Металлизация переходных отверстий печатной платы в домашних условиях
Во первых, это оказалось просто.
Во вторых, зачем? Иногда очень хочется получить печатную плату как можно быстрее. Через 2 часа, ну или завтра и фабричное качество не так важно. В этом случае все делают платы дома. И я делал и делаю. Но каждый раз я понимал, что без металлизации переходных отверстий мне не добиться той же плотности деталей на плате. Контактные площадки под выводные элементы приходится делать больше. Размещать площадки только с задней стороны, что бы не паять деталь с двух сторон. Убирать переходные отверстия из под микросхем. Иначе микросхемы не встанут. Ведь каждое переходное отверстие приходится пропаивать проволочкой. И на это уходит много часов.
Нужна металлизация переходные отверстий! Все окружающие мне 20 лет подряд говорили: это сложно, это не стоит того, ничего не получится и это невозможно.
Я решил, а давай попробую. Ради фана. Если не получится, то я все равно хорошо проведу время. И… получилось. К обычному изготовлению платы в фоторезисте нужно добавить всего 3 этапа.
1 минута — погрузить плату в токопроводящую краску.
1 минуты — отмыть текстолит моющим средством.
45 минут — поместить плату в банку с простым электролитом. Медный купорос, серная кислота и желатин.
Я это сделал и у меня получилось. Поэтому я записал видео. Не ради себя. А что бы передать свой опыт тому, кто хотел бы металлизировать платы дома. Если бы я увидел такое видео, то я бы делал такие платы уже 15 лет назад.
Комментарии ( 15 )
Краской можно делать только большие отверстия. Мелкие можно делать активатором + аэрограф. В мелкие активатор нихрена не затекает, а углеродная краска аэрограф убьет.
Вы написали «Я вначале с перепугу недоглядел и следующий этап сделал хим меднение, хотя как оказалось можно сразу на электролиз после печки. Воды дистиллированной 400мл медь сернокислая 6гр, Трилон Б 10гр, Едкий натр 5,6гр, Формалин 4мл, 15-20 минут.»
То есть, после активатора (H2SO4 + Ca(PH2O2)2 + NH3) можно в печку и на электролиз? Если бы я знал, то попробовал бы. Везде пишут про этап с формалином.
Но я уже с графитовой краски разбавленной ацетоном уже не перейду. Одно вещество, ацетон не в счет. Эффект 100%.
В описанных и заводских рецептах медь тоже не на клей приклеена и отваливается.
Все сложные рецепты были разработаны для постоянного и высокого качества. А еще минимума отходов. Я могу назвать главную проблему графита.
Даже малые количества графита на поверхности платы, на заводской меди, спровоцируют отслоение нового слоя меди. Новый слой меди просто отвалится от другого, так как будет лежать на графите.
Еще ацетон окисляет медь и получается тот же эффект.
При работе с графитом надо тщательно отмывать плату. Куча моющего средства и воды в раковину.
При этом, если смыть графит из отверстий, там не появится медь.
В общем, графит в этом способе и активатор и яд и литр воды с моющим средством.
В фабричном способе, где применяется металлическая медь, серебро или палладий ничего не надо отмывать. Они не портят медь на плате.
> Еще ацетон окисляет медь и получается тот же эффект.
Ацетон не окисляет медь, вы можете опустить в ацетон плату или медную проволоку — она в нем пролежит хоть месяц, оксидной пленки на поверхности меди не появится. Известен другой эффект. Пары ацетона окисляются на поверхности нагретого оксида меди — это да, в ютубе полно фонариков из нагретой медной проволоки и ацетона (оксид меди — катализатор окисления ацетона, который образуется при нагревании медной проволоки в воздухе).
> В общем, графит в этом способе и активатор и яд и литр воды с моющим средством.
я не смог связать это предложение в единую мысль
> Все сложные рецепты были разработаны для постоянного и высокого качества.
… что является основополагающим требованием к технологии, т.к. в отличие например от подтравленной дорожки, дефект переходного отверстия визуально никак определить нельзя, алсо он может возникнуть не сразу, а в процессе пайки (отслаивание от горячего воздуха фена) или использования (например, при той же вибрации или иных неблагоприятных внешних условиях).
> Даже малые количества графита на поверхности платы, на заводской меди, спровоцируют отслоение нового слоя меди.
> Новый слой меди просто отвалится от другого, так как будет лежать на графите.
А что удерживает слой графита на поверхности текстолита? Он точно так же может слезть с него со временем, утащив за собой осевшую медь
> При работе с графитом надо тщательно отмывать плату. Куча моющего средства и воды в раковину.
> При этом, если смыть графит из отверстий, там не появится медь.
как проконтролировать, что во всех отверстиях осталось достаточное количество графита?
> он может возникнуть не сразу, а в процессе пайки
В процессе пайки отверстие заполнит припой и будет проводить ток вместо меди, если чего.
> А что удерживает слой графита на поверхности текстолита? Он точно так же может слезть с него со временем, утащив за собой осевшую медь
Медь удерживает контактная площадка сверху и снизу. Медь удерживают неровные стенки отверстия. Обломки стеклянных нитей, слои текстолита и общая неидеальность. Медь в отверстии представляет собой цилиндр, что сильно препятствует отслоению.
Я, конечно, не раз при варварском выпаивании DIP микросхем выдергивал металлизацию из текстолита. Все в этом мире относительно.
> как проконтролировать, что во всех отверстиях осталось достаточное количество графита?
За счет капиллярного эффекта в каждом отверстии одинакового размера будет одинаковое количество раствора. И следовательно одинаковое количество графита.
> В процессе пайки отверстие заполнит припой и будет проводить ток вместо меди, если чего.
Есть большая вероятность, что припой не заполнит переходку, а оставит пустоту, особенно часто такое случается при работе с феном.
> Медь в отверстии представляет собой цилиндр, что сильно препятствует отслоению.
В случае недостаточного слоя графита, медь внутри отверстия будет представлять собой скорее «рваный цилиндр».
> За счет капиллярного эффекта в каждом отверстии одинакового размера будет одинаковое количество раствора.
> И следовательно одинаковое количество графита.
… из данного допущения вовсе не следует, что будет одинаково равномерное осаждение на стенках при испарении ацетона. Как следствие, возможны минимум три варианта (см. ниже). Первый вариант металлизируется за ваши 40 минут, на второй потребуется в 2-5 раз больше времени (а значит, через 40 мин там не сядет достаточно меди, что грозит последующим отслоением), а третий вариант никогда не металлизируется.
p.s. да, на рис. ниже масштаб медь-текстолит не соблюден.
> Есть большая вероятность, что припой не заполнит переходку, а оставит пустоту, особенно часто такое случается при работе с феном.
Переверните плату. Будет отлично видно, затек припой до конца или нет.
Когда я запаиваю DIP-ы, то всегда смотрю на обратную сторону. Щели между ножкой и отверстием очень бросаются в глаза. А тут пустое незанятое отверстие.
> … из данного допущения вовсе не следует,
Графита с избытком. Даже если слой будет в 5 раз тоньше, медь все равно образуется.
Даже если будут дыры, что невероятно, то микроотверстия затягиваются во много раз быстрее за счет большей напряженности электрического поля на углах меди.
Более того. Черный цвет отверстий отлично видно. Он черный как черный фломастер.
Ну а если медь не образуется… Ну и обычные платы не всегда и не сразу получились. Поменять технологию и еще раз попробовать.
Источник
Металлизация отверстий в картинках (часть І, приготовление активатора)
Давно собирался описать процесс металлизации в подробностях, но все никак не мог завершить эксперименты с разными добавками в активатор (и их количеством), вылизывал все технологические шаги. Ну и какое-то время просто не мог окончательно определиться с тем, какой вариант описывать. После некоторых колебаний решил все-таки описывать вариант с добавкой жидкого мыла. Выбор на этот вариант пал по двум причинам: реактивы доступнее и после термолиза заготовка отмывается гораздо легче. Второй пункт особенно важен в этой технологии, поскольку городить вторую гальванику как-то не улыбалось (хотя «на коленке» я этот вариант отмывания продуктов пиролиза и попробовал). Из минусов — необходимость делать активацию быстро, но тут сложно сказать, минус это или плюс.
Итак.
Небольшой экскурс в теорию, историю и воздание должного людям, которые сделали этот метод доступным для любителей.
В основе этого метода лежит способность некоторых соединений меди разлагаться под действием тепла с выделением металлической меди. Этот метод появился в результате работ над беспалладиевыми технологиями металлизации начатых еще во времена бывшего СССР. После развала СССР работа не была остановлена и в начале 90-х группа химиков из Новосибирского Института химии твердого тела и механохимии возглавляемая Олегом Ивановичем Ломовским получила последний патент на эту технологию. Собственно говоря, тот метод, описание которого приведено ниже, это только адаптация технологии описанной в патенте.
Еще один человек, которому надо воздать должное — пользователь JIN с форума vrtp.ru. Именно он сделал доступным для широких масс чайников в химии, вроде меня, доступный способ получения базового раствора для активатора.
Ну а теперь, когда все нужные реверансы сделаны, перейду к, собственно, технологии.
ВНИМАНИЕ! ВСЕ РАБОТЫ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ РАСТВОРА И ОБРАБОТКЕ ПЛАТЫ ВЫПОЛНЯЮТСЯ В ПЕРЧАТКАХ!
В процессе обработки в активаторе поверхности платы касаться категорически не рекомендуется, даже если руки в перчатках. Это уже забота о результате, а не о руках.
В составе активатора нет сильно ядовитых веществ, но, все же, он содержит соединения меди, большинство из которых, как минимум, не полезны для здоровья. Аммиак тоже на пользу здоровью не пойдет, так что активатор следует хранить в закрытой посуде, в месте недоступном для детей и домашних животных.
Для работы понадобятся следующие реактивы и приборы:
Реактивы:
1. Сульфат меди (ІІ) (он же медный купорос)
Нужен именно реактив, Ч (чистый) или ЧДА (чистый для анализа). Можно, конечно и ХЧ (химически чистый) или ОСЧ (особо чистый), но мне такой не попадался. Купорос, который продается в магазинах сад-огород может содержать неизвестное количество примесей.
2. Фосфорноватистокислый кальций (он же гипофосфит кальция, он же фосфинат кальция).
Тоже Ч или ЧДА (и, конечно же, ХЧ или ОСЧ).
3. Дистиллированная вода. Вполне подойдет та, что продается в автомагазинах.
4. Аммиачная вода 25% (она же нашатырный спирт, она же гидрат аммиака, она же гидроксид аммония).
Аптечный нашатырный спирт тоже подойдет, но его придется лить больше и скорректировать количество воды (сколько именно — я не считал, но, полагаю, с этой задачей из школьного курса химии справятся все).
5. Жидкое мыло. Подойдет любое, но по возможности стоит брать то, в котором поменьше всяких добавок (оно, обычно, еще и дешевле). Так же стоит отдавать предпочтение мылу с нейтральным pH, такое мыло, обычно усиленно подчеркивает этот факт на упаковке.
Инструменты и материалы:
1. Бытовые весы с разрешением хотя бы в 1 грамм (точнее, на самом деле и не нужно).
2. Две емкости в которых готовится раствор, стеклянные или пластиковые. Емкость первой где-то от литра и больше. Емкость второй — около полулитра.
3. Пластиковый судок с плотно закрывающейся крышкой. Это будет рабочая емкость в которой активатор хранится и в которой же обрабатываются платы.
4. Большая воронка для переливания жидкости, лучше пластиковая.
5. Несколько влажных салфеток для рук (если есть старые высохшие — это даже лучше). Крайне желательно подобрать такие, которые без каких-либо добавок. Салфетки перед использованием надо положить в теплое место и просушить. Эти салфетки будут использоваться для фильтрации. Поскольку осадка много, обычные бумажные салфетки не выдерживают. К тому же они впитывают слишком много жидкости и таким образом влияют на состав, что не желательно.
6. Большой шприц на 20 или (лучше) на 60мл.
ВНИМАНИЕ! Заключительные этапы приготовления раствора (начиная с шага 7) лучше проводить на открытом воздухе или под вытяжкой. Все-таки, аммиак изрядно вонюч. Приготовленный раствор воняет значительно меньше и им вполне можно пользоваться в помещении.
Раствор готовится так:
(Для тех, кто смотрел другие рецепты, уточню, что рецепт «удвоенный» по количеству компонентов, «одинарного» маловато для удобной работы.)
1. Наливаем 140мл дистиллированой воды в первую емкость: 
Для ускорения следующего шага воду желательно подогреть в микроволновке градусов до 35-40.
2. Насыпаем 30грамм купороса: 
Затем тщательно перемешиваем до полного растворения в воде. Когда весь купорос растворится, получаем вот такую жидкость голубого цвета: 
3. Насыпаем 22грамма гипофосфита кальция: 
И мешаем получившуюся смесь несколько минут. Раствор быстро становится белесым, это выделяется сульфат кальция (гипс), который не растворим в воде: 
4. Во вторую емкость ставим воронку, в воронку кладем салфетки: 
5. Акуратно сливаем жидкость из первой емкости в воронку. При этом нужно периодически взбалтывать осадок, что бы он не остался в первой емкости. Когда фильтрация закончена получаем вот такую картину: 
6. Через осадок проливаем 100мл воды. При этом осадок становится немного белее. Дожидаемся пока вся жидкость стечет, снимаем лейку и получаем раствор гипофосфита меди в воде: 
7. В раствор добавляем с помощью шприца 40мл аммиачной воды в раствор. Если шприц большой, то это можно сделать за один раз, с 20-кой прийдется сделать два захода. Выдавливать аммиачную воду в раствор удобнее всего опустив кончик шприца прямо в раствор, это позволяет избежать разбрызгивания. Если нужно делать два захода, то между заходами кончик шприца следует ополоснуть в дистиллированой воде. Раствор мгновенно густеет и в нем появляются белые хлопья: 
Медленно помешиваем раствор до полного исчезновения хлопьев и превращения раствора в однородную жидкость темно-синего цвета: 
Этот раствор уже воняет значительно меньше и продолжить процесс можно в помещении, при необходимости.
8. Добавляем в раствор 5-6мл жидкого мыла: 
9. Добавляем в раствор 8-10 грамм гипофосфита кальция: 
Еще раз тщательно перемешиваем. Гипофосфит не растворяется полностью, но нерастворившийся осадок тоже нужен, он будет поддерживать концентрацию ионов гипофосфита в растворе по мере использования. Продолжая помешивать переливаем раствор в рабочую емкость. При этом нужно следить, что бы осадок полностью перелился вместе с остальным раствором. Активатор готов.
Активатор стабилен и может храниться долгое время. В процессе использования нужно следить за тем, что бы на дне все время был осадок гипофосфита кальция и при необходимости досыпать пару грамм. Если этого не делать, могут появляться неметаллизированные отверстия.
В следующей части я опишу собственно процесс металлизации.
Источник
