чем травят медные платы

Травление печатной платы

Сталкиваясь с разработкой печатной платы впервые или стараясь минимизировать затраты при ежедневной работе с электроникой, разработчики стараются найти более доступные альтернативы в каждом этапе изготовления. В данной статье мы расскажем вам самые популярные методы травления печатных плат и разберем преимущества и недостатки каждой из них.

Для чего же необходимо травление?

Чтобы разобраться, для чего необходимо травление, рассмотрим вкратце основные этапы разработки печатных плат:

Но если обнаружена толстая оксидная пленка, ее потребуется убирать раствором хлорного железа и обрабатывать на протяжении 5 секунд. После, обязательно промыть под холодной проточной водой.

В зависимости от используемого метода, этапы могут добавляться или меняться.

Травление и основные химические способы

Чаще всего применяется химический способ, как самый простой и доступный. Рассмотрим более детально процесс травления:

Не пренебрегайте соблюдением мер безопасности, так как при травлении металлов может выделяться водород.

Во избежание порчи заготовки, требуется защищать поверхность и края специальными масками. При длительном взаимодействии с травителем, на краях маски может стравливаться материал.

На некоторых участках химическая реакция может отличаться по скорости от основной площади. Из-за этого травление бывает селективным.

Различают множество способов удаления меди с незащищенной маской участков. Рассмотрим основные.

· Водный раствор хлорного железа. Считается самым популярным травителем.

Способ приготовления: В теплой воде H2O (300 мл) разводится 100 грамм хлорного железа FeCl3. Должна получиться насыщенная золотисто-желтая жидкость. Чем насыщенней эмульсия, тем быстрее будет проходить процесс, но обычно занимает от 15 до 60 минут. Также на скорость влияет перемешивание (можно использовать компрессор, который постоянно перемешивает жидкость) и температура (можно периодически подогревать). После окончания процедуры, необходимо тщательно промыть плату под водой, лучше применить мыло, чтобы удалить остатки. Остаток можно сохранить в герметичной таре и применить несколько раз.

Из недостатков можно отметить невысокую скорость процесса и образование отходов на поверхности платы. Следует быть аккуратным, при работе с данным методом, так как при попадании на любые предметы появляются трудноудаляемые желтые пятна.

Главное не забывайте о последовательности смешивания. Кислота наливается в воду, а не наоборот. Прежде чем опускать заготовку в травитель, проверьте на момент полного высыхания лака, защищающего дорожки. В противном случае раствор разъест и его. Весь процесс занимает не более 5 минут, почему его и применяют. Соблюдайте меры предосторожности в работе с азотной кислотой.

· Медный купорос (CuSO4) и поваренная соль (NaCl) и в воде. Применяют достаточно редко, из-за выделения яда и медленного протекания процесса (до 8 часов).

В пол литрах воды, нагретой до 50 градусов, растворяют 100 грамм соли, затем добавляют 50 грамм медного купороса. Чтобы травление протекало быстрее, необходимо поддерживать температуру до 80 градусов.

· Серная кислота (H2SO4) и перекись водорода (H2O2). Стравливание происходит в течение часа. Возможно повторное использование, если хранить в темном месте и в не герметичной таре. Обладает возможностью к регенерации, путем добавления перекиси.

· Персульфат аммония ((NH4)2S2O8). Для приготовления потребуется растворить 35 гр кристаллического вещества в 65 гр воды. На весь процесс уходит порядка 10 минут. Для оптимального действия требуется поддерживать температуру около 40 градусов, периодически помешивать.

· Лимонная кислота в перекиси водорода. Самый популярный метод. Все благодаря своей невысокой стоимости, быстрой работе и бережному отношению к фоторезисту.

Для качественного протекания процесса, нужно налить в небольшую ванночку 100 мл перекиси водорода, опустить в нее плату и засыпать 30 гр лимонной кислоты. Реакция произойдет моментально. Травление происходит очень быстро, но если подогреть, то процесс ускорится. Также для ускорения добавляют 3 гр соли, которая усиливает реакцию. Стравливание происходит равномерно. Жидкость быстро меняет свой цвет из прозрачного в синий. Чтобы понять время окончания, надо периодически споласкивать плату или слегка пошевелить ванночку.

Эмульсия не хранится. Регенерация возможна, но не необходима, так как гораздо проще приготовить новую порцию, учитывая ее невысокую стоимость. И рассчитать пропорции тоже легче. Не оставляет несмываемых следов.

Независимо от выбранного вам метода, не забывайте придерживаться правил безопасности, особенно работая с ядами и кислотами. Лучший вариант работать на открытом воздухе.

Источник

Трудно от хлорного железа отмыть раковину или отстирать кухонное полотенце. Трудно объяснить жене дыру от кислоты на штанах. Я в последнее время перешёл на самый дешёвый и чистый способ травления печатных плат. Спасибо неизвестному химику, который впервые в интернете описал этот способ. К сожалению, не помню, где и кто он.

Позднее видел многократно похожие рецепты на разных сайтах в Сети, решил добавить и на Датагор эту шпаргалку, чтобы всегда под рукой и в соответствующем разделе. Этот способ травления плат отлично подходит как для начинающих радиолюбителей, так и для аксакалов.

Чтобы нахимичить травильный раствор нам потребуются безопасные и доступные зелья

☂️ Обратите внимание, воды в рецепте нет!
⚖️ Этого количества раствора хватает на вытравливание ≈100 см²
медной фольги стандартной толщины 35 мкм.

Содержание / Contents

↑ Как использовать рецепт?

Всё это необходимо смешать перед использованием в стеклянной или пластиковой посуде. Количество ингредиентов можно пропорционально изменять, а лимонной кислоты можно и побольше.

Время травления около 20 минут при комнатной температуре, зависит от площади платы. Увеличение температуры не приводит к значительному увеличению активности, поэтому, я считаю, что подогревать не нужно.
Важно перемешивать травящий раствор для доступа свежего раствора и смывания продуктов реакции.

Раствор по этому рецепту руки и одежду не разъедает и раковину не пачкает. Изначально раствор прозрачный, а по мере использования приобретает цвет «морской волны», зеленовато-голубоватый.

А ещё в Сети предлагают вариант с заменой лимонной кислоты на 70% уксусную. Я считаю, что делать так можно только в самом крайнем случае, т. к. получаем вонь и работу с более опасной средой.

↑ Ссылки по теме

Всем удачных красивых плат!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Раствор травления

Медно-хлоридный раствор травления

В последнее время в виду доступности химических реактивов, почему то все начинают забывать дедовские способы травления печатных плат. А ведь самый простой и надежный травитель в то время, был медный купорос с солью. Хлорное железо было трудно достать и все пользовались именно этим способом.

Помню как сам лично намешав почти полведра какой то непонятной жижи, кипятил раствор и травил в нем печатную плату около двух часов. Это было мучение, но результат достигался. Потом эта жижа с медным купоросом отправлялась в утиль, так как я на то время не знал что с ней делать.

Идут годы, накапливается опыт и я решил попробовать забытый способ травления медным купоросом и попробовать регенерировать его после истощения для повторного использования.

Приготовление раствора травления

Для приготовления 200 мл раствора нам понадобится 30 грамм медного купороса и 60 грамм поваренной соли (NaCl). Чистота этих реактивов не важна, можно использовать любые, какие найдете.

Взвешиваем 30 грамм медного купороса и 60 грамм соли, растворяем медный купорос в 50 мл кипятка, соль в 150 мл кипятка. Если нужно приготовить 1 литр раствора, то нужно все умножить на 5.

После полного растворения солей, смешиваем их путем вливания раствора поваренной соли в раствор медного купороса. В итоге получаем зеленый раствор хлорида меди объемом раствора 230 мл.

Приготовление соляной кислоты

Дальше в раствор нужно добавить соляной кислоты. Приготовить ее несложно, берем поваренную соль и растворяем ее в аккумуляторном электролите. Соль нужно брать с избытком, в данном случае было взято 150 грамм соли на 450 мл электролита.

Хорошо перемешиваем в закрытой емкости и оставляем это дело дня на два или три в тепле изредка перемешивая путем встряхивания баклажки. Соль вся не растворится, это нормально, так и должно быть. Если у вас растворилась вся соль, то нужно обязательно подсыпать еще соли, чтобы на дне был избыток не растворившейся соли.

Прошло указанное время, переливаем раствор соляной кислоты в другую емкость. Хочу еще уточнить, раствор соляной кислоты надо сделать заранее, а не тогда, когда вы соберетесь делать раствор травления на медном купоросе (чтобы не ждать).

Добавляем соляную кислоту в раствор травления

Для того что бы раствор работал правильно, его нужно подкислить соляной кислотой. Для этого добавляем туда 50 мл заранее приготовленной солянки. На фото почти пустая бутылка и может сложится обманчивое мнение, что я вылил туда все содержимое. Нет, бутылка опустела в результате других опытов, не обращайте на это внимания.

Если все сделано правильно, то цвет должен быть зеленого цвета, что говорит о наличии нужного количества хлорида меди в растворе.

Тестируем раствор травления

Тестировать будем на обычном текстолите и на имитации печатной платы с нанесенным фоторезистом. Также посмотрим ускоренное видео процесса и времени травления.

Травим фольгированный текстолит

Берем кусочек фольгированного текстолита, толщина меди 18 мкм и подвешиваем его в раствор, температура 50 градусов.

Постоянно помешивая ложкой, видим результат травления через 8 минут, 10 минут и 12 минут. Если положить плату в раствор и ничего не делать, то она может пролежать там столько угодно долго и не протравится. При постоянном помешивании слой меди 18 мкм стравился за 12 минут. Меня этот результат более чем устраивает.

Травим печатаную плату с фоторезистом

Наносим фоторезист на плату, засвечиваем, проявляем. На фото шаблон с дорожками от 0,1 мм до 0,3 мм. Травим плату в растворе при температуре 60 градусов (ушло 14 минут при постоянном покачивании).

Внешний вид сверху и на просвет. С поставленной задачей раствор справился, фоторезист не отлетел, тонкие дорожки не съело в виду малой величины бокового подтравливания.

Видео процесса травления

В этом видео показан ускоренный процесс травления двух кусков текстолита. Толщина меди, один 18 мкм, второй 36 мкм. Текстолит с толщиной меди 18 мкм стравился примерно за 9 минут, 36 мкм за 18 минут, начальная температура раствора 60 градусов.

Фото текстолита до и после травления.

Емкость по меди травящего раствора

Разница разная информация, сколько можно вытравить плат в данном растворе. Не будем опираться на противоречивые данные и проверим это сами.

Для этого возьмем медную проволоку, взвесим и опустим в травящий раствор. Затем, после некоторого времени проверим, сколько весит проволока и тем самым определим емкость по меди данного травителя.

Кусочек проволоки весом 10,64 грамма опускаем в свежий раствор травления и оставляем его там на 12 часов (на ночь). После пройденного времени, взвешиваем проволоку, вес 3,41 грамм.

Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/travlenie-pechatnyh-plat-kuporosom

Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.

Расчет количества стравленной меди

Далее считаем какое количество примет травитель объемом 1 литр. Для этого 1000 / 230 = 4,34. Умножаем это число на количество стравленной меди из теста 4,34 * 7,23 = 31,37 грамм.

Из всех выше перечисленных расчетов, получается, что объем по меди у купоросного травителя равен 31 грамм на литр. Уменьшим эту величину до 28 гр/л для запаса.

Сколько можно вытравить печатных плат

Для того чтобы рассчитать, нужно знать, сколько весит 1 Дм2 меди фольгированного текстолита. Из разных онлайн калькуляторов определяем, 1 Дм2 меди толщиной 18 мкм весит 1,5 грамма (примерно).

Делим объем по меди раствора на вес в 1 Дм2, 28 / 1,5 = 18 Дм2 (примерно). Из чего следует, что в 1 литре медно-хлоридной травилки можно вытравить одну одностороннюю плату размером 45х40 см или одну двустороннюю размером 30х27 см, при условии, что толщина меди равна 18 мкм. Но так как медь при травлении платы стравливается не вся (дорожки же у нас остаются), то реально вытравить можно платы большего размера, все зависит от плотности топологии печатной платы.

Регенерация раствора травления

Признаком истощенности раствора является вялое травление даже при большой температуре и цвет раствора, напоминающий цвет использованного хлорного железа. Что делать, выливать? Нет, поступим другим способом, регенерируем раствор.

Для этого нам понадобится соляная кислота и аптечная перекись водорода. Сначала в раствор наливаем соляную кислоту (ту, самодельную) примерно 20% от объема раствора. В нашем случае я налил 50 мл, это примерно 20% от 230 мл травилки.

После добавляем понемногу перекись водорода и постоянно перемешиваем раствор. Как только он позеленеет, прекращаем добавлять перекись, в моем случае ее ушло 100 мл.

Так как объем раствора увеличился на 150 мл, то нужно подкорректировать количество соли NaCl. В 200 мл раствора при приготовлении раствора мы клали 60 грамм соли, в 150 мл травилки нужно положить 200/150 = 1,33. 60/1.33 = 45 грамм.

После 3 регенераций, в раствор нужно добавить медный купорос, из расчета 10 грамм на 100 мл добавленной жидкости. Затем опять 3 регенерации без купороса, только соль и снова купорос и тд.

Например у нас был 1 литр, после 3 восстановлений, объем прибавился до 2 литров, значит нужно будет добавить 10 * 10 = 100 грамм купороса (соль NaCL нужно добавлять при каждом восстановлении, не забывайте).

Примечание: Конечно лучше регенерировать концентрированной соляной кислотой и 30% перекисью водорода из расчета 10 мл кислоты и 20 мл перекиси на 1 литр. В этом случае не придется корректировать количество соли и медного купороса. Только после 10 регенераций можно добавить купорос и соль, количество зависит от прибавленного объема травилки (описано выше).

Тестируем восстановленный медно-хлоридный раствор травления

Нагреваем раствор до 50 градусов (если вы делаете регенерацию пред травлением, то раствор нагревается от взаимодействия с перекисью и можно дополнительно не греть) и опускаем текстолит. Через 11 минут, медь толщиной 18 мкм с платы стравилась полностью. Хочу сделать акцент, раствор постоянно при этом перемешивался (все эти 11 минут).

Регенерируем раствор травления гидроперитом

Можно регенерировать гидроперитом. Для этого добавляем 20% раствора соляной кислоты от общего объема истощённой жидкости и после этого добавляем гидроперит из расчета 2,5 таблетки на 100 мл раствора.

Если гидроперит сильно шипит, это говорит нам о том, что соляной кислоты добавили мало, нужно подлить еще (шипеть должно, но не сильно, должно быть еле видно). Затем восстановленный раствор добавляем к общему и получилось уже около 460 мл. Это получается как «волшебный горшочек», с каждым разом прибавляется, прибавляется.

Этот способ дороже, так как на 1 литр травителя, для восстановления нужно добавить 25 таблеток или 3 пачки по 8 таблеток, что дороже, чем добавлять аптечную перекись.

Плюсы минусы медно-хлоридного (купоросного) раствора травления

Минусы

Плюсы

Заключение

В заключении хотел спросить вас, травите ли вы платы медным купоросом? Если да, то сколько времени занимает у вас этот процесс? Что вы делаете с раствором после того как он отработал, выливаете, восстанавливаете?

Не стесняйтесь, пишите в комментариях, никто не укусит.

Всем восстановленного раствора и ровных дорожек.

Статью написал: Admin Whoby.Ru

Если вам понравилась статья, нажмите на кнопку нужной социальной сети расположенной ниже. Этим действием вы добавите анонс статьи к себе на страницу. Это очень поможет в развитии сайта.

Источник

Несколько рецептов для травления печатных плат

Обычно печатные платы травят в растворе хлорного железа. Баночку с порошком хлор ного железа городской радиолюбитель может купить в магазине, и сделать все как написано на зтокетке. Но существуют и альтернативные способы приготовлении «травильного раствора»

3. Травление в растворе серной кислоты и перекиси водорода. В воду осторожно вливают концентрированную серную кислоту из расчета 20-30 мл на стакан воды Затем туда добавляют 5-6 таблеток перекиси водорода Размешивают неметаллическим предметом до растворения таблеток. Травление платы в данном растворе происходит в течение 1 2 часов. Обращаясь с кислотой нужно соблюдать особую осторожность. Способ не будет таким опасным, еспи вместо концентрированной кислоты использовать готовый электролит для автомобильных аккумуляторов. Электролит нужно разбавить в два раза водой и добавить 5-6 таблеток перекиси водорода из расчета на стакан воды.

4. Электрохимическое травление. Нужен источник постоянного тока напряжением 25-30 V с хорошей зашитой от короткого замыкания в нагрузке. Положительный провод источника соединяете с фольгой, а к отрицательному подключаете металлический крючок с плотно намотанным на него ватным тампоном. Приготавливаете концентрированный раствор поваренной соли. Затем, обильно смачиваете тампон этим раствором и легкими движениями водите им по фольге. При этом, нужно не допускать непосредственного соприкосновения крючка с фольгой платы В процессе травления тампон нужно перио дически смачивать в концентрированном растворе поваренной соли Плату нужно расположить в ванночке, и периодически сливать стекающий в нее раствор. Данный способ, несмотря на большую трудоемкость, не дает очень хорошего качества травления Объясняется это тем, что вытравливается только медь, находящаяся под напряжением. Но, на завершающем этапе медный слой, в результате реравномерности травления, разделяется на отдельные участки, не имеющие контакта с положительным электродом. Такие остаточные участки приходится удалять механическим способом.

Источник

Прецизионное травление печатных плат

В статье рассмотрено применение инновационной динамической системы контроля и поддержания плотности и состава медноаммиачного травильного раствора в комплекте с экстракционной системой извлечения излишней меди из травильного раствора для прецизионного травления медной фольги с минимизированным боковым подтравом проводников схемы при сохранении производительности линии за счет увеличения вертикальной составляющей скорости травления при пограничных режимах травления и для обеспечения экологичности процесса травления.

Травление меди для формирования рисунка проводников является одной из основных операций в производстве печатных плат. Травильные растворы, с помощью которых осуществляется эта операция, должны удовлетворять следующим требованиям:
– в состав раствора должны входить дешевые и доступные материалы;
– раствор должен регенерироваться для утилизации меди и поддержания параметров травления;
– величина бокового подтравливания проводников при травлении в растворе должна быть минимальной;
– раствор не должен воздействовать на диэлектрическое основание печатной платы и на металлорезист.
Травление заготовок печатных плат бывает погружным или струйным.
В процессе травления проводников схемы кроме вертикального травления, т. е. травления по глубине, происходит также и горизонтальное травление, так называемый боковой подтрав. На производстве всегда желательно уменьшить боковое подтравливание, чтобы добиться прямоугольной формы сечения вытравленного проводника.
Основное преимущество погружного травления — это равные условия травления для сторон заготовки. По всей заготовке наблюдается одинаковый боковой подтрав, и скорость травления примерно одинаковая при условии перемешивания раствора и перемещения заготовки в растворе. Но при этом обмен раствора на поверхности заготовки очень маленький, а боковой подтрав большой. Процесс травления как в ширину, так и в глубину идет с одинаковой скоростью.
Такие условия травления при изготовлении прецизионных печатных плат не устраивают производство. Задача конструктора при конструировании оборудования для травления печатных плат добиться наибольшей скорости травления в глубину, а не в сторону — под металло или фоторезист.
Струйный метод травления является наиболее эффективным как по скорости процесса, так и по снижению величины бокового подтравливания. Операция травления обычно осуществляется в конвейерных установках, в которых на заготовки печатных плат, перемещаемых по транспортеру, сверху и снизу направляются струи травильного раствора.
Рассмотрим этапы струйного травления медной поверхности, покрытой защитным резистом.
Начало процесса травления (рис. 1): поверхность меди уже покрыта резистом, защищающим будущий проводящий рисунок печатной платы. Здесь травящая среда орошает, травит и удаляет те участки меди, на которые не нанесено резистивное покрытие.

Следующие этапы (рис. 2 и 3) показывают дальнейший ход этого процесса.

На этапе 3 (рис. 3) травящая среда глубоко проникла под резист, вытравливая медь на боковых сторонах печатного проводника под резистом.
Этап 4 (рис. 4). Медь здесь уже полностью удалена до базового материала, но для того, чтобы уверенно гарантировать разделение смежных печатных проводников, а также, чтобы исключить ситуации, когда остатки меди локально уменьшают расстояние между печатными проводниками, процесс травления продолжается дальше. Медь удаляется главным образом из-под резиста, и здесь в наибольшей степени проявляется эффект бокового подтрава, характерный слегка вогнутым внутрь, трапециевидным поперечным сечением печатного проводника.

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. 4).

где Ф — фактор травления (или коэффициент бокового подтравливания), H — толщина меди, L — боковой подтрав.
Традиционно фактор травления для травильных машин, выпускаемых за рубежом 2…2,5. Чем больше фактор травления, тем меньше подтрав и тем более тонкие проводники можно воспроизводить. На фактор травления оказывают влияние параметры травильного раствора и конструкция оборудования. Рассмотрим основные принципы, которые заложены в прецизионное травление.
Увеличить фактор травления можно, увеличив скорость травления в глубину и уменьшив скорость бокового подтравливания за счет использования пограничных режимов травления. Так при травлении меди с поверхности заготовок необходимо поддерживать состав раствора с содержанием меди меньше 70 г/л (но не ниже 65 г/л) при рН = 7,8…8, либо больше в интервале 100…110 г/л. При таких режимах происходит первоначальное травление меди, затем его быстрый останов с дальнейшей пассивацией медной поверхности. При повышении давления на форсунках, мощная струя нового травильного раствора подается на медную поверхность постоянно, пассивация медной поверхности до конца не успевает завершиться. Таким образом, травление меди в глубину будет происходить непрерывно. Условия образования пассивационной пленки на меди складываются лучше на тангенсальном направлении травления, где затруднен обмен травильного раствора. Таким образом, происходит уменьшение бокового подтравливания, что приводит к увеличению фактора травления.
На поверхности платы сверху создаются неодинаковые условия травления по сравнению с нижней стороной. Снизу заготовки травильный раствор, контактирующий с медной поверхностью, под воздействием силы тяжести легко отводится. Поэтому по всей ширине конвейера с нижней стороны заготовки (при условии одинакового расхода на форсунках) условия травления одинаковы и везде будет одинаковое значение величины бокового подтрава.
На поверхности заготовки сверху собирается лужа и, чем выше расход травильного раствора, тем больше его собирается в центре заготовки. Скорость травления по краям заготовки будет больше, чем в центре, так как помимо раствора, подаваемого через форсунки непосредственно на края, происходит еще отвод раствора от центра заготовки к периферии.
Таким образом, скорости травления на верхней поверхности заготовки сверху сильно отличаются. Чем больше площадь заготовки, тем сильнее проявляется этот эффект.
Для устранения вышеназванного негативного момента и достижения равномерного травления по всей верхней плоскости заготовки печатной платы были применены вакуумные отсосы травильного раствора с поверхности заготовки. При этом попытки некоторых фирм (например, фирмы PILL) ввести вакуумные отсосы приводили к залипанию на них заготовок печатных плат. Предлагаемые нами системы вакуумных отсосов с высокой степенью разряжения не приводят к залипанию заготовок на конвейере. Такие вакуумные отсосы встраиваются в приводные ролики на конвейере и называются гидродинамическими. За счет этих вакуумных отсосов травильный раствор, подводимый к каждому ряду форсунок, после истечения полностью удаляется, а новая порция травильного раствора каждый раз бьет по сухой поверхности заготовки. Так были достигнуты абсолютно одинаковые скорости травления как снизу, так и сверху заготовки.
За счет применения мощных насосов (5 кВт) и уменьшения расстояния от форсунки до поверхности платы, энергия и давление струи травильного раствора в момент контакта с поверхностью заготовки печатной платы увеличивается. При проведении опытно-конструкторских 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%.
Отдельно были проведены стендовые испытания вакуумных насосов, применяемых в установке травления. Упор делался на простоту конструкции, на отсутствие необходимости проводить техническое обслуживание этих насосов и на их долговечность. В результате были выбраны вакуумные насосы Вентури (струйные насосы), которые используются для перемешивания травильного раствора внутри ванны установки травления и одновременно решают две задачи — обеспечение одинаковой температуры по всему объему бака установки травления и создание вакуума на вакуумных отсосах.
Таким образом, в одной установке при понижении активности травильного раствора удалось достичь такой же скорости травления, как и при применении высокоактивных растворов травления, которые обладают большим боковым подтравом. Увеличение мощности насосов, увеличение давления подачи раствора, скомпенсированное малой активностью травильного раствора, позволило достигнуть нормальной скорости травления и подавить боковой подтрав.
Описываемая установка имеет производительность такую же, как и стандартное оборудование, но при этом позволяет прецизионно травить печатные платы.
Особенностью данного комплекса является то, что при травлении в пограничных составах раствора, когда растворы уже неустойчивы, на разделе фаз медь — раствор появилась необходимость жестко поддерживать состав раствора, рН, концентрацию меди и температуру раствора.
Точное поддержание параметров раствора обеспечивается применением новой системы регенерации.
Принцип работы такой системы регенерации — органическая экстракция из медно-аммиачного комплекса меди с помощью органического экстрагента, который после разрушения медноаммиачного комплекса насыщается ионами меди. В дальнейшем для обеспечения возврата чистого органического экстрагента в рецикл для регенерации аммиачного травильного раствора, происходит разрушение экстрагента с медью раствором серной кислоты. Ионы меди переходят в раствор серной кислоты. При достаточном накоплении меди в растворе серной кислоты, электролит подвергается электрохимической регенерации, где медь в виде особо чистой меди высаживается на катодах. Процесс гальванического осаждения меди из травильного раствора и стадия экстракции ионов меди из аммиачного раствора травления разделены. 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.
В установке регенерации применяется специальный экстрагент, серийно выпускаемый для промышленной добычи меди. Он является крупнотоннажным продуктом, и его стоимость не сильно влияет на себестоимость процесса регенерации меди.
Описываемый процесс регенерации значительно отличается от традиционных процессов, применяемых в процессе производства печатных плат. В традиционном процессе регенерация меди происходит непосредственно в гальванической ванне. Этот процесс ступенчатый, он не может быть непрерывным. Момент отбора травильного раствора для регенерации может сильно влиять на концентрацию меди в ванне травления. Этого можно избежать, применяя дополнительные буферные емкости на входе и выходе регенерируемого раствора. Но применение таких емкостей приведет к удорожанию оборудования и неудобствам в эксплуатации.
Одно из достоинств применения описываемого комплекса прецизионного травления, состоящего из травильного модуля и системы регенерации — органической экстракции — простота эксплуатации. Эта простота заключается в полной автоматизации процесса. Запуск процессов травления и регенерации происходит с одной кнопки. Все режимы подбираются автоматически. Технологу до начала травления необходимо только ввести толщину фольги на поверхности заготовки. Установка автоматически выставит оптимальные режимы для получения прецизионного рисунка.
Коррекция травильного раствора для поддержания рН происходит автоматически жидким аммиаком непосредственно при травлении. При работе установки каждый квадратный метр печатной платы уносит около 200 мл раствора. Если не корректировать травильный раствор водным раствором аммиака, то придется добавлять воду для пополнения уровня, что вносит дополнительные сложности в поддержание постоянного состава раствора.
Газообразный аммиак не используется, т.к. является взрывоопасным газом, и его применение в технологическом процессе требует отдельных помещений для его хранения. Также возникают дополнительные сложности с доставкой баллонов с газообразным аммиаком.
Установка травления имеет герметичную конструкцию для минимизации уноса аммиака в процессе травления. Вытяжная вентиляция подключена через автоматический клапан для автоматического поддержания рН.
В процессе работы установки происходит регенерация не только травильного раствора, но и аммиачной промывки. Травление во всем комплексе, включающем медно-аммиачную камеру и аммиачную промывку, постоянное, независимое от загрузки оборудования. Учитывая, что процесс непрерывный, содержание меди в аммиачной промывке поддерживается не более 6 г/л. Если не проводить регенерацию аммиачной промывки, то она в очень короткий промежуток времени при средней загрузке загрязняется ионами меди и превращается в травильный раствор. В этом случае скорость травления суммарно всего комплекса меняется, и технологу приходиться подбирать другие скорости травления во избежание повышения бокового подтрава.
Так как скорость травления всегда постоянна, можно применять автоматические погрузчики-разгрузчики, т.е. процесс происходит практически без участия персонала.
С учетом рассмотренных выше требований к установкам травления прецизионных печатных плат для уменьшения бокового подтрава и повышения фактора травления спроектирована серия установок с активированной вертикальной составляющей Frezer Style (рис. 5). Высокотехнологичные линии вобрали в себя самые передовые решения, обеспечив качество обработки заготовок, полный контроль процесса, обслуживание без простоев и оригинальный дизайн. Установки серии Frezer Style идеально подходят 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 «СЭМАР» (рис. 6) позволяют достичь минимального бокового подтрава проводников схемы при сохранении производительности линии за счет увеличения вертикальной составляющей обработки при пограничных режимах травления.

Источник