Печатная плата своими руками с металлизацией отверстий
Процессы металлизации отверстий являются неотъемлемой частью производства печатных плат (ПП) и от качества их выполнения в значительной степени зависит надежность изделий. Зарубежные специалисты в области надежности сквозных и глухих межслойных соединений показали, что долговременная надежность в значительной степени определяется качеством и однородностью меди, осажденной в отверстии. При этом критическим фактором успешного осаждения однородного слоя меди в сквозном или глухом отверстии является процесс металлизации, предшествующий нанесению гальванической меди.
Химическое меднение
В течение последних нескольких десятков лет в промышленности ПП для придания проводимости отверстиям, в основном, использовалась химически осаждаемая медь.
Изучению механизма и кинетики процесса химического меднения посвящены работы многих исследователей. Среди них можно отметить, например, работу [2]. По представлениям автора процесс химического меднения имеет электрохимическую природу, на что указывает сильная зависимость скорости меднения от потенциала поверхности. Протекание процесса осуществляется вследствие образования на реакционной поверхности множества микрогальванопар из двух совмещенных стадий: катодной (выделения металла) и анодной (окисления восстановителя). Скорость процесса контролируется его анодной стадией.
Процесс химического меднения всегда сопровождается выделением водорода, объем которого эквивалентен количеству осажденной меди. Это указывает на совмещенность процессов выделения меди и водорода. Протекание последнего при потенциалах более положительных, чем потенциал водородного электрода в растворах меднения, свидетельствует о том, что выделение водорода происходит не по электрохимическому механизму из молекул воды, а обусловлено реагированием формальдегида на поверхности металла с образованием электрохимически активного промежуточного вещества и атомарного водорода [3].
Согласно данным этого автора анодная стадия процесса химического меднения суммарно может быть выражена реакцией:
Суммарная же полезная реакция процесса химического меднения записывается уравнением:
Си 2 + + 2СН20 + 40Н — н>
Формальдегид расходуется еще при реакции его диспропорциони-рования (реакция Канницаро) — его совмещенного окисления и восстановления.
Эта реакция протекает как при эксплуатации ванн меднения, так и при их бездействии. При правильно организованном процессе химического меднения доля расхода формальдегида на полезный процесс меднения будет составлять более 90%.
За все годы использования технология химического осаждения меди непрерывно совершенствовалась, и сейчас имеются надежные процессы для изготовления плат со сквозными и глухими металлизированными отверстиями. К таким процессам относится процесс ЭЛХМ 200.
Основные этапы процесса химического меднения ЭЛХМ 200 и режимы обработки показаны в таблице 1.
Таблица 1. Основные этапы процесса химического меднения ЭЛХМ 200 и режимы обработки
Основные этапы процесса химического меднения ЭЛХМ 200
Т процесса, ^
Время обработки, мин
Кондиционирование ЭЛХМ 201
Микротравление ЭЛХМ 202
Предактивация ЭЛХМ 203
Активация ЭЛХМ 204
Химическое меднение ЭЛХМ 205
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
МИКРОТРАВЛЕНИЕ
Назначение этой операции — создание шероховатости поверхности меди, которая обеспечит максимальную адгезию последующих слоев. Раствор ЭЛХМ 202 создает светлую матово-розовую, микрошероховатую поверхность. К его достоинствам следует отнести постоянную скорость травления, что не может обеспечить, к примеру, классический раствор травления на основе персульфата аммония. Микротравитель ЭЛХМ 202 не содержит аммонийной группы, которая, являясь комплексообразовате-лем, при попадании в сточные воды связывает металлы в трудно разлагаемые соединения, что затрудняет их переработку.
ПРЕДАКТИВАЦИЯ
0перация предназначена для устранения возможности загрязнения активатора. После обработки в растворе предактивации заготовки ПП сразу, без промывки, погружаются в активатор.
АКТИВАЦИЯ
Назначение ванны активирования — создание на диэлектрике центров активации в виде частиц металлического палладия, которые являются катализатором процесса химического меднения.
В рабочем растворе оловянно-пал-ладиевого активатора поддерживается концентрация палладия по металлу 0,05…0,07 г/л. Такая низкая концентрация хлористого палладия в сочетании с устойчивым комплексом делает раствор активации очень стабильным. В 1 литре концентрата ЭЛХМ 204Б в режиме корректировки можно обработать ~100 м 2 поверхности. При этом не требуется периодическое прогревание активатора при температурах порядка 90°С.
После активации во время интенсивной промывки плат проточной водой происходит химическая реакция гидролиза олова и адсорбция палладия на поверхности диэлектрика. Не рекомендуется использовать ванны-сборники для улавливания палладия. В ваннах-сборниках происходит быстрое подкисление среды, и гидролиз солей олова начинает тормозиться. Каталитическая активность поверхности диэлектрика снижается.
Достоинством использования раствора с низким содержанием палладия является также существенная экономия драгметалла.
ХИМИЧЕСКОЕ МЕДНЕНИЕ
В растворе химического меднения ЭЛХМ 205, как и в подавляющем большинстве растворов, процесс восстановления меди происходит под действием формальдегида в щелочной среде. Во избежание осаждения меди в виде гидроокисей ионы меди связаны комплексообразова-телем.
Процесс является автокаталитическим, т.е. начинается под действием катализатора — металлического палладия, а затем образовавшиеся центры меди сами катализируют дальнейшее выделение меди.
В состав раствора ЭЛХМ 205 входят следующие вещества:
Основные технические характеристики раствора приведены в таблице 2.
Таблица 2. Основные технические характеристики раствора ЭЛХМ 205
рН
Рабочая температура, °С
Время выдержки, мин
Плотность загрузки, дм 2 /л
Скорость осаждения
0,6…1 мкм за 20 мин при температуре 25…30°С и 1…1.5 мкм при температуре 40…45°С
Необходимо перемешивание раствора воздухом для равномерного распределения температуры и концентраций, а также для предотвращения восстановления ионов меди до металлической, которая может стать инициатором разложения раствора в объеме ванны.
Раствор ЭЛХМ 205 отличается более высокой стабильностью по сравнению с традиционными растворами на основе К-, Ка-виннокислого или динатриевой соли ЭДТА за счет применения нового комплексообразова-теля и низких рабочих концентраций компонентов раствора. Поскольку раствор стабильный, нет необходимости в его постоянной фильтрации, достаточно это делать 1-2 раза в неделю.
Преимущества раствора ЭЛХМ 205 перед традиционными растворами на основе сегнетовой соли или динатри-евой соли ЭДТА:
— осадок меди мелкокристаллический, светлый, легко контролируется в отверстиях;
— покрывает одинаково хорошо как эпоксидную смолу, так и стекло;
— можно использовать любой де-смиринг-процесс;
— высокая стабильность процесса, не требуется фильтрация, медь не осаждается на стенки ванны;
— низкие рабочие концентрации компонентов, что облегчает очистку сточных вод.
ПРЯМАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Как было указано выше, процесс химического осаждения меди сопровождается процессом выделения водорода. У исследователей [1] существует точка зрения, что этот побочный продукт препятствует сплошному и однородному осаждению меди. Пузырьки водорода могут приводить к образованию раковин или просто делать осаждаемый слой более тонким, что впоследствии будет влиять на гальваническое осаждение меди.
Проблема образования газовых пузырьков в значительной степени решается путем модификации потоков раствора и конструкции оборудования. 0днако считать ее полностью решаемой таким способом нельзя.
Один из постоянно дискутируемых вопросов при анализе качества металлизации по шлифам: является ли браковочным признаком наличие разделительного слоя между стенкой металлизированного отверстия и слоем металлизации. Этот разделительный слой проявляется как черная линия на микрошлифе в технологии химической металлизации (обычно при толщинах химической меди 0,5.1 мкм) между химической медью и фольгой или между химической и гальванической медью.
Исследования IPC (Американского института печатных схем) качества ПП [4], изготовленных с применением ряда технологий прямой металлизации, показали отсутствие на микрошлифах разделительного слоя.
Недостатком технологии с применением химического меднения является необходимость использования и, соответственно, необходимость слива растворов, содержащих соли меди, комплексообразователи, а также формальдегид, относящийся к канцерогенам.
Забота об экологии и задача снижения стоимости производства печатных плат побуждали и побуждают разработчиков технологии искать процессы, исключающие химическое меднение. В результате поисков в этом направлении были разработаны процессы прямой металлизации.
Суть этих процессов состоит в том, что проводимость диэлектрических стенок отверстий создается уже на стадии активации, которая осуществляется и в традиционном процессе перед химическим меднением, а сам процесс химического осаждения меди исключается. Проводимость полученного при такой специфической активации слоя достаточна для дальнейшего гальванического наращивания медного столба в отверстиях ПП.
Процессы прямой металлизации, созданные разными фирмами, различаются типом активатора. Есть активаторы на основе графита, углерода, органических соединений. Наиболее близкими к традиционному процессу являются процессы с использованием оловянно-палладиевого активатора.
Назначение олова в оловянно-пал-ладиевых активаторах состоит в стабилизации палладиевого коллоида. После адсорбции оловянно-палладие-вого коллоида на поверхности олово удаляется.
В промышленности используются два варианта оловянно-палладиевой технологии, отличающиеся друг от друга способами повышения проводимости адсорбированного палладия. В одной технологии применяется медесодержащий ускоритель, который обеспечивает осаждение меди на частицы палладия в процессе удаления олова. В другом варианте после адсорб ции оловянно-палладиевого активатора следует обработка, при которой олово удаляется, а на поверхности образуется палладиево-суль-фидная пленка.
В сравнении с различными системами прямой металлизации, оловян-но-палладиевые наиболее близки к традиционно используемым в производстве ПП. 0ловянно-палладиевой является и отечественная система прямой металлизации ПМ 300. 0с-новные этапы процесса ПМ 300 и используемые материалы печатных плат приведены в таблице 3.
Таблица 3. Основные этапы процесса ПМ 300 и используемые материалы
Основным назначением процесса металлизации печатных плат (ПП) является получение токопроводящих участков ПП (проводников, металлизированных отверстий, контактных площадок, концевых разъемов, ламелей и пр.), защита их от растравливания на операции травления меди с пробельных мест и от окисления для обеспечения паяемости ПП.
Для получения металлических покрытий в производстве ПП применяют:
- • химическую металлизацию;
- • гальваническую металлизацию;
- • магнетронное, ионно-плазменное и другие способы напыления.
Составы растворов обусловлены процессами, протекающими при химической металлизации. При разработке составов растворов химической металлизации необходимо учитывать и скорость металлизации, и стабильность раствора, и качество получаемого покрытия, и температуру, при которой наблюдается рациональное соотношение между скоростью процесса восстановления и скоростью протекания побочных реакций. Все перечисленное является важными параметрами растворов химической металлизации, и имеет смысл рассмотреть эти понятия подробнее.
Скорость металлизации — важнейший параметр, характеризующий процесс. Скорость металлизации может быть выражена по-разному, однако наиболее часто ее выражают как толщину осажденного на подложке металла в единицу времени, т. е. мкм/ч. Чтобы вычислить скорость металлизации (w), необходимо взвесить подложку, на которую будет производиться осаждение, до металлизации (т0), после металлизации (ш) и, зная площадь поверхности образца (5), плотность осаждаемого металла (р) и время осаждения (т), определить скорость металлизации по формуле
Выражают скорость металлизации также и в г/(м 2 • ч), т. е. вес осажденного металла на единицу поверхности в единицу времени. Скорость металлизации зависит от большого числа факторов: концентрации реагентов, добавок, температуры.
Кинетические уравнения процессов металлизации имеют степенной вид, причем частные порядки реакции по компонентам довольно часто меняются в зависимости от концентрационного диапазона. Это объясняется тем, что процесс металлизации относится к каталитическим реакциям, в которых зависимость частных порядков реакции от концентрационного диапазона встречается часто ввиду сложного и многостадийного механизма процесса.
Срок жизни раствора — это максимальная продолжительность использования раствора металлизации, которая определяется началом восстановления металла в объеме раствора, т. е. стабильностью. Однако многие современные растворы металлизации вообще исключают образование металла в объеме раствора.
В этих случаях срок жизни раствора связан с накоплением в нем продуктов реакции, загрязнением в результате длительной работы при проведении корректировок. Тут срок жизни раствора лучше характеризовать максимальным количеством покрытия, осаждаемого из единицы объема раствора (г/л). При длительной работе растворов металлизации в них может накапливаться шлам, также у них может повышаться буферная емкость, что сказывается на дальнейшей корректировке.
Стабильность раствора характеризуется тем, выпадают ли из раствора при работе (стабильность при работе) или при хранении (стабильность при хранении) металлические осадки в виде порошков. Вообще растворы химической металлизации, содержащие ионы металла и восстановитель, являются термодинамически неустойчивыми системами и подвержены самопроизвольному разложению — восстановлению металла во всем объеме раствора. Сначала реакция восстановления в объеме является некаталитической, но после образования определенного количества частиц металла она становится каталитической и с ростом поверхности металла ускоряется. При этом она приводит к непроизводительному расходованию реактивов, к ухудшению качества покрытия и в конечном счете к выводу ванны из строя. В [11] отмечается, что изучение некаталитической реакции затруднительно вследствие ее быстрого перехода в каталитическую. Считается, что активационный барьер некаталитического процесса должен быть высоким, так как для начала реакции нужно преодолеть и энергетический барьер окислительно-восстановительной реакции, и барьер, связанный с образованием новой фазы — частиц твердой фазы в объеме раствора. Именно этим объясняется тот факт, что в некоторых растворах металлизации некаталитическая реакция вообще не протекает. Стабильность растворов металлизации определяется возможностью и скоростью образования в растворе металлических зародышей и тем, как будет дальше развиваться процесс: будут ли эти зародыши растворяться или расти. Зародыш, который способен к автокаталитическому росту, можно назвать критическим. Размер критического зародыша можно оценить по термодинамическим уравнениям. Критический радиус зародыша г* выражается следующим уравнением:
nF(Еме ~ FRed )
где а — поверхностное натяжение на границе металл — раствор;
V — мольный объем металла;
и — число электронов, участвующих в реакциях восстановления металла;
F— число Фарадея;
Е и Е d — потенциал металла в растворе его ионов и в растворе восстановителя.
До появления в растворе зародышей сверхкритического размера он остается стабильным. Образование таких зародышей обусловлено протеканием гомогенной реакции восстановления ионов металла до атомов и их объединения в зародыши металла. Вероятность последней стадии тем больше, чем меньше величина г*. Значения критического радиуса зависят от конкретных растворов металлизации и находятся в интервале от 0,3 до 3 нм. Разложение растворов металлизации может ускоряться в результате гетерогенного зародышеобразования на стенках сосудов, пылинках и т. п. Стабильность реальных систем химической металлизации зависит не только от разности потенциалов Е - ERed, но и от значения ? — чем оно отрицательнее, тем менее стабильны частицы этого металла, они могут окисляться другими компонентами раствора, кислородом. Авторы [3] указывают следующие факторы, уменьшающие стабильность растворов:
- 1. Увеличение концентрации реагирующих веществ (в основном восстановителя) и температуры.
- 2. Уменьшение стабильности комплекса металла в присутствии недостаточного количества лиганда или при использовании лиганда, с которым металл образует малопрочный комплекс.
- 3. Увеличение степени загрузки ванны, т. е. соотношения покрываемой поверхности к объему раствора. Влияние этого фактора объясняется тем, что при протекании каталитической реакции какие-то промежуточные или конечные ее продукты переходят с поверхности металла вглубь раствора и там способствуют реакции восстановления.
- 4. Присутствие в растворе твердых частиц катализатора. Это могут быть, например, частицы металла, отрывающиеся от покрытия, или частицы металла-активатора, попадающие в раствор при плохом промывании поверхности после активирования.
- 5. Часто уменьшение стабильности растворов металлизации наблюдается при их длительной работе с применением корректировок растворов. Это может быть объяснено и естественным увеличением вероятности образования зародышей металла в объеме раствора, и накоплением в растворе загрязнений.
Зная причины нестабильности, их можно устранить или хотя бы уменьшить. В целом можно рекомендовать следующие меры стабилизации растворов химической металлизации:
- • снижение интенсивности процесса осаждения металла;
- • использование лигандов, дающих с ионами металла более устойчивые комплексы;
- • умеренную загрузку (степень загрузки не выше 100-250 см7л);
- • фильтрование раствора (это способствует не только удалению примесей, но и удалению мелких частиц металла в случае, если в растворе уже началось объемное разложение);
- • добавки специальных стабилизаторов — веществ, относительно малые количества которых (от 1 до 100 мг/л) значительно повышают стабильность раствора.
Корректировка раствора — это процедура добавления в раствор химического меднения (РХМ) необходимых количеств исходных веществ. Эта процедура проводится по результатам химических анализов растворов химического меднения. Иногда при сложном составе раствора при его корректировке возникают сложности, связанные с довольно малым количеством добавок и невозможностью их определения методами химического анализа. В этом случае приходится учитывать реальные практические наработки и подходить к корректировке РХМ по добавкам, на основании опыта, приобретенного при долгосрочной работе.
Эффективность использования восстановителя обычно характеризуется коэффициентом использования — отношением теоретического количества восстановителя, необходимого для восстановления 1 моль металла согласно стехиометрическому уравнению, к общему количеству прореагировавшего восстановителя. Реальный коэффициент использования обычно ниже 100 % вследствие протекания побочных реакций в объеме раствора или на поверхности покрытия.
Характеристикой раствора металлизации является также чувствительность раствора к активации, выражаемая минимальным количеством активатора на поверхности диэлектрика, обеспечивающим надежное начало осаждения покрытия. Тут наблюдается такая зависимость: чем менее стабилен раствор металлизации, тем легче начинается реакция на активной поверхности.
Говоря о процессах металлизации, нельзя не упомянуть такое явление, как пассивация покрытия. Это явление наблюдается при выходе реакционной системы из оптимального режима. Так, например, при снижении величины pH и увеличении температуры явление пассивации медного покрытия может наблюдаться в растворах, где в качестве лиганда используется тартрат. При этом на каталитической поверхности образуется пленка соединений одновалентной меди и процесс восстановления двухвалентной меди прекращается. В других составах РХМ (трилонатных, например) явление пассивации не наблюдается.
Одна из самых сложных операций при изготовление двухсторонних плат в домашних условиях – это металлизация отверстий, которая требует кучи хим. реактивов и множество операций.
Самым простым способом прокинуть контакт с одной стороны платы на другую – является отверстие с проводником запаянных с обеих сторон. В качестве такого проводника может выступать вывод детали, если к нему есть доступ паяльника. Но на платах с плотным монтажом бывает достаточно сложно найти место под пару отверстий, а простые планарные детали вытесняются безвыводными. Что делать, если нужно будет на плате разместить панельку под многовыводную микросхему, где доступ к её выводам нужен с обеих сторон платы? Об альтернативном способе проложить контакт сквозь отверстие с деталью будет рассказано в статье.
Ответ прост: нужно заранее прокинуть в том же отверстие, где должен будет проходить контакт, проволочку, а лучше многожильный тонкий провод без изоляции, например зачищенный МГТФ.
Для того, что бы такую проволочку было удобно прокинуть – нужно на этапе проектирования печатной плате заложить отверстие большего диаметра и удлинённые площадки для запаивания проволочки с обеих сторон платы, или хотя бы под корпусом детали.
Дорожки с обратной стороны платы и под деталью
На подготовленной плате с обратной стороны платы, относительно корпуса детали, вставляем перемычку в отверстие.
Готовая к запайке перемычке двухсторонняя плата
С противоположной стороны, которая будет закрыта корпусом детали, пригибаем перемычку к контактной площадке и аккуратно припаиваем, не заливая отверстие оловом.
Затем с противоположной стороны платы, откуда вводили перемычку, откусываем лишнее, оставив небольшой хвостик.
Откусываем лишнее от перемычки
оставив небольшой хвостик
Когда все перемычки будут прокинуты, вставляем деталь и запаиваем её выводы вместе с перемычками.
Все проволочки прокинуты
К сожалению, такой способ псвевдо металлизации, не очень удобен и муторный, но на этапе прототипирования и при изготовление единичных конструкций может очень выручить.
Лудил без флюса чтоли, ужас просто!
Да, флюс экономил + не старался. Обычно во время запайки большую часть огрехов исправляю.
такую плату элементарно облудить за минуту, и убдет выглядеть как у меня 🙂
всего навсего нада алюминиевая посудина, вода, лимонная кислота, шарик сплава розе, скотч-брайт или наждачка нулевка(этак на 2-3тыс едениц , можно и мельче), да сама платка и плита кухонная.
многие друзья уже последовали моему примеру, а сам я подсмотрел на ютубе )))
Пробовал Розе, да, плата лудится за минуту, как и паяльником с плоским жалом. Только подготовка и разогрев сплава занимает минут 5. А в этом прототипе за красотой не гнался.
Проглядел Вашу фотку.
Да, у Вас неплохое вышло лужение. Я обычно платки поменьше делаю, вот и обхожусь паяльником, да и ёмкость для больших плат пока не откопал.
Для себя делал на года, да и приятно потом вруки брать, и легко паять.
А я запаиваю волосок припоя, понизив температуру жала. После десяти дырок появляется сноровка и процесс идёт быстро.
Интересная идея. Жаль, только, что нет под рукой тонкого олова, что бы опробовать.
Как вариант еще использовать полые заклепки. На подобии вот этих
На производстве для восстановления металлизации используется. Обязательное условие — это проверка на паяемость.
Когда то давно искал подобные у нас в продаже, но или не там их искал, или у нас их нет(не было).
Продолжение описания процесса металлизации отверстий в домашних условиях начатое в первой части.
Напоминаю: РАБОТАЕМ В ПЕРЧАТКАХ!
Применительно к данному этапу ВАЖНО ПОМНИТЬ СЛЕДУЮЩЕЕ:
1. ЗАГОТОВКИ РУКАМИ КАСАТЬСЯ НЕЛЬЗЯ, ДАЖЕ В ПЕРЧАТКАХ!
2. ОТКРЫТАЯ ЕМКОСТЬ С АКТИВАТОРОМ ЯВЛЯЕТСЯ ИСТОЧНИКОМ АММИАКА! ДЕРЖИТЕ ГОЛОВУ ПОДАЛЬШЕ ОТ НЕЕ!
2. Медицинский зажим (лучше длинный). Кто не в курсе, эта штука выглядит вот так:
Материалы:
1. Моющее средство с мягким абразивом.
2. Моющее средство без абразива.
Вот тот комплект моющих средств, которым я сейчас пользуюсь:
3. Две мягких губки, одна используется с первым моющим средством, другая — со вторым. И путать их не желательно.
4. Самая мелкозернистая шкурка, какую удастся найти или абразивный брусок (твердый поролон с нанесенным абразивом) с наибольшим номером (то есть наименьшим размером зерна).
Подготовка платы к процессу активации делается так:
2. Тщательно проверяем все отверстия на предмет попавшей стружки, завернувшихся заусенцев и прочего.
3. Зачищаем заготовку шкуркой или абразивным бруском. Особых усилий прикладывать не нужно, достаточно довести поверность меди непосредственно вокруг отверстий до уровня остальной меди (на ощупь отверстия перестают ощущаться как выступающие).
4. Тшательно промываем заготовку и проверяем чистоту отверстий. При необходимости отверстия нужно тщательно прочистить и еще раз промыть. На вид все отверстия одного диаметра должны выглядеть одинаково.
5. Моем заготовку губкой с абразивным моющим средством. Тщательно проходимся по всей поверхности заготовки, включая углы и края.
8. Как только все отверстия смочены активатором, поднимаем заготовку над активатором и поворачиваем одним углом вниз и даем возможность излишкам активатора стечь обратно в емкость. Касаясь углом заготовки стенки емкости с активатором (обеими сторонами) снимаем излишки жидкости. Особо усердствовать тут не надо, достаточно будет если активатор не будет капать сам с горизонтально расположенной заготовки. Отверстия продувать тоже не нужно. Если в каком-то из отверстий пленка активатора лопнула, ничего страшного, но самому что-либо делать для очистки отверстий не нужно.
9. Как только излишки активатора стекли в емкость, закрываем емкость с активатором, а заготовку наклоняем под разными углами, стараясь дать возможность активатору растечься как можно равномернее. В процессе заготовка потихоньку подсыхает и активатор перетекает все менее охотно. Как только активатор более-менее ровно распределен по поверхности можно переходить к термообработке. На выходе этого шага заготовка должна выглядеть примерно так:
10. Кладем плату в печь на подставки (я использую маленькие обрезки 2-мм стеклотекстолита), которые касаются заготовки только на самых краях (и ни в коем случае не на отверстиях). Сверху, при необходимости, устанавливаем спай термопары. Его нужно установить подальше от отверстий, но так, что бы он непосредственно касался платы.
11. Включаем нагрев и доводим температуру до 125 (+-5) градусов. При этой температуре заготовку нужно выдержать не менее 10 минут, лучше 12-15. К концу этого интервала плата приобретает следующий вид:
(сорри, из-за засветки от лампы аэрогриля сделать снимок получше не удается, а когда лампа гаснет, то тоже слишком темно, что бы увидеть цвет заготовки).
12. Доводим температуру до 175 (+-5) градусов и выдерживаем при такой температуре 5 минут, лучше 7-8.
13. По истечении времени выключаем печь и открываем крышку (но заготовку не трогаем) давая заготовке остыть. Заготовка при этом выглядит примерно так:
Как только ее температура опустится ниже 100 градусов, заготовку можна доставать. Для этого удобно пользоваться зажимом. Желательно не сильно усердствовать (зажимом довольно легко повредить фольгу на плате) и брать плату за самый край.
14. Слегка ополаскиваем плату в горячей, а затем в теплой воде. После этого снимаем зажим приступаем к отмывке.
15. На плату наливаем много моющего средства без абразива и мягкой губкой легонько начинаем отмывать (пока без воды). Затем переворачиваем плату и повторяем с другой стороны. Затем смываем пену полностью, ополаскиваем мочалку и снова наливаем моющее средство. Теперь мочалкой продавливаем моющее средство сквозь все отверстия, стараясь ничего не пропустить. Наконец смываем всю пену и промываем еще раз заготовку струей воды, стараясь промыть все отверстия. На выходе плата должна выглядеть примерно так:
Во время отмывки усилий прикладывать не нужно, так же не нужно отмывать все до единого пятна. Что смылось, то смылось, что нет, то нет. Попытка отмыть все вероятнее всего приведет к обрыву электрического контакта с медью в отверстиях и к браку. На простоту отмывки и качество заготовки на выходе напрямую влияет равномерность исходного слоя активатора. Применение абразивов на этом этапе также не желательно по той же причине.
Вот, собственно, и все, плата готова к гальванике.
P.S. Заготовка, на которой делались фотки, после 5 минут гальваники (3А/дм2):
Если присмотреться, можно заметить, что отверстия в плате имеют ровный слой меди. Крошечные участки не закрытые медью в самых больших отверстиях затянутся еще за 3-4 минуты.
Update Крупным планом:
До гальваники:
После гальваники:
Платы снимались еще мокрые, так что в отверстиях есть вода, она несколько мешает разглядеть подробности.
В каком-то журнале публиковалась технология их изготовления. Предлагалось протянуть полоску фольги через коническое отверстие (подобие фильерной доски), чтобы получилась трубочка. Потом нужно нарезать трубочку и расклепать с двух сторон в плате.
Похоже, статья была неполная, потому что я до сих пор с трудом представляю, как можно реализовать её на практике в домашних условиях, начиная с изготовления фильеры.
Трудов было затрачено немало, но ничего путного так и не получилось. Конфигурация фильеры должна быть непростой, рабочая поверхность — отполированной, заготовка для неё — калёной, а самое главное – ширина полоски должна быть выдержана с довольно высокой точностью. Разрезать получающуюся трубку – ещё одна задача, да и расклепать тоже весьма непросто.
Содержание / Contents
Недавно понадобилось мне сделать двустороннюю печатную плату. И не просто двустороннюю, а обязательно с переходами между слоями, так как при пайке доступа к противоположной стороне не будет. И не просто с переходами, а с достаточно мощными переходами, потому что по этим переходам предполагается протекание сравнительно больших токов.
Первой мыслью было сделать дополнительные площадки и соединить слои медными заклёпками из подходящего провода, но подсознание протестовало – решение-то неуклюжее…
но как-то не ассоциировались они у меня с заклёпками, пока у одного наконечника не свалился изолятор…
Вот тут-то всё и встало на свои места. В первый момент в голову стали приходить всякого рода развальцовки с фигурной формой рабочей части, весьма желательно, из подзакалённой стали, с отполированной поверхностью. Но, в конечном итоге, решил не заморачиваться и работать подручным инструментом.
↑ Инструмент
Эксперименты показали, что получается вполне функционально, не по заводскому, конечно, но это не важно — неровные края заклёпок скрываются под припоем.
↑ Реализация
Вставляем развальцованную трубку в плату. Лучше, если отверстие в ПП будет максимально соответствовать наружному диаметру трубки наконечника, трубка должна входить плотно, с трудом. Максимально осаживаем пальцами. Специальную трубчатую осадку с молотком применять не стал. Получающийся в результате неполного прилегания развальцовки к плате запас, как раз и идёт на развальцовку заклёпки с другой стороны платы.
Обкусываем заклёпку заподлицо с фольгой. Как показала практика, обкусывать лучше всего бокорезами с плоскими (без фаски) режущими поверхностями.
Дальше совсем просто. Осталось взять керн и развальцевать получившуюся заклёпку.
Пара лёгких ударов по выступающим краям и новенькая заклёпка стоит на своём месте. Иногда, по ситуации, бывает нужно слегка расширить отверстие конусным шилом.
Обрезок наконечника — сплющенную трубку слегка сжимаем пассатижами,
Расправляем шилом, вставляем в плату и развальцовываем расправленный конец
Получаем новую заготовку для пустотелой заклёпки
А дальше – всё по кругу… Вот результат – плата односторонняя
С другой стороны
С другой стороны.
↑ Итого
В плату вставлены как раз те детали, из за которых всё и затевалось.
Надеюсь, моя идея использования кабельных наконечников пригодится согражданам.
Спасибо за внимание!
Металлизация переходных отверстий печатных плат в домашних условиях
Оглавление
Пара ремарок
Краткое описание возможных проблем и сложностей
Для приготовления палладиевого активатора самым проблематичным является поисх хлорида палладия (PdCl2), Pd относится к драг металлам и находится на контролле государства, благо нужно его всего лишь 0.2гр (не палладия, а хлорида, т.е. палладия еще меньше) на активатор, который работает годами. С учетом того что приготовление активатора может не получится с первого раза и про запас обычно 1-1.5гр PdCl2 хватает за глаза.
Второе это поиск самих хим. реактивов, некоторые из них например соляная кислота (HCL) являются прекурсорами и физ. лицам не продаются, но если у вас есть знакомый который может купить по безналу для вас некоторые реактивы для ваших технических нужд то проблем не возникнет.
Третье — это место для приготовления растворов, сами по себе растворы не опасные (при умелом обращении, например активатор — канцерогенен, но он не летает, просто его не нужно пить, вы же не пьете бензин или жидкость для мытья посуды). Сами процессы приготовления всех нужных растворов довольно безобидны, нужно только следовать инструкциям, также соблюдать правила при работе с едкими веществами (кислотами, щелочами) — перчатки, защитные очки, по возможности СИЗОД (средства индивидуальной защиты органов дыхания) и проветриваемое помещение. При использовании растворов они не пахнут, у некоторых — например хим. лужения есть легкий запах но перчаток и пинцета вполне достаточно. Если вдруг кто-то соберется добыть 0.2 г хлорида палладия для активатора то тут все хуже, согласно литературы — царская водка, вонь, но впринципе тоже ничего невозможного.
Ну да ладно не будем пугать, главное настрой — на самом деле ничего особо сложного нет, технология повторена, отработана многоими людьми, ею успешно пользуются многие люди дома, включая меня.
После того как у вас есть все необходимое можно приступать к процессу. Если вас отпугивает наиболее технологичный и удобный в работе способ металлизации, можете поискать в приведенной статье например гипофосфитный метод — он более простой но более трудоемкий в плане изготовления плат.
Структура этой статьи
Данная статья является составной, отдельные разделы (приготовление конкретных растворов) будут представлены в списке ниже, там вы сможете найти дополнительную информацию по конкретному процессу. Сейчас я опишу кратко саму процедуру металлизации и покажу пример изготовления платы в фотографиях.
Читайте также: