8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Травление печатных плат в растворе персульфата аммония

Содержание

Травление печатных плат персульфатом аммония

Другие названия: пероксодисульфат аммония, надсернокислый аммоний, E923.
Химическая формула: (NH4)2S2O8 Плотность: 1.98 г/см 3 . Спичечный коробок вмещает около 15-ти грамм. Хорошо растворим в воде. Растворение идет с поглощением тепла.
При температуре выше 120 0 C разлагается с газовыделением вредного едкого дыма. Является сильным окислителем. Не горюч.

Мифы:
1. От персульфата аммония остаются дырки на одежде.
Конечно, если вы прольете его на одежду и не смоете, то со временем волокна порвутся, не более. Если сразу смоете мыльным раствором, никаких дырок не будет. Более того, если раствор новый, то он бесцветен. Так что пятен тоже не будет.
2. Травит хуже и дольше хлорного железа.
Все дело в том, что при приготовлении раствора персульфата необходимо соблюдать концентрацию. Та концентрация, которая написана на банках, продаваемых в магазинах (1 часть персульфата аммония на 2 части воды), нормально не травит! Во-первых, большое газовыделение может разрушить дорожки ЛУТ-тонера/фоторезиста при продолжительно травлении (вот такой фоторезист 30×100см после 1 часа травления еще держится, после 2-го часа на дорожках 0.3мм уже видны подтравы). Во-вторых, на меди осаждаются кристаллы, которые ухудшают процесс травления. Оптимальная концентрация с точки зрения быстроты реакции травления: 1 часть персульфата на 4 части воды при температуре 40 0 C. Можно понижать концентрацию до 1:6 (в литровую банку насыпаем персульфата на 3.5 см высоты от дна, остальное – заливаем горячей (70 0 C) водой.).
3. Чтобы быстро травить плату, требуется постоянно подогревать раствор.
Нет. Как правило, быстро надо сделать штучный (непериодический) заказ. Для этого можно в раствор персульфата добавить поваренной соли в концентрации 1:50-25 (то есть 20-40 грамм соли на 1 литр воды. Происходит реакция с выделением тепла. Раствор получается соответственно без видимого и с минимальным газовыделением(!)). Травление пойдет быстро уже при комнатной температуре воды. Без увеличения времени травления можно уменьшить концентрацию персульфата до 1:10, а соли увеличить до 1:20 – в этом случае раствор надо подогревать, а плату – периодически покачивать. Без подогрева время травления увеличивается на 10 минут. Однако, из-за газовыделения долго хранить такой раствор нельзя. При реакции выделяется озон. Более того, при бОльшей концентрации соли/персульфата в растворе может произойти сильное нагревание раствора с выделением хлорида азота и хлораминов.

Плюсы:
1. Раствор персульфата аммония после разведения бесцветен, как вода.
2. По мере выработки раствор меняет цвет постепенно до аквамарина (цвет морской волны).
3. Плату можно брать руками (если у вас нет аллергии, конечно).
4. Травление идет намного более равномерно по всей поверхности платы в сравнении с хлорным железом.
5. Гарантированная норма расхода порошка аммония персульфата: 1 грамм на 5кв.см медной фольги толщиной 35мкм. Расчетная норма – 0,7 грамм.

Минусы:
1. Чувствителен к типу воды. Лучше использовать дистиллированную воду (применяют для растворения электролита в аккумуляторах). Или очищенную бутилированную без солей. С водопроводной травление происходит несколько дольше.
2. Травление плат в «изношенном» (перенасыщенном ионами меди) растворе ведет к браку.
3. По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности.

Травление печатных плат в домашних условиях – как вытравить с помощью персульфата аммония

Радиолюбительство – это очень интересное техническое хобби, но что, если вы желаете поставить производство своих самоделок на поток? Для этого нужно научиться самостоятельно изготавливать печатные платы.

Как вытравить плату в домашних условиях? Эта статья научит вас изготавливать их быстро и легко с помощью персульфата аммония. Также вы сможете научиться лудить печатные дорожки и наносить защитный слой.

Читать еще:  Перенос рисунка с компьютера на металл

Шаг 1: Что вам потребуется

  • Пероксодисульфат натрия – Na2S2O6(O2).
  • Карбонат натрия (кальцинированная сода) – Na2CO3 (опционально, только при использовании сухого пленочного фоторезиста).
  • Дистиллированная вода.
  • Гидроксид натрия – NaOH.
  • Печатная плата с фотопокрытием.
  • Пленка для печати на принтере.
  • Дрель.
  • Электролобзик (если вы планируете что-то вырезать).
  • Инструмент для резки листового материала Nibbler (может пригодиться).
  • Пластмассовый пинцет.
  • Наждачная бумага или напильник.
  • Кисть.
  • Устройство экспонирования с ультрафиолетовой лампой.
  • Устройство для травления и горелка для нагрева.
  • Перчатки.
  • Низкий широкий контейнер (фотованночка).
  • Защитные очки.
  • Воронка (для слива жидкостей в бутылки).
  • Пленка для производства плат (сухой пленочный фоторезист)
  • Ламинатор.
  • Средство для химического лужения (жидкое олово).

Шаг 2: Создаем и распечатываем макет

Воспользуйтесь своим любимым программным обеспечением для разработки макетов (например, Cadsoft eagle).

Откройте настройки слоев и включите медный слой (верхний или нижний, в зависимости от типа), площадки и размерные слои.

Положите в принтер несколько прозрачных пленок для печати.

Нажмите кнопку печати и распечатайте шаблон в оригинальном масштабе. В зависимости от типа вашего принтера, может потребоваться печать шаблона в двух экземплярах, а затем склейка двух распечатанных пленок друг с другом, чтобы получить полностью светонепроницаемое изображение (максимально плотное).

Если позже вы хотите использовать шаблон для мест пайки, сделайте следующее:

Вернитесь в программу и откройте настройки слоев. Теперь включите только верхний стоп-слой или нижний стоп-слой (опять-же, в зависимости от типа).

Повторите пункт 4.

Шаг 3: Экспонируем

  1. Снимите защитную пленку. Старайтесь не касаться медной стороны платы после снятия пленки.
  2. Наложите напечатанный макет на медный слой.
  3. Поместите печатную плату с наложенной на нее пленкой между двумя стеклянными пластинами, чтобы прижать пленку к поверхности. Воспользуйтесь магнитами для фиксации стеклянных пластин (как показано на рисунке).
  4. Теперь подвергните воздействию ультрафиолетового излучения. Достаточно облучать заготовку ультрафиолетовой лампой мощностью 25 Вт в течение 5 минут.

Шаг 4: Проявляем

Пришло время надеть перчатки и защитные очки. Не снимайте их в течение всего процесса травления.

  1. Приготовьте проявитель: 10 грамм NaOH растворите в 1 литре воды.
  2. Поместите только что облученную ультрафиолетом плату в проявитель.
  3. Чтобы ускорить процесс проявки, аккуратно потирайте кисточкой.
  4. Проявляйте таким образом плату в течение примерно 30 секунд, пока фоторезист не растворится. Оставьте плату в растворе еще на некоторое время, чтобы быть уверенным, что весь фоторезист исчез.
  5. Промойте водопроводной водой и переходите к следующему шагу.

После окончания проявки, вылейте проявитель в раковину. Этот раствор может использоваться в качестве очистителя труб от засоров.

Шаг 5: Травление

  1. Приготовьте смесь для травления: 250 грамм пероксодисульфата натрия (Na2S2O6(O2)) растворите в 1 литре дистиллированной воды.
  2. Залейте смесь в устройство для травления и нагрейте ее до температуры 50 градусов Цельсия (не перегревайте раствор, так как пероксодисульфат начинает разрушаться при температуре выше 50 град. С). Если у вас нет устройства для травления, залейте раствор в термостойкую емкость и поставьте емкость на плиту или горелку для нагрева до температуры 50 град. С.
  3. Как только смесь для травления достигнет необходимой температуры, поместите печатную плату в устройство для травления и включите подачу воздуха (если вы используете термостойкую емкость, то просто перемешивайте раствор).
  4. Стравливание меди длится в течении нескольких минут.
  5. Промойте водопроводной водой.
  6. Если вы пользовались устройством для травления, слейте с него раствор в герметичную емкость, иначе устройство может быть повреждено.

После травления нескольких печатных плат, раствор для травления начнет синеть и становиться малоэффективным. Когда время процесса травления сильно увеличится, раствор нужно заменить на свежий, а старый – утилизировать как химический отход.

Предупреждение: использованный раствор содержит растворенную медь, которая негативно воздействует на окружающую среду.

Шаг 6: Лужение (опционально)

  1. Удалите остатки фоторезиста с помощью ацетона.
  2. Налейте средство для химического лужения (жидкое олово) в широкий контейнер.
  3. Погрузите в жидкое олово печатную плату на 5-10 минут.
  4. Извлеките из жидкости и промойте ее водопроводной водой.
  5. Слейте жидкое олово обратно в емкость посредством воронки. Храните емкость в недоступном для детей и домашних животных месте.

Средство для химического лужения можно использовать повторно, но через некоторое время его эффективность снизится и его необходимо утилизировать.

Шаг 7: Сверлим

  1. Возьмите дрель и сверло подходящего диаметра.
  2. Если у вас есть сверлильный станок, то используйте его.
  3. Обеспечьте место работы хорошим освещением.
  4. Просверлите все необходимые отверстия.
  5. Очистите.
Читать еще:  Кресло из спичечных коробков

Шаг 8: Сухой пленочный фоторезист (следующие несколько шагов необязательны)

Перед началом работы включите ламинатор на прогрев.

  1. Подготовьте пленочный фоторезист.
  2. Приглушите свет и выньте пленку из светонепроницаемой упаковки.
  3. Возьмите два куска прочной липкой ленты и приклейте их к верхней и нижней части одного угла.
  4. Затем раздвиньте ленты, как показано на рисунках. Пленка разделится на два слоя: один светлый, другой зеленый. Выбросьте светлую пленку в мусор, а зеленую будем использовать.
  5. Зеленая пленка имеет две стороны: одна матовая, другая глянцевая. Наложите зеленую пленку матовой стороной на плату со стороны печатных дорожек. Убедитесь, что под пленкой нет воздушных пузырьков.
  6. Ламинатор должен прогреться до температуры около 150 град. С. Положите печатную плату на лист бумаги и пропустите ее через ламинатор от 2 до 5 раз. Убедитесь, что вся печатная плата прогрелась.

Шаг 9: Экспонируем ламинированную плату

  1. Возьмите шаблон для мест пайки, изготовленный на шаге 2, и совместите его с дорожками.
  2. Снова зажмите печатную плату с шаблоном между двумя стеклами и зафиксируйте их мощными магнитами.
  3. Облучите ультрафиолетом (на это уйдет около 6 минут с лампой 25 Вт).
  4. Далее оставьте плату в темном месте примерно на 1 час.

Примечание. Области, которые не подвергались воздействию ультрафиолетового излучения, будут удаляться.

Шаг 10: Проявляем пленку

  1. Приготовьте проявитель: 10 грамм карбоната натрия на один литр воды (для проявки будет достаточно 100 мл раствора).
  2. Удалите прозрачную пленку с платы с помощью клейкой ленты (как показано на рисунке).
  3. Поместите в проявитель и, используя кисть, проведите процесс удаления защитного слоя.
  4. После удаления ненужной пленки, выньте плату из раствора и промойте водопроводной водой.

Шаг 11: Закаливаем пленку

Возьмите печатную плату и закалите пленку, подвергнув ее воздействию ультрафиолета. С лампой мощностью 25 Вт это займет около одного часа (закаляйте пленку в течение получаса, затем дайте остыть и оставьте под лампой еще на полчаса).

Чтобы убедиться, что пленка затвердела, попробуйте поцарапать ее ногтем: она должна быть твердой.

Шаг 12: Разрезаем

Теперь нужно разрезать плату.

  1. С помощью инструмента для резки листов (nibbler), обрежьте вашу плату.
  2. Для разрезания можно использовать электролобзик.
  3. Напильником или шлифовальным диском обработайте края.

Шаг 13: Печатные платы готовы

Вы сделали это и теперь знаете как травить платы в домашних условиях! Вот так просто можно наладить производство печатных плат.

Посмотрите на фотографии: изделия получаются довольно хорошего качества!

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Травление плат перекисью водорода и лимонной кислотой

Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 9 мая 2017 · Обновлено 25 августа 2018

Здравствуйте дорогие друзья! На часах 5:30 утра, сегодня специально проснулся пораньше чтобы написать что-то полезное. И да, на календаре сегодня 9 Мая, поэтому поздравляю вас с этим великим днем, с Днем Победы!

А Сегодня речь пойдет о растворе для травления печатных плат который поражает своей доступностью и незамысловатостью. Да, сегодня поговорим о том как можно протравить плату с помощью перекиси водорода и лимонной кислоты ну и чутка соли.

Какие растворы для травления существуют

Для травления печатных плат существует множество различных растворов, среди которых есть популярные травильные смеси а есть и не особо популярные.

На мой взгляд наиболее популярный травильный раствор в радиолюбительской среде это хлорное железо. Почему это так я не знаю, может быть это сговор продавцов радиомагазинов которые специально предлагают хлорное железо и тактично умалчивают о альтернативах. А альтернативы есть :

  1. Травление медным купоросом с солью
  2. Травление персульфатом аммония
  3. Травление персульфатом натрия
  4. Травление перекисью водорода и соляной кислотой
  5. Травление перекисью водорода и лимонной кислотой

Если у вас есть еще варианты травильных растворов то буду признателен если поделитесь ими в комментариях к этому посту.

В чем минусы травления в хлорном железе

Раствор хлорного железа всем хорош, его не сложно приготовить и процесс травления бычно проходит живенько. При приготовлении очень легко разобраться с концентрацией, что называется «на глаз». Единожды приготовленного раствора хватает на десятки плат. Но в нем есть минусы которые очень мешают:

  1. Раствор не прозрачный, что затрудняет контроль за процессом. Приходится постоянно доставать плату из травильного раствора.
  2. Раствор хлорного железа очень сильно пачкает сантехнику. Каждый сеанс травления плат заканчивается процессом отшаркивания сантехники (раковины, ванны и всего с чем может соприкоснуться раствор ).
  3. Очень сильно пачкает одежду. При работе с хлорным железом следует одевать одежду которую будет не жалко выбросить, ведь раствор очень сильно въедается в ткань, так сильно что ее почти не возможно потом отстирать.
  4. Раствор агрессивно влияет на любой металл имеющийся поблизости, даже при хранении в негерметично таре ближайшие металлические предметы могут покрыться ржавчиной. Как-то закрыс банку с хлорным железом металлической крышкой (крышка была окрашена), через пару месяцев эта крышка превратилась в труху.
Читать еще:  Узкий шкафчик в ванную комнату

Как травить платы в перекиси водорода и лимонной кислоте

Хотя я всегда был приверженцем консервативного пути но несмотря на все плюсы раствора FeCl3 его минусы постепенно толкают на поиск альтернативны травильных смесей. И вот я решил испытать метод травления плат в перекиси водорода и лимонной кислоте.

По дороге домой зашел в продуктовый магазин и помимо продуктов для вкусного ужина захватил 4 пакетика лимонной кислоты по 10г. каждый. Каждый пакетик обошелся мне менее чем 6р.

Зашел в аптеку и купил флакончик перекиси водорода, стоил мне 10р.

Какого либо проекта у меня на данный момент нет поэтому я решил чисто испытать метод, понять в чем вся соль. Нашел в своем загашнике обрезок фольгированного текстолита и перманентным маркером сделал несколько штрихов. Это некая эмитация дорожек и медных полигонов, для опытных работ вполне покатит.

Раствор готовится не сложно но важно соблюдать пропорции. Поэтому в пластиковый лоток выливаем 100 мл перекиси и высыпаем 30г лимонной кислоты, Так как у меня были пакетики по 10г, я высыпал 3 пакетика. Осталось все это дело посолить, кладем 5 г поваренной соли, это где-то 1 ч ложка без горки.

Заметил, что соли можно добавлять даже больше чем этого требуется, это приводит к ускорению процесса. Тщательно перемешиваем. Очень важно, в раствор не нужно подливать воду поэтому для приготовления выбираем такую емкость чтобы раствор покрывал плату, либо увеличиваем количество раствора, соблюдая пропорции.

Кладем в получившийся раствор нашу «печатную плату» и наблюдаем за процессом. Хочу заметить, что раствор получился совершенно прозрачный.

В процессе травления начинают выделяться пузырьки а температура раствора немного увеличивается. Постепенно раствор начинает окрашиваться в зеленоватый цвет — верный признак того, что травление идет полным ходом. В общем весь процесс травления у меня занял менее 15 минут что меня очень порадовало.

Но когда я решил в этом же растворе протравить еще одну плату, размером несколько большим чем эта то все оказалось не настолько позитивно. Плата протравилась ровно на половину и процесс очень сильно замедлился, замедлился на столько, что пришлось завершать процесс в хлорном железе.

Видимо мощи раствора хватает на то время пока идет химическая реакция между перекисью водорода и лимонной кислотой. Процесс можно продлить если подливать и подсыпать требуемые компоненты.

Преимущества травления в перекиси водорода и лимонной кислоте

Из полученного опыта можно сделать выводы что этот метод как и другие имеет свои плюсы и минусы, в нем есть как свои преимущества так и свои недостатки.

  1. Легкодоступность — все компоненты без проблем находятся в ближайшей аптеке и продуктовом магазине.
  2. Относительная дешевизна — все компоненты для приготовления раствора стоят не дорого, менее 100р. (на момент написания статьи)
  3. Прозрачный раствор — получинный раствор получается прозрачный, это упрощает наблюдение и контроль за процессом травления.
  4. Травление происходит достаточно быстро и не требует подогревания
  5. Не пачкает сантехнику

В чем минусы

К сожалению, помимо всех преимуществ, в этом методе травления не обошлось без минусов.

Минусы травления в перекиси водорода и лимонной кислоте:

  1. Одноразовый раствор- раствор годится лишь для однократного применения, т.е. в процессе химической реакции протекающей в нем. В нем не получится протравить множество плат, для каждого раза придется готовить раствор заново.
  2. Дорого — не смотра на то что все ингридиенты дешевые, в долгосрочной перспективе раствор оказывается дороже того же хлорного желера. Ведь для каждой новой платы раствор придется готовить заново.

Вот в принципе и все недостатки. На мой взгляд этот метод травления плат имеет право на жизнь и он обязательно найдет своих сторонников и почитателей. А в некоторых случаях этот метод может стать единственно возможной альтернативой, например в глухой деревушке с аптекой и магазином продуктов.

А на этом я буду закругляться. За окном уже давно рассвело и пора уже готовить вкусный завтрак.

Я вас еще раз поздравляю с Днем Победы и желаю вам удачи, успехов и мирного неба над головой!

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector