Травление печатных плат в растворе персульфата аммония
В интернете описано достаточного много способов, как можно вытравить печатную плату в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. При этом незаслуженно забывается ещё один способ травления – в растворе персульфата аммония. Он сочетает в себе высокую скорость травления, невысокую стоимость ингредиентов, удобство в проведении процесса. Персульфат аммония можно купить в магазинах радиодеталей, стоит он примерно так же, как и хлорное железо.
Он представляет собой белый порошок с лёгким химическим запахом.
Итак, как же вытравить плату в растворе персульфата аммония?
Шаг 1. Подготавливаем плату, с которой необходимо стравить медь. Дорожки можно рисовать несмываемым маркером, лаком для ногтей, либо переводить рисунок с компьютера при помощи ЛУТ, фоторезиста. Я пользуюсь лазерно-утюжной технологией.
Шаг 2. Замешиваем раствор для травления. В инструкции на баночке с химикатом указаны пропорции «250 г персульфата на 500 мл воды», однако при таких пропорциях скорость травления получается очень низкой, а расход огромным. Опытным путём я установил, что скорость травления получается максимальной, если размешивать 1 часть персульфата на 8-10 частей воды (1 : 8-10). Расход порошка при этом получается совсем небольшим. Также не помешает добавить в раствор немного поваренной соли, это положительно скажется на скорости травления. Брать персульфат аммония нужно пластиковой либо деревянной ложкой, никакого металла. Ёмкость также должна быть пластиковой.
Особенность травления плат в персульфате аммония состоит в том, что раствор должен иметь температуру более 40-ка градусов, иначе реакция не будет протекать вовсе. Поэтому воду нужно брать достаточно тёплую, чтобы она не успела остыть, пока плата травится. Перебарщивать в температурой воды также не стоит, могут отойти дорожки. Подогревать плату можно и во время процесса травления, например, на водяной бане либо с помощью самодельной электроплитки, как это делаю я.
Шаг 3. Опускаем плату в тёплый подготовленный раствор. Процесс травления начинается сразу же. Не помешает периодически покачивать плату в растворе, перемешивая его. Преимуществом персульфата аммония является то, что его раствор, в отличие от хлорного железа, остаётся прозрачным, можно наблюдать за ходом процесса не вынимая плату. Кроме того, при травлении в персульфате почти не выделяется пузырьков газа, как в растворе перекиси водорода, дорожки не отрываются, а плата не всплывает на поверхность.
Спустя 20 минут плата полностью вытравилась, теперь остаётся лишь снять тонер, просверлить отверстия, залудить. Таким образом, этот способ травления является хорошей альтернативой популярному хлорному железу и перекиси водорода.
Преимущества:
- Высокая скорость травления.
- Прозрачность раствора.
- Отсутствие пузырьков.
Недостатки:
- Необходимость подогревать раствор.
- Персульфат аммония достаточно редкий товар в магазинах.
Травление печатных плат персульфатом аммония — Личный сайт разработчика
Другие названия: пероксодисульфат аммония, надсернокислый аммоний, E923.
Химическая формула: (NH4)2S2O8 Плотность: 1.98 г/см3. Спичечный коробок вмещает около 15-ти грамм. Хорошо растворим в воде. Растворение идет с поглощением тепла.
При температуре выше 120 0C разлагается с газовыделением вредного едкого дыма. Является сильным окислителем. Не горюч.
Мифы:
Конечно, если вы прольете его на одежду и не смоете, то со временем волокна порвутся, не более. Если сразу смоете мыльным раствором, никаких дырок не будет. Более того, если раствор новый, то он бесцветен. Так что пятен тоже не будет.
2. Травит хуже и дольше хлорного железа.
Все дело в том, что при приготовлении раствора персульфата необходимо соблюдать концентрацию. Та концентрация, которая написана на банках, продаваемых в магазинах (1 часть персульфата аммония на 2 части воды), нормально не травит! Во-первых, большое газовыделение может разрушить дорожки ЛУТ-тонера/фоторезиста при продолжительно травлении (вот такой
3. Чтобы быстро травить плату, требуется постоянно подогревать раствор.
Нет. Как правило, быстро надо сделать штучный (непериодический) заказ. Для этого можно в раствор персульфата добавить поваренной соли в концентрации 1:50-25 (то есть 20-40 грамм соли на 1 литр воды. Происходит реакция с выделением тепла. Раствор получается соответственно без видимого и с минимальным газовыделением(!)). Травление пойдет быстро уже при комнатной температуре воды. Без увеличения времени травления можно уменьшить концентрацию персульфата до 1:10, а соли увеличить до 1:20 – в этом случае раствор надо подогревать, а плату – периодически покачивать. Без подогрева время травления увеличивается на 10 минут. Однако, из-за газовыделения долго хранить такой раствор нельзя. При реакции выделяется озон. Более того, при бОльшей концентрации соли/персульфата в растворе может произойти сильное нагревание раствора с выделением хлорида азота и хлораминов.
Плюсы:
1. Раствор персульфата аммония после разведения бесцветен, как вода.
2. По мере выработки раствор меняет цвет постепенно до аквамарина (цвет морской волны).
3. Плату можно брать руками (если у вас нет аллергии, конечно).
4. Травление идет намного более равномерно по всей поверхности платы в сравнении с хлорным железом.
5. Гарантированная норма расхода порошка аммония персульфата: 1 грамм на 5кв.см медной фольги толщиной 35мкм. Расчетная норма – 0,7 грамм.
Минусы:
1. Чувствителен к типу воды. Лучше использовать дистиллированную воду (применяют для растворения электролита в аккумуляторах). Или очищенную бутилированную без солей. С водопроводной травление происходит несколько дольше.
3. По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности.
Как вытравить плату в домашних условиях с помощью персульфата аммония
Радиолюбительство – это очень интересное техническое хобби, но что, если вы желаете поставить производство своих самоделок на поток? Для этого нужно научиться самостоятельно изготавливать печатные платы.
Как вытравить плату в домашних условиях? Эта статья научит вас изготавливать их быстро и легко с помощью персульфата аммония. Также вы сможете научиться лудить печатные дорожки и наносить защитный слой.
Шаг 1: Что вам потребуется
Химикаты:
- Пероксодисульфат натрия – Na2S2O6(O2).
- Карбонат натрия (кальцинированная сода) – Na2CO3 (опционально, только при использовании сухого пленочного фоторезиста).
- Дистиллированная вода.
- Гидроксид натрия – NaOH.
Материалы:
- Печатная плата с фотопокрытием.
- Пленка для печати на принтере.
Инструменты:
- Дрель.
- Электролобзик (если вы планируете что-то вырезать).
- Инструмент для резки листового материала Nibbler (может пригодиться).
- Пластмассовый пинцет.
- Наждачная бумага или напильник.
- Кисть.
- Устройство экспонирования с ультрафиолетовой лампой.
- Устройство для травления и горелка для нагрева.
Другое:
- Перчатки.
- Низкий широкий контейнер (фотованночка).
- Защитные очки.
- Воронка (для слива жидкостей в бутылки).
Опционально:
- Пленка для производства плат (сухой пленочный фоторезист)
- Ламинатор.
- Средство для химического лужения (жидкое олово).
Шаг 2: Создаем и распечатываем макет
Воспользуйтесь своим любимым программным обеспечением для разработки макетов (например, Cadsoft eagle).
Откройте настройки слоев и включите медный слой (верхний или нижний, в зависимости от типа), площадки и размерные слои.
Положите в принтер несколько прозрачных пленок для печати.
Нажмите кнопку печати и распечатайте шаблон в оригинальном масштабе. В зависимости от типа вашего принтера, может потребоваться печать шаблона в двух экземплярах, а затем склейка двух распечатанных пленок друг с другом, чтобы получить полностью светонепроницаемое изображение (максимально плотное).
Если позже вы хотите использовать шаблон для мест пайки, сделайте следующее:
Вернитесь в программу и откройте настройки слоев. Теперь включите только верхний стоп-слой или нижний стоп-слой (опять-же, в зависимости от типа).
Повторите пункт 4.
Шаг 3: Экспонируем
- Снимите защитную пленку. Старайтесь не касаться медной стороны платы после снятия пленки.
- Наложите напечатанный макет на медный слой.
- Поместите печатную плату с наложенной на нее пленкой между двумя стеклянными пластинами, чтобы прижать пленку к поверхности. Воспользуйтесь магнитами для фиксации стеклянных пластин (как показано на рисунке).
- Теперь подвергните воздействию ультрафиолетового излучения. Достаточно облучать заготовку ультрафиолетовой лампой мощностью 25 Вт в течение 5 минут.
Шаг 4: Проявляем
Пришло время надеть перчатки и защитные очки. Не снимайте их в течение всего процесса травления.
- Приготовьте проявитель: 10 грамм NaOH растворите в 1 литре воды.
- Поместите только что облученную ультрафиолетом плату в проявитель.
- Чтобы ускорить процесс проявки, аккуратно потирайте кисточкой.
- Проявляйте таким образом плату в течение примерно 30 секунд, пока фоторезист не растворится. Оставьте плату в растворе еще на некоторое время, чтобы быть уверенным, что весь фоторезист исчез.
- Промойте водопроводной водой и переходите к следующему шагу.
ПРИМЕЧАНИЕ:
После окончания проявки, вылейте проявитель в раковину. Этот раствор может использоваться в качестве очистителя труб от засоров.
Шаг 5: Травление
- Приготовьте смесь для травления: 250 грамм пероксодисульфата натрия (Na2S2O6(O2)) растворите в 1 литре дистиллированной воды.
- Залейте смесь в устройство для травления и нагрейте ее до температуры 50 градусов Цельсия (не перегревайте раствор, так как пероксодисульфат начинает разрушаться при температуре выше 50 град. С). Если у вас нет устройства для травления, залейте раствор в термостойкую емкость и поставьте емкость на плиту или горелку для нагрева до температуры 50 град. С.
- Как только смесь для травления достигнет необходимой температуры, поместите печатную плату в устройство для травления и включите подачу воздуха (если вы используете термостойкую емкость, то просто перемешивайте раствор).
- Стравливание меди длится в течении нескольких минут.
- Промойте водопроводной водой.
- Если вы пользовались устройством для травления, слейте с него раствор в герметичную емкость, иначе устройство может быть повреждено.
ПРИМЕЧАНИЕ:
После травления нескольких печатных плат, раствор для травления начнет синеть и становиться малоэффективным. Когда время процесса травления сильно увеличится, раствор нужно заменить на свежий, а старый – утилизировать как химический отход.
Предупреждение: использованный раствор содержит растворенную медь, которая негативно воздействует на окружающую среду.
Шаг 6: Лужение (опционально)
- Удалите остатки фоторезиста с помощью ацетона.
- Налейте средство для химического лужения (жидкое олово) в широкий контейнер.
- Погрузите в жидкое олово печатную плату на 5-10 минут.
- Извлеките из жидкости и промойте ее водопроводной водой.
- Слейте жидкое олово обратно в емкость посредством воронки. Храните емкость в недоступном для детей и домашних животных месте.
ПРИМЕЧАНИЕ:
Средство для химического лужения можно использовать повторно, но через некоторое время его эффективность снизится и его необходимо утилизировать.
Шаг 7: Сверлим
- Возьмите дрель и сверло подходящего диаметра.
- Если у вас есть сверлильный станок, то используйте его.
- Обеспечьте место работы хорошим освещением.
- Просверлите все необходимые отверстия.
- Очистите.
Шаг 8: Сухой пленочный фоторезист (следующие несколько шагов необязательны)
Перед началом работы включите ламинатор на прогрев.
- Подготовьте пленочный фоторезист.
- Приглушите свет и выньте пленку из светонепроницаемой упаковки.
- Возьмите два куска прочной липкой ленты и приклейте их к верхней и нижней части одного угла.
- Затем раздвиньте ленты, как показано на рисунках. Пленка разделится на два слоя: один светлый, другой зеленый. Выбросьте светлую пленку в мусор, а зеленую будем использовать.
- Зеленая пленка имеет две стороны: одна матовая, другая глянцевая. Наложите зеленую пленку матовой стороной на плату со стороны печатных дорожек. Убедитесь, что под пленкой нет воздушных пузырьков.
- Ламинатор должен прогреться до температуры около 150 град. С. Положите печатную плату на лист бумаги и пропустите ее через ламинатор от 2 до 5 раз. Убедитесь, что вся печатная плата прогрелась.
Шаг 9: Экспонируем ламинированную плату
- Возьмите шаблон для мест пайки, изготовленный на шаге 2, и совместите его с дорожками.
- Снова зажмите печатную плату с шаблоном между двумя стеклами и зафиксируйте их мощными магнитами.
- Облучите ультрафиолетом (на это уйдет около 6 минут с лампой 25 Вт).
- Далее оставьте плату в темном месте примерно на 1 час.
Примечание. Области, которые не подвергались воздействию ультрафиолетового излучения, будут удаляться.
Шаг 10: Проявляем пленку
- Приготовьте проявитель: 10 грамм карбоната натрия на один литр воды (для проявки будет достаточно 100 мл раствора).
- Удалите прозрачную пленку с платы с помощью клейкой ленты (как показано на рисунке).
- Поместите в проявитель и, используя кисть, проведите процесс удаления защитного слоя.
- После удаления ненужной пленки, выньте плату из раствора и промойте водопроводной водой.
Шаг 11: Закаливаем пленку
Возьмите печатную плату и закалите пленку, подвергнув ее воздействию ультрафиолета. С лампой мощностью 25 Вт это займет около одного часа (закаляйте пленку в течение получаса, затем дайте остыть и оставьте под лампой еще на полчаса).
Чтобы убедиться, что пленка затвердела, попробуйте поцарапать ее ногтем: она должна быть твердой.
Шаг 12: Разрезаем
Теперь нужно разрезать плату.
- С помощью инструмента для резки листов (nibbler), обрежьте вашу плату.
- Для разрезания можно использовать электролобзик.
- Напильником или шлифовальным диском обработайте края.
Шаг 13: Печатные платы готовы
Вы сделали это и теперь знаете как травить платы в домашних условиях! Вот так просто можно наладить производство печатных плат.
Посмотрите на фотографии: изделия получаются довольно хорошего качества!