислоты.

Хлорат натрия — сильный окислитель, способный поддерживать горение. Необходимо вытирать пролитый раствор и не допускать, чтобы обтирочный материал высыхал (он может загореться). Добавление реагентов больше требуемого количества может вызвать образование газообразного хлора, который выделится в объем травильной машины и через вытяжку — в окружающую среду. Для предотвращения выбросов хлора следует установить соответствующие датчики и проинструктировать персонал.

Регенерация перекисью водорода

Перекись водорода, так же как и хлорат натрия, используют для регенерации химического состава травящего раствора. Эксплуатационная готовность приборного оснащения идентична контролю добавления пропорционального количества окислителя и соляной кислоты. Перекись быстро распадается, поэтому ее разлив не так опасен. Применение колориметрических модулей для дозирования поступления добавок наиболее целесообразно для эффективного управления процессом.

Перекись водорода может стать нестабильной: под действием тепла она может разложиться на кислород и воду. При этом в замкнутом контейнере (например, в металлической бочке, хранящейся при высокой температуре или под прямыми солнечными лучами) может возникнуть взрывная реакция. Это также может произойти в трубопроводе с закрытым клапанным устройством. Распад ускоряют многие металлы, в том числе Cu, Ni и Fe, являющиеся катализаторами разложения перекиси водорода. Отложение солей металла в участках трубопровода также может привести к взрыву. Поэтому в конструкции оборудования должен быть предусмотрен клапан для аварийного сброса давления.

Электролитическая регенерация

Электрохимическое реверсирование процесса травления меди эффективно и экономично. Описание этой системы представлено в справочной литературе, например в [6]. Электролитическая регенерация в более значительных масштабах требует больших вложений в оборудование и материалы, а также большого потребления энергии. В составе отработанного раствора сравнительно высокое содержание кислоты и низкое — меди, что не способствует большой эффективности при электролизе.

Травящий раствор непрерывно перемещается между травильной машиной и электролизером, в котором одновременно происходят два процесса: высаживание меди на катоде и регенерация отработанного травящего раствора на аноде.

Персульфаты

Для травления меди нашли свое применение персульфаты аммония, натрия и калия, улучшенные определенными катализаторами. Системы непрерывной регенерации и циклическая система на основе персульфата аммония больше не используются. Персульфаты широко применяются для создания оксидной пленки на внутренних слоях и для микротравления. Растворы персульфатов совместимы со всеми основными видами рези-стов печатных плат, включая припои, олово, олово-никелевый сплав, защитные краски и светочувствительные пленки. Травители на основе персульфата нестабильны, склонны к распаду, и у них низкая скорость травления, низкое предельное содержание меди и низкий полезный выход меди.

Персульфаты аммония, калия и натрия являются стабильными солями надсерной кислоты (H₂S₂O₈). Растворяясь в воде, эти соли образуют ион персульфата (S₂O₈^2-). Это самый сильный окислитель из использующихся в настоящий момент пероксидных соединений. Во время медного травления персульфат окисляет металлическую медь до формирования иона двухвалентной меди:

Во время гидролиза растворов надсерной кислоты образуется ион пероксимоносульфата (HSO₄^1-), а после этого — перекись водорода и кислород. Катализатором гидролиза служит кислота, что является причиной нестабильности кислых травильных растворов надсерной кислоты.

Хлорное железо

Растворы хлорида трехвалентного железа используются для травления меди, медных, никелево-железных сплавов и стали при производстве печатных плат, фотолитографии по металлу и чистовой обработке металла. Сейчас применение травителей на основе хлорида трехвалентного железа при производстве печатных плат сильно ограничено из-за дороговизны удаления медьсодержащего травителя. Предпочтение отдается травителям на основе аммиака и хлорида двухвалентной меди. Однако хлорное железо все еще широко применяют для травления сплавов и фотохимической обработки металлов.

Хлорид трехвалентного железа можно использовать с защитными красками, фоторезистом и золотом, однако его нельзя применять с оловянными или оловянно-свинцовыми резистами. Тем не менее хлорид трехвалентного железа подходит для травления из-за простоты применения и способности накапливать медь.

Состав этого травителя представляет собой хлорид трехвалентного железа, разбавленный в воде с концентрацией 28-42% от общей массы. Присутствие свободных кислот объясняется реакцией гидролиза и необходимостью поддержания кислой среды. Кислотность обычно обеспечивается добавлением HCl (максимум 5%-ной), чтобы воспрепятствовать образованию нерастворимых осадков гидроксида трехвалентного железа. В технические формулы для травления медных сплавов обычно входят 36 °Be или приблизительно 0,04 кг/м³ FeCl₃, также могут присутствовать пеногаситель и смачивающие вещества.

Вопросы влияния на скорость и качество травления концентрации хлорида трехвалентного железа, содержания растворенной меди, температуры и перемешивания описаны в литературе, например в [7].

Смеси бихромата калия и серной кислоты

Эти травители долгое время использовались для травления плат, покрытых припоем или оловом. Однако после внесения шестивалентного хрома Cr(VI) в список чрезвычайно опасных для окружающей среды веществ их применение полностью прекратилось. К недостаткам травителей на основе бихромата калия и серной кислоты относят затруднения с регенерацией, недостаточную скорость травления, низкое предельное количество растворенной меди (от 0,534 до 0,801 кг/м³), а также ускоренное разрушение оборудования из поливинилхлори-да (винипласта) и полипропилена. Травители на основе хромовой кислоты совместимы с ме-таллорезистами на основе олова-свинца, олова-никеля, золота, а также с сухим или жидким пленочным фоторезистом. Травление меди в смеси хромовой и серной кислот протекает медленно, поэтому для увеличения скорости необходимы добавки, в частности сульфат натрия и йод.

Азотная кислота

Травильные системы на основе азотной кислоты не нашли широкого применения в производстве печатных схем, потому что вытравливание меди происходит с выделением токсичных окислов азота и большого количества тепла (а это может привести к бурным неконтролируемым реакциям). К недостаткам таких систем травления относят затрудненное управление процессом, разъедание резистов и подложек, а также испарение ядовитого газа.

Тем не менее у азотной кислоты есть свои преимущества. К ним относятся высокая скорость травления, высокое содержание растворенной меди, высокая растворимость продуктов травления, доступность и низкие затраты.

Заключение

Профессионалы, анализируя современные процессы травления рисунка проводников печатных плат, остановились на двух безальтернативных вариантах: это щелочной раствор на основе аммиачного комплекса хлорной или сернокислой меди и кислый раствор хлорида двухвалентной меди. Первый раствор предназначен для травления по содержащим олово металлорезистам. Второй — для травления меди по органическим резистам (фоторезистам и краскам).

Что касается обеспечения непрерывности процесса за счет использования регенерации с восстановлением металлической меди, то здесь компании еще не пришли к окончательному выбору. В последнее время предпочтение отдается системе регенерации Frezer Style + СЭМАР, обеспечивающей заодно воспроизведение рисунка почти без подтравли-вания.

Специалисты, разрабатывающие процессы регенерации кислых растворов травления на основе хлоридов, все еще находятся в поиске оптимальных решений.

Литература

1. Медведев А. Печатные платы. Гальваническое осаждение металлорезистов // Технологии в электронной промышленности. 2013. № 5.
2. ГОСТ Р 53429-2009. Платы печатные. Основные параметры конструкции.
3. MIL-STD-275E (Notice 2). Military standard: Printed wiring for electronic equipment.
4. Шкундина С. Прецизионное травление печатных плат // Производство электроники: Технологии. Оборудование. Материалы. 2011. № 6.
5. Печатные платы: Справочник / Под ред. К. Ф. Кумбза. Перевод с англ. М.: Техносфера, 2011.
6. Игнатович Э. Химическая техника. Процессы и аппараты. М.: Техносфера, 2007.
7. Ильин В. Химические и электрохимические процессы в производстве печатных плат // Приложение к журналу «Гальванопластика и обработка поверхности». Вып. 2. 1994.

Управление процессом травления проводников печатных плат

Для управления процессом линия травления содержит блок перманентного экстракционного извлечения избытка меди из травильного раствора, чтобы поддерживать его состав на границе «травление/отсутствие травления» («на грани фола»). Фронтальный напор струй в сочетании с граничными условиями травления создают условия растворения металла только на дне зазора между проводниками. В этом случае боковые стенки зазора почти не подвергаются растворению, что обеспечивает минимальный боковой подтрав проводников схемы при относительно большой толщине вытравливаемого металла (меди фольги и гальваники). Кроме условий получения прецизионного рисунка проводников печатной схемы предлагаемая технология создает условия для снижения экологической нагрузки на сооружения очистки промышленных стоков вод.

В производстве печатных плат перепробовано много составов травильных растворов в сочетании с резистами, создающими избирательность растворения металлов2, 3. Все они основаны на окислении вытравливаемых металлов и последующем растворении их окислов. Если в качестве травящих растворов используются вещества с переменной валентностью, как например, медь или железо, персульфаты процесс окисления и растворения окислов осуществляется в одном цикле. В итоге в производстве печатных плат установилось использование кислых растворов на основе хлорной меди в сочетании с органическими резистами и щелочные растворы на основе аммиачного комплекса хлорной или сернокислой меди в сочетании с металлорезистами на основе олова (олово, олово-никель, олово-свинец)4, 5.

Все существующие процессы травления рисунка проводников печатных плат относятся к изотропным процессам, т.е. они растворяют металл во всех направлениях одинаково. В процессе травления проводников схемы кроме вертикального травления, т. е. травления по глубине зазора, происходит также и горизонтальное травление, так называемый боковой подтрав. Всегда желательно уменьшить боковое подтравливание, чтобы добиться прямоугольной формы сечения вытравленного проводника.

Процессы травления могут быть погружными и струйными.

Основное преимущество погружного травления – это равные условия травления для двух сторон заготовки. По всей заготовке наблюдается одинаковый боковой подтрав, и скорость травления примерно одинаковая при условии перемешивания раствора или возвратно-поступательного перемещения заготовки в растворе. Но и при этом обмен раствора на поверхности заготовки минимальный, а боковой подтрав получается большим, так как процесс травления как в ширину, так и в глубину идет с одинаковой скоростью. Такие условия травления при изготовлении прецизионных печатных плат не устраивают современное производство из-за повышенного бокового подтравливания. Задача конструктора и технолога при проектировании оборудования для травления печатных плат добиться наибольшей скорости травления в глубину, а не в сторону под металлорезист или органический резист (фоторезист).

Струйный метод травления является наиболее эффективным как по скорости процесса, так и по снижению величины бокового подтравливания. Струйное травление обычно осуществляется в конвейерных установках, в которых на заготовки печатных плат, перемещаемых по транспортеру, сверху и снизу подаются струи травильного раствора.

Рассмотрим этапы травления рисунка, локально защищенного резистом.

Начало процесса травления (рис 1): поверхность меди покрыта рисунком из защитного резиста. Здесь травящая среда омывает, травит и удаляет те участки меди, которые не защищены резистом. Промежуточные этапы, показанные на рис 2 и 3, демонстрируют дальнейший ход этого процесса.

Следующий этап (рис 4): медь здесь уже полностью удалена до поверхности базового материала. Но чтобы уверенно гарантировать разделение смежных печатных проводников, а также исключить ситуации, когда остатки меди в зазоре локально уменьшают расстояние между печатными проводниками, процесс травления продолжается.

Если в качестве защитного резиста используется металлорезист, за счет контактной разницы в электрохимическом потенциале меди и металлорезиста (олова) медь удаляется главным образом из-под резиста, и здесь в наибольшей степени проявляется эффект бокового подтрава в сочетании с нависанием металлорезиста на кромках проводников.

Для оценки качества травления используется такое понятие как фактор травления. Этот параметр отражает отношение толщины протравленного медного проводника к максимальной величине бокового подтрава по одной стороне (рис 5).

F = H / L,

где F – фактор травления (или коэффициент бокового подтравливания),

H – толщина меди,

L – боковой подтрав.

Обычно фактор травления для травильных машин струйного типа F = 2 – 2,5.

Чем больше фактор травления, тем меньше боковой подтрав, и тем более тонкие проводники можно воспроизводить. Задача технологов – уменьшить величину бокового подтрава проводников и за счет этого улучшить разрешающую способность литографии рисунка печатных плат. Для этого нужно создать условия для поддержания травящих свойств раствора «на грани фола», т.е. в состоянии, когда раствор активен только в местах удара струй о травящуюся поверхность. Эти условия реализованы в конструкции травильной машины, в которой форсунки распыляют травящий раствор строго перпендикулярно травящей поверхности (рис 6).

Для управления процессом необходимо создать аппендикс к блоку травления, удаляющий излишки меди из травящего раствора по мере её растворения (насыщения раствора медью).

Пограничные режимы травления обеспечиваются поддержанием состава раствора с постоянным содержанием меди меньше 70 г/л, но не ниже 65 г/л при рН = 7,8 – 8. Обычно при поддержании такого состава происходит первоначальное растворение меди, затем его быстрый останов за счет пассивации медной поверхности. При значительном повышении давлении на форсунках, мощная струя свежего травильного раствора постоянно активирует медную поверхность, и пассивация медной поверхности не успевает образоваться. Таким образом, травление меди в глубину будет происходить непрерывно, а боковые поверхности, не подвергаясь мощному давлению струй раствора, пассивируются и не травятся. Таким образом, происходит уменьшение бокового подтравливания, что приводит к улучшению фактора травления6.

Управление процессом травления в описываемой системе состоит в жестком поддержании состава раствора, рН, концентрации меди и температуры раствора. Кроме того, для уменьшения величины бокового подтрава по предлагаемой методике нужно значительно увеличить напор струй травящего раствора.

В процесс прецизионного травления вмешивается еще один существенный фактор – на верхней поверхности заготовки образуются лужи, мешающие обмену раствора. Из-за этого создаются неравные условия травления на верхней и нижней поверхности заготовки платы. Снизу заготовки травильный раствор постоянно обновляется за счет гравитации, он легко отделяется от поверхности и падает вниз. А на верхней поверхности заготовки платы неизбежно собирается лужа и, чем выше расход травильного раствора, тем больше ее собирается в центре заготовки. На краях раствор будет накапливаться в меньшей степени, и здесь условия для обмена раствора будут лучше. В центре заготовки обмен раствора затруднен, а образующаяся лужа раствора создает условия изотропности процесса травления, т.е. будут неизбежно созданы условия для усиленного бокового подтравливания.

Таким образом, процессы травления на верхней и нижней поверхностях заготовки сильно отличаются. Чем больше площадь заготовки, тем сильнее будет проявляться эта разница.

Для устранения данного негативного эффекта и достижения равномерности травления используется вакуумный отсос травильного раствора с верхней поверхности заготовки. Вакуумные отсосы встраиваются в приводные ролики на конвейере и называются гидродинамическими. За счет этих вакуумных отсосов застой травильного раствора полностью удаляется, а новые порции из форсунок каждый раз бьют по обнаженной поверхности заготовки. Таким образом создаются абсолютно одинаковые скорости травления как снизу, так и сверху заготовки.

Повышенный напор струй достигается за счет применения мощных насосов (5 кВт) и уменьшения расстояния от форсунки до поверхности платы. В результате энергия и давление струи травильного раствора в контакте с поверхностью заготовки печатной платы увеличивается. При проведении проектных работ на специальном испытательном стенде было выбрано оптимальное расстояние от форсунки до медной поверхности с учетом угла распыления форсунки так, чтобы соседние струи пересекались не более чем на 15-20 %. Увеличение мощности насосов, увеличение давления подачи раствора при относительно малой активности травильного раствора («на грани фола») позволили достигнуть нормальной скорости травления и подавить боковой подтрав.

Управление составом раствора обеспечивается применением новой системы регенерации. Принцип работы этой системы основан на органической экстракции меди из медно-аммиачного комплекса с помощью органического экстрагента, который после разрушения медно-аммиачного комплекса насыщается ионами меди. Для этого применяется экстрагент, серийно выпускаемый для промышленной добычи меди. Он является крупнотоннажным продуктом, и его стоимость не сильно сказывается на себестоимости процесса регенерации меди.

В дальнейшем происходит разрушение насыщенного медью экстрагента раствором серной кислоты. В этом процессе ионы меди переходят в раствор серной кислоты. По мере накопления меди в растворе электролит подвергается электрохимической регенерации, где медь в виде особо чистой меди высаживается на катодах. Экстракция меди из рабочего травильного раствора и стадия извлечения меди из экстракта разделены. Поэтому процесс электрохимического восстановления меди никак не влияет на скорость травления. Применение специальных высокоточных датчиков измерения плотности раствора травления позволяет с точностью ±2 г/л поддерживать содержание меди в травильном растворе.

Описываемый процесс регенерации значительно отличается от традиционных процессов, применяемых при производстве печатных плат. В традиционном процессе регенерация меди происходит порционно в гальванической ванне. Этот процесс ступенчатый, он не может быть непрерывным. Периодический отбор травильного раствора для регенерации и добавление свежего раствора меняют концентрацию меди в травильной машине, а значит меняется активность раствора в ходе травления. Чтобы выровнять процесс, необходимо использовать дополнительные буферные емкости на входе и выходе регенерируемого раствора. Но применение такого приема ведет к отсутствию условий управляемости процессом травления, удорожанию оборудования и неудобствам в эксплуатации.

Главное достоинство описываемого комплекса прецизионного травления – управляемость процессом и простота эксплуатации. Запуск процессов травления и регенерации происходит с одной кнопки. Все режимы устанавливаются автоматически. Оператору до начала работы необходимо только ввести в интерфейс машины толщину вытравливаемого металла. Установка автоматически выставит оптимальные режимы для получения прецизионного рисунка.

При работе установки каждый квадратный метр печатной платы уносит около 200 мл раствора и меняет его рН. В предлагаемой системе коррекция травильного раствора для поддержания рН происходит автоматически водным раствором аммиака непосредственно при травлении. Газообразный аммиак не используется, т.к. является взрывоопасным газом. Для предотвращения уноса испаряющегося аммиака установка травления имеет герметичную конструкцию. Вытяжная вентиляция подключена через автоматический клапан для автоматического поддержания рН.

В процессе работы установки предусмотрено не только управление составом травильного раствора, но и регенерация аммиачной промывки. В процессе аммиачной промывки происходит накопление меди в растворе, и он может превратиться в травильный раствор. Чтобы предотвратить этот эффект содержание меди в аммиачной промывке поддерживается не более 6 г/л.

Так как скорость травления поддерживается всегда постоянной, можно применять автоматические погрузчики-разгрузчики, т. е. управление процессом травления происходит практически без участия персонала.

Таким образом спроектирована и предлагается серия установок анизотропного травления рисунка печатных плат с активированной вертикальной составляющей, названной Frezer Style (рис 7). Они обеспечивают полную управляемость процессом, простоту обслуживания и имеют оригинальный дизайн. Эксплуатация в условиях реального производства показала, что Frezer Style идеально подходит для травления узких зазоров и формирования проводников с минимальным размером и допуском по ширине. Применение динамической системы контроля и поддержания плотности и состава раствора травления в комплекте с экстракционной системой извлечения излишней меди из состава медноаммиачного травильного раствора, названной «СЭМАР» (рис 8), позволяют достичь минимального бокового подтрава проводников при сохранении производительности линии за счет увеличения вертикальной составляющей обработки при пограничных режимах травления.

Конструкция динамических прижимных валов с вакуумным отсосом раствора дает возможность быстро удалять травильный раствор («лужи») с поверхности обрабатываемой заготовки (рис 9), обеспечивая тем самым лучшие результаты при большой толщине фольги (фактор травления до 5).

Управление установкой серии Frezer Style осуществляет PLC-контроллер с сенсорным экраном, на котором выполняются все настройки, например, выставляется толщина медной фольги и отслеживается состояние всех элементов установки и режимов травления. Вывод установки на рабочий режим производится автоматически. Все подключения – вода для промывки, вода для охлаждения, слив промывных вод, слив раствора – осуществляются в одной зоне доступа.

Для удобства и технологичности использования в установках серии Frezer Style предусмотрены:

• Независимая регулировка давления по рядам форсунок (рис 10).
• Предотвращение разворотов заготовок: положение на выходном конвейере соответствует входному.
• Форсунки с байонетным креплением, обеспечивающие быстроту их демонтажа/монтажа при профилактических работах. Коллекторы обслуживаются без разбора установки.
• Система датчиков для измерения площади обрабатываемой заготовки и управления режимом экономии воды и электроэнергии.
• Возможность обработки тонких заготовок и заготовок малого размера благодаря конструкции конвейера: ролики на смежных валах взаимно смещены, что позволяет обеспечить минимально возможное расстояние между валами.
• Автоматическая система контроля и поддержания рН. Автоматическая система дозирования корректирующего раствора.
• Система поддержания температуры в рабочих камерах.
• Насосы повышенной мощности в комплекте со щелевыми и специальными форсунками, обеспечивающие наиболее подходящую для данного процесса струю раствора.
• Двойные прозрачные крышки из минерального стекла с датчиком открытия.
• Многоступенчатая система фильтрации, обеспечивающая чистоту форсунок в процессе эксплуатации и способствующая равномерности процесса травления.
• Все баки снабжены системой контроля уровня раствора, связанной с системой управления, для обеспечения надежной работы насосов. Все баки имеют окна для визуального контроля уровня раствора.
• Автоматическая система управления клапаном вытяжки и система улавливания паров для уменьшения уноса аммиака в вытяжную вентиляцию.
• Модуль горячей сушки.

Установка СЭМАР обеспечивает регенерацию раствора медно-аммиачного травления печатных плат и аммиачной промывки. Система состоит из двух основных модулей: экстракционного и электролизного. Схема работы установки приведена на рис 11.

Установка СЭМАР предназначена для:

• Поддержания постоянства состава медно-аммиачного травильного раствора.
• Автоматической регенерации с извлечением металлической меди из травильного раствора.
• Автоматической регенерации с извлечения меди из раствора аммиачной промывки.
• Демпфирования колебаний концентрации меди при импульсной загрузке травильной машины с большим количеством стравливаемой меди в короткий промежуток времени.
• Специализированной регенерации медно-аммиачных травильных растворов с выделением чистой металлической меди в региональных центрах.

Преимущества:

• Постоянное поддержание состава травильного раствора с высокой точностью.
• Отсутствие отходов травильного раствора и аммиачной промывки.
• Предотвращение попадания ионов меди в промывные воды.
• Не требуются специальные добавки в травильный раствор.
• Особо чистая медь, получаемая в результате экстракции (99,99 %).

Экстракционный блок обеспечивает экстракцию меди из травильного раствора и аммиачной промывки с последующим переводом меди из органической фазы в водный раствор серной кислоты. Электролизный блок – электровыделение металлической меди из сернокислого электролита.

Экстракционные аппараты включаются в технологическую схему по принципу «перетракции», разработанном и опробованном ранее в РХТУ им. Д. И. Менделеева. Этот принцип подразумевает транспорт ионов меди из одного водного раствора в пространственно-отделенный от него другой водный раствор, с не смешивающимся с ними органическим экстрагентом (свободной жидкой мембраной). При этом, в отличие от классической жидкостной экстракции, органическая фаза не является накопителем ионов меди, а выступает лишь в роли переносчика, извлекая ионы из одной водной фазы и отдавая их в другую.

При щелочном травлении заготовок печатных плат у технологов возникает вопрос: а как же хлор? Он ведь будет выделяться? Однако этого не случается в силу своеобразного химизма процессов травления и регенерации, которые происходят в установках Frezer Style и СЭМАР. Как показано в статье «Прецизионное травление печатных плат»7, хлор выделяться не будет, он находится всегда в связанном состоянии.

Из приведенных данных по механизму регенерации следует, что экстракционно-электрохимическая схема несмотря на многостадийность процесса обеспечивает полную регенерацию травильного раствора.

Испытания показали минимальную величину подтрава при травлении рисунка печатных плат на комплексе Frezer Style и СЭМАР (F = 5) по сравнению с аналогичным оборудованием, предлагаемым рынком. Эксплуатация комплекса подтвердила его технические характеристики:

• Производительность по меди: до 2 кг/час.
• Точность поддержания концентрации меди в растворе травления: ± 2 г/л.
• Точность поддержания значения pH раствора: ± 0,1.
• Точность поддержания температуры в травильной машине по объему: ± 1 °C.

Опытная эксплуатация системы прецизионного травления рисунка проводников печатных плат в реальном производстве показала полную состоятельность предложенных идей для разработки системы, обеспечивающей улучшенный фактор травления, регенерацию меди и полное автоматическое управление процессом.

---

¹ ГОСТ Р 53429‑2009. Платы печатные. Основные параметры конструкции

² Clyde F. Coombs Printed Circuits Handbook McGraw–Hill Professional, 2007

³ Печатные платы: Справочник / Под ред. К. Ф. Кумбза. Перевод с англ. М.: Техносфера, 2011

⁴ Jump up to: Charles A. Harper, Electronic materials and processes handbook, McGraw-Hill, 2003

⁵ «The Rise of High Density Interconnect PCBs – HDI PCBs».

⁶ Медведев А.М. Печатные платы. Процессы травления рисунка//Технологии в электронной промышленности. 2013. № 8

⁷ Шкундина С. Прецизионное травление печатных плат // Производство электроники: Технологии. Оборудование. Материалы. 2011. № 6

Травление печатных плат | Volt-info

После того, как наша печатная плата «нарисована», её нужно вытравить.

Для химического травления плат есть два вида химических реактивов, которые чаще всего используются в практике радиолюбителей:

• Водный раствор хлорного железа;

• Водный раствор смеси медного купороса с поваренной солью.

Хлорное железо продаётся практически в любом радиолюбительском магазине. Если в вашей местности таковых магазинов нет, и хлорное железо больше негде достать, используем второй вариант — идём в хозяйственный магазин и покупаем медный купорос и поваренную соль.

Для приготовления необходимого количества смеси по второму варианту, необходимо смешать 1 часть медного купороса и 4 части поваренной соли.

Кристаллы имеющегося реактива растворяем в воде. Практика показала, что чем больше концентрация раствора, тем быстрей проходит травление.

Для травления платы, не имея специального инвентаря и приспособлений, берётся подходящая посудина, наливается в неё подготовленный раствор. К плате привязывается нитка или нечто подобное, что бы мы могли её выудить из раствора по окончании процесса травления. Кроме того, во время травления на поверхности платы будет образовываться осадок. Для ускорения травления платы этот осадок необходимо периодически удалять с поверхности. Делать это можно, побалтывая плату в растворе с помощью той же привязанной к ней нити. Когда процесс закончен — Вы поймёте сами. По завершении на печатной плате отчётливо просматриваются вытравленные области и оставшиеся токоведущие дорожки. После плата тщательно промывается проточной водой. Лак с дорожек стирается подходящим растворителем.

В общем, готово.

Добавлю по опыту, травить плату «голыми руками» немного канительно. Для облегчения, ускорения и повышения качества химического травления платы можно использовать одно простое, но весьма полезное приспособление — ванна для травления.

Травление печатных плат с помощью Персульфата Аммония. — Паркфлаер

Здравствуйте моделисты, решил написать статью о травлинии печатных плат, думаю многим новичкам и не только пригодилось бы, но всё не было времени, вот оно появилось, и так начнём.)
Нам понадобится:
Лазерный принтер
Фотобумага Lomond А4 глянец 1х 200г/м2 без текстур
Стеклотекстолит односторонний
Ацетон (Можно воспользоваться жидкостью для снятия лака)
Утюг
Ватка
Персульфат Аммония
Ванночка для травления
Ложечка пластиковая
Наждачная бумага мелкая
1) Нужно зачистить медь наждачной бумагой для того что бы убрать грязь и неровности.
2)Вот что получилось после зачистки, печатку я уже распечатал. Далее протираем ацетоном ту часть где зачищали медь, что убрать жирные следы.3)Хорошенько проглажывем и прогриваем утюгом фото бумагу приложеную к меди для того, что бы тонер отпечатался на ней.

4)Далее бежим в ванну и остужаем под краном стеклотекстолит вмести с бумагой, затем отрываем бумагу, вот что у нас получилось.5)Приступаем к травлению. Нам нужно приготовить расствор состоящий из 1 части Персульфата Аммония и 4 частей воды температурой около 40 грудусов.
6)Добавим воды и всё хорошенько размешаем так что бы Персульфат Аммония расстворился.7)Далее нужно пообливать плату, что бы она приобрела розовый цвет и на ней не было пузырей.8)Погружаем плату в раствор.9)Спустя 20 мин началась реакция, наша плата побелела.
10)Спустя 1 час 10 минут плата протравилсь. Все дорожки целые всё чётко, как на заводе ( Такой же результат можно получить и с хлорным железом. Но как по мне, травление Персульфатом Аммония дешевле и чище в плане прозрачности раствора), травление таким способом имеет свою сложность в соблюдении концентрации, т.к от неё сильно зависит скорость травления.11)Теперь протираем плату ацетоном, тем самым смывая тонер.
12)После снятия тонера, промываем плату под струёй воды с мылом или стиральным порошком. Плата готова, осталось только просверлить отверстия и залудить дорожки.

Травление печатной платы — Plasma.com

печатную плату обычно выполняется фотолитографическим способом:

1. Сначала на всю печатную плату наносится электропроводный слой (металлизация).
2. Затем также по всей поверхности наносится слой фоторезиста, причем возможно использование как негативных , так и позитивных фоторезистов. Позитивный фоторезист в процессе обработки удаляется там, где он был засвечен, а негативный фоторезист остается на поверхности именно в местах засветки.
3. На следующем этапе фоторезист засвечивается в соответствии со структурой проводящих полосок и их расположением. При использовании позитивного фоторезиста засвечиваются места, в которых слой металла должен быть удален при травлении, а в случае с негативным фоторезистом засвечиваются те участки, где должны располагаться проводящие полоски.
4. После процесса обработки слой фоторезиста остается на поверхностях последующих проводящих полосок.
5. Теперь выполняется травление печатной платы. Фоторезист не разрушается совсем или разрушается столь незначительно, что полностью сохраняется расположенный под ним металлический слой. Открывшиеся же после  удаления фоторезиста металлически поверхности подвергаются травлению.
   Может использоваться метод жидкостного химического или плазменного травления . Скорость травления выше при жидкостном методе. Однако, жидкостное химическое травление является изотропным, поэтому происходит подтравливание фоторезиста – металлический слой будущей проводящей полоски в незначительной мере разрушается сбоку под слоем фоторезиста. С соответствующей настройкой параметров травления плазменная обработка может быть как изотропной, так и неизотропной (см. ⇒ Ионное травление IE, ⇒ Реактивное ионное травление RIE), и это позволяет удалять металлический слой по действительно контрастному отпечатку фоторезистной маски.
6. После травления проводящих полосок сам слой фоторезиста тоже можно удалить плазменным травлением (⇒ Плазменное удаление)

Форсунки для травления | Форсунки для травления печатных плат BETE

Полный конус

Выберите номер сопла ниже, чтобы просмотреть график производительности, чертежи и запросить ценовое предложение.

Номер форсунки	Присоединительные размеры	Угол распыления	галлонов в минуту при фунтах на квадратный дюйм (плотность: 1 SG)
			10 фунтов на кв. Дюйм	20 фунтов на кв. Дюйм	40 фунтов на кв. Дюйм	100 фунтов на кв. Дюйм	200 фунтов на кв. Дюйм	400 фунтов на кв. Дюйм
		WL 1/2	1/8 ″	60 °, 90 °, 120 °	.260	.360	.498	.766	1,06	1,47
WL 3/4	1/8 ″	60 °, 90 °, 120 °	.390	. 540	.747	1,15	1,59	2,21
WL 1	1/4 ″	60 °, 90 °, 120 °	.522	.724	1,00	1,54	2,14	2,96
WL 1 1/2	1/4 ″	60 °, 90 °, 120 °	.782	1,08	1,50	2,31	3,20	4,43
WL 2	3/8 ″	60 °, 90 °, 120 °	1.04	1,44	2,00	3,07	4,26	5,90
WL 3	3/8 ″	60 °, 90 °, 120 °	1.56	2,17	3,00	4,62	6,39	8,86
WL 4	3/8 ″	60 °, 90 °, 120 °	2.08	2,89	4,00	6,15	8,52	11,8
WL 5	1/2 ″	60 °, 90 °, 120 °	2.61	3,61	5,00	7,69	10,7	14,8
WL 6	1/2 ″	60 °, 90 °, 120 °	3.13	4,33	6,00	9,23	12,8	17,7
WL 7	1/2 ″	60 °, 90 °, 120 °	3.66	5,07	7,02	10,8	15,0	20,7

Эти значения отфильтрованы на основе критериев поиска или области применения и не отражают весь диапазон форсунок этой серии.Щелкните здесь, чтобы увидеть все доступные серии предложений.

Изготовление прототипов, изготовление изделий | Оборудование для травления и изготовления

9027 Массовая печатная маска 9027 Платы Платы Chemtronics 9027 Платы MIGHTY MASK II SLDR MSKNG AGENT

Паяльная маска Печатные платы MG Химические вещества

0 MG

9027 4 4 навалом 1001

775-8OZ-ND

9024 $.04000

4 Бутылка 64 $34000

WONDERMASK P РАЗЪЕМНАЯ МАСКА ДЛЯ ПАЙКИ

$ 16,36 WonderMASK® PX

Bulk

Active

Паяльная маска

Печатные платы

—

Дата изготовления

24 месяца

$ 17.34000

103 — Немедленно

Techspray

Techspray

1

1873-1089-ND

WonderMASK® PX

Массовая печать

—

Дата изготовления

6 месяцев

$ 26,58000

253 — Немедленно

Chemtronics

Chemtronics

6

9000

—

Большой объем

Активный

Паяльная маска

Печатные платы

—

Дата изготовления

24 месяца

PEN INK ETCH-RESIST 1/564 900 TIP

4 доллара.75000

104 — Немедленно

GC Electronics

GC Electronics

1

GC222-ND

—

Bulk

Активная печатная плата

Etch

—

—

—

TC533 ПАЯЛЬНАЯ МАСКА TECHFORM 8 унций

$ 17,50000

199 — Немедленно

Techspray

1123-ND

Techform TC-533

Bulk

Active

Паяльная маска

Печатные платы

120 ° F (49 ° C)

Дата производства

6 месяцев

MIGHTY MASK SLDR MSKNG AGENT

$ 16.70000

57 — Немедленно

ACL Staticide Inc

ACL Staticide Inc

1

ST8691-ND

Staticide®

0005 Solder Маска

0005 Solder

65 ° F ~ 70 ° F (18 ° C ~ 21 ° C)

—

12 месяцев

$ 17,77000

33 — Немедленно

Chemtronics

1

CNA8-ND

—

Навалом

Активный

Паяльная маска

Печатные платы

—

Дата производства

20 долларов США.67000

12 — Немедленно

MG Chemicals

MG Chemicals

1

473-1386-ND

—

Box

Active Printed 9027 Доски

60 ° F ~ 80 ° F (16 ° C ~ 27 ° C)

Дата изготовления

36 месяцев

ОТРЫВАЮЩАЯСЯ ПАЯ МАСКА, AMMONIUM F

$ 20.68000

44 — Немедленно

MG Chemicals

MG Chemicals

1

473-1212-ND

—

Bulk

Активная печатная маска

—

Дата изготовления

36 месяцев

PEN INK ETCH-RESIST 1/32 «НАКОНЕЧНИК

$ 3,13000

31 — Немедленно

GC Электроника Электроника

1

GC220-ND

—

Большая часть

Активная

Ручка с резистом для травления

Печатные платы

—

—

—

—

—

—

$ 24.50000

6 — Немедленно

ACL Staticide Inc

ACL Staticide Inc

1

ST1199-ND

Staticide®

0005

—

—

24 месяца

ПЕРСУЛЬФАТ АММОНИЯ — ЭТЧАНТ

$ 32,67000

11 — Немедленно

11 — Немедленно

473-410-1KG-ND

410

Коробка

Активный

Комплект для фотоизготовления

Комплект для травления

—

—

—

$56000

31 — Немедленно

Waldom Electronics

GC Electronics

3

2266-22-392-ND

*

—

—

—

—

АКТИВАТОР ЭЛЕКТРОННОГО ПОКРЫТИЯ

$ 80.00000

5 — Немедленно

Prinsta

PRSTA

Prinsta

PRSTA P10002-ND

—

Большой объем

Активный

Электролитическое нанесение покрытия

PRINSTA-1001

60 ° F ~ 80 ° F (16 ° C ~ 27 ° C)

Дата изготовления

12 Месяцы

ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК

$ 80.00000

5 — Немедленно

Prinsta

Prinsta

1

3066-PRINSTA-P10001-ND

—

PRINSTA

0005

60 ° F ~ 80 ° F (16 ° C ~ 27 ° C)

Дата изготовления

12 месяцев

$ 230.00000

20 — Немедленно

Prinsta

Prinsta

1

3066-PRINSTA-1002-ND

—

Box

Active

Модуль прямой лазерной визуализации

PRINSTA-1001

—

—

ЛАЗЕРНЫЙ МОДУЛЬ ПРЯМОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

$ 750.00000

20 — Немедленно

Prinsta

Prinsta

1

3066-PRINSTA-1031-ND

—

Ящик для химии

PRINSTA-1001

—

—

—

БАК ДЛЯ РАЗРАБОТКИ И ТРАВЛЕНИЯ

$ 950,00

3066-PRINSTA-1003-ND

—

Коробка

Активный

Сверлильный модуль

PRINSTA-1001

—

—

—

СВЕРЛЕНИЕ

950 долларов США.00000

20 — Немедленно

Prinsta

Prinsta

1

3066-PRINSTA-1019-ND

—

Box

Photo 1001

—

Дата производства

—

$ 9,99000

0 — Немедленно

Продукты для пайки SRA

Продукты для пайки SRA

Rover Mask ™ 775

Бутылка

Активная

Паяльная маска

Печатные платы

—

—

—

7 — Немедленно

CAIG Laboratories, Inc.

CAIG Laboratories, Inc.

1

2220-CL-ETCH-16-ND

—

Активный

Etchant Solution

Печатные платы

—

—

—

$ 12,84

473-1387-ND

—

Коробка

Активный

Раствор хлорида

Печатные платы

60 ° F ~ 80 ° F (16 ° C ~ 27 ° C)

Дата изготовления

36 месяцев

$ 24.12000

26 — Немедленно

Techspray

Techspray

1

1873-2204-8SQ-ND

WonderMASK® WSOL

9027 9027 9027 9027 Печатные платы

—

—

—

ПАЯЛЬНАЯ МАСКА MSC 1000S 250 ML

$ 30,50000

0 — Немедленно

0 — Immediate 0

Multicoreic

82-2323877-ND

—

Большой объем

Активный

Паяльная маска

Печатные платы

—

—

—

0 — Немедленно

Techspray

Techspray

24 Non-Stock

2205-8SQ-ND

WonderMASK® WX

6

9000 Active Маска

Печатные платы

—

Дата изготовления

24 месяца

Макеты Perf и эффектов печатной платы: травление печатной платы

Существует множество методов протравливания ваших собственных печатных плат, а вместе с ними и множество различных руководств.Я не собираюсь здесь изобретать велосипед, и это, вероятно, не будет исчерпывающим списком, но я подумал, что некоторым может быть полезно иметь несколько примеров травления своими руками.

Во-первых, это метод Press ‘n Peel. Стив Дэниэлс из Small Bear Electronics написал отличное руководство по этому методу, и это метод, который я обычно использую при травлении моих собственных плат.

Как сделать печатную плату прямым травлением

Стив также написал еще одно руководство по созданию печатной платы с использованием метода позитивного фото.

Как сделать печатную плату с помощью процесса позитивной фотографии

Наконец (по крайней мере, пока), это учебное пособие моего друга Коди Дешена. Метод аналогичен первому учебному пособию, но вместо бумаги Press ‘n Peel (которая может быть дорогой) Коди использует гораздо более доступную фотобумагу для переноса тонера на покрытую медью плату.

Перенос фотобумаги Травление печатной платы

И если вам не нравится читать (что, вероятно, означает, что вы не добрались до конца этого поста и все равно не будете читать его), на YouTube есть множество руководств по использованию эти и другие методы травления ваших собственных досок.

18 июня 2015 г. Обновление:

Я просмотрел массу руководств на YouTube, и вот пара, которые мне очень понравились. Первый — из «Шоу Бена Хека» (вам стоит посмотреть другие его видео, этот парень классный). Он показывает, как травить, используя такой метод, как метод фотобумаги Коди, а также как с помощью лазера создать травильную маску или вручную нарисовать ее маркером.

Второе видео взято с другого крутого YouTube-канала Make. В этом уроке показано, как сделать печатную плату методом позитивной фотографии.

Обновление от 8 марта 2017 г .:

Вот небольшой урок, который я сделал некоторое время назад в Instagram, демонстрирующий, как я использую желтую термопереносную бумагу для переноса тонера.

Машины для плазменного травления печатных плат | Plasma Etch, Inc.

В прошлом производители использовали концентрированную кислоту для процесса травления и для очистки просверленных отверстий в печатных платах. Для очистки отверстий использовалось множество различных химикатов, но все они были вредны для окружающей среды и опасны для рабочих.Печатная плата

Травление химикатами

Химическое травление — традиционный метод создания печатных плат. Травильный резист, состоящий из олова или олова и свинца, защищает определенные участки медной фольги, в то время как остальная часть меди протравливается.

В этом процессе для удаления меди используется аммиачный травильный раствор. Аммиачный раствор не повреждает олово или свинец, поэтому медь под оловом остается «проволокой» или путем, по которому электроны движутся вокруг готовой печатной платы.

Качество химического травления можно определить по полноте удаления меди, которая не защищена травильным резистом. Качество также относится к прямолинейности краев дорожек и уровню поднутрения травления.

Поднутрение травления возникает из-за ненаправленного травления химикатом, что позволяет травить вбок после того, как произошло травление вниз. Чем меньше поднутрение, тем выше качество. Эти поднутрения измеряются и называются «фактором травления».

Банковские агенты — это химические вещества, добавляемые в травильный раствор для уменьшения «фактора травления».Однако их компоненты, как правило, являются собственностью и не используются совместно, поскольку их успех значительно превосходит конкурирующие установки для травления.

Все этапы процесса травления связаны друг с другом, и плохое качество травления может быть результатом использования раствора для травления или используемого резиста.

В химическом травлении используется много вредных химикатов, и он не является экологически безопасным процессом травления.

Травление плазмой

Плазменное травление стало популярным в 1980-х годах как экологически безопасный процесс травления для удаления шлама из просверленных отверстий в печатных платах.

Плазма — это четвертое состояние вещества, которое образуется в вакууме в результате ионизации газовых частиц с использованием радиочастоты 13,56 МГц.

Плазменные методы удаления накипи с печатной платы также обеспечивают более качественное травление и удаление загрязнений через отверстия.

Плазменные машины для травления печатных плат, как следует из названия, используют технику травления, при которой плазма создается в строгих условиях и используется для очистки оставшегося материала в отверстиях, просверленных в печатных платах.

Чтобы полностью понять процесс травления печатной платы, важно понимать, как работает плазменный травитель.Плазменная установка состоит из двух электродов для генерации радиочастоты и заземляющего электрода.

Обычно имеется два входа для газа, через которые в систему поступает кислород CF ₄ или другой травильный газ. Газы обычно смешиваются в заранее определенном соотношении, в зависимости от травимого материала.

Когда газы попадают в систему, применяется радиочастота для ионизации частиц газа. Стандартной частотой плазменного формования считается 13,56 МГц.

Радиочастота возбуждает электроны газа и изменяет их состояние. Машина генерирует высокоскоростные импульсы плазмы для травления.

Система травления печатных плат производит летучие химические соединения в качестве побочных продуктов во время протекающих химических реакций. Атомам плазмы требуется от 10 до 15 минут, чтобы очистить отверстия в печатной плате.

Плазма также популярна для очистки выводных рамок внутри упаковки микросхемы. Выводные рамки передают электрические сигналы наружу упаковки и должны быть очищены от всех органических веществ перед включением в упаковку.

Машины для плазменного травления печатных плат

Существует много типов плазменного травления в зависимости от типа травимого материала, природы используемых газов и желаемого типа травления.

Температура и давление также играют важную роль в типе выполняемого плазменного травления. Небольшие изменения рабочей температуры или давления могут значительно изменить частоту столкновений электронов.

Реактивное ионное травление (RIE) использует физические и химические механизмы для достижения высоких уровней поверхностного травления в одном направлении.

Поскольку процесс РИЭ сочетает в себе физические и химические взаимодействия, он намного быстрее, чем только плазменное травление.

Столкновения ионов высоких энергий лишают плазму электронов и позволяют обрабатывать положительно заряженную плазму.

Удаление слизи из плазмы и удаление слизи из плазмы

Удаление слизи из плазмы и удаление слизи из плазмы обычно считаются одним и тем же. Процесс удаления смазки или накипи используется для очистки остатков шлака в просверленном отверстии на печатной плате после процесса сверления.

Этот шлак остается, потому что несколько слоев меди изолированы полиимидом или эпоксидным материалом FR4. При просверливании изолирующий шлак препятствует хорошему соединению слоев меди, поэтому его необходимо удалить.

Etch back выводит плазменную очистку на новый уровень. Для этого процесса мы не только очищаем остатки, оставленные на меди полиимидом или эпоксидной смолой FR4 в процессе сверления, но также удаляем небольшое количество материала.

Это позволяет осуществлять соединение нескольких поверхностей с припоем или другим проводящим материалом, что приводит к более прочному и электронному соединению.

Изоляционный материал между слоями меди вытравливается плазмой.

Etch back часто используется в высококлассных и военных приложениях, где требуется очень надежный и последовательный процесс плазменного травления.

Преимущества машины для плазменного травления печатных плат перед химическим травлением:

• Плазма безопаснее и экологичнее, чем процесс химического травления.
Плазменная технология
• также отлично справляется с очисткой. Плазма удаляет все нежелательные органические остатки с поверхности меди.
• Плазменное травление улучшает физические свойства травленого материала.
• Плазма не изменяет никаких свойств металла, даже улучшая химические и физические свойства большинства металлов.
• Любые побочные продукты, образующиеся при работе машин плазменного травления, летучие.

Плазменная машина для травления печатных плат может эффективно улучшить качество интегральных схем и снизить их воздействие на окружающую среду.Кроме того, его можно использовать для обработки практически любого материала, включая тонкие полупроводниковые пластины и подложки.

Далее: Реактивное ионное травление

ФОТОТРАВЛЕНИЕ печатных плат от SM0VPO

ФОТОТРАВЛЕНИЕ печатных плат от SM0VPO

ФОТОТРАВЛЕНИЕ печатных плат

от Гарри Литолла — SM0VPO

Хотя я написал статью о создании печатных плат с использованием различных методов, я получил электронное письмо с просьбой объяснение относительно изготовления печатных плат с использованием фотографических средств.Моя предыдущая статья больше ориентирована на то, чтобы сделать разовый прототипов, чем серийное производство печатных плат. Также указывалось, что НЕОБХОДИМО покупать дорогое лайт-бокс для эффективного изготовления печатных плат — НЕПРАВИЛЬНО! Поэтому я предлагаю сделать пару печатных плат и сфотографировать каждый этап производства. Обратите внимание, что это единственный метод, который я использую. Есть много других методы разрушения покрытых медью плит.

УКАЗАТЕЛЬ РАЗДЕЛОВ

Покрытые медью плиты можно купить в готовом виде, покрытые фоторезистом — практика, которую я настоятельно рекомендую.Если вы собираетесь использовать это, пропустите этот раздел и сразу переходите к созданию рисунка.

Перед использованием на медную поверхность платы необходимо нанести фоточувствительный резист и отвердить. Покрытие необходимо наносить равномерно и без частиц пыли, иначе у вас не будет никаких шансов изготовить печатную плату. Я использую коммерческий песчаный блок (доступный от Maplins в Великобритании), чтобы очистить поверхность и удалить все следы оксидов, потускнения, жира и другого мусора.VIM — хорошее домашнее чистящее средство для очистки медной поверхности печатных плат, но не позволяйте жене поймать вас. Тщательно мойте руки перед этим и каждый раз, когда будете брать доску перед травлением. Вы можете сделать красивый медный отпечаток себя, нажав большим пальцем на кусочек меди, а затем протравив!

Очистка платы

Затем вымойте доску под проточной теплой водой с небольшим количеством мыла и щеточкой для ногтей. Хорошо промойте доску, встряхните ее насухо и промокните все оставшиеся капли воды на поверхности небольшим количеством туалетной бумаги (я также использую туалет для домашнего пивоварения, а также на кухне!).Оставьте доску в теплом месте примерно на 30 минут, чтобы она полностью высохла. Теперь закройте шторы / жалюзи и выключите люминесцентное освещение. С этого момента и до тех пор, пока плата не будет протравлена, используйте только вольфрамовые лампы.

Пришло время выйти Гуверу из хижины с закрытыми окнами и дверями. Шутки в сторону! Я не шучу, любые следы пыли на следующем этапе заставят вас потратить впустую дорогой спрей-лак, который мы используем. Я ВСЕГДА протираю мастерскую, а затем перебираю внутреннюю часть старой светонепроницаемой коробки из-под обуви, обращая внимание на все швы и углы картона, даже на крышку.К этому времени вымытая доска должна полностью высохнуть. Положите доску внутри обувной коробки медной стороной вверх, затем продолжайте пылесосить, чтобы убедиться, что на плате нет пыли.

Фоторезист

Любителям
доступно множество различных типов фоторезистов. вот пара, которую я использовал с некоторым успехом:

Продукт	Недвижимость
Электролюб ПРП 200	Раньше было очень хорошо (синий) до смены продукта. Теперь он стал для меня почти непригодным (зеленый). Доступно в ELFA, RS, Maplins и т. Д. Положительный — нормальный для любительского / хобби.
Положительный 20	Коричневый / синий цвет Требует длительного отверждения Доступен с? (подскажите пожалуйста) Положительный — нормальный для любительского / хобби.
Think & Tinker Ltd (перейти по ссылке)	Светочувствительный ламинат (рулон или пакет). Просто гладить по доске. Положительный — нормальный для любительского / хобби. Отрицательные (профессиональные) в наличии.

До недавнего времени я остановился на спрее для фоторезиста Electrolube PRP, как показано выше.В результате получился синий лак, который при экспонировании становится коричневым, но теперь это зеленый продукт. Зеленые спреи практически непригодны для серьезной работы. Ищите синий / коричневый, и если вы его найдете, сообщите мне! Недавно я перешел на платы с предварительно нанесенным покрытием.

Распыление в обувной коробке

Распылите PCB равномерными мазками на расстоянии примерно 15 см от платы по всей длине платы, пока она не будет ПОЛНОСТЬЮ и РАВНОМЕРНО покрыта МИНИМАЛЬНЫМ возможным спреем для резиста.Вы поймете, что я имею в виду, когда попробуете. Закройте коробку крышкой, как только доска будет покрыта, но достаточно медленно, чтобы не было сквозняка. Я всегда оставляю пылесос включенным и держу сопло над коробкой во время распыления. Теперь оставьте коробку горизонтально и в теплом месте МИНИМУМ на 24 часа. НЕ поддавайтесь искушению подглядывать за доской хотя бы в течение часа, иначе вы можете позволить пыли попасть в коробку и загрязнить липкую лакированную поверхность. Если вам нужна доска быстро, поставьте ее в духовку при 50 ° C на 15 минут.

ОТКРЫТЬ ДВЕРИ И ОКНА, ЧТОБЫ ВЕНТИЛИРОВАТЬ ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЯ КАК МОЖНО СКОРЕЕ.

Пропеллент токсичен при вдыхании, поэтому распыляйте его как можно быстрее. Обычно я могу распылить, закрыть обувную коробку и открыть окно на одном дыхании. Одно предупреждение: эти испарения опасны и абсолютно НЕ приносят удовольствия (они вызывают рвоту!).

ОШИБКИ

• Частицы пыли загрязняют поверхность доски.
• Не выравнивается при сушке. Резист на одном конце толще, чем на другом.
• Ультрафиолетовое излучение загрязняет картон во время распыления или сушки.
• Вы просыпаетесь на полу в луже рвоты.

Я использую EASY-PC на компьютере и распечатываю файл с помощью плоттера Hewlet Packard, но я часто использую изображение BMP, созданное с помощью PC-PAINTBRUSH, и отправляю его на лазерный принтер. В качестве альтернативы часто можно обойтись загрузкой пленки для проектора в фотокопировальный аппарат.На изображении должны быть черные области, которые вы вообще не можете видеть, и четкие области без каких-либо пятен. Вы можете чертить / печатать на обычной бумаге для набора текста, но время экспозиции нужно будет удвоить.

Мой старый плоттер

Обложка должна быть напечатана так, чтобы дорожки были зеркальным отображением того, что вы хотите видеть на печатной плате — надпись должна быть обратной. Когда вы кладете иллюстрацию на доску так, чтобы вы видели изображение правильно, тогда чернила (или тонер) должны находиться в прямом контакте с доской, и вы смотрите через иллюстрацию.

ОШИБКИ

• Изображение слишком «тонкое» с полупрозрачными темными участками.
• Произведение произведено задом наперед.
• Пятна — чернилам для плоттера требуется время для высыхания.

Если у вас больше денег, чем у меня, вы будете экспонировать в течение нескольких минут в УФ-световом боксе, но нам, радиолюбителям, не нужно тратить эти деньги. Я делаю контактную световую рамку, используя кусочек стекла с малярной лентой по краям для безопасности.Я также вырезал кусок ДСП до размера стекла, чтобы я мог скрепить их парой резинок. Доска и художественное произведение зажаты между ними, так что свет проходит через стекло, художественное произведение и на покрытую медью доску. Когда вы загружаете доску и иллюстрацию в раму, выключите все люминесцентные лампы и не допускайте попадания дневного света в мастерскую. О, да! Не забывайте чистить стекло.

Рама экспонирования

Установите его горизонтально под люминесцентной лампой DAYLIGHT мощностью 40 Вт на расстоянии 10-15 см от лампы.Оставьте примерно на 90 минут. Вы можете расположить его так, чтобы лампа находилась прямо над одной стороной рамы, а затем через 45 минут поверните раму. Это даст вам равномерный обзор независимо от размера вашей печатной платы. Для очень маленьких печатных плат беспокоиться не стоит. Если изображение хорошее, то выдержка может варьироваться от 50% до 500% и все равно получить хорошую доску.

Новому (зеленому) спрею Electrolube требуется УФ-свет с длиной волны короче 400 нм. Можно подделать дешевую коробку и запустить ее от 12 вольт.Смотрите мою страницу ИНДЕКС и ищите ПОЛЕЗНЫЕ ЦЕПИ.

После экспонирования доску необходимо вынуть из рамы, чтобы она не соприкасалась с произведением искусства, даже если вы не собираетесь проявлять ее в течение нескольких дней. Если вы не примете эту меру предосторожности, фоторезист, скорее всего, «сгорит» так, что не проявится, пока вы не проявите плату. Симптомом является исчезновение желаемого лака раньше необходимого лака. Всегда храните доску в полной темноте, пока вы не будете готовы ее проявить.

ОШИБКИ

• Произведение движется во время экспонирования.
• Экспозиция неравномерная.
• Изображение не соприкасается с доской.
• Жена выключила лампу.

Я всегда держу запас концентрированного щелочного раствора, полученного путем растворения каустической соды в воде. Мой рецепт — это одна треть бутылки порошка каустической соды, а затем наполнить бутылку чистой водой. На дне всегда должна быть нерастворенная сода.Я также использую пластиковые кислотоупорные бутылки, которые используются для подачи алкоголя в автомобили в гаражах. Добавьте 2,5 мл концентрата в 100 мл воды при 20 ° C.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — ЭТО ГЕНЕРИРУЕТ БОЛЬШОЕ ТЕПЛО .

РАЗЛИВ КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ МОЖЕТ ВЫЗВАТЬ СЕРЬЕЗНЫЕ ОЖОГИ И ПОВРЕЖДЕНИЯ КОЖИ И ГЛАЗ. КАУСТИЧЕСКАЯ СОДА ТАКЖЕ РАСТВОРИВАЕТ АЛЮМИНИЙ, ТАК КАК ПРИГОТОВЛЕНИЕ, МОЙКИ и т. Д., ВЫДАЮЩИЕ ВОДОРОД; ВЗРЫВООПАСНЫЙ ГАЗ.

Обычно я набираю раковину с холодной водой и ставлю в нее пластиковую бутылку с сухой едким натром. Затем я медленно добавляю воду, не попадая в верхнюю часть бутылки. Когда бутылка наполняется, я накручиваю крышку и кладу бутылку в раковину с водой примерно на 30 минут, пока почти вся сода не растворится. Если сода вытечет из бутылки, ее разбавят водой в раковине. Концентрированный раствор следует приготовить как минимум за 24 часа до использования, затем снова встряхнуть за час перед использованием.

Приготовьте рабочий раствор соды, добавив около 5 мл концентрата в 200 мл воды при температуре 20 ° C. Закройте окна, шторы и выключите все люминесцентные лампы. Поместите открытую доску в пластиковую емкость и добавьте разбавленный проявитель. Плата не должна проявлять никаких признаков активности в течение как минимум 30 секунд, кроме небольшого усиления едва заметного изображения печатной платы на резисте. Если изображение появляется в течение нескольких секунд, значит, проявитель слишком силен, и плата испорчена.

Когда плата полностью развернется, вся нежелательная медь станет оголенной, а нужные медные дорожки останутся покрытыми резистом. Нежное давление пальца на доску поможет удалить нежелательный резист, а также очистить отверстия, текст и другие детали. После этого немедленно вымойте руки. Сода должна быть настолько слабой, чтобы не причинить вреда, но если дать ей испариться, это может стать проблемой.

Развертывание

Когда проявка завершена, пора снять плату с проявителя и тщательно промыть под проточной водой, чтобы удалить все следы проявителя.

Стиральная

Дайте доске высохнуть и внимательно осмотрите ее на предмет любых проколы на резисте. Это может произойти с небольшими частицы пыли при напылении и сушке картона. Если резистное покрытие поцарапано, медь также станет незащищенный. Когда это происходит, я обычно наклеиваю маленькие квадраты заклейте их липкой лентой перед травлением.

Ремонт поврежденного резиста

Пятна, появляющиеся на участках, где нежелательная медь, можно удалить, соскоблив ножом или лезвием скальпеля.Я приклеиваю клейкую ленту к стеклу рамки экспонирования, чтобы можно было легко вырезать и обрабатывать мелкие кусочки формы для «заделки» дефектов в проявленной плате.

ОШИБКИ

• Слишком сильный проявитель удаляет весь резист.
• Воздействие ультрафиолета во время проявки удаляет весь резист.
• Недостаточное воздействие вызывает неполное проявление.
• Брызги проявителя могут быть опасны позже, когда он высохнет.
• Царапины и частицы пыли на резисте обнажают медь.

Вы можете использовать два проявителя: хлорид железа и соляную кислоту / перекись водорода. Ненавижу хлорное железо! На самом деле я этого не делаю, но моя жена ненавидит это и все пятна, которые с ним идут! Вы должны увидеть нашу кухонную раковину! В любом случае, я опишу вам их обоих.

соляной (очень чистый)	Одна часть соляной кислоты Одна часть перекиси водорода Четыре части воды НИКОГДА не храните Офорт за 3-5 минут Недорого в покрасочных магазинах
Хлорид железа	Порошок хлорида железа 500 г 500 мл воды Офорт за 30-50 минут Доступен в maplins Окрашивает все, к чему прикасается

Если вы используете соляной травитель, просто опустите доску в травитель, пока он не закончится.Если вы настаиваете на использовании хлорида железа (ага !!), приклейте одну или две полоски липкой ленты к задней части доски, чтобы сформировать одну или две ручки, чтобы вы могли поднять доску, не засовывая пальцы в травитель. Положите доску на поверхность раствора для травления так, чтобы она плавала МЕДНОЙ СТОРОНОЙ ВНИЗ.

Офорт

Снимите плату через несколько секунд, чтобы осмотреть поверхность меди. Вся обнаженная медь должна стать темно-коричневого цвета.Пятнышки нежелательного резиста или даже пузыри оставят медные пятна там, где их не должно быть. Удалите пузыри, осторожно поглаживая доску бумажной салфеткой, смоченной травителем. Если есть частички резиста, вымойте и высушите доску, затем соскребите резист перед повторной попыткой.

Проверка

Обратите внимание на пузырь в центре этого изображения (среди всех остальных). Этот пузырь препятствовал тому, чтобы обнаженная медь приобрела дерьмовый коричневый цвет.Пузырь нужно удалить влажной салфеткой (я всегда пользуюсь пальцем, но я не могу вам этого сказать!).

Если вы делаете одностороннюю печатную плату, вам нужно беспокоиться только об одной стороне меди. Во время травления вы обычно видите, как дорожки печатной платы начинают просвечивать через плату.

Изображение отображается через Если вы делаете двухстороннюю доску, то вы должны замаскировать обратную сторону доски, чтобы предотвратить ее травление.Маска с еще липкой лентой. Маскированная двусторонняя печатная плата

Протравливание можно ускорить, нагрея раствор или добавив в него немного соли. Не используйте металлический сосуд для травления, так как травитель разъедает большинство металлов. Травление может производиться при дневном свете или при наличии ультрафиолета; на этом этапе плата не пострадает.

Печатная плата с травлением

ОШИБКИ

• Царапины приведут к исчезновению необходимой меди.
• Брызги хлорида железа могут испачкать одежду, кожу, металлы и даже раковину.
• Нежелательные остатки меди — недостаточно протравленные.
• Пятна в раковине расстраивают вашу жену. БУДЬ ОСТОРОЖЕН!

Лак (фоторезист) на медных дорожках может использоваться в качестве защитного покрытия для предотвращения окисления меди во время хранения, а также дает небольшую механическую защиту во время сверления / манипуляций.Я всегда оставляю резист на печатной плате до тех пор, пока на плате не будет просверлено отверстие и она не понадобится для использования.

Сверление всегда следует выполнять высокоскоростным сверлом, и к нему следует прикладывать очень небольшое усилие, чтобы протолкнуть его через доску. Это может привести к преждевременному затуплению сверла, особенно при сверлении печатных плат из стекловолокна. Это также приведет к шероховатому краю доски в том месте, где сверло проходит сквозь доску. Используйте хорошие острые сверла. Используйте устойчивый дрель.

Сверление печатной платы

В регионе за 20 долларов США на рынке представлено множество ручных моделистов, но примерно за 50 долларов США вы можете купить приличный «сверлильный станок» (сверло на колонне / вертикальное сверло / bnkbormaskin), преимущество которого заключается в том, что сверла не защелкиваются. Сверла 0,7 мм обошлись мне более чем в 2 доллара США, поэтому мой сверлильный станок был сэкономлен всего на 25 сверлах. Для обычных работ с печатными платами я использую сверла диаметром 1 мм, потому что они имеют меньшую толщину и их легче монтировать.

Мой сверлильный станок

Художественное произведение должно быть спроектировано так, чтобы подушечки были больше, чем отверстия, которые в них нужно просверлить. На рисунке также должно оставаться отверстие 0,5 мм в центре каждой подушки, чтобы направлять сверло при просверливании доски. Высокоскоростная дрель может выбрасывать мелкие частицы, которые могут повредить глаза. Всегда используйте какую-либо защиту, будь то очки или защитный экран, прикрепленный к сверлильному станку. Работа также должна быть хорошо освещена, чтобы вы могли просверлить отверстия в нужных местах.

ОШИБКИ

• Блуждающее сверло с небольшим вытравленным направляющим отверстием или его отсутствием.
• Перемещение доски или сверла во время сверления может сломать сверло.
• Использование неправильного сверла для работы.
• Повреждение глаз — используйте защитный экран или очки.
• Сверление неправильных мест — используйте хорошее освещение и посчитайте отверстия.
• Забивка отверстий — просверлите от одного конца доски до другого.Посчитайте отверстия.

Я всегда оставляю лак для фоторезиста на доске до последней минуты. Удалите резист ацетоном или спиртом. Я использую спирт того типа, который можно дешево смешивать с бензином (бензином) в гараже. Перед использованием вымойте и высушите доску.

Удаление лака

Я надеюсь, что поделился с вами своим опытом изготовления печатных плат с использованием техники фототравления.Помните, что есть много других способов изготовления печатных плат, и это не лучший вариант. Просто следите за местными журналами, Интернетом и техническими книгами. Возможно, вы захотите увидеть мою предыдущую статью о создании печатных плат. Кратко обсуждается фототравление, а также несколько других методов изготовления одноразовых печатных плат для прототипов и т. Д.

Я получаю много писем по электронной почте относительно изготовления печатных плат, так что вот пара вопросов и ответов.

Когда вставляю плату в проявитель, все исчезает.Что я делаю неправильно?
Причин может быть несколько, самые распространенные (в порядке вероятности):

1. Доска не затвердела должным образом после распыления. Оставьте как минимум на 24 часа.
2. Разработчик слишком силен.
3. Вы позволили дневному свету открывать доску во время хранения.

Изображение не проявилось должным образом. Я сделал разработчика немного сильнее и все исчезло через 20 минут?
Опять же, может быть несколько причин:

1. Плата недоэкспонирована.Попробуйте использовать тестовую плату, открывая различные секции в течение более длительного времени.
2. Слой лака, нанесенный на доску, может быть слишком толстым, что потребует большего воздействия.
3. Изображение «выжжено» при хранении рисунка и доски в прямом контакте (24 часа и более).

Изображение вроде бы проявилось Хорошо, но часть меди даже не затронула травителем?
Это потому, что между травителем и медной поверхностью есть что-то:

1. Возможно, плата не была должным образом обезжирена перед распылением.
2. Вы используете «зеленый» спрей, и доска не была полностью проявлена. Микроскопический слой сопротивляться остается.
3. После проявления плата попала в контакт с жиром (пальцами?).

Прямые края кажутся изогнутыми, а дорожки на некоторых участках доски становятся тоньше?
Это типично для художественного произведения, которое не прижимается должным образом к доске во время экспонирования:

1. Смотрите мою фотографию выше по выдержке.Рама должна вылечить это.
2. Возможно, вы использовали струйный принтер на бумаге для рисунков. Лучше распечатать одно и то же изображение несколько раз, чтобы избежать бумага сморщивается от влажных чернил.

Готовая доска выглядит нормально, но когда я подношу ее к свету, я вижу множество маленьких дырок?
Вот что происходит, когда пыль попадает на доску во время или сразу после распыления на фоторезист.Небольшая пылинка всасывает влажный лак, точно так же, как кромка воды в стеклянной бутылке поднимается вверх по стенке бутылки (сцепление). Затем травитель проникает в пылинку во время травления, образуя прокол. Если эффект плохой, вы можете даже получить кольцо «яблочко» вокруг пятнышка. Распылите доску, когда жены нет дома, и вы сможете достать пылесос, как описано выше. Если у вас всего один или два нечетных, то исправьте плату, как описано выше.

Готовая доска выглядит нормально, но когда я подношу ее к свету, я вижу множество тонких, но длинных прорезей.Некоторые треки тоже битые?
Точно так же, как указано выше, но доска была загрязнена волосами, ресницами и т. Д. Если у вас длинные волосы, наденьте шляпу Benny Hill при распылении. Возможно, вы не пропылесосили остальную часть мастерской перед распылением? (капризный капризный!).

Я сделал доску, и половина ее выглядит нормально, а другая половина не сложилось?

1. Доска была неровной при распылении.Резист на одном конце толще, чем на другом.
2. Доска была неровной при экспонировании, что привело к неравномерному экспонированию.

Большая часть доски идеальна, особенно посередине, а вот возле краев вроде не развивалась должным образом?
На доску было нанесено слишком много спрея резиста, и слой лака неровный. Если распылить слишком много, вы всегда получите более толстый слой резиста примерно в сантиметре от каждого края.

---

Развлекайтесь, но прежде всего будьте осторожны.Изготовление печатных плат может доставлять удовольствие, но также может быть очень вредным при недостаточном внимании. Опасности каустической соды, хлорида железа, соляной кислоты и электродрелей невозможно переоценить. Если ты убьешься, не жалуйся мне. 73s de HARRY, Уппландс Васби, Швеция.

---

Вернуться на страницу ИНФОРМАЦИЯ

PCB «Fab-In-A-Box» … 8-минутная печатная плата системы

Техника называется «Контактное травление». Без конкурирующего «резервуара для травления» и просто нашего нового открытия вы можете сократить время травления в 12 раз!

Мы неправильно травили печатные платы более 60 лет.Прочтите, как появился этот простой трюк, а затем попробуйте сами. Мы думаем, вы будете поражены этой разницей!

Эта полуреволюционная техника была обнаружена однажды в начале 2003 года, когда мы проехали на машине через одну из тех автоматических автомойок, где только спреи не использовались. Как я уверен, вы все знаете о том факте, что эти автомойки в лучшем случае выполняют минимальную работу, чтобы по-настоящему очистить грязную машину.

Как бы то ни было, машина ехала грязной, а вышла почти такой же грязной.Единственное, что оторвалось, это верхний слой грязи и верхний слой пыли! Именно тогда возникло вдохновение, задав вопрос: «Не поэтому ли печатные платы так долго травятся?»

При мойке автомобилей с использованием спрея ничто не касается краски, что нарушает поверхностное натяжение, которое, в конце концов, является тем, что в первую очередь удерживает грязь на поверхности краски. Сравните это с тем, как правильно мыть машину, физически контактируя с мягкой губкой, чтобы снять поверхностное натяжение (с девушками или без них.)

Ребята, грустно это говорить, но то же самое можно сказать и о травлении печатной платы. Таким образом, на протяжении последних 60 с лишним лет мы подвергали наши печатные платы мойке без использования щеток и прикосновений!

Бак не нужен? В самом деле?

Независимо от типа используемого травильного резервуара …

• «Метод качания лотка» $ 0
• «Пузырьковый бак» за 99 долларов
• «Бак для опрыскивания» стоимостью 500 ~ 10 000 долларов

«Чем простая техника может быть лучше сверхдорогой« емкости для опрыскивания »?

…они все ужасно неэффективны, и все они не достигают цели №1, «нарушают поверхностное натяжение, чтобы позволить свежему травлению меди» . Все они очень стараются, но никто из них не делает это правильно.

Всякий раз, когда вы травите плату, «поверхностное натяжение» удерживает свежий травитель в микроскопической точке контакта на поверхности меди. Это нормально в течение примерно 10 секунд, пока этот слой не станет полностью насыщенным ионами меди, поэтому действие травления сразу же начинает прекращаться, если ему позволяют оставаться на нем без помех.Ага, но вы думаете, если мы качаем поднос (юмористически), или пузырьки воздуха поднимаются над доской (становится смешнее), или ударяем по доске сильным разбрызгиванием (например, проходная автомойка выше — чрезвычайно забавно за 500 $) ТОГДА наше волнение продолжит травление! Верно? Конечно, отчасти. Но позвольте мне спросить вас: вам нравится хотеть в 10-12 раз дольше, чем необходимо? Конечно, эти резервуары с различной степенью эффективности в конечном итоге справятся со своей задачей, но есть гораздо лучший подход.Факт остается фактом: если поверхностное натяжение не нарушается физическим контактом, травитель, насыщенный ионами меди, не дает свежему травителю эффективно воздействовать на медь. В этом корень проблемы. Теперь, когда вы понимаете проблему, вот наш взгляд на текущие методы, а также то, как мы думаем, что это должно быть сделано.

Вот краткий обзор трех используемых в настоящее время танков:

«Поднос-качалка» с нулевой стоимостью , который, очевидно, считается худшим из когда-либо существовавших.Поскольку травитель колеблется взад и вперед, середина доски обычно не вызывает особого волнения, поэтому кажется, что концы доски всегда протравливаются перед серединой, так что в итоге вы получаете « переваренные » концы, которые сильно подрезаны. ! Это совершенно бесполезный метод травления доски. Я думаю, мы все согласны с этим. Иногда это удобно в спешке, и «бесплатно» за контейнер не обойтись.

Второе место в списке занимает обычный «пузырьковый» резервуар . Самая распространенная и дорогостоящая конструкция резервуара, выдувающая пузырьки воздуха для перемешивания из аквариумного насоса! Давайте приступим к реальности… это глупая идея. Проверьте это … нагреватель пытается нагреть химикат, а пузырьки воздуха постоянно охлаждают раствор! Я видел лучшие идеи у шестилетнего ребенка. В лучшем случае это ненамного лучше, чем поднос-качалка. Даже с пузырьковыми резервуарами самая высокая точка доски всегда травится медленнее, чем самая низкая точка доски (что по большей части связано с турбулентностью следа!)

Если вы используете хлорид железа (FeCl) в качестве травителя, на поверхности лопаются пузырьки воздуха, создавая коррозионную микрочастицу в вашем магазине… Причина номер один, почему предприятиям не нравится FeCl как травитель.

Для большинства таких резервуаров требуется 1-1 / 2 галлона раствора, что довольно дорого. (Лучшие дизайны очень тонкие, как на фото). Из-за проблем, связанных с использованием FeCl, многие пользователи переходят на более МЕДЛЕННЫЕ действующие вещества, такие как натрий или персульфат аммония. Теперь мы действительно съедаем время! И A / P, и S / P страдают своей большой проблемой самоуничтожения! Персульфаты — окислители (vs.FeCl является коррозионным веществом), и когда новая партия готовится путем растворения кристаллов в воде, она немедленно начинает съедать себя. Свежий рабочий раствор будет мертв примерно через 30 дней. Отлично, да ?! Это улучшение?

Наконец, есть действительно дорогой «распылитель для травления» по цене около 500 долларов за «нормальный». Эта конструкция немного лучше, чем пузырчатый бак, однако даже с мощными насосами с более быстродействующим FeCl вы можете достичь эффективности мойки автомобилей «без касания / без щеток».УХ ТЫ! Мы прошли полный цикл и вернулись к наихудшему типу эффективных «очистителей грязи»! Эти устройства, очевидно, недешевы и предназначены для более высокого конечного пользователя, чтобы иметь возможность выбить несколько больших панелей плат за один выстрел. Как бы то ни было, при относительно низкой эффективности это большие деньги, которые можно потратить. В конечном счете, все три резервуара для травления делают немного больше, чем просто перемещают травитель в резервуаре.

«CONTACT ETCH»

ЗДЕСЬ КАК СДЕЛАТЬ БЫСТРОЕ ТРАВЛЕНИЕ!

Проблема травления платы полностью решается с помощью губки, одноразовых перчаток и одной или двух унций травителя с хлоридом железа.(Это 1 или 2 УНЦИИ!) Нет необходимости в резервуаре для травления … точка! Чтобы доказать вам, насколько быстро это работает, возьмите коробку дешевых одноразовых перчаток и мягкую губку в местной аптеке и небольшую бутылку жидкого хлорида железа в Radio Shack (или у поставщика электроники, который несет торговую марку MG Chemicals).

Я знаю, что некоторые из вас качают головой при самой мысли об использовании этой мерзкой, пачкающей одежду, вонючей, агрессивной атмосферы, генерирующей хлорид железа, однако имейте в виду, что мы используем только небольшое количество, которое буквально остается в губке. ! Нет большого открытого количества травителя.Кроме того, используется настолько мало, что нет заметного запаха или агрессивной «атмосферы», о которой можно было бы говорить. Это все просто, быстро и «ошеломляющее прозрение».

Техника №1: «Губка»

Первым делом в демонстрационных целях будет наш метод «Quick ‘n Dirty».

Конечно, это не очень привлекательно, но он чрезвычайно эффективен и быстрее, чем любой другой метод, и продемонстрирует, насколько мощным на самом деле является «контактное травление».

Просто слегка протерев доску без перекрывающихся штрихов, вы можете протравить медную доску размером 1/2 унции примерно за 45 секунд (и плату весом в 1 унцию примерно за 2 минуты).Просто наденьте перчатки, налейте около двух или двух унций хлорида железа в губку, и вы готовы к травлению. Используйте тонкую губку, чтобы травитель оставался ближе к протираемой поверхности. Травитель останется на губке в подвешенном состоянии, поэтому на нем не должно быть капель. Конечно, чем больше размер доски, тем больше травления вам понадобится. Губка станет очень черной из-за протравливания меди. Если вы находитесь в канализационной системе, обычно обращаются с «тяжелым металлом». Проконсультируйтесь с водоочистными сооружениями вашего округа и проверьте это для своего района, чтобы вы могли смыть губку, когда закончите, однако септические системы поместят тяжелый металл в землю, чего вы никогда не должны делать.При желании вы можете положить губку в пакет Zip-Lock и выбросить на любой заправочной станции, где производится замена масла, поскольку там есть раздел «Опасные отходы».

Техника №2: «Брайер»

Ультимативный резервуар для травления «выбросить»!
Эту основную идею предложил Чак Бэгг ([email protected]). Это своего рода ирония в том, что его идея — это его фамилия, и что он заключается в том, чтобы использовать сумку для хранения травителя и доску для более чистой техники с почти такой же скоростью травления.

Мы изменили его идею, добавив резиновый валик, подобный изображенному здесь, который называется «brayer». Этот метод является большим шагом вперед по сравнению с первым из описанных выше, поскольку он намного чище — не нужны перчатки или губка. Необходимые материалы: два пакета Ziploc (желательно типа «Easy Zipper»), кусок наждачной бумаги (зернистость около 220) и ручной брайер. Просто поместите одну сумку Ziploc внутрь другой (для защиты от протечек). Возьмите доску и, удерживая ее под углом 45º, проведите ею по наждачной бумаге со всех сторон и с обеих сторон, если это двухсторонняя доска.Задача состоит в том, чтобы скруглить острые медные края, чтобы предотвратить утечку через пакеты. Теперь вставьте доску (одностороннюю или двустороннюю), а затем налейте одну или две унции хлорида железа. Закройте каждый мешок, выпуская как можно больше воздуха.

Используя стандартный 4-дюймовый брейер из МЯГКОЙ РЕЗИНЫ (не из твердой резины), прокатите его по доске с хорошим давлением взад и вперед. Идея этого ролика для выдавливания травителя, находящегося на поверхности доски. Если доска двусторонний, переворачивайте сумку примерно каждые 30 секунд.Ключом к этой технике является постоянная прокатка с умеренным давлением, чтобы выдавить травитель. Этот метод немного медленнее, чем физическая очистка платы, но он все же намного быстрее, чем любой из традиционных резервуаров для травления, представленных на рынке!

Если вы можете выполнить эту процедуру на световом столе, вы сможете ясно видеть, когда доска готова. Для утилизации мы кладем в сумку несколько квадратов бумажных полотенец, чтобы они впитали и предотвратили разбрызгивание травителя, пока он ожидает надлежащей утилизации.Вы можете легко сложить их в коробку, пока не будете готовы выбросить их все одним выстрелом. Поскольку вы используете очень мало травителя, то, что вылили в мешок, к тому времени, как вы закончите, будет считаться мертвым. Брайер можно купить почти во всех магазинах Art’s ‘n Crafts. Есть также много реселлеров этой линейки продуктов бренда SpeedBall. Вы можете попробовать Google или Amazon .

РАЗРЕЗ

Важная область, которой мы не занимались

Каждый раз, когда вы протравливаете доску, травление начинает прямо вниз, однако вскоре после того, как травление уходит под «маску», травитель начинает поедать боком, атакуя «стену» травления.В поперечном сечении это будет выглядеть как отрубленный шнурок. Углы треугольника пропорциональны продолжительности погружения доски в травитель. Используя наш метод «Контактного травления», вы, прежде всего, получаете очень быстрое протравливание, поэтому у проявочной стенки не так много времени, чтобы повредить ее.

Подрезывание Это еще больше уменьшается из-за того, что вы протираете доску, так что травитель направляется прямо вниз. Фактически, мы позволяем микронакоплениям насыщенного травителя располагаться прямо под маской (в случае гораздо более длительного травления платы, покрытой медью на 1 или даже 2 унции).Оба эти принципа, «короткое время экспонирования» и «перпендикулярное воздействие травителя» сокращают поднутрение на нашей медной плате толщиной 1/2 унции почти до нуля. Это означает, что вы можете отображать следы намного тоньше, чем мы когда-либо могли делать раньше. Таким образом мы можем надежно травить следы размером до 0,005 дюйма с помощью стандартного лазерного принтера с разрешением 1200 точек на дюйм.

СУПЕР ЗАРЯДКА «Хлорид железа»

Новая добавка, повышающая эффективность травителя!

Хлорид железа, откусывая медь, оставляет железный осадок, который останавливает или замедляет процесс.Протирание доски «смахивает» это и поддерживает процесс. Обратите внимание на «Edinburgh Etch», который представляет собой лимонную кислоту, добавленную к хлориду железа. Лимонная кислота сохраняет поверхность для травления чистой, и вам может не понадобиться так много протирать / взбалтывать. Вы можете найти в Google много информации, но вот хорошая страница для обзора, www.polymetaal.nl.

Автор:
Рик Бланшар, Янгсвилл, Нью-Мексико

Травление печатной платы

Платы травления

Многие мастера делают прототипы схем.Обычно они начинаются с перфорированной или макетной платы. Из перфокартона можно сделать надежное устройство, потому что все припаяно. Макетная плата предназначена только для первоначального прототипирования. Ни один из этих вариантов не приводит к красивому проекту. Изготовленная на заказ печатная плата — гораздо лучший вариант, если схему предполагается использовать в течение длительного времени, особенно если вы гордитесь своей работой. Можно получить доски, произведенные досками, но обычно это относительно дорого. 20 долларов за доску и минимум 5 досок.Конечно, при такой цене платы будут профессионального качества и сделают проект производимым серийно. Если вы хотите, чтобы платы были произведены, PCBFabExpress изготовила для меня платы хорошего качества по разумным ценам.

Как вы уже знаете, в большинстве электронного оборудования используются печатные платы. Печатная плата обычно представляет собой пропитанный смолой ламинат. В большинстве лучшего оборудования используется эпоксидный стекловолоконный материал. Подложка плакирована медью с одной или нескольких сторон (на самом деле она может быть многослойной — до 8 слоев меди).В большинстве автомобильного аудиооборудования используются платы с медью только сверху и снизу (хотя Orion и Zapco иногда используют трех- или четырехслойные платы). Это позволяет уменьшить размер платы (по сравнению с односторонней платой), поскольку следы могут быть как сверху, так и снизу платы. Если вы никогда не видели серийно выпускаемых печатных плат, перейдите на страницу с печатными платами.

---

Платы прототипов

При разработке новой схемы или устройства после того, как вы составили схему, вы создаете ее прототип.Это позволяет вам находить ошибки или недочеты, которые вы пропустили. Для простых схем вы можете использовать прототипную плату от Radio Shack (как показано ниже). Это быстрый и простой способ установить соединения, но в итоге он выглядит как беспорядок ниже. Еще один способ изготовления прототипа платы, занимающий немного больше времени, — это травление.

Это обратная сторона той же прототипной платы перед размещением деталей. Вы можете увидеть два набора следов, которые идут сверху и снизу платы.Их часто используют для заземления и + B. Другие, более короткие (с 3 отверстиями) трассы являются связующими точками.

Редакторы раскладки:
Перед травлением платы необходимо иметь выкройку раскладки. Для этого вы используете редактор макета. Редактор компоновки — это программа, которая позволяет нарисовать все следы и разместить все части на плате. Это очень похоже на программу для рисования, специально предназначенную для печатных плат. У большинства есть «библиотеки», в которых есть макеты общих частей (например, интегральные схемы, резисторы, конденсаторы…). Вы можете использовать части из этих библиотек или создавать свои собственные для специализированных приложений. Они также позволяют рисовать все следы и перемещать объекты, пока вы не получите именно то, что вам нужно. Я лично использую Eagle от CadSoft. Бесплатная версия программного обеспечения несколько ограничена, но ее достаточно для большинства простых схем. На изображении ниже показано, как это выглядело в редакторе. Я использовал доску 3 «x3», что было больше, чем мне было нужно. Вот почему наверху много пустого места.Я позволил многоугольнику, покрывающему все неиспользуемые области доски, расшириться до полного размера доски. Это позволяет покрыть неиспользованную медь маской и не разбавлять травильный раствор.

Очистка платы:
Когда вы получите печатную плату, она, скорее всего, будет слегка окислена. Это окисление и любое масло с пальцев необходимо удалить. Для этого я использую наждачную бумагу зернистостью 180. Отшлифуйте доску под проточной водой до однородного блеска. Не трогайте медь после ее очистки.Высушите доску чистыми бумажными полотенцами. Если вы случайно коснулись доски, протрите ее медицинским спиртом.

Метод тонера:
Есть несколько способов нанести рисунок макета на плакированную медью плату. В этом разделе рассматривается метод переноса тонера. Тонер в лазерном принтере или лазерном копировальном аппарате — это термопласт. Это означает, что он тает при достижении определенной температуры. Лазерный принтер или копировальный аппарат использует тепло и давление для переноса изображения с барабана или ленты на бумагу.Для этого метода мы воспользуемся обычным утюгом и немного смазки для локтей, чтобы перенести тонер с листа бумаги на покрытую медью доску. На последней плате вы заметите множество отверстий в медных областях. Это связано с плохим покрытием тонером. Это было сделано с помощью обычного картриджа с тонером. С тех пор я пробовал это с подлинным картриджем с тонером HP, и результаты были намного лучше.

Использование хорошего носителя переноса:
После того, как вы разложили доску в редакторе по вашему выбору, вам нужно распечатать ее.Если у вас есть лазерный принтер, вы можете распечатать печатную плату прямо на соответствующей бумаге. Если у вас есть только струйный принтер, вам придется распечатать его и скопировать на подходящую бумагу с помощью копировального аппарата (желательно того, который находится в хорошем состоянии). Я пробовал использовать несколько разных типов бумаги для переноса тонера. Лучшей была глянцевая фотобумага, предназначенная для струйных принтеров. Бумага имеет водорастворимое покрытие, которое удерживает чернила или краситель для струйных принтеров. При использовании в лазерном копировальном аппарате или принтере тонер печатается «поверх» этого слоя (он не тонет, как чернила для струйных принтеров).

Перенос изображения:
Так как плата была размещена как нижний слой в редакторе, не нужно было переворачивать изображение (что может потребоваться, если вы выкладываете его так, как если бы вы смотрели на нижнюю часть доски). Вы должны вырезать выкройку из листа бумаги так, чтобы она была примерно на 1/16 — 1/8 дюйма меньше, чем настоящая доска. Приклейте печатную сторону бумаги к медной стороне платы. Вдоль одной стороны приклейте ленту по всей длине платы, позволяя ленте контактировать как с бумагой, так и с ~ 1/16 дюймами печатной платы, позволяя остальной части ленты наматываться на другую сторону платы. .Напротив края, который вы только что заклеили, прикрепите еще один кусок ленты перпендикулярно первому, который вы уложили. Положите минимум пару дюймов ленты на обратную сторону фотобумаги. Вам потребуется большая площадь контакта, потому что лента плохо приклеивается к обратной стороне фотобумаги. Крепко потянув за кусок ленты, оберните его вокруг другой стороны доски. Теперь фотобумагу нужно плотно прижать к меди.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Пожалуйста, проверьте обе стороны фотобумаги на чувствительность к нагреванию, прежде чем использовать ее в лазерном принтере или копировальном аппарате.Сделать это можно утюгом. Как я упоминал ранее, лазерный принтер (или копировальный аппарат) использует тепло для переноса тонера. Если обратная сторона фотобумаги расплавится при нагревании, это может повредить принтер. Если вы пропустите его через принтер, чтобы он попытался печатать на термочувствительной стороне, он, скорее всего, повредит. Если его проложить должным образом, он вряд ли повредит. Существуют фотобумаги, которые не чувствительны к нагреванию (скорее всего, это более дешевый материал). Бумага с тающей основой, скорее всего, будет иметь причудливую гладкую основу, которая должна имитировать настоящую фотобумагу.

Теперь вам нужно достать утюг. Я установил свой на «вискоза». Поскольку обратная сторона моей фотобумаги была термочувствительной, мне пришлось положить бумажное полотенце между утюгом и бумагой. Установите утюг прямо на доску / бумагу. Сначала вообще не двигайте его. Дайте ему постоять около 20 секунд, удерживая на нем умеренное давление. Найдите край, который не приклеен лентой (желательно не рядом с тонким следом). НАСТОЯЩИЙ, посмотри, сможешь ли ты его поднять. Если можете, вам нужно больше тепла и давления. Начните перемещать утюг, оказывая давление на край основания утюга (работайте от центра к краю).Перемещайтесь по доске еще 30 секунд или около того. Дайте равное время всей доске. Когда вы все сделаете правильно, бумага будет абсолютно плоской на доске, и вы не сможете нигде ее отклеить. Если доска больше вашего утюга, повторите всю процедуру нагрева для каждой части доски (опять же, начиная с центра и постепенно выходя наружу). Если тонер станет слишком горячим, он может растекаться, заполняя следы. В этом случае возьмите небольшой острый инструмент и удалите тонер с тех участков, где его не должно быть.

Удаление бумаги:
Помните, что мы говорили, что фотобумага имеет водорастворимое покрытие. Мы собираемся замочить картон и бумагу в горячей водопроводной воде. Дайте ему застыть в воде примерно на 10-15 минут. Когда вы начнете очищать края, подержите его под струей горячей воды, насколько вы можете выдержать. ОСТОРОЖНО снимите бумагу с края. Держите ту часть, которую вы оттягиваете, как можно ближе к доске. Дайте воде стечь по нему, когда будете снимать кожуру. На создание небольшой доски (3 «x3»), которую я показал здесь, потребовалось около 3-4 минут.Когда вы удалите бумагу, на доске останется тонкий скользкий слой. Продолжайте тереть его пальцами, пока ВСЕ не исчезнет. Тонер при правильном нанесении оказывается на удивление жестким. Обычно он не отрывается (даже если почесать ногтями). Это должно выглядеть примерно так, как на изображении ниже. Где бы вы ни увидели медь, вот что удалит травитель. Если в критических местах есть царапины, их можно подкрасить перманентным маркером. Средняя и тонкая насадка «Sharpies».работать хорошо. Иногда лучше заполнить области серией точек, а не мазками. Это помогает нанести больше чернил на доску. Если вы купите набор для травления Radio Shack, в него будет входить ручка. Если значительные участки макета платы не приклеились должным образом, очистите доску снова и начните заново. При переносе тонера используйте немного больше тепла и давления и дайте доске немного впитаться (при необходимости, на ночь). Если вы планируете производить больше досок в будущем, попробуйте пропитать доску различными чистящими жидкостями, такими как Formula 409 или Fantastic.Очистители помогут разрушить покрытие на фотобумаге.

Офортки:
Есть 2 популярных протравителя. Оба эффективны. Персульфат аммония — мой любимый. У него есть несколько преимуществ. Во-первых, это ясно, что позволяет вам лучше видеть, что вы делаете. Кроме того, он с меньшей вероятностью испачкает все, с чем соприкасается. Одним из недостатков является то, что он выпускается в виде порошка. Это означает, что вы должны правильно подобрать микс, чтобы он был наиболее эффективным. Хлорид железа — другой травитель.Это жидкость красновато-оранжевого цвета. Он поставляется в предварительно смешанном виде и более широко доступен. Его можно найти в большинстве магазинов Radio Shack.

Травление доски:
Для протравливания доски вам понадобится неглубокий стеклянный или пластиковый контейнер (без металла — травитель съест его и снизит эффективность травителя). Наличие крышки для контейнера — это бонус. Положите доску в емкость рисунком вверх. Вылейте травитель в емкость. Контейнер большего размера позволит использовать больше травителя и, как правило, меньше времени травления.Если вы используете слишком мало травителя, он «заполнится» и перестанет удалять медь. Каждые несколько минут несколько раз наклоняйте емкость из стороны в сторону, чтобы сохранить свежий травитель на области рисунка доски. Если у вас герметичный контейнер, он позволит более энергично взбалтывать и требует меньше времени на травление. На изображении ниже показана плата после удаления нежелательной меди.

Удаление тонера:
Перед тем, как припаять компоненты к плате, необходимо удалить тонер.Это можно сделать с помощью стальной мочалки или губки типа «Scotch Brite». Когда вы закончите, у вас будет блестящая медная раскладка. Старайтесь не касаться меди пальцами, потому что это вызовет ее окисление. Позже вы нанесете прозрачное покрытие, чтобы защитить его. Вы заметите, что каждая маленькая трещина или отверстие в тонерной маске привело к удалению меди. Если бы одна из этих трещин попала на след, это привело бы к разрыву цепи и ее необходимо было бы отремонтировать. После очистки платы найдите области, где медь не была удалена полностью (между дорожками, контактными площадками или чем-либо еще).Если есть короткие замыкания, их необходимо немедленно устранить. В противном случае и на устройство подается питание, это может привести к значительному повреждению платы и электрических компонентов. Чтобы вырезать их, вы можете использовать что-то вроде ножа Exacto. Будьте очень осторожны и не торопитесь.

Деталь:
Как видите, на печатной плате можно увидеть некоторые мелкие детали. Изображение отображается в 3 раза больше исходного размера (на других изображениях он показан нормального размера).

Сверление:
Теперь доска готова к сверлению.Для этого вам понадобится сверло, способное удерживать очень мелкие / мелкие биты. Два наиболее часто используемых размера для меня — это №66 и №60. Для сверл числового размера меньшее число — большее долото. Мне было лень найти сверло №66, поэтому я применил сверло №60 практически ко всем отверстиям на этой плате. Сверло должно быть маленьким (похоже на Dremel Tool). Инструмент Dremel имеет фиксированный патрон и требует специальных бит. Если вам посчастливилось иметь небольшое сверло с трехкулачковым патроном, вы сможете использовать обычные сверла (которые намного дешевле).Если вы используете плиты из стекловолокна, обычные биты из быстрорежущей стали будут быстро изнашиваться (примерно через 50 отверстий вы начнете замечать, что они режут медленнее). Твердосплавные биты более прочные, но ОЧЕНЬ легко ломаются. Не пробуйте твердосплавные коронки, если вы не используете сверлильный станок. Если вы используете плиты из не стекловолокна (как правило, из пропитанной смолой бумаги), биты из быстрорежущей стали прослужат относительно долго. При сверлении я обычно делаю это поверх старой телефонной книги. Это хороший жертвенный материал, который не притупит биты.

Установка и пайка деталей:
Если вы еще не читали страницу «пайка», сделайте это сейчас. На изображении ниже показана нижняя часть платы со всеми припаянными стыками. Поскольку нет паяльной маски, вы должны быть очень осторожны, чтобы не перекрыть смежные стыки припоем. Очистка платы ацетоном и зубной щеткой (на открытом воздухе) после пайки позволит вам лучше увидеть, есть ли у вас паяные перемычки. Сравните плату с печатной версией макета платы (или с изображением экрана в редакторе макета.

Если вы присмотритесь, вы увидите небольшую перемычку, соединяющую две точки на печатной плате. Я забыл соединить их, прежде чем распечатать. Что ж … это прототип. 🙂

Это верх доски. 2 металлических зажима являются держателем предохранителя ATC / ATO. Маленькая черная капля — это термистор. Как видите, это очень простая схема, состоящая из нескольких частей.

Если вам интересно, эта плата представляет собой драйвер вентилятора с ШИМ с терморегулированием. Это позволяет вентилятору работать медленнее или совсем не работать, когда термистор холодный, и разгоняет вентилятор до полной скорости, когда термистор горячий.В автомобильной аудиосистеме термистор подключается к радиатору усилителя. Чем горячее становился усилитель, тем быстрее работал вентилятор. Это был ШИМ-регулятор. Хотя у меня нет схемы для этого, если вы хотите больше узнать о линейных регуляторах (которые можно использовать в качестве регулятора скорости вентилятора), посетите ЭТУ страницу.

---

Использование предварительно сенсибилизированных плат

Другой метод изготовления прототипов плат — использование плат, покрытых материалом, чувствительным к ультрафиолетовому излучению. Этот метод более дорог в использовании, поскольку требует относительно дорогих плит и дополнительных химикатов.но может производить очень тонкие доски. Вместо того, чтобы переносить тонер на доску, вы распечатываете макет на прозрачном листе. Лист кладут на доску, а поверх кусков кладут кусок стекла, чтобы прозрачность оставалась ровной.