Травление – это важный процесс, используемый для очищения поверхностей от окалин, ржавчин и окислы под действием кислот, солей и щелочей в растворах, что помогает иметь лучшее сцепление деталей. На производстве печатных плат таким образом формируются токопроводящие дорожки и контактные площадки. Также изготавливаются мембраны, путем вытравливания отверстий или полируются поверхности после неудачной механической обработки. Как и в любом производственном деле, нужно постараться подобрать раствор для травления, с наиболее хорошими качествами для дальнейшего продукта, при этом с использованием наименьшего количества денежных ресурсов, что часто бывает нелегко. Эту проблему поможет решить моя статья.
Работа с кислотами должна проводиться в резиновых перчатках, резиновом фартуке, водонепроницаемых очках и респираторе. При работе с кислотами важно держать наготове пищевую соду для того, чтобы нейтрализовать пролитую кислоту. Кислоты и другие травильные растворы должны храниться в специальных емкостях, предназначенных для лабораторного использования.
Растворы
При проведении опытов были использованы заготовки из текстолита размером 4,5 х 4,5 см (площадью 20 см квадратных). Для защитного слоя использовался лак для ногтей. Стоимость рассчитана исходя из фактически израсходованного количества реагентов на травление одной платы указанного размера.
1. Лимонная кислота – 20 г
Перекись водорода (3%) – 65 мл
Поваренная соль – 3 г
Способ применения: в ёмкость для травления налить необходимое количество перекиси водорода, положить в раствор печатную плату металлической стороной вниз, засыпать лимонную кислоту и поваренную соль. Выдержать плату в растворе, периодически проверяя готовность. У нас процесс травления этим способом продолжался около 6 часов. По завершении слить раствор, промыть плату в проточной воде, высушить плату и снять защитный слой с токопроводящих дорожек.
Стоимость состава: 63 рубля
Результат: травление равномерное, на рисунке отсутствуют дефекты, состав является одним из самых дорогих, однако, также одним из наиболее качественных и самым легкодоступным. Минусом является продолжительное время травления.
2. Азотная кислота 27%
Способ применения: в ёмкость для травления положить печатную плату и залить азотную кислоту, чтобы полностью покрыть плату. При этом способе нужно использовать кислотостойкий защитный слой. Выдержать плату в растворе 2-3 минуты. По завершении слить раствор, промыть плату в теплой воде с мылом, высушить плату и снять защитный слой с токопроводящих дорожек.
Стоимость состава: 119 рублей
Результат: травление равномерное, реакция протекает очень быстро, раствор предельно агрессивен, в процессе травления выделяются едкие пары. Из-за передержки платы в растворе на 1 минуту, защитный слой лака у нас частично пострадал, в результате чего на рисунке присутствуют дефекты в виде пятен. Данный способ является дорогостоящим и не самым легкодоступным, требует строгого соблюдения техники безопасности. Также одним из минусов является проблема утилизации отработанной азотной кислоты. Единственное преимущество данного способа на наш взгляд - минимальное время травления.
3. Медный купорос измельченный – 10 г
Поваренная соль – 20 г
Горячая вода – 100 мл
Способ применения: в ёмкость для травления налить горячую воду, растворить поваренную соль, затем медный купорос. Раствор должен приобрести темно-зеленую окраску. Положить в раствор печатную плату металлической стороной вниз. Выдержать плату в растворе в течение 8 часов. По завершении слить раствор, промыть плату в проточной воде, высушить плату и снять защитный слой с токопроводящих дорожек.
Стоимость состава: 12 рублей (без учета стоимости воды и соли)
Результат: травление равномерное, на рисунке отсутствуют дефекты, состав является самым дешевым. Минусом является продолжительное время травления и то, что медный купорос можно приобрести только в специализированных магазинах.
4. Серная кислота 30% - 25 мл
Пероксид мочевины - 5-6 таблеток
Поваренная соль – 5 г
Холодная вода – 80 мл
Способ применения: залить в ёмкость холодной воды, растворить 5-6 таблеток пероксида мочевины, и аккуратно добавить 20-25 мл концентрированной серной кислоты. Для ускорения реакции добавляем в раствор соль. При этом способе нужно использовать кислотостойкий защитный слой. Выдержать плату в растворе в течение 1 часа. По завершении слить раствор, промыть плату в теплой воде с мылом, высушить плату и снять защитный слой с токопроводящих дорожек.
Стоимость состава: 37 рублей (без учета стоимости воды и соли)
Результат: травление не равномерное, по краям защитного слоя осталась не вытравленная медь, из-за неравномерного нанесения слоя лака, защитный слой у нас частично пострадал, в результате чего на рисунке появились дефекты в виде протравленных пятен меди, состав является не дорогим. Данный состав наиболее оптимальный в сочетании цены и качества, если использовать защитный слой не из лака. Минусами являются труднодоступность приобретения и опасность в применении.
5. Хлорное железо – 30 г
Вода комнатной температуры – 90 мл
Способ применения: в неметаллическую ёмкость залить воду комнатной температуры. Небольшими порциями в воду добавить хлорное железо, при этом постоянно помешивая неметаллическим предметом. Реакция протекает с выделением тепла и газов. Примерная пропорция раствора 1:3 (одна часть хлорного железа на три части воды). Концентрацию можно определять и на глаз, хороший раствор должен быть по цвету как крепкий чай. Опустить плату в раствор. Процесс травления у нас занял 1 час. Для ускорения реакции можно разогреть раствор до 60-80 градусов, при этом повышается опасность работы с раствором. По завершении слить раствор, промыть плату в теплой воде с мылом, высушить плату и снять защитный слой с токопроводящих дорожек.
Стоимость состава: 44 рубля
Результат: в результате травления дорожки получились четкими. Явными минусами этого способа является труднодоступность и опасность его применения. При использовании данного метода необходимо постоянно проверять готовность платы и по возможности использовать устойчивый к разъеданию защитный слой.
6. Соляная кислота 38% - 20 мл
Перекись водорода 30% - 20 мл
Вода – 60 мл
Способ применения: в ёмкость для травления залить воду и перекись водорода. Затем добавить кислоту. При этом способе нужно использовать кислотостойкий защитный слой. Опустить плату в раствор. Процесс травления происходит за 10 минут. По завершении слить раствор, промыть плату в теплой воде с мылом, высушить плату и снять защитный слой с токопроводящих дорожек.
Стоимость состава: 47 рублей 60 копеек
Результат: травление равномерное, реакция протекает быстро, раствор предельно агрессивен, в процессе травления выделяются едкие пары. Как и в иных случаях с кислотами, часть меди, которая должна была остаться, растворилась, из-за того, что лак не кислотостойкий. Данный способ является средним в ценовой категории и не самым легкодоступным, требует строгого соблюдения техники безопасности. Единственное преимущество данного способа на наш взгляд - минимальное время травления.
Краткое сравнение по стоимости, времени и качеству(по 10 бальной системе):
Состав №3 - 12 рублей - 8 часов - 10/10
Состав №4 - 37 рублей - 1 час - 8/10 (т.к. у нас использовался не кислотостойкий защитный слой, слабые увечья меди)
Состав №5 - 44 рубля - 1 час - 7/10 (т.к. у нас использовался не кислотостойкий защитный слой, слабые увечья меди)
Состав №6 - 48 рублей - 10 минут - 6/10 (т.к. у нас использовался не кислотостойкий защитный слой, средние увечья меди)
Состав №1 - 63 рубля - 6 часов - 10/10
Состав №2 - 119 рублей - 2-3 минуты - 4/10 (т.к. у нас использовался не кислотостойкий защитный слой, сильные увечья меди)
Результаты
Наилучшим составом оказался химический раствор №3 с медным купоросом из-за дешевизны компонентов и хорошего результата травления. Также отличным составом для непрофессионального использования оказался легкодоступный, но достаточно дорогой в сравнении с прочими раствор №1 с лимонной кислотой. Оба этих состава являются достаточно безопасными, что является несомненным преимуществом. Среднестатистическими составами по всем параметрам оказались растворы №4 с серной кислотой и №5 с хлорным железом, однако, состав с серной кислотой является более дешевый. Худшими почти по всем параметрам оказались составы № 2 с азотной кислотой и № 6 с соляной кислотой. Однако их преимуществом является минимальное время травления – не больше десяти минут.
При составлении статьи использовались сайты:
1. https://saifontech.ru/blogs/travlenie-pechatnoj-platy
2. http://kopilkasovetov.ucoz.ru/index/pechatnye_platy/0-39
3. https://prompriem.ru/stati/travlenie-metalla.html
