нанесение оловянно-свинцового металлорезиста на поверхность заготовки печ

[stalkerzone32]

Здравствуйте уважаемые химики. В последнее время серьёзно занимаюсь дома электроникой - и в частности возникла потребность производить печатные платы с высокой точностью...-Тонкими дорожками и чёткими контактными площадками(размеры контактных площадок бывают 0,3мм/3мм - прямоугольные - но не суть). При разводке таких печатных плат получается уйма переходных отверстий. - У меня на плате площадью чуть меньше пачки сигарет было 241 переходное отверстие и 405 контактных площадок. В связи с чем я решил воспользоваться для изготовления данных плат плёночным водно-щелочным фоторезистом. - И потом гальванически осаждать медь в переходные отверстия. Опишу ниже задуманный процесс и проблемы возникшие по ходу дела - которые собственно требуется решить.

Стадии задуманного технологического процесса:

1. Подготовка заготовки из фольгированного текстолита(резка и зачистка).

2. Сверление отверстий и снятие заусенцев с их краёв.

3. Нанесение основы CRAMOLIN GRAPHITE(графитовый проводящий лак) на стенки отверстий.

4. Электрохимическое осаждение меди из раствора кислотного электролита следующего состава(для 3л электролита меднения - т.к. в качестве электролизёра использую пластиковое 5-и литровое ведро, аноды и катодная штанга из медной проволоки сечением 4 мм2, плотность тока 1,75 А/дм2):

H20 1,992л

H2SO4 0,768л (кислотный электролит для АКБ плотностью 1,28 г/см3)

CuSO4 240г (порошок - куплен в хозмаге в пакетиках по 100г)

5. Нанесение плёночного фоторезиста ПФ-ВЩ (негативный).

6. Засветка фоторезиста по изготовленному заранее фотошаблону

6. Проявка фоторезиста в растворе кальцинированной соды. -После проявки хотел получить рисунок дорожек из фоторезиста на поверхности меди

с защищёнными фоторезистом переходными отверстиями(тентинг метод).

7. Травление в хлорном железе.

8. Горячее лужение.

9. Пайка деталей.

10. Нанесение защитного покрытия на основе акриллового пластика(из балончика - CRAMOLIN PLASTIK).

- Прошу сильно не пинать за пропуск некоторого числа технологических операций - делать думал дома и для себя - и разнообразием реактивов Брянск не отличается.

Вобщем задумал я технологически осуществить это так - но не оплучилось. - Накосячил на этапе гальванического осаждения меди. - Сопротивление отверстий хорошее - меньше Ома, медь осадилась мелкокристаллическая - после зачистки блестит как зеркало. - Но рядом с отверстиями (рядом с каждым отверстием) наблюдаются канавки - как царапины... - И шлифовка не помогает. -Данные канавки по моему мнению получились из - за выделения миропузырьков газа в процессе наращивания слоя меди в переходном отверстии. С учётом данного негативного опыта(изготавливаю плату по данной технологии в первый раз) решил изменить тезнологический процесс следующим образом:

1. Подготовка заготовки из фольгированного текстолита(резка и зачистка).

2. Сверление отверстий и снятие заусенцев с их краёв.

3. Нанесение основы CRAMOLIN GRAPHITE(графитовый проводящий лак) на стенки отверстий.

3. Нанесение плёночного фоторезиста ПФ-ВЩ (негативный).

4. Засветка фоторезиста по изготовленному заранее фотошаблону.

5. Проявка фоторезиста в растворе кальцинированной соды. -После проявки хочу получить рисунок из фоторезиста на меди закрывающий не дорожки а пустые места - которые в конце должны быть стравлены хлорным железом.

6. Наращивание слоя гальванической меди на поверхность переходных отверстий и незащищённые фоторезистом дорожки(удавалось получить слой меди около 0,125мм).

7. Нанесение оловянно-свинцового металлорезиста поверх меди- обязательно из сернокислого электролита.

8. Удаление фоторезиста в слабом растворе NaOH (средство для чистки труб "Крот").

9. Травление в растворе хлорного железа(или медного купороса с пищевой солью).

10. Оплавление поверхности металлорезиста и пайка деталей.

11. Нанесение защитного покрытия на основе акриллового пластика(из балончика - CRAMOLIN PLASTIK).

 

- Вот тут-то у меня и возникла проблема в решении которой я хочу попросить Вашего совета - уважаемые химики. - А заключается она в том что ...- стыдно сказать :-) - Я не знаю как приготовить электролит необходимый для нанесения металлорезиста. Не могу даже достать SnSO4 для приготовления электролита оловянирования(в Брянске наверняка нет - а через интернет заказывать дорого, долго и муторно - как и специальные добавки для блеска). - В книге "Прикладная электрохимия" проф. Томилова А.П.(оттуда узнал как приготовить электролит меднения) я узнал что для оловянирования электролит можно приготовить смешав SnSO4(54г/л)c H2SO4(100г/л). -Имеется раствор серной кислоты для свинцовых АКБ - плотностью 1,28г/см3 что соответствует концентрации серной кислоты в нём приблизительно 25...35%(взял канистру 5л в магазине автозапчастей). - А как я узнал из литературы олово в таком растворе серной кислоты растворяться не станет - по крайней мере без нагрева... - Я конечно же думал над тем чтобы выпарить из данного раствора кислоты воду для повышения концентрации H2SO4 - но страшновато травануться - дома как никак... - Есть у меня паяльная ванночка-думал использовать в качестве нагревателя( CT-11C - кому интересно - есть на чип и дипе - диаметр ванночки 38мм) - с регулятором температуры - 200 градусов Цельсия мог бы выставить - но нет стеклянной специальной химической посуды :-( - Да и SnSO4 - ведь для электролита оловянирования - а у меня оловянно-свинцовый сплав - хочу электрохимически осадить на плату припой ПОС-61 - без канифоли разумеется :-) - Вот в чём нужна Ваша помощь уважаемые. - Подскажите пожалуйста как можно гальванически осадить оловянно-свинцовый сплав на медь. - Желательно электролит по проще. - Блеск не нужен - всёравно оплавлять потом - при пайке... -Важно чтобы электролит был на основе H2SO4 - т.к. фоторезист гальванически стоек - но растворяется в растворе NaOH.

Жду Ваших предложений по данному вопросу. Заранее спасибо. С уважением Сергей.

[ksilabs]

Для покрытия припоем Sn60/Sb40 обычно используется электролит на основе фторборатов свинца и олова и большим количеством свободной фторборной кислоты. Очень большим. Такой электролит имеет высокую РС и очень хорошо ложится в переходные отверстия. Аноды используют из того же сплава, Sn60/Pb40. В электролит кроме указанного добавляют пептон или столярный клей, очень хорошо добавить еще isethionate натрия. Электролит получается даже не кислый, а очень кислый и фоторезист его очень хорошо переносит. Последняя мода - пользовать метансульфоновую кислоту и метансульфонаты свинца/олова вместо фторборатов и HBF4, но я лично по-старинке пользуюсь фторборатным электролитом. Тем более, что фторбораты свинца/олова специально для этой цели продает Alfa Aesar, а метансульфонаты еще надо поискать.

 

Относительно того графита или как его там в отверстия - я лично сомневаюсь, чтобы из того получилось что-то хорошее. Это какой-то сильно радиолюбительский (в плохом смысле) способ. Классически в отверстия осаждается тонкий слой никеля (или меди) после активации хлоридом палладия, на который гальваническим способом наращивается медь.

 

Травить надо персульфатом аммония, хлорное железо не годится. Если травить персульфатом аммония, то можно вместо олова/припоя использовать покрытие никелем, персульфат его не ест. Но с паяемостью могут быть проблемы, потому олово/припой таки лучше. Можно попробовать никель-олово, такое покрытие неплохо паяется, но я не знаю чтоб такое применяли и как у тех электролитов с РС, т.е. нормально ли оно сядет в отверстия.

 

Для того, чтобы нормально осадить металл в отверстия, раствор необходимо интенсивно перемешивать (например, воздухом) и качать катодную штангу с той платой.

 

Разрыв в покрытии на кромке отверстия - это было когда-то бедой в производстве ПП потому в СССР отверстия под металлизацию зенковали, что сильно повышало надежность.

[antabu]

У чисто оловянного покрытия один недостаток - со временем растут усы и замыкают дорожки. Против этого из сернокислых электролитов осаждают олова с добавками висмута, никеля или кобальта. Если травить медь (как у нас) аммиачным травителем, годится даже тонкое хим. олово, из него усы не вырастают. Литература есть тут:

http://www.galvanicworld.com/liter/books/

http://www.galvanicrus.ru/lit/books.php

[stalkerzone32]

Для покрытия припоем Sn60/Sb40 обычно используется электролит на основе фторборатов свинца и олова и большим количеством свободной фторборной кислоты. Очень большим. Такой электролит имеет высокую РС и очень хорошо ложится в переходные отверстия. Аноды используют из того же сплава, Sn60/Pb40. В электролит кроме указанного добавляют пептон или столярный клей, очень хорошо добавить еще isethionate натрия. Электролит получается даже не кислый, а очень кислый и фоторезист его очень хорошо переносит. Последняя мода - пользовать метансульфоновую кислоту и метансульфонаты свинца/олова вместо фторборатов и HBF4, но я лично по-старинке пользуюсь фторборатным электролитом. Тем более, что фторбораты свинца/олова специально для этой цели продает Alfa Aesar, а метансульфонаты еще надо поискать.

 

Относительно того графита или как его там в отверстия - я лично сомневаюсь, чтобы из того получилось что-то хорошее. Это какой-то сильно радиолюбительский (в плохом смысле) способ. Классически в отверстия осаждается тонкий слой никеля (или меди) после активации хлоридом палладия, на который гальваническим способом наращивается медь.

 

Травить надо персульфатом аммония, хлорное железо не годится. Если травить персульфатом аммония, то можно вместо олова/припоя использовать покрытие никелем, персульфат его не ест. Но с паяемостью могут быть проблемы, потому олово/припой таки лучше. Можно попробовать никель-олово, такое покрытие неплохо паяется, но я не знаю чтоб такое применяли и как у тех электролитов с РС, т.е. нормально ли оно сядет в отверстия.

 

Для того, чтобы нормально осадить металл в отверстия, раствор необходимо интенсивно перемешивать (например, воздухом) и качать катодную штангу с той платой.

 

Разрыв в покрытии на кромке отверстия - это было когда-то бедой в производстве ПП потому в СССР отверстия под металлизацию зенковали, что сильно повышало надежность.

 

 

Спасибо уважаемый ksilabs. Персульфат аммония реально в Брянске купить - куплю. Аноды я выгнул из припоя ПОС-61 и пропаял поперечины. Насчёт столярного клея - подскажите пожалуйста

какой именно - что он должен содержать - или марку. - В Брянске видел разные марки столярного клея. А можно поподробнее про приготовление фторборатного электролита? И как Вы

связывваетесь с Alfa Aesar ссылочку на сайтик можно? Надеялся конечно обойтись теми реактивами что есть в Брянске - но думаю не получится... - Думал купить борной кислоты и как то получить

фторборной кислоты. -Но я так понимаю без плавиковой кислоты это нереально...- а её мне не достать.

-Я так понимаю порошок фторборатов растворяется в водном растворе фторборной кислоты. - А фторбораты олова и свинца покупаете по отдельности? - или ини идут уже смесью?

- Поначалу - когда открывал тему раздумывал что применять - оловянирование или покрытие сплавом - сейчас уже готовы аноды из ПОС-61. - Оловянно-свинцовый припой дешевле чистого олова.

Так что надежда использовать сернокислый электролит потеряна окончательно. Кстати насчёт паябельности никеля без активного флюса тоже очень сомневаюсь - а применять активный страшно - если нельзя качественно отмыть - лучше не отмывать вообще - а значит и не использовать активный флюс. - Да и аноды не из чего делать - никеля нет.

-Кстати спасибо за ответ antabu. Насчёт усов слышал. - Но как-то не подумал что они будут помехой при травлении.

- Сайты из поисковика по Alfa Aesar находятся - но интересно всёже на какой Вы уважаемый ksilabs пишите Alfa Aesar. - Они почтой отсылают? - или обязательно приезжать забирать? - И работают ли они с простыми смертными - или только с организациями? Возможно я уже находил их сайт - скажите пожалуйста - у них на сайте прайс лист есть ?

Насчёт графита - согласен :-) -Любительская технология - но я занимаюсь этим для себя а не на работе. -Кстати - а хлорид палладия физическим лицам разве продают? Мне когда-то технологи говорили что не продают палладий физическим лицам - только юридическим - и дорого.

- Но за 8 часов на графитовую основу у меня осаждался слой меди с сопротивлением меньше Ома - по току правда не проверял. - Но пробовал сдирать слой гальванической меди и меди из переходных отверстий - он не уступает по прочности меди которой покрыт текстолит. - Когда сдирал слой гальванической меди сверху переходного отверстия - выдирало из отверстия медь трубочкой.

-Надо сказать довольно прочной трубочкой сильно напоминающей пистончик :-) -Я сверлю отверстия под переходные сверлом 0,5 мм - плотность монтажа позволяет. - Думаю без осаждения подслоя меди с активацией хлоридом палладия при более мелких отверстиях не удастся обойтись. - Но пока c самым мелким диаметром отверстия равным 0,5мм - прокатывает.

Насчёт перемешивания раствора и качания катодной штанги - подумаю насчёт привода на шаговых двигателях - когда собиру новый программатор :-) -Думаю должно помочь устранить дефекты канавки в гальванически осаждённой меди возле отверстий. - Тогда бы вообще не знал бед - использовал бы тентинг метод и горячее лужение по месту - только контактных площадок. - Конечно и электролизёр нормальный можно было бы собрать(с растоянием между анодами и катодом до18см - сейчас около 6см) - но меня родня тогда вообще убьёт :-) - На тот что сейчас - пластмассовое 5-и литровое ведро смотрят недобро

- приходится электролит сливать в пласиковые бутылки :-)

После сверловки я более крупными свёрлами - и без дрели - пальцами прямо сверло крутил - снимал заусенцы - и при этом кромки раззенковывались немного - действительно помогает.

Может и вправду отказаться от нанесения металлорезиста в пользу тентинг метода? - да помучиться 8 часов с помешиванием электролита и покачиванием катодной штанги для получения

равномерного слоя меди на поверхности заготовки печатной платы - ровного настолько чтобы нанести плёночный фоторезист без дефектов рисунка. Как думаете ksilabs?