Хлорное железо рецепт для травления

4.6.2. Травильный раствор на основе хлорного железа

Этот раствор наиболее распространенный, в его состав обычно входит небольшое ко­личество соляной кислоты. Суммарная химическая формула процесса травления 2FeCl₃+Cu  CuCl₂+2FeCl₂.

При изготовлении печатных плат предельная концентрация меди в травильном рас­творе составляет 50. 60 кг/м 3 , затем раствор регенерируют. Концентрация (плотность) рас­твора хлорного железа также оказывает существенное влияние на качество травления. Удельный вес раствора должен быть 1,36 . 1,38. Установлено, что в более разбавленных растворах хлорного железа травление происходит быстрее, чем в концентрированных, одна­ко такие растворы очень быстро теряют свою окислительную способность и скорость трав­ления быстро снижается. На практике пригодность раствора для травления часто определяют по цвету и раствор, изменивший окраску от коричневой до темно-зеленой, заменяют свежим.

Для уменьшения подтравливания печатных проводников в раствор хлорного железа вводят мочевину, желатину, диэтилбензол или сульфированное касторовое масло. Скорость травления меди повышается при увеличении температуры раствора и снижается при на­коплении меди в нем. Хотя теоретически 10 -3 кг FeCl₃ растворяет 210 -4 кг Си, практиче­ски, учитывая вредное влияние накопления меди в растворе на скорость травления, травиль­ный раствор может быть использован, когда содержание меди не выше 60 кг/м 3 . Рекомен­дуемая температура 308 К. Раствор хлорного железа отличается высокой и равномерной ско­ростью травления меди. Это обусловлено тем, что хлорное железо равномерно травит как само зерно металла, так и область на границе между зернами, а персульфат аммония раство­ряет в первую очередь область на границе между зернами, что приводит к неравномерному травлению, давая большую зубчатость края.

Раствор хлорного железа характеризуется меньшим, чем другие травильные растворы, содержанием токсичных веществ. Этот раствор сохраняет достаточную активность даже при сравнительно высоком содержании в нем растворенной меди. Тем не менее растворам хлор­ного железа присущи многие недостатки. Главное—это невозможность применения его для плат, покрытых сплавом олово—свинец и недопустимость сброса отработанного раствора в канализацию без дополнительной обработки. Кроме того, установлено, что длительное ис­пользование раствора приводит к образованию илистого осадка, представляющего собой смесь фильтрующейся меди и окиси железа. Мельчайшие частицы окиси покрывают поверх­ность тонким, прочным и гладким, как зеркало, слоем, который трудно удалить с платы обычной промывкой. Эти продукты травления часто являются причиной снижения изоляци­онных свойств. Поэтому многие зарубежные фирмы резко ограничили применение хлорного железа и используют новые растворы.

Как известно, хлорное железо традиционно применяется как в полиграфической про­мышленности, так и для изготовления печатных плат. Для этого раствора разработано много методов регенерации и утилизации. Технологические трудности реализации этих процессов приводят к тому, что предприятия не всегда получают существенный экономический эффект.

Регенерация травильного раствора на основе хлорного железа может проводиться, например, следующим образом. Сначала удаляется медь (например, контактным выделением на сталь­ных стружках). После этого устанавливается рН до 1,6, вводится окислитель (перекись водо­рода или другой) для перевода Fe 2+ в Fe 3+ (операцию окисления можно выполнить также барботированием хлора через раствор) и производится корректировка содержания FeC1₃ до трe6yeмoгo количества.

Отечественной промышленностью освоен метод очистки отработанных травильных растворов хлорного железа с утилизацией меди. Отработанные травильные растворы хлор­ного железа характеризуются высоким содержанием железа (до 150 кг/м 3 ) и меди (до 50 кг/м 3 ). Медь из отработанного травильного раствора хлорного железа извлекается методом цементации на вибрирующих стальных пластинах или стальном скрапе. Полученный раствор нейтрализуется известковым молоком или каустической содой и осадок обезвоживается.

На практике отработанный травильный раствор хлорного железа из цеха печатных плат поступает в виброцементатор, где происходит выделение меди на железосодержащей загрузке. Осадок цементной меди направляется на обезвоживание в фильтрующее устрой­ство, а раствор — в нейтрализатор. Суспензия из нейтрализатора насосом перекачивается в центрифугу. Фугат, содержащий менее 5•10′ 4 кг/м 3 железа и 1• 10 4 кг/м 3 меди, сбрасывается в канализацию, а обезвоженный осадок вывозится для вторичной переработки.

Для увеличения коэффициента использования травильных растворов на основе хлор­ного железа разработаны способы многократного применения их путем добавления хлори­стого аммония и пропускания хлора через раствор. В отработанный раствор при пере­мешивании добавлялся измельченный порошок хлористого аммония, смоченный небольшим количеством дистиллированной воды; раствор нагревался до 323 . . 333 К. После этого с помощью барботажа через него пропускали хлор. Проведенные исследования позволили ус­тановить оптимальный режим регенерации отработанного раствора хлорного железа: на ка­ждый литр следует добавлять 5,510 -3 кг хлористого аммония и пропускать 0,013 м 3 хлора. Зависимость времени травления от числа регенераций при постоянной плотности загрузки (9,4 дм 2 /л) приведена в табл.7. В результате внедрения 4-кратной регенерации раствора хлорного железа получен высокий экономический эффект.

Разрабатываются также электрохимические методы регенерации растворов хлорного железа. Первые опыты по электрохимической регенерации этих растворов при производстве печатных плат описаны в 1953 г.

Время травления в зависимости от числа проведенных регенераций.

Источник

Как разводить хлорное железо?

Дата: 26.05.2016 // 0 Комментариев

Столкнувшись с процессом создания печатных плат в домашних условиях, новички часто на различных форумах задают простой вопрос о том, как разводить хлорное железо. Вроде эта тема не такая и обширная, что бы посвящать на нее целую обширную статью, но немного подумав, мы все-таки решились на небольшую заметку.

Как разводить хлорное железо?

В продаже можно встретить два вида хлорного железа:

• Шестиводное хлорное железо. Напоминает мокрый песок желто-оранжевого цвета.
• Безводное хлорное железо. Порошок или комки чёрного цвета.

И то и другое отлично травит текстолит. Время травления свежеприготовленным раствором составляет порядка 5 минут, а со старым раствором время травления может увеличиваться до 20 минут и более. Для наглядности, мы приготовим совсем немного раствора и покажем, как разводить хлорное железо для травления плат.

Первым делом открываем нашу емкость с хлорным железом. Стараемся не выпачкать им руки, одежду и стол, т.к. его практически невозможно отмыть или отстирать от ткани.

Готовим посуду с водой, в которой будем делать раствор хлорного железа. Посуда должна быть пластиковой или керамической, применения металлических емкостей и инструментов категорически недопустимо. Воду в идеале лучше брать дистиллированную, но на практике все обходятся теплой прокипяченной.

Насыпаем пластиковой ложкой в емкость с водой хлорное железо и постоянно перемешиваем.

Добавлять хлорное железо лучше по пол чайной ложки за раз, раствор будет постепенно нагреваться, а также будут выделяться газы. Примерная пропорция раствора 1:3 (т.е. одна часть хлорного железа на три части воды) по весу.

Концентрацию можно определять и на глаз, хороший раствор должен быть по цвету как крепкий чай. По сути, разводить хлорное железо можно как угодно, но от этого напрямую будет завесить скорость травления платы.

Сам процесс травления лучше производить в слегка подогретом растворе. После травления плат отработанный раствор хлорного железа необходимо хранить в темном месте в герметичной таре до следующего использования.

Надеемся, что наша заметка будет полезной. Подписывайтесь на наши странички в социальных сетях и не упустите выход нового полезного материала.

Источник

Прикладное программирование с нуля.

AVR, STM, Android, IoT. Встраиваемые системы.

Метод ЛУТ и хлорное железо. Создаем плату. Шаг№17. Часть 2

Обновлено 8.04.15. Всем привет. В этой статье мы продолжим тему контроллера сбора данных, которую начали в предыдущей статье, а именно мы займемся проектированием в программе Sprint-Layout и изготовлением платы, используя один из методов разводки, хлорное железо. Разделим нашу работу на этапы.

[adsense1] 1.Этап первый – проектируем плату.
Для этого нам понадобится, как говорилось выше, программа Sprint-Layout либо другая на Ваш «вкус». Данная программа бесплатная и легко изучаемая. Что ж разводка как и рисование это творчество а если еще приложить опыт и технику разводки печатных плат то все это превращается в мастерство. Но как говорится все познается со временем, поэтому строго не судите — плата экспериментальная… На рисунках ниже представлены результаты работы в программе (нижний слой — слева и верхний слой — справа). Верхний слой очень удобен при монтаже деталей на плату. Работа в программе не сложная, поэтому рассказывать особо не о чем.

Да хочется оговорится, что перед работой в программе все же стоит прикинуть расположение элементов с помощью листа бумаги и карандаша. И второе при печати следите за тем какой вид платы должен быть – зеркальный либо нет. При разводке нижнего слоя оставляем печать как видим на рисунке выше, при переносе на плату рисунок получается в зеркальном виде. Так что не путайте!

2. Вторым этапом у нас будет изготовление шаблона. Методов «море». Например ручной, использование фоторезиста , ЛУТ и т.д. Но т.к. мы уже использовали программу для рисования, то точно уже не ручная технология. Используем ЛУТ – лазерно-утюжная технология. Нам понадобится лазерный принтер, глянцевая бумага, в основном используются листы журналов, утюг. Единственно здесь необходимо определится с толщиной и плотностью листа. Понятно что лист должен быть не очень тонкий, чтоб его не зажевало и умеренно плотный. В общем на данном этапе необходимо «набить руку», методом проб и ошибок. При печати на принтере необходимо настроить максимальное разрешение и отключить все функции по экономии тонера, т.к. нам необходим четкий, жирный рисунок. Как видите на рисунке ниже мы видим результат — шаблона платы: матовый рисунок на глянцевом журнале. На первых порах не всегда может получатся четкие линии. Кое где кусочки дорожки может да отвалиться. Не расстраивайтесь, берем перманентный маркер на спиртовой основе и подводим линию.

3. Третий этап. Переносим шаблон на плату . Переходим к текстолиту, который предварительно вырезан, по размеру, «зашкурен» и протерт спиртом. Некоторые специалисты советуют прогревать сам текстолит перед прикладыванием к нему шаблона, чтоб в момент расширения металла, у нас сохранилась более четкая разводка без изломов. Главное не перестараться т.к. может отстать фольга. В общем это тонкости и постигаются во время практики. Прикладываем шаблон. Накрываем листом бумаги, сверху, средний плотности либо газетой в пару станиц. Утюжим, немного нажимая секунд 5-10. Здесь конечно без практики не обойтись, т.к. сильно разогретый тонер расплывается, да и чрезмерное давление также испортит наш рисунок. Набираемся терпения и пробуем. После утюга проглаживаем тщательно рукой, дабы весь тонер прилип к текстолиту. Хочется сказать что температура запекания тонера в принтере примерно 200 градусов. Поэтому температура подбирайте также экспериментально.

После остывания нашей заготовки. Нам необходимо удалить бумагу — аккуратно не повредив перенесенный слой. Для этого помещаем плату в ванночку с водой. Здесь также некоторые специалисты рекомендуют добавлять поверхностно-активные вещества для лучшей смачиваемости бумаги. Дело Ваше. Отмочили и потихоньку оттираем пальцем. Если у нас где- то не полностью перенеся слой тонера, то тут также можно подрисовать маркером, а в случае его отсутствия можно использовать спирт-канифольную смесь, где этой вязкой смесью проявляем свои таланты в рисовании. На рисунке ниже процесс переноса и перенесенный шаблон на плату.

. Небольшой нюанс. У нас на плате будет куча отверстий. Рекомендуется сверлить до травления. Т.к. в момент сверления иногда отрываются и пятачки и дорожки. Но если аккуратно то может и обойдётся. Опять же дело Ваше.

4. Четвертый последний этап — травление. Растворов для травления — куча, я использовал как говорится классику — раствор хлорного железа . Немного разберемся. Хлорное железо может быть в сухом виде FeCl3 и называется безводным (FeCl3) в виде порошка (черный цвет) либо шести водным (FeCl3· 6Н2О ) в виде влажной смеси (коричневый цвет и слегка «мокроватый» вид). Рисунок ниже:

Это одно и тоже. Какое использовать все равно, ведь безводное при попадании в воду становится шести водным, присоединяя воду и затем растворяется, поэтому сыпать его надо меньше. Раствор хлорного железа можно изготовить самостоятельно, если обработать железные опилки соляной кислотой. Возьмите 25 весовых частей 10-процентной соляной кислоты и смешайте с одной весовой частью железных опилок. Смесь в плотно закрытой посуде выдержите 5 суток в темном месте, после чего ее можно использовать. Переливая раствор в сосуд для травления, не взбалтывайте его: осадок должен остаться в той посуде, в которой раствор готовился.

Итак мы имеем баночку порошка. Приготовим. Для приготовления раствора, необходимо растворить хлорное железо FeCI3 в воде H2О. Пропорции у всех разные: чем меньше соотношение 1:1;1:1,5; 1:2; 1:3 тем быстрее протекает операция травления, но при этом необходимо тщательно наблюдать что бы не под травились дорожки под тонером. Если ориентироваться по цвету, то его необходимо растворять до цвета крепкого чая(рис. выше). Растворять необходимо в теплой воде, хотя можно и в холодной. Сыпать необходимо постепенно в воду, т.к. при смешивании выделяется тепло. Если сделать наоборот, то раствор буквально закипает и все содержимое начинает разлетаться во все стороны, вместе с банкой))). Я развел 1 к 2!

Помещаем нашу плату ,желательно, дорожками вверх в емкость. Травим плату . Скорость травления зависит от качества хлорного железа, концентрации раствора и температуры. Поэтому при травлении необходимо подогреть раствор, например поднести к нему лампу и периодически взбалтывать, перемешивать, для отвода из зоны травления продуктов распада. Также для увеличения скорости можно добавить хлорид аммония (нашатырь), за счет образования комплекса меди с аммиаком скорость травления значительно увеличивается. После травления извлеките плату и промойте в проточной воде. Тонер удаляем спиртом либо растворителем, например ацетон. Ниже на рисунке результат травления.

После травления раствор необходимо восстанавливать, обычно для этого кидают металлическую стружку, и после фильтруют. Хотя на самом деле это все фильтрация, т.к. ионы хлора не восстанавливаются и раствор при каждом травлении будет уставать все больше и больше. Для восстановления, необходимо подкислять раствор соляной кислотой. Также после травления раствор приобретает зеленоватый цвет, что говорит о наличии меди в нем, и необходимости фильтрации и восстановления. Профильтровав все закройте плотно в банке. После этого необходимо залудить все отверстия, а также площадки под smd-монтаж ну и дорожки.

Все процесс окончен. Начиная, поэтапно, со следующей статьи оживляем наша плату. Начнем с датчиков температуры ds18b20 и семи сегментного индикатора. На этом и остановимся. Всем пока.

Источник