Печатные платы

Июнь 2007

По мере накопления в растворе солей меди этот раствор практически ничем не отличается от приведенного выше медно-хлоридного. Большой интерес представляют перекисные растворы на основе серной кислоты. В сернокислой среде в процессе травления получается химически чистая соль CuS04, которую можно применять для приготовления растворов химического меднения и этим осуществить параллельное протекание субтрактивных и аддитивных процессов, регулируя их объем количеством осаждаемой и вытравливаемой меди, создав безотходную по медн технологиючпроизводства печатных плат. Растворы сернокислотного типа, кроме того, можно применять при травлении плат с металлорезистом в виде сплава олово—свинец (ПОС-60). Хлорно-медный щелочной раствор наиболее распростраиеи в производстве печатных плат. В аммиачной среде соли меди образуют комплекс

CuCI2-f-4NH4OH -* Cu(NH3)4C!-f-4H20.

Аммиачная комплексная соль двухвалентной меди является окислителем и растворяет медь по реакции

Cu(NH3)4Cl2-f-Cu — 2Cu(NH3)2Ci.

Отработанный раствор, содержащий одновалентную медь, легко регенерируется посредством окисления кислородом воздуха:

2Cu(NH3)2CI +,/20j-f-2NH4Cl + 2NH,OH -’2Cu(NH3)4Cl-f-3H20.

Раствор состоит из 65—110 г/л СиС12, 100—150 г/л NH4CI, 20—30 г/л (NH4)2C03, 400—500 мл/л NH4OH, рН 8,5—10,5. Температура раствора 45—50 °С, плотность v= 1080-s-1100 кг/м3, боковое подтравливаиие 20—30 мкм. Максимальная скорость травления 20—25 мкм/мин, емкость по меди 60—80 г/л.

Регенерацию раствора можно осуществить в ручном исполнении или автоматически. При ручном исполнении сливается 1/2 раствора, в оставшуюся часть вводится 100—115 г/л NH4C1 и разбавленный NH4OH до рН 9,5—9,8. Слитый раствор подлежит обработке с целью утилизации меди.

С помощью датчиков температуры, плотности и кислотности раствора на дозирующие устройства подается сигнал, по которому раствор автоматически корректируется. Окисление Си+ в Cus+ происходит непрерывно вследствие воздействия кислорода воздуха при струйном методе обработки. По достижении у = 1300 кг/м3 подается сигнал на насос, который откачивает половину раствора и подкачивает порцию свежего раствора, состоящего из смеси NH4C1 и (NH4)2C03. При снижении рН до 8,5 по сигналу датчика рН открывается вентиль баллона с газообразным аммиаком и происходит насыщение раствора аммиаком, которое прекращается по достижении рН 9,5—9,8.

Корректирование раствора газообразным аммиаком приводит к его повышенному расходу вследствие большой летучести аммиака. На ряде предприятий освоен метод корректирования травителя раствором следующего состава: хлористый аммоний — 150 г/л; аммиак (25 %-иый) — 400—500 мл/л.

Раствор вводится по сигналу датчика рН. Автоматически цикл регенерации предусмотрен в линии щелочного травления, представленной на рис. 11.

Утилизация" меди из травильных растворов на основе хлорида осуществляется осаждением меди в виде окиси меди действием при нагреве и барботировании смеси воздухом. При этом происходят следующие реакции: для кислых растворов

CuCl2 + 2NaOH– CuO + 2NaCi + Н20;

2CuCI+2NaOH + ‘/202 -► 2CuO + 2NaCi + H20;

для щелочных растворов

Cu(NH3)4C!2 + 2NaOH -* CuO + 2NaCI + Н20 +4NH3>

Cu(NH3)2CI+2NaOH + ‘/202 -► CuO + 2NaCI +H20 + 4NH3.

Количество NaOH, необходимое для осаждения меди, берется по стехиометрическим соотношениям с добавлением 50 %, чтобы создать его избыток и обеспечить полноту осаждеиня. Осадок окиси меди после декантации 2—3 раза промывается водой, сушится и упаковывается в тару (ящики, полиэтиленовые мешки и т. п.). Ка-рабашский медеплавильный комбинат (Челябинская обл.) принимает окись меди, полученную вышеуказанным способом, па переработку.

Недостатком медно-аммиачных травителей является загрязнение атмосферы аммиаком и сточных вод аммонийными солями, которые, попадая в систему очистных сооружений, могут образовать комплексные соединения тяжелых метвллов (никель, медь и др.) и утечку нх из нейтрализаторов в очищенные стоки.

К числу других щелочных растворов относят хлоритные и медно-сульфатные.

Хлорит натрия NaCI2 относится к категории сильных окислителей и растворяет медь в аммиачной среде по реакции

NaC102 + 2Cu + 4NH4C! + 4NH4OH -► 2Cu (NH3) 4CI2 + NaCi +

+ 6H20.

CuCI2-f-Cu->2CuCI2.

Таким образом, в растворе травления содержатся следующие продукты: FeCI3, FeCb, СиСЬ, CuCI. Для травления используется раствор FeCI3 плотностью 1300 кг/м3, что соответствует концентрации 400 г/л; температура раствора — до 35 °С. Боковое травление — 40—66 мкм, ёмкость по меди 1—75—105 г/л, максимальная скорость травления —35 мкм/мин.

1 Емкостью по меди называют предельно допустимое увеличение концентрации меди в растворе за счет вытравливания ее с плат.

Раствор обладает высокой скоростью травления н емкостью по меди, однако его применение в настоящее время ограничивается по следующим причинам.

При промывке плат после травления остатки травильного раствора легко гидролизуются с образованием труднорастворимых основных солей железа:

FcCi3 + H20 -" Fe(OH)Cl2 + HCl.

Фенольные смолы диэлектрика частично обладают свойством ионообменных смол и адсорбируют ионы Fe3 + , поэтому в производственных условиях на платах часто снижается сопротивление изоляции диэлектрика.

Отработанный раствор очень трудно поддается регенерации и практически невозможно его автоматическое корректирование в процессе травления.

Раствор невозможно использовать в позитивном методе изготовления печатных плат при наличии оловянно-свинцового покрытия, так как хлорное железо растворяет это покрытие.