Печатные платы

Состав растворов. Растворы, применяемые для химического меднения, отличаются большим многообразием содержащихся в них компонентов, однако в состав каждого раствора обязательно должны входить следующие вещества: соли меди; вещества для связывания медн в комплексную соль (лигапды); вещество-восстановитель (формальдегид); вещество, обусловливающее необходимую величину рН раствора; различные добавки.

В производстве печатных плат получили применение растворы, представленные в табл. 9.

Таблица 9. Состав раствора химического меднения (г/л)

Раствор 1 (ГОСТ 23770—79) является наиболее распространенным и экономичным раствором. Скорость осаждения меди — 2,5 мкм/ч, выдержка плат в растворе — 15—25 мин, толщина осажденного при этом слоя меди менее 1 мкм. В качестве стабилизаторов вместо тиосульфата натрия можно применять сульфид свинца (0,05 г/л) или диэтилдитиокарбомат натрия (0,005—0,01 г/л). Вместо виннокислого калия-натрия допускается применение виноградно-кислого.

Раствор 2 на основе комплексной соли меди с трилоном Б является более устойчивым по сравнению с раствором 1, поэтому раствор 2 характеризуется повышенной стабильностью н в нем достигается возможность осаждения слоя меди толщиной 3 мкм за 15—20 мин при температуре раствора 20—25 °С. Для снижения поверхностного натяжения и облегчения разряда водорода рекомендуется вводить лаурилсульфат натрия в количестве 0,1—0,3 г/л.

Применение раствора 2 при металлизации заготовок допускает возможность исключить операцию предварительного гальванического меднения, так как слой медн толщиной 3 мкм, полученный в результате химического меднения, достаточно прочен и обеспечивает выполнение последующих технологических операций.

Раствор 3 (ГОСТ 23770—79) применяется для металлизации печатных плат как более стабильный раствор, содержащий медь в виде трилонатного комплекса. Раствор может быть также использован для получения толстых слоев меди (25—30 мкм) при условии его непрерывного корректирования слоями меди, едким натром и формалином с помощью приборов автоматического дозирования, которые вводят указанные компоненты по сигналу датчиков-анализаторов. Возможно корректирование раствора по количеству пропущенных через него плат.

Приготовление и корректирование растворов. В отдельных объемах дистиллированной воды растворяют сернокислую медь, комплексообразователь и едкий натр. Затем сливают первые два раствора и при непрерывном перемешивании добавляют раствор едкого натра, после чего раствор в ванне доводят до рабочего уровня водой.

Раствор выдерживают 10—12 ч, фильтруют и корректируют по величине рН добавкой NaOH или H2SO4. Формалин вводят за 15—20 мин до начала работы; стабилизаторы — через 2—3 мин после начала процесса химического меднения в количестве, соответствующем нижнему пределу, установленному рецептурой.

Корректирование раствора 1 производят по данным экспресс-анализа на содержание CU.SO4, NaOH, СН2О ежедневно в начале работы, по виннокислому калию-натрию один раз в 3—4 дня, тиосульфат натрия вводят в раствор в конце работы в количестве 0,001 г/л.

Для предотвращения разложения раствора в период длительного хранения (более 24 ч) необходимо подкислить его до величины рН 5—6 добавлением серной кислоты, при небольших перерывах — подкислять до рН 12,2—12,3.

В случае закисления раствора тиосульфат следует вводить только после подщелачивания до рН 12,4.

Корректирование раствора 2 по меди, щелочи, формалину производят по данным химического анализа. Трилон Б добавляют в количестве от 5 до 7 г/л. через 2—3 дня работы. Для длительного хранения раствора в нерабочем состоянии раствор следует подкислить сериой кислотой до рН 10,0—10,5. Учитывая высокую стоимость этого продукта, а также необходимость исключить сброс в канализацию солей при смене раствора в ваинах химического меднения, поступают следующим образом.

В отработанном растворе химического меднения определяют концентрацию меди и сегнетовой соли, а затем добавляют сернокислую медь до получения концентрации Си2+, эквивалентной KNaC4H406.

После этого раствор подкисляют серной кислотой до рН 3,8—4,3, в результате чего выпадает осадок виннокислой меди. Осадок декантируют, промывают холодной водой, собирают и высушивают при комнатной температуре. Виннокислую медь используют для приготовления свежих растворов.

Вышеприведенная методика позволяет полностью утилизировать ценные продукты (медь и соли виннокаменной кислоты), а также снизить затраты иа обработку стоков, содержащих соли меди.

Основные неполадки при химическом меднении представлены в табл. 10.

Таблица 10. Основные неполадки при химическом меднении

Химическое меднение отверстий в заготовках печатных плат является весьма ответственной операцией, определяющей качество металлизации и соответственно качество плат. При выполнении всего комплекса операций процесса металлизации следует руководствоваться нижеприведенными правилами.

1. Заготовки плат с просверленными отверстиями помещаются в вертикальном положении в кассеты, изготовленные из коррзионно-стойкой стали или нз полимерных материалов (пол и пропилеи, фторопласт).

В процессе меднения и при выполнении предварительных операций необходимо осуществлять возвратно-поступательное движение кассет для того, чтобы растворы циркулировали через отверстия в платах.

2. После каждого цикла операции меднения кассеты следует обработать в одном из травильных растворов для удаления частиц меди, которые могут оседать иа их поверхность в ванне химического меднения.

3. Раствор ванны химического меднения должен непрерывно фильтроваться для удаления механических загрязнений и частиц меди, образующихся в результате восстановления меди иа взвешенных в растворе механических примесях.

4. После активирования плат в совмещенном растворе и промывки в двух улавливателях следует обработка в растворе, содержащем 20—21 г/л NaOH, промывка н загрузка в ваниу химического меднения. В том случае, если производится электрополироваиие, обработка в щелочном растворе ие производится.

5. Если для актнвироваиня используется аммиачно-трилоиатный раствор, то после промывок платы обрабатываются в растворе-восстановителе, содержащем 30— 50 г/л NaH2P02 вместо раствора едкого иатра, независимо от того, производится электрополирование или нет.

G. Платы, имеющие слой химически осажденной меди толшииой более I мкм, рекомендуется термически обработать при температуре 80—90 °С а течение 1 ч.

7. С целью замены в растворах химического меднения дорогой соли винной кислоты (сегиетовой соли) создан синтетический продукт — внио-граднокислый калий-иатрнй. Эта соль, хотя и имеет аналогичный состав, но отличается по структуре от сегиетовой и вследствие этого растворы химического меднения с применением вииограднокислых солей характеризуются худшей стабильностью.

По опыту ряда предприятий достаточно хорошей стабильностью обладает раствор следующего состава:

Сернокислая медь………….. 10—15

Вииоградиокислый калий-натрии……… 60—70

Едкнй натр…………….. 20—25

Кальциинроваииая сода………… 20