Главная Автоматизация производственных процессов



10 г/л сверх установленного содержания по норме, прн этом датчики указывают значения ф=39&4-395 мВ, у = 1120 кг/м, рН 2, и тогда по сигналу датчиков дозирующие устройства введут в раствор компоненты: НС1 - до рН 0,4; Н2О2 до (р==600 мВ и NH4CI до уровня, который снизился вследствие откачки 1/6- 1/7 части раствЬра.

Способ электрохимической регенерации отработанного медио-хлоридного раствора травления является весьма перспективным, так как помимо регенерации раствора ои обеспечивает возможность утилизации меди в виде катодного осадка.

Способ электрохимической регенерации заключается в пропускании постоянного тока через раствор с использованием титанового катода и графитового анода.

На электродах возможны следующие реакции и характерные для

них электродные стандартные потенциалы: иа катоде Cu+-f е-

->Си+ (ф=-f0,153 В), Cu + -fe->Cu (ф=+0,521 В), Си+-f -f 2е Си (ф= -fO,34B); наа-нодеСи + - Си*+ +е (ф= -0,153В), 2С-Cl2+2e (ф= -1,35 Б).

При низких и одинаковых плотностях тока регенерация не происходит, так как на катоде медь восстанавливается до одновалентного состояния, а на аноде одновалентная медь окисляется до двухвалентной. При повышении катодной плотности тока до 15 А/дм* и анодной плотности тока до 2,5-4 А/дм на катоде выделяется металлическая медь (реакции), а на аноде одновалентная медь окисляется. В этих условиях происходит также выделение небольших количеств хлора.

С целью предотвращения выделения хлора анодное пространство отделяется пористой диафрагмой с заполнением анолита раствором едкого натра.

В этом случае после извлечения из отработанного раствора избытка меди его обрабатывают перекисью водорода для окисления ионов одновалентной меди до двухвалентной. Современные модели травильных установок снабжаются электрохимическим устройством для утилизации меди и регенерации раствора.

Раствор хлорной меди, несмотря на малую емкость по меди, является наиболее перспективным при выполнении операции травления в негативном процессе и особенно при изготовлении односторонних плат из гетинакса. Перспективность применения раствора хлорной меди обусловлена в первую очередь возможностью его автоматической регенерации и утилизации меди. Кроме того, растворы хлорной меди хорошо отмываются с плат, не оставляя никаких следов солей меди.

Аналогичным является так называемый перекисный раствор, применяемый некоторыми предприятиями. Раствор приготавливается из перекиси водорода (30 %-ной) и соляной кислоты, взятых в отношении 1 : 3. В процессе травления меди происходят следующие реакции:

Cu-f Н2О2 ->- CuO-f Н2О;

CuO-f 2НС1 - CuCi2-f Н2О;

CuCl2-fCu->. 2C11CI.

По мере накопления в растворе солей меди этот раствор практически ничем не отличается от приведенного выше медно-хлоридного. Большой интерес представляют перекисные растворы

на основе серной кислоты. В сернокислой среде в процессе травления получается химически чистая соль СиЗОл, которую можно применять для приготовления растворов химического меднения и этим осуществить параллельное протекание субтрактивных и аддитивных процессов, регулируя их объем количеством осаждаемой и вытравливаемой меди, создав безотходную по медн технологиюпроизводства печатных плат. Растворы сернокислотного типа, кроме того, можно применять при травлении плат с металлорезистом в виде сплава олово-свинец (ПОС-60). Хлорно-медный щелочной раствор наиболее распространен в производстве печатных плат. В аммиачной среде соли меди образуют комплекс

CuCl2-f4NH40H - Cu(NH3)4Cl-f4H20.

Аммиачная комплексная соль двухвалентной меди является окислителем и растворяет медь по реакции

Cu(NH3)4Cl2-fCu -> 2Cu(NH3)2Cl.

Отработанный раствор, содержащий одновалентную медь, легко регенерируется посредством окисления кислородом воздуха:

2Си(ЫНз)2С1 +/202-f2NH4Cl-f2NH40H --2Си(ЫНз)4С1-ЗН20.

Раствор состоит из 65-110 г/л СиСЬ, 100-150 г/л NH4CI, 20-30 г/л (NH4)2C03, 400-500 мл/л NH4OH, рН 8,5-10,5. Температура раствора 45-50 °С, плотность y= 1080-г 1100 кг/м боковое подтравливание20-30 мкм. Максимальная скорость травления 20-25 мкм/мин, емкость по меди 60-80 г/л.

Регенерацию раствора можно осуществить в ручном исполнении или автоматически. При ручном исполнении сливается 1/2 раствора, в оставшуюся часть вводится 100-115 г/л NH4CI и разбавленный NH4OH до рН 9,5-9,8. Слитый раствор подлежит обработке с целью утилизации меди.

С помощью датчиков температуры, плотности и кислотности раствора на дозирующие устройства подается сигнал, по которому раствор автоматически корректируется. Окисление Си+ в Си происходит непрерывно вследствие воздействия кислорода воздуха при струйном методе обработки. По достижении v = 1300 кг/м подается сигнал на насос, который откачивает половину раствора и подкачивает порцию свежего раствора, состоящего из смеси NH4CI и (ЫН4)2СОз. При снижении рН до 8,5 по сигналу датчика рН открывается вентиль баллона с газообразным аммиаком и происходит насыщение раствора аммиаком, которое прекращается по достижении рН 9,5-9,8.

Корректирование раствора газообразным аммиаком приводит к его повышенному расходу вследствие большой летучести аммиака. На ряде предприятий освоен метод корректирования травителя раствором следующего состава: хлористый аммоний - 150 г/л; аммиак (25 %-иый) - 400-500 мл/л.

Раствор вводится по сигналу датчика рН. Автоматически цикл регенерации предусмотрен в линии щелочного травления, представленной на рис. 11.

Утилизация меди из травильных растворов на основе хлорида осуществляется осаждением меди в виде окиси меди действием при нагреве и барботировании смеси воздухом. При этом происходят следующие реакции:



для кислых растворов CuCl2 + 2NaOH

Cu0 + 2NaCl + H2O; - 2CuO + 2NaCl + H20;

2CuCl+2NaOH + /202

для щелочных растворов

Cu(NH3)4Cl2 + 2NaOH - CuO + 2NaCI + Н2О +4NH3,

Си(ЫНз)2СЦ-2ЫаОН + /202 -► CuO+2NaCl-fHjO-f 4NH3.

Количество NaOH, необходимое для осаждения меди, берется по стехиометрическим соотиощениям с добавлением 50 %, чтобы создать его избыток и обеспечить полноту осаждения. Осадок окиси медн после декантации 2-3 раза промывается водой, сущится и упаковывается в тару (ящики, полиэтиленовые мешки и т. п.). Ка-рабашский медеплавильный комбинат (Челябинская обл.) принимает окись меди, полученную вышеуказанным способом, на переработку.

Недостатком медно-аммначных травителей является загрязнение атмосферы аммиаком и сточных вод аммонийными солями, которые, попадая в систему очистных сооружений, могут образовать комплексные соединения тяжелых металлов (никель, медь и др.) н утечку их из нейтрализаторов в очищенные стоки.

К числу других щелочных растворов относят хлоритные и медно-сульфатные.

Хлорит натрия NaCb относится к категории сильных окислителей и растворяет медь в аммиачной среде по реакции

NaCI02-}-2Cu-f4NH4Cl-f 4NH4OH -► 2Cu (NH3) 4CI2 + NaCl-f

-f 6H2O.

Травильный раствор иа основе хлорита натрия используется иа некоторых предприятиях для вытравливания- меди в позитивном процессе при наличии защитного покрытия из сплава олово-свинец. Травильный раствор содержит 30-35 г/л хлбрита натрия. 70-90 г/л хлористого аммония. 190-200 мл/л 25 %-ного водного аммиака.

Раствор обеспечивает хорошее качество травления и по своим возможностям аналогичен ыедно-аммиачному, так как растворение меди происходит не только по вышеприведенной реакции окисления меди хлоритов, но и за счет образовавшейся аммиачно-медной соли Си (ЫНз)4С12:

Cu(NH3) 4Ci2-f Си

2Cu(NH3)2Ci.

Основными недостатками хлоритных растворов являются взры-воопасность хлорита 1гатрня и невозможность регенерации хлорита натрия из продуктов реакции, образовавшихся в результате травления меди. Попытки промышленного использования для вытравливания меди таких окислителей, как, например, бромат калия КВгО, не дали положительных результатов.

Аммиачный медно-сульфатиый раствор является аналогом аммиачио-медного хлоридного раствора и ос1Говным компонентом раствора служит комплексная соль Си(ЫНз)4504. Процесс травления протекает по реакции

Си(КНз)4504+Си - (Си(КНз)2]2504.

Травильный раствор имеет состав (г/л): сернокислая медь (C11SO4 5Н2О) - 170-190, сульфат аммония- 150-170, водный

аммиак (25 %-ный) - 400-500 мл/л. Температура раствора 45-50 "С. Травление меди в этом растворе протекает более медленно, чем в аналогичном хлоридиом, поэтому он реко.мендуется для использования в полуадднтнвноп технологии при травлеинн тонких (5-7 мкм) слоев меди.

Хромовокислый раствор относится к категории очень сильных окислителей и может быть использован для вытравливания меди при различных резнстивных покрытиях, од1гако широкого применения хромовокислые растворы не получили вследствие значительных ус-лож1геь[НЙ, связанных с обезвреживанием сточных вод и больших затрат на обезвреживание залповых сбросов при смене растворов. Хромовые соедннеггня, кроме того, являются дорогими и дефицитными. По этим причинам хромовокислые растворы не рекомендуются для промышленного использования.



ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Материалы для изготовления одно- и двусторонних печатных плат

Наименование

Гетинакс фольгированный

Фольгированный гетинакс общего назначения

Фольгированный Стеклотекстолит

Стеклотекстолит фольгированный повышенной на-гревостойкости

Диэлектрик фольгированный галь-ваиостойкий

Марка

ГФ-1-35

ГФ-1-50

ГФ-.2-35

ГФ-2-50

ГФ-1-35Г

ГФ-1-50Г

ГФ-2-35Г

ГФ-2-50Г

ГОФ-1-35Г ГОФ-2-35Г ГОФВ-1-35Г ГОФВ-2-35Г

СФ-1-35

СФ-2-35

СФ-1-50

СФ-2-50

СФ-1-35Г

СФ-2-35Г

СФ-1-50Г

СФ-2-50Г

СФ-1Н-35

СФ-2Н-35

СФ-1Н-50

СФ-2Н-50

СФ-1Н-35Г

СФ-2Н-35Г

СФ-1Н-50Г

СФ-2Н-50Г

СФПН-1-50 СФПН-2-50

ГОСТ, ТУ

Толщина материала

ГОСТ 10316-78

ТУ 16-503.195-80

ГОСТ 10316-78

ТУ 6-05-1776-76

ФДГ-1 ФДГ-2

ТУ 16-503.141-74

1,0-3,0

1,0-3,0

0,5-3,0

0,5-3,0

0,5-3,0

Приложение 2. Материалы для изготовления печатных плат повышенной плотности монтажа

Наименование

Марка

Толщина материала, мм

Материалы для полуаддитивной технологии

СТЭФ-1-2Л К

ТУ ЛУЭО 037.000

1,0; 2,0

Стеклотекстолит листовой с адгезивным слоем

СТЭК

ТУ 16-503-201-80

1,0; 1,5; 2,0

Диэлектрик фольгированный для уплотненного монтажа

СЛОФЛДИТ

ТУ 19-136-79

0,5; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0, 2,5; 3,0

Стеклотекстолит теплостойкий с алюминиевым протектором

СТПА-5-1; СТПА-5-2

ТУ 503.200-80

0.1; 0,12; 0,13; 0,16; 0,2; 0,25; 0.3; 0.35; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0

Приложение 3. Материалы для изготовления многослойных печатных плат

Наименование

Марка

Толщина материала

Стеклотекстолит фольгированный травящийся

ФТС-1-35АО ФТС-2-35АО ФТС-1-35А ФТС-2-35А

ТУ 16-503.154-76

0,1; 0,19; 0,14; 0,23; 0,1; 0,12 0,14; 0,23;

ФТС-1-35Б ФТС-2-35Б

0,1; 0.12; 0,14; 0,23; 0,25

ФТС-1-20АО

ФТС-2-20АО

ФТС-1-20Л

ФТС-2-20А

ФТС-1-20Б

ФТС-2-20Б

0.08; 0.15; 0,16; 0.27; 0.5

Стеклотекстолит теплостойкий фольгированный

СТФ-1

ТУ 16-503.161-77

0.1; 0,12; 0,13; 0,15; 0,2; 0,25; 0,35;" 0.5; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5

СТФ-2

0,25; 0,35; 0,5; 0,8; 1.0; 1,5; 2,0; 3,0



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [11] 12


0.0347