Суббота, 04.04.2026, 22:31 Приветствую Вас Гость | RSS
|
Химические с пособы травления печатных плат
| |
| fylhttd | Дата: Четверг, 09.05.2013, 15:14 | Сообщение # 1 |
|
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 852
Статус: Offline
| Способ 1
В 250 мл воды растворяют 200 г порошка хлорного железа ( FeCl 3). Полученного раствора достаточно для травления платы площадью 200 см 2. Если отсутствует в наличии хлорное железо , его можно изготовить самостоятельно . В 200 мл соляной кислоты (8-10% раствор ) добавляют 10-15 г мелких железных опилок . После окончания реакции раствор выдерживают несколько дней до появления желто - бурой окраски . После этого раствор готов к применению . Приблизительная длительность травления печатных плат площадью 200 см 2 в растворе хлорного железа при температуре 20 °С — 30 минут .
Способ 2
ОСТОРОЖНО!КИСЛОТА!
Печатные платы возможно травить в растворе азотной кислоты ( концентрацией не более 20%). После травления плату тщательно промывают раствором питьевой соды . Сода нейтрализует кислоту . Азотная кислота является очень активной , поэтому при работе с ней следует соблюдать особые меры безопасности . При попадании кислоты на кожу или одежду ее нейтрализуют раствором питьевой соды . Кроме того , кислота выделяет ядовитый газ бурого цвета — окись азота , поэтому все работы при травлении печатных плат производят в вытяжном шкафу или в хорошо проветриваемом месте . Концентрированную азотную кислоту в качестве раствора для травления использовать не следует , так как реакция происходит очень бурно и ухудшает качество травления , так как возможно подтравливание самих дорожек печатной платы . Приблизительная длительность травления печатных плат площадью 200 см 2 в растворе азотной кислоты при температуре 20 °С — 5...10 минут .
Способ 3
ОСТОРОЖНО!КИСЛОТА!
В 200 мл воды осторожно вливают 20-30 мл серной кислоты . 8 полученный раствор добавляют 4-6 таблеток перекиси водорода . При работе с серной кислотой соблюдают меры безопасности , как и при работе с азотной кислотой ( см . способ 2). Травление печатной платы площадью 200 см 2 при температуре раствора 20...30 °С производится в течение 1 часа .
Способ 4
В 500 г горячей воды растворяют 4 столовые ложки поваренной соли , а после ее растворения добавляют 2 столовые ложки медного купороса . Если поддерживать температуру полученного раствора около 40-50 °С , травление печатной платы площадью 200 см 2 происходит в течение 1 часа , при условии периодического (1 раз в 15 минут ) перемешивания раствора в ванночке для травления . При более низких температурах процесс травления соответственно увеличится .
Способ 5
Травление производят с помощью источника постоянного тока напряжением 25...30 В Подключают положительный вывод источника питания к фольге печатной платы , с предварительно нанесенным на нее с помощью пака рисунком . Лучше всего для этих целей подойдет лак для ногтей , так как он достаточно жесток и не отслаивается от печатной платы . К отрицательному выводу источника питания ( ИП ) подключают крючок с плотно намотанным на него ватным тампоном , смоченным насыщенным раствором поваренной соли.
Легкими движениями водят крючок с тампоном по фольгированному стеклотекстолиту ( гетинаксу ). Особое внимание обращают на то , чтобы не касаться крючком фольги , чтобы не вызвать короткого замыкания ИП . Чтобы это предотвратить , на крючок наносят достаточно толстый слой ваты или марли . При травлении следят за тем , чтобы тампон всегда был обильно смоченным солевым раствором . При выборе ИП обращают внимание на то , чтобы он обеспечивал выходную мощность не менее 100...120 Вт ( около 4 А при напряжении 25...30 В ). В конце травления на некоторых участках не всегда удается удалить слой меди . Это вызвано тем , что травление происходит не всегда равномерно по всей поверхности платы и некоторые участки теряют контакт между положительным выводом ИП . Это не страшно , так как оставшийся слой меди достаточно тонок и легко счищается скальпелем или дополнительно стравливается в течение нескольких секунд в любом известном химическом растворе для травления . Процесс травления при этом способе можно схематически представить следующий химической формулой :
С u + 2 NaCI + H 2 0 > CuCI 2 + 2 NaOH + Н 2 ^
В результате электрохимической реакции образуются растворимые соединения и водород . Вторичные продукты реакции удаляются все тем же ватным тампоном . Длительность травления платы площадью 200 см 2 описанным способом составляет от 5 до 10 минут .
При пользовании способами 1 и 4 интенсивность травления значительно увеличивается , если перемешивать раствор с помощью аэратора . Подойдет аэратор , который применяется в аквариумахПримечание :
При пользовании способами 1 и 4 интенсивность травления значительно увеличивается , если перемешивать раствор с помощью аэратора . Подойдет аэратор , который применяется в аквариумах
При пользовании способами 1 и 4 интенсивность травления значительно увеличивается , если перемешивать раствор с помощью аэратора . Подойдет аэратор , который применяется в аквариумах
|
| |
|
|
| fylhttd | Дата: Четверг, 09.05.2013, 15:34 | Сообщение # 2 |
|
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 852
Статус: Offline
| ИНФОРМАЦИЯ:
Травление печатных плат широко распространенным раствором хлорного железа имеет ряд недостатков: -Низкая скорость реакции (время травления может занять от 15 мин. до 1 часа).
-В темном, непрозрачном растворе трудно контролировать ход травления.
-В процессе реакции образуются отходы, которые оседают на плате и препятствуют нормальному протеканию процесса травления.
-Отходы накапливаются и на дне травильной емкости, сильно загрязняя раствор.
-После стравливания меди, на поверхности текстолита (гетинакса), образуется трудноудалимая электропроводящая корка из гидроксидов железа существенно снижающая поверхностное сопротивление диэлектрика.
-Весь процесс довольно грязный, трудноудалимыми пятнами покрывается и рабочее место, и травильные емкости, и одежда.
ТРАВЛЕНИЕ ПЕРСУЛЬФАТОМ АММОНИЯ:
Персульфат аммония -светлое кристаллическое вещество. Хорошо растворяется в воде. Рекомендуемая концентрация: 250г персульфата на 500мл воды. Травление идет приблизительно 10 мин, в зависимости от толщины слоя меди. Для обеспечения оптимальных условий протекания реакции раствор должен иметь температуру порядка 40ºC и постоянно перемешиваться. Для этих целей удобнее всего использовать компрессор для аквариума, перемешивающий раствор пузырьками воздуха.
Плата травится очень ровно , без подтравов, раствор прозрачный как вода и весь процес хорошо контролируется визуально.
По окончании травления плату необходимо промыть в проточной воде.
Дополнение:
Так же персульфат аммония применяется: как инициатор в процессах полимеризации, как средство для отбеливания и дезинфицирования, в фотографии, аналитической химии и др.
|
| |
|
|
| fylhttd | Дата: Четверг, 09.05.2013, 16:29 | Сообщение # 3 |
|
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 852
Статус: Offline
| Безопасный общедоступный состав для травления меди в домашних условиях.
Автор: Murlock, drgray@mail333.com
Опубликовано 27.03.2012.
1. Травление меди раствором хлорного железа.
Рис. 1 1 -стандартная упаковка; 2 - шестиводное хлорное железо; 3 - безводное хлорное железо (растворяется в воде со спецэффектами, но получаемый раствор аналогичен раствору из водного железа); 4- раствор в начале травления; 5 - отработанный раствор хлорного железа; 6 - меднёный гвоздь
Уравнение реакции при травлении хлорным железом (далее по тексту ХЖ) выглядит следующим образом:
2FeCl3+ Cu→2FeCl2+CuCl2 (1)
Окислительно-восстановительные процессы, протекающие при этом, выглядят так:
Cu → Cu2++2e +0,337 В (2)
Fe3- + e → Fe2- +0,771 В 3)
Движущая сила (разность нормальных ОВП потенциалов) для этой реакции составляет:
0,434 В.
Это не так уж и мало, но, потенциал и скорость процесса сильно уменьшаются по мере накопления в растворе продуктов реакции, что наверняка было всеми замечено. Поработавший раствор травит медь заметно медленнее, чем свежий.
Некоторые пытаются «оживить» отработанный раствор, осаждая из него медь гвоздями, скрепками и т.п., получая, сначала прозрачный зеленовато-голубоватый раствор,
CuCl2 + Fe →FeCl2 + Cu↓ (4)
очень медленно превращающийся, при доступе воздуха, в ни к чему непригодную «чёрную жижу»,
4FeCl2+2H2O+O2 → 2FeCl3 +Fe(OH)3↓+ Fe(O)Cl↓ +HCl (имеет склонность улетучиться)
которая, при утилизации, разукрашивает сантехнику в цвета ржавчины. Однако удаление меди из отработанного раствора, совершенно бесполезно, поскольку вместо неё в растворе прибавляется хлорид закисного железа FeCl2, который растворять медь не способен в принципе. Вопрос регенерации ХЖ решило бы добавление соляной кислоты, но если у вас она есть, и работать с ней вы согласны, то вам совершенно не нужно отработанное ХЖ, об этом ниже.
Достоинства:
умеренная скорость травления меди.
использование единственного основного компонента, а именно хлорного железа.
простота изготовления раствора «на глаз», главное, что бы концентрация была достаточной
не критична температура окружающей среды
Недостатки:
Скорость травления и ОВП раствора заметно снижаются по ходу процесса.
Большим минусом этого метода можно назвать невысокую доступность хлорного железа для рядового радиолюбителя
Относительная дороговизна, порой на рынках заламывают немалую цену за мелкую фасовку.
Также, немалым минусом являются трудноудаляемые пятна, которые оставляет хлорное железо на всём, с чем только не соприкоснётся. Одежда портится, обычно, необратимо.
ХЖ заметно летуче, особенно при нагревании, плохо хранится (гидролизуется) при доступе воздуха, склонно вылезать из негерметичной тары, загрязняя собой и продуктами своего гидролиза все окружающие предметы
|
| |
|
|
| fylhttd | Дата: Четверг, 09.05.2013, 16:31 | Сообщение # 4 |
|
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 852
Статус: Offline
| 2. Травление медным купоросом с солью.
Рис. 2 1 - варианты фасовки; 2 - соль и медный купорос; 3 - раствор бирюзового цвета до травления; 4 - отработанный раствор медного купороса
В упрощенном виде реакция выглядит так:
Cu+CuSO4+2NaCl → 2CuCl↓ +Na2SO4 (5)
CuCl+NaCl → Na[CuCl2] (6)
тут ключевую роль играет хлорид натрия (соль), поскольку, медь с медным купоросом практически не реагирует.
Электрохимия при травлении смесью медного купороса с солью такова:
Cu+ Cl-→ CuCl↓+e +0,137 В (7)
Cu2++Cl-+e → CuCl↓ +0,54 В (8)
Движущая сила для этой реакции получилась немного меньше чем, у раствора хлорного железа - около 0,40 В. Следует заметить, что в процессе травления, на поверхности меди образуется осадок продукта реакции – нерастворимый хлорид меди(I) CuCl. Для успешного проведения травления просто необходим значительный избыток NaCl и подогрев, которые помогают справиться с этой напастью.
Несмотря на то, что отработанный раствор напоминает «чёрную жижу», он поглощает кислород из воздуха, и при подкислении, может быть регенерирован.
4CuCl + O2 + 4HCl → 4CuCl2 +2H2O (9)
а без кислоты будет как-то так
4CuCl + O2 + 2H2O → 4Cu(OH)Cl↓
Достоинства:
доступность медного купороса, широко применяемого в сельском хозяйстве, как средство защиты растений.
в отличие от ХЖ не оставляет таких пятен и разводов. Пятна получаются другого цвета – синие. Но, они легко удаляются уксусом.
Недостатки:
медный купорос ядовит
в последнее время цена медного купороса бьет рекорды, в отличие от размеров фасовки, которые систематически уменьшаются.
требуется подогрев раствора для быстрого протекания реакции (6)
невысокая скорость травления
|
| |
|
|
| fylhttd | Дата: Четверг, 09.05.2013, 16:36 | Сообщение # 5 |
|
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 852
Статус: Offline
| 3. Травление персульфатами (персульфат аммония или персульфат натрия).
Рис. 3 1 - упаковка и персульфаты россыпью; 2 - раствор до травленя прозрачен, после травления голубой ибо является раствором медного купороса и сульфата натрия
Весьма интересная система, поскольку, казалось бы, одно вещество (персульфат чего-нибудь) - на самом деле, в процессе травления, распадается на три: перекись водорода, серную кислоту и не участвующий ни в чем сульфат натрия или аммония. Об этом факте говорит необходимость существенного подогревания раствора персульфата, которое необходимо для его гидролиза
Химические реакции тут такие суммарно:
Me2S2O8 +Cu → CuSO4 + Me2SO4
где Me – ионы натрия или аммония.
Электрохимия следующая:
S2O82- +2H2O → H2O2+ 2H+ +2SO42-. (10)
Cu → Cu2++2e +0,337 В (11)
H2O2+2e+2H→ 2H2O +1,77 В (12)
Движущая сила процесса, казалось бы бьёт рекорд 1,43 В! Вот только, практически, такой потенциал не достигается, поскольку персульфат, даже при нагревании его раствора не гидролизуется мгновенно и полностью.
Достоинства:
Высокий ОВП
Высокая скорость травления
Не оставляет грязных пятен
Однокомпонентный состав
Недостатки6:
доступность заметно ниже чем у ХЖ
вместо пятен, склонен отбеливать и делать дырки в ткани.
требуется подогрев
применяются растворы высоких концентраций, поскольку больше половины массы реактива, в итоге, составляет балластный сульфат.
|
| |
|
|
| fylhttd | Дата: Четверг, 09.05.2013, 16:38 | Сообщение # 6 |
|
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 852
Статус: Offline
| 4. Травление перекисью водорода в соляной кислоте
Рис. 4 1 - 3% раствор перикиси водорода (аптеки); 2 - таблетки гидроперита (помимо медицины используются для отбеливания волос крашеными блондинками); 3 - соляная кислота - отлично портит вещи и раздражает кожу в то же время содержится в желудке ввиде от 0,4 до 0,6% раствора.
Сначала уравнения:
Cu+ H2O2+ 2HCl → CuCl2+ 2H2O
электрохимия:
Cu → Cu2++2e +0,337 В (11)
H2O2+2e+2H+ → 2H2O +1,77 В (12)
эти уравнения такие-же, как и для персульфатов, не так ли? только есть несколько маленьких тонкостей: перекись водорода уже присутствует в своей максимальной концентрации, что позволяет достигнуть максимального ОВП в 1,43 В
В присутствие соляной кислоты или хлоридов реакция растворения меди протекает через образование промежуточного продукта CuCl,
2Cu+ H2O2+ 2HCl →2CuCl↓ + H2O (13)
который не успевает выпасть в осадок и быстро окисляется далее. Образование этого продукта заметно понижает потенциал окисления меди, что существенно облегчает течение реакции. т.е. хлориды в данной системе являются катализатором.
Достоинства
Самая высокая скорость травления из всех рассматриваемых.
Не оставляет грязных пятен
Процесс быстро протекает при комнатной температуре.
Высокая доступность: перекись можно купить в аптеке, а вместо соляной кислоты годится подсоленный аккумуляторный электролит.
Недостатки
использование сильных кислот неизбежно приводит к дыркам в штанах и последующему разбору полётов.
и вот тут мы подходим к самому интересному:
|
| |
|
|
| fylhttd | Дата: Четверг, 09.05.2013, 16:42 | Сообщение # 7 |
|
Генерал-полковник
Группа: Администраторы
Сообщений: 852
Статус: Offline
| 5. Травление меди перекисью водорода в присутствие лимонной кислоты.
Рис. 5 1 - 20ти грамововая упаковка; 2 - россыпь лимонной кислоты; 3 - 15ти граммовые упаковки.
Анализ двух предыдущих методов (см. п.3 и п.4) привёл меня к выводу, что природа, используемой совместно с перекисью водорода, кислоты имеет малосущественное значение, и будет оказывать влияние только на скорость травления меди. Это значит, что можно использовать любую походящую кислоту, которая не окисляется перекисью водорода, например (роюсь в кухонном шкафчике) лимонную, ну или уксусную – но отставим пока уксус из-за неприятного запаха.
Выбор лимонной кислоты вызван тем, что она: доступна, имеет достаточную силу и не пахнет. Более того, лимонная кислота образует прочнейший комплекс с медью, что исключает всякое влияние продуктов реакции на её скорость! А для ускорения процесса следует добавить не расходующийся хлорид натрия.
А сейчас - уравнения...
Суммарная реакция:
Cu+ H3Cit +H2O2→ H [CuCit]+2H2O
электрохимия:
первая реакция
Cu +Cit3-→ [CuCit]-+2e -0,083 В (14)
Cit – здесь означает остаток лимонной кислоты [(CH2)2C(OH)(COO)3]
Это значение ОВП своим минусом показывает, что медь должна растворяется в лимонной кислоте с выделением водорода, уходя в комплекс.
вторая реакция
H2O2+2e+2H+ → 2H2O +1,67 В (15)
Если сравнить с уравнением (12) то ОВП (рассчитанный по формуле) - ниже, из-за того что при использовании лимонной кислоты кислотность раствора, снижается по сравнению с соляной (Снижение окислительного потенциала перекиси водорода вследствие не очень высокой силы лимонной кислоты.)
Однако движущая сила процесса, внимание: 1,775 В, что является абсолютным рекордом!
Достоинства
Весьма высокая скорость травления.
Не оставляет грязных пятен
Процесс быстро протекает при комнатной температуре.
не требуется труднодоступных реактивов: 3% перекись продаётся в аптеке, лимонная кислота – в гастрономе, а соль можно найти на любой кухне
травильный раствор безопасен для тела и одежды
это самый дешевый метод травления меди!
Недостатки, куда же без них.
Средний цитрат меди малорастворим и может выпасть в осадок в т.ч. на поверхность травления. Для предотвращения возникновения проблемы не следует экономить лимонную кислоту.
Рекомендуемый способ приготовления травильного раствора:
В 100 мл аптечной 3% перекиси водорода растворяется 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли. Этого раствора должно хватить для травления 100 см2 меди, толщиной 35мкм.
ОСТОРОЖНО с Солью при подготовке раствора (может пойти бурная реакция с выделением тепла до закипания. Добавлять холодной воды в раствор). Так как она играет роль катализатора. Перекись 3% не стоит разбавлять дополнительно т.к. при добавлении остальных ингредиентов её концентрация снижается.
ОСТРОЖНО! С нагревом.
Чем больше будет добавлено перекиси водорода (гидроперита) тем быстрее пойдёт процесс, но не переусердствуйте - раствор не хранится, т.е. повторно не используется, а значит и гидроперит будет просто перерасходован. Избыток перекиси легко определить по обильному «пузырению» во время травления.
Однако добавление лимонной кислоты и перекиси вполне допустимо, но рациональнее приготовить свежий раствор.
Вы можете использовать вместо лимонной и уксусную кислоту, но неприятный запах и меньшая скорость травления могут вас не устроить. ОВП реакции с уксусной кислотой 1,35В – что в принципе не так уж и мало, например в сравнении с ХЖ.
Напомню для тех кто только начинает:
- для приготовления всех травильных растворов необходимо использовать пластиковую либо стеклянную посуду.
- подогрев растворов следует проводить на водяной бане или специально предназначенными приспособлениями.
- все растворы полученные после травления ядовиты из-за высокого содержания меди.
- соблюдайте технику безопасности при работе с сильными кислотами.
- утилизация отработанных растворов допустима путём выливания в общую канализацию.
- после травления плату следует ополоснуть слабым раствором уксуса и тёплой водой.
Успехов вам и ровных дорожек!
|
| |
|
|
|
|
