Как травить платы?
 

 

В потоке читательских писем, приходящих в редакцию "Химии и жизни", не последнее

место занимают вопросы радиолюбителей о способах химического травления медненых плат. Какими растворами травить? Какие химические процессы при этом протекают? Как получить или чем заменить те или иные реактивы? Попытаемся ответить на эти и другие вопросы читателей в одной заметке.

  

 

В непромышленных условиях в качестве травителя для плат наибольшее

распространение получил раствор хлорного железа. Эта соль в водном растворе

окисляет медь:

FeCl3+Cu => FeCl2+CuCl,  

 

а затем и образовавшийся хлорид одновалентной меди:

 

FeCl3+CuCl => FeCl2+CuCl2.

 

В свою очередь хлорид двухвалентной меди взаимодействует с металлом:

CuCl2+Cu => 2CuCl.    

 

Концентрация используемого раствора 400 г/л, рабочая температура до 35 °С.

Регенерации использованный раствор не поддается. 

 

Разумеется, в химической лаборатории можно регенерировать любой раствор но расход

средств и времени на такую регенерацию будет таков, что дешевлe и проще приготовить

свежие растворы.  

 

Травить можно и раствором персульфата аммония (200--250 г/л) с добавлением

концентрированной серной кислоты (4 - 5 мл/л, кислоту лить в раствор, а не наоборот!):

(NH4)2S208+Cu => (NH4)2S04+CuS04.   

 

Наилучшие температуры этой реакции - до 50 °С. Для более полного использования

реактива раствор надо подщелочить аммиаком и охладить до 5 °С. При этом выпадают в осадок кристаллы состава

CuS04*(NH4)2S04-6H20.  

 

Распространен также раствор на основе хлорида двухвалентной меди СuCl2. Как уже

сказано, эта соль тоже способна окислять медь. Получающийся хлорид одновалентной

меди CuCl нерастворим в воде, поэтому в раствор добавляют, например, хлорид аммония в количестве 145--150 г/л или хлорид натрия (160--165 г/л), с которыми CuCl образует хорошо растворимые соли с не очень устойчивым комплексным анионом [СuCl2] [-] .

 

Исходная концентрация CuCI2 100--150 г/л, рабочая температура 45--50 °С.  

 

Существенно, что 100 граммам CuCl2 эквивалентна смесь 185 г медного купороса CuS04*5H20 и 85 г поваренной соли. Эти компоненты (не забудьте про хлорид меди для образования комплекса!) растворяют в горячей (около 80 °С) воде. Сразу после

остывания раствор готов к применению.   

Медно-хлоридный раствор обладает еще и тем преимуществом, что его можно

регенерировать. Для этого 1/7 часть отработанного раствора сливают, оставшуюся часть подкисляют концентрированной соляной кислотой (20 - 25 мл/л), добавляют

разбавленный 1:6 пергидроль (110 - 115 мл/л) и перемешивают раствор воздухом

(например, с помощью микрокомпрессора) 20--30 минут. При этом происходит реакция: 

2CuCl+H202+2HCl => 2CuCl2+2H20.   

Пергидроль водорода - это 30 %-ный раствор пероксида.  

 

В заводских условиях применяют смесь соляной кислоты и 30 %-ного пероксида

водорода в соотношении 1:3. После использования этот раствор практически не

отличается по составу от отработанного медно-хлоридного. Однако дома копировать

этот процесс не советуем. Такая смесь очень опасна в обращении -- при попадании ее

на открытые участки тела неизбежен ожог, поэтому с раствором такого состава работать можно только в очках и резиновых перчатках, под вытяжкой. В домашней лаборатории намного безопаснее смесь концентрированной соляной кислоты, пергидроля и воды в соотношении 1:1:3. Сначала растворяют в воде пероксид, затем кислоту.

  

Известен и такой рецепт: в 1 л холодной воды растворяют 20--25 таблеток гидроперита

(твердое соединение пероксида водорода с мочевиной состава (NH2)2 CO *H202), затем осторожно добавляют 100 мл концентрированной серной кислоты. Растворы такого рода - самые "быстрые".

  

Для сведения: в промышленном производстве печатных плат чаще всего применяют

щелочной раствор солей меди, содержащий 65 - 110 г/л хлорида меди (II), 100 - 150 г/л

хлорида аммония, 20 - 30 г/л карбоната аммония, 400 - 500 мл/л 25 %-ного раствора

аммиака. Температура при травлении 45 - 50 °С. Реакция в этом случае такова:

Сu(NH3)4Сl2+Сu=2Сu(NН3)2Сl.     

Отработанный раствор легко регенерируется при продувании в него воздуха: 

4Cu (NH3)2Cl+02+4NH4Cl+4NH40H => 4Cu (NH3)4Сl2+6Н20.  

 

Вместо аммиачного медно-хлоридного раствора иногда применяют аммиачный медно-

сульфатный раствор следующего состава: медный купорос 170--190 г/л, сульфат

аммония 150--170 г/л, водный аммиак 400-- 500 мл/л. Рабочая температура также 45--

50 °С, но травление меди в этом случае протекает медленнее.  

 

Несколько слов о реактивах. Раствор хлорного железа можно получить, например, так:

10 %-ной соляной кислотой заливают в открытом сосуде железные опилки (1 объем на

25 объемов кислоты) и оставляют на несколько дней (осторожно, при этом выделяется

взрывоопасный водород!). Когда раствор приобретет желто-бурый цвет, он готов к

работе. Два способа получения этой соли из доступных веществ уже были описаны в

"Химии и жизни" (1985, No 10, с. 81 - 82). Остальные вещества придется покупать,

доставать -- словом, кустарным способом их не синтезируешь.   

 

Персульфат аммония входит в состав фотографического ослабителя, поэтому его иногда

можно купить в фотомагазинах. Медный купорос бывает в магазинах для садоводов,

пероксид водорода - в аптеках, хлорид натрия - в продовольственных магазинах. 

Предположим, у вас есть все необходимые реактивы. Какой способ травления предпочесть? Для удобства сравнения основные характеристики растворов сведены в

таблицу.

Как травить платы?

  * Предельно возможное увеличение содержания меди в растворе за счет ее

вытравливания с платы.

 

Помимо этих цифр, советуем принять во внимание и то, что при промывке плат после их травления хлоридом железа (III) остатки раствора легко гидролизуются с образованием труднорастворимых основных солей. Кроме того, материал основы способен адсорбировать ионы Fe [3+] , что может ухудшать его изолирующие свойства. А вот растворы на основе солей меди смываются без осложнений. Не проливайте раствор FеСl3: очень нелегко удалить его яркие ржавые пятна с одежды, стен и эмалевого покрытия ванны. 

  У персульфатного раствора также есть недостаток: неравномерный характер вытравливания. Работать с аммиачными растворами можно только на открытом воздухе или под тягой, что не слишком удобно.   Некоторые составы мы не станем рекомендовать для работы в домашних условиях, сообщим же о них только для полноты картины. Например, существуют травильные растворы на основе хлоритов (эти соли взрывоопасны), на основе хромового ангидрида (он ядовит, да, впрочем, и взять его негде), на основе других, еще более редких веществ.  

И последнее. Для нанесения рисунка пользуйтесь покрытием, соответствующим условиям травления. В сильнокислых растворах лучше использовать кислотостойкую

краску (например, НЦ-11), в слабокислых вполне подходит для защиты клей БФ-2.

Если раствор будет нагреваться, целесообразно применить теплостойкую краску.

Что читать о травлении плат: 

  Ильин В. А. Технология изготовления печатных плат. Л., "Машиностроение", 1984.  Верховцев О. Г., Лютов К. П. Практические советы мастеру-любителю. Л., Энерго-

атомиздат, 1987. 

 
 

Комментарии 

 
0 #1 maani 2012-01-12 17:29 Здравствуйте, а попроще можно? Например: Если я смешаю 2 чайные ложки медного купороса и около одной чайной ложки поваренной соли, растворю это примерно в двух столовых ложках кипятка и опущу в этот раствор зачищенную медную проволоку ,то произойдет ли травление? А ещё, как мне зачернить медную проволоку? Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
© 2017 Народные изобретения, технологии
Страница сгенерирована за 0.011914 секунд