Травление печатных плат серной кислотой — водородом

Травильные растворы печатных плат на основе перекиси серы (серная кислота-водород) в значительной степени используются для подготовки медных поверхностей микротравлением поверхности для обеспечения текстуры и активной поверхности. Совсем недавно серная кислота в соединении с водородом применялись для основного травления схем, однако перестали использоваться из-за низкой скорости реакции и необходимости контроля за количеством выделившейся теплоты и кристаллизацией меди. Однако потребность в прецизионном травлении возродила спрос на этот и другие способы травления печатных плат. По существу травильный раствор на основе серной кислоты применяют для травления фольги тоньше 17,5 мкм и более точного контроля реакции. Данный травильный раствор совместим с металлическими и многими органическими резистами.

Химический состав травильного раствора серная кислота — водород.

Типичные компоненты травления погружением и опрыскиванием и их функции:

  1. Перекись водорода — окислитель, вступающий в реакцию и растворяющий металлическую медь.
  2. Серная кислота делает медь растворимой и удерживает сульфат меди в растворе.
  3. Сульфат меди стабилизирует и увеличивает скорость травления.
  4. Ион молибдена является окислителем и катализатором.
  5. Арилзамещенные сульфоновые кислоты — стабилизаторы перекиси.
  6. Тиосульфаты — катализаторы и контролеры ионов хлора, которые обеспечивают высокое содержание перекиси.
  7. Фосфорная кислота осветляет металлорезист олово-свинец на проводниках и в сквозных металлизированных отверстиях.

Травление проходит по следующей реакции:

Травление печатных плат серной кислотой - водородом

Свойства и контроль процесса травления серной кислотой.

Прежние технические проблемы, как, например, низкая скорость травления, разложение перекиси и образование пены в системах опрыскивания удалось решить, однако критические вопросы все еще остаются без ответов. К ним относятся процесс перегрева, баланс состава травителя с восстановлением побочных продуктов, загрязнение травителя и опасность использования растворов серной кислоты с концентрированной перекисью. Проблема разложения перекиси во время простоя вызывает серьезные аварии оборудования, поэтому необходимо контролировать термическое состояние оборудования во внеэксплуатационное время.

Системы замкнутого типа при травлении серной кислотой.

В производственном оборудовании необходимо проводить непрерывную рециркуляцию травителя через резервуар для травления или травильную машину, а также проводить восстановление сульфата меди. Восстановление травителя и добавление концентратов производится после химического анализа.
Восстановление сульфата меди основано на понижении растворимости CuS04•5H20 уменьшением температуры травителя до 10-20 °С. Это достигается с помощью оборудования кристаллизатора и подачей конвейерного типа.

Проблемы эксплуатации систем травления печатных плат перекисью водорода.

  1. Пониженная скорость травления. Может быть вызвана рабочими условиями, дисбалансом раствора серной кислоты или примесями хлорида.
  2. Недо- или перетравливание. Анализ условий травления, контроль раствора и снятие резиста могут выявить отклонение от нормы. В случае травления погружением возможно понадобится усилить взбалтывание раствора и платы. При травлении опрыскиванием имеет место засорение трубопровода и сопл.