Травление печатных плат; чистое и безопасное

Травление печатных плат — чистое и безопасное. Рецепт с лимонной кислотой и перекисью водорода

От редакции:

Статья навеяна коротким комментарием камрада sergey_esp. Нами тема изучена, проверена практически, расширена, углублена, добавлены все поясняющие фото и даже сам рецепт. Итого, статья была приведена к датагорским канонам.

Трудно от хлорного железа отмыть раковину или отстирать кухонное полотенце. Трудно объяснить жене дыру от кислоты на штанах. Я в последнее время перешёл на самый дешёвый и чистый способ травления печатных плат. Спасибо неизвестному химику, который впервые в интернете описал этот способ. К сожалению, не помню, где и кто он.

Позднее видел многократно похожие рецепты на разных сайтах в Сети, решил добавить и на Датагор эту шпаргалку, чтобы всегда под рукой и в соответствующем разделе. Этот способ травления плат отлично подходит как для начинающих радиолюбителей, так и для аксакалов.

Травить печатные платы в металлической посуде не допускается. Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

• 3%-ый раствор перекиси водорода 100 г.
• Лимонная кислота 80-100 г.
• Чайная ложка поваренной соли.

Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим.

Рис. 1 — Перекись водорода и лимонная кислота

Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 г.

Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. Лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.

Смешаем все вместе, никакой опасной реакции не будет, далее хорошенько перемешиваем деревянной или пластмассовой палочкой до полного растворения твердых ингредиентов. Плата полностью травится максимально за 1,5 часа, а в итоге никаких вредных газов не выделяется, но советую травить на свежем воздухе, поскольку запах все-же есть. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см 2 .Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.

Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.

Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.

В 200 мл теплой воды (35-40°C) растворяют 150 грамм хлорного железа в порошке. Время травления зависит от концентрации раствора и его нагрева. Ускорить процес можно также добавлением в раствор хлорного железа 10-30% соляной кислоты.

Рис. 2 — Хлорное железо

Если нет хлорного железа в готовом виде (в порошке), то его можно приготовить самому. Для этого необходимо иметь 9%-ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железных опилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколько дней. По окончании реакции раствор становится светло-зеленого цвета, а через 5—6 дней окраска меняется на желто-бурую — раствор хлорного железа готов к применению.

Для приготовления хлорного железа можно использовать порошкообразный железный сурик. При этом на одну объемную часть концентрированной соляной кислоты требуется 1,5—2 части сурика. Компоненты смешивают в стеклянной посуде, добавляя сурик небольшими порциями. После прекращения химической реакции на дно выпадает осадок и раствор хлорного железа. Готов к применению

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.

Для форсированного травления (4-6 минут) используют следующий состав (в массовых частях):

• 38 процентная соляная кислота (плотность 1,19 г/см),
• 18-ти процентная (медицинская) перекись водорода (пергидроль).
  Сначала смешивают 40 частей воды и 40 частей перекиси водорода, затем добавляют 20 частей кислоты. Рисунок платы наносят кислостойкой краской типа НЦ-11.

Травильный раствор на основе медного купороса

Раствор нужно готовить в следующей последовательности:

• наливаете в ванночку горячую воду (250 мл, 80°C),
• насыпаете поваренную соль (две столовые ложки на стакан воды) и размешиваете до растворения,
• добавляете медный купорос (одна столовая ложка на стакан воды) и размешиваете до растворения.

Размешивать нужно неметаллическим предметом — пластмассовой или стеклянной палочкой.

Раствор приобретает темно-зеленую окраску. Готов к применению сразу после остывания (при термостойкой краске необязательно).

Раствора хватает для снятия 200 см 3 фольги. Время травления при комнатной температуре — 8-10 часов. Если рисунок печатной платы выполнен достаточно теплостойкой краской или лаком, температуру раствора можно довести примерно до 50°C, и тогда интенсивность травления увеличится.

Травление происходит в поваренной соли, а медный купорос выступает в качестве катализатора.

Заранее приготавливать сухую смесь медного купороса и поваренной соли не допускается: сначала нужно растворить один компонент, а потом другой.

Рис. 3 — Медный купорос

Травильный раствор на основе серной кислоты и перекиси водорода.

В стакане холодной воды растворяют 4-6 таблеток перекиси водорода и осторожно добавляют 15-25 мл концентрированной серной кислоты. Время травления платы в данном растворе примерно 1 час при комнатной температуре. Для нанесения рисунка печатной платы на фольгированный материал можно пользоваться клеем БФ-2.

Раствор хромового ангидрида.

В 1 литре горячей воды (60-70°C) растворяют 350 г хромового ангидрида и добавляют 50 г поваренной соли. После того как раствор остынет приступают к травлению. Время травления от 20 до 60 минут. Процесс можно ускорить, если добавить в раствор 50 г концентрированной серной кислоты.

Водный раствор азотной кислоты.

В зависимости от концентрации кислоты время травления может варьироваться от 2 минут до 1 часа.

Раствор персульфат натрия

Персульфат натрия (natriumpersulfat) — белый кристаллический порошок. В 0,5 литра теплой воды засыпают 250 грамм персульфата натрия и размешивают до полного растворения. Раствор готов к использованию. В процессе реакции замещения раствор желательно держать в нагретом состоянии (35-50°C).

Источники

Электроника © ЦДЮТТ • Марсель Арасланов • 2019

Травление персульфатами

Персульфат аммония – это довольно известный химический реагент, который по внешнему виду очень сильно напоминает обычную пищевую соль и может быть использован для травления меди. Однако сразу же стоит упомянуть, что после подобной процедуры на металле останется особый налет, который придется удалять вручную. Ну а список достоинств травки таким способом выглядит примерно так:

• персульфат аммония абсолютно безвреден для одежды предметов интерьера;
• для полноценной химической реакции хватит одного ключевого элемента;
• достаточно высокая скорость химической реакции.

Хотя насчет первого пункта следует сделать одно важное уточнение. Реагент безвреден лишь в том случае, если попадет на одежду или предмет в незначительном количестве. В больших объемах он способен прожигать мягкие ткани и даже плоть.

Медно-хлоридный раствор травления

В последнее время в виду доступности химических реактивов, почему то все начинают забывать дедовские способы травления печатных плат. А ведь самый простой и надежный травитель в то время, был медный купорос с солью. Хлорное железо было трудно достать и все пользовались именно этим способом.

Помню как сам лично намешав почти полведра какой то непонятной жижи, кипятил раствор и травил в нем печатную плату около двух часов. Это было мучение, но результат достигался. Потом эта жижа с медным купоросом отправлялась в утиль, так как я на то время не знал что с ней делать.

Идут годы, накапливается опыт и я решил попробовать забытый способ травления медным купоросом и попробовать регенерировать его после истощения для повторного использования.

Приготовление раствора травления

Для приготовления 200 мл раствора нам понадобится 30 грамм медного купороса и 60 грамм поваренной соли (NaCl). Чистота этих реактивов не важна, можно использовать любые, какие найдете.

Взвешиваем 30 грамм медного купороса и 60 грамм соли, растворяем медный купорос в 50 мл кипятка, соль в 150 мл кипятка. Если нужно приготовить 1 литр раствора, то нужно все умножить на 5.

После полного растворения солей, смешиваем их путем вливания раствора поваренной соли в раствор медного купороса. В итоге получаем зеленый раствор хлорида меди объемом раствора 230 мл.

Приготовление соляной кислоты

Дальше в раствор нужно добавить соляной кислоты. Приготовить ее несложно, берем поваренную соль и растворяем ее в аккумуляторном электролите. Соль нужно брать с избытком, в данном случае было взято 150 грамм соли на 450 мл электролита.

Хорошо перемешиваем в закрытой емкости и оставляем это дело дня на два или три в тепле изредка перемешивая путем встряхивания баклажки. Соль вся не растворится, это нормально, так и должно быть. Если у вас растворилась вся соль, то нужно обязательно подсыпать еще соли, чтобы на дне был избыток не растворившейся соли.

Прошло указанное время, переливаем раствор соляной кислоты в другую емкость. Хочу еще уточнить, раствор соляной кислоты надо сделать заранее, а не тогда, когда вы соберетесь делать раствор травления на медном купоросе (чтобы не ждать).

Добавляем соляную кислоту в раствор травления

Для того что бы раствор работал правильно, его нужно подкислить соляной кислотой. Для этого добавляем туда 50 мл заранее приготовленной солянки. На фото почти пустая бутылка и может сложится обманчивое мнение, что я вылил туда все содержимое. Нет, бутылка опустела в результате других опытов, не обращайте на это внимания.

Если все сделано правильно, то цвет должен быть зеленого цвета, что говорит о наличии нужного количества хлорида меди в растворе.

Тестируем раствор травления

Тестировать будем на обычном текстолите и на имитации печатной платы с нанесенным фоторезистом. Также посмотрим ускоренное видео процесса и времени травления.

Травим фольгированный текстолит

Берем кусочек фольгированного текстолита, толщина меди 18 мкм и подвешиваем его в раствор, температура 50 градусов.

Постоянно помешивая ложкой, видим результат травления через 8 минут, 10 минут и 12 минут. Если положить плату в раствор и ничего не делать, то она может пролежать там столько угодно долго и не протравится. При постоянном помешивании слой меди 18 мкм стравился за 12 минут. Меня этот результат более чем устраивает.

Травим печатаную плату с фоторезистом

Наносим фоторезист на плату, засвечиваем, проявляем. На фото шаблон с дорожками от 0,1 мм до 0,3 мм. Травим плату в растворе при температуре 60 градусов (ушло 14 минут при постоянном покачивании).

Читать также: Схема подключения розетки на прицеп легкового авто

Внешний вид сверху и на просвет. С поставленной задачей раствор справился, фоторезист не отлетел, тонкие дорожки не съело в виду малой величины бокового подтравливания.

Видео процесса травления

В этом видео показан ускоренный процесс травления двух кусков текстолита. Толщина меди, один 18 мкм, второй 36 мкм. Текстолит с толщиной меди 18 мкм стравился примерно за 9 минут, 36 мкм за 18 минут, начальная температура раствора 60 градусов.

Фото текстолита до и после травления.

Емкость по меди травящего раствора

Разница разная информация, сколько можно вытравить плат в данном растворе. Не будем опираться на противоречивые данные и проверим это сами.

Для этого возьмем медную проволоку, взвесим и опустим в травящий раствор. Затем, после некоторого времени проверим, сколько весит проволока и тем самым определим емкость по меди данного травителя.

Кусочек проволоки весом 10,64 грамма опускаем в свежий раствор травления и оставляем его там на 12 часов (на ночь). После пройденного времени, взвешиваем проволоку, вес 3,41 грамм.

Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу https://whoby.ru/page/travlenie-pechatnyh-plat-kuporosom

Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.

Расчет количества стравленной меди

Как мы помним, раствора у нас было 230 мл. Этот объем принял в себя 10,64 – 3,41 = 7,23 грамма меди.

Далее считаем какое количество примет травитель объемом 1 литр. Для этого 1000 / 230 = 4,34. Умножаем это число на количество стравленной меди из теста 4,34 * 7,23 = 31,37 грамм.

Из всех выше перечисленных расчетов, получается, что объем по меди у купоросного травителя равен 31 грамм на литр. Уменьшим эту величину до 28 гр/л для запаса.

Сколько можно вытравить печатных плат

Для того чтобы рассчитать, нужно знать, сколько весит 1 Дм2 меди фольгированного текстолита. Из разных онлайн калькуляторов определяем, 1 Дм2 меди толщиной 18 мкм весит 1,5 грамма (примерно).

Делим объем по меди раствора на вес в 1 Дм2, 28 / 1,5 = 18 Дм2 (примерно). Из чего следует, что в 1 литре медно-хлоридной травилки можно вытравить одну одностороннюю плату размером 45х40 см или одну двустороннюю размером 30х27 см, при условии, что толщина меди равна 18 мкм. Но так как медь при травлении платы стравливается не вся (дорожки же у нас остаются), то реально вытравить можно платы большего размера, все зависит от плотности топологии печатной платы.

Регенерация раствора травления

Признаком истощенности раствора является вялое травление даже при большой температуре и цвет раствора, напоминающий цвет использованного хлорного железа. Что делать, выливать? Нет, поступим другим способом, регенерируем раствор.

Для этого нам понадобится соляная кислота и аптечная перекись водорода. Сначала в раствор наливаем соляную кислоту (ту, самодельную) примерно 20% от объема раствора. В нашем случае я налил 50 мл, это примерно 20% от 230 мл травилки.

После добавляем понемногу перекись водорода и постоянно перемешиваем раствор. Как только он позеленеет, прекращаем добавлять перекись, в моем случае ее ушло 100 мл.

Так как объем раствора увеличился на 150 мл, то нужно подкорректировать количество соли NaCl. В 200 мл раствора при приготовлении раствора мы клали 60 грамм соли, в 150 мл травилки нужно положить 200/150 = 1,33. 60/1.33 = 45 грамм.

В растворе соляной кислоты ее содержится примерно 15 грамм в 50 мл (мы ее уже добавили). 45 – 15 = 30 грамм соли нужно добавить в раствор, что я и сделал. В итоге у нас уже 400 мл травильного состава.

После 3 регенераций, в раствор нужно добавить медный купорос, из расчета 10 грамм на 100 мл добавленной жидкости. Затем опять 3 регенерации без купороса, только соль и снова купорос и тд.

Например у нас был 1 литр, после 3 восстановлений, объем прибавился до 2 литров, значит нужно будет добавить 10 * 10 = 100 грамм купороса (соль NaCL нужно добавлять при каждом восстановлении, не забывайте).

Примечание: Конечно лучше регенерировать концентрированной соляной кислотой и 30% перекисью водорода из расчета 10 мл кислоты и 20 мл перекиси на 1 литр. В этом случае не придется корректировать количество соли и медного купороса. Только после 10 регенераций можно добавить купорос и соль, количество зависит от прибавленного объема травилки (описано выше).

Читать также: Способ обжима витой пары

Тестируем восстановленный медно-хлоридный раствор травления

Нагреваем раствор до 50 градусов (если вы делаете регенерацию пред травлением, то раствор нагревается от взаимодействия с перекисью и можно дополнительно не греть) и опускаем текстолит. Через 11 минут, медь толщиной 18 мкм с платы стравилась полностью. Хочу сделать акцент, раствор постоянно при этом перемешивался (все эти 11 минут).

Регенерируем раствор травления гидроперитом

Можно регенерировать гидроперитом. Для этого добавляем 20% раствора соляной кислоты от общего объема истощённой жидкости и после этого добавляем гидроперит из расчета 2,5 таблетки на 100 мл раствора.

Если гидроперит сильно шипит, это говорит нам о том, что соляной кислоты добавили мало, нужно подлить еще (шипеть должно, но не сильно, должно быть еле видно). Затем восстановленный раствор добавляем к общему и получилось уже около 460 мл. Это получается как «волшебный горшочек», с каждым разом прибавляется, прибавляется.

Этот способ дороже, так как на 1 литр травителя, для восстановления нужно добавить 25 таблеток или 3 пачки по 8 таблеток, что дороже, чем добавлять аптечную перекись.

Плюсы минусы медно-хлоридного (купоросного) раствора травления

Минусы

• Раствор нужно греть
• Маленький объем по меди

Плюсы

• Доступность всех реактивов используемых в растворе
• Возможность регенерации
• Малое боковое подтравливание
• Низкая цена (потрачено/вытравлено с учетом регенерации)
• Нет резких запахов
• Большая скорость травления при условии интенсивного перемешивания

Заключение

В заключении хотел спросить вас, травите ли вы платы медным купоросом? Если да, то сколько времени занимает у вас этот процесс? Что вы делаете с раствором после того как он отработал, выливаете, восстанавливаете?

Не стесняйтесь, пишите в комментариях, никто не укусит.

Всем восстановленного раствора и ровных дорожек.

Статью написал: Admin Whoby.Ru

Если вам понравилась статья, нажмите на кнопку нужной социальной сети расположенной ниже. Этим действием вы добавите анонс статьи к себе на страницу. Это очень поможет в развитии сайта.