работа над ошибками или о пользе чтения первоисточников

Те, кто начал экспериментировать с методом металлизации на основе гипофосфита меди (или уже его применяет), наверное, обратили внимание, что со временем воспроизводимость металлизации быстро падает. Начинается лихорадочный поиск причины, в конечном итоге принимается решение начать «с нуля», готовится новая порция раствора и, о чудо, первая пробная плата получается на ура. Затем процесс повторяется — метод некоторое время работает, но все хуже и хуже, а попытки найти причину заканчиваются ничем. Между тем причина в самом методе…

Да, я не описался, причина в самом методе. В топике на радиокоте посвященном металлизации проскочила ссылка на патент, в котором описан этот метод металлизации. Более тщательный поиск показал, что патентов, на самом деле два: первый и второй. Причем второй представляет собой принципиальное улучшение первого. Между тем, все описания метода металлизации на основе гипофосфита описывают (с некоторыми несущественными модификациями), метод из первого, более раннего патента. Во втором патенте тщательно перечисляются проблемы метода из первого патента. Одна из проблем — быстрое падение выхода годных. И даже описывается почему именно это происходит. Впрочем, подробности интересны, видимо, больше химикам, а с практической точки зрения есть три существенных изменения в методе. Первое — активатор должен содержать избыток (до насыщения раствора) гипофосфита кальция. Именно в паре гипофосфиты (меди и кальция) дают стабильный повторяемый результат. Второе — активатор плохо смачивает поверхность диэлектрика. Это приводит к повышенной шероховатости (в лучшем случае) и к «пятнистой» металлизации отверстий (а то и полному отсутствию таковой) в худшем. Для решения этой проблемы в раствор добавляется небольшое количество 1,4-бутиндиола (реактив совсем не редкий и не дорогой, массово применяется в качестве блескообразователя при гальваническом никелировании, например). Третее — термообработка выполняется в два этапа. Сначала при температуре около 125 градусов в течении 10мин. идет пиролиз активатора, затем в течении 5 минут при температуре 150 градусов оплавление продуктов термолиза. В патенте есть и другие изменения, но проверка показала, что это, вобщем, лишнее, по крайней мере в любительских условиях.
Без бега по граблям не обошлось и на этот раз. Причиной было то, что изменения я вносил по одному, а оказалось, что они правильно работают только вместе. Длинную историю неудач описывать не буду, перейду сразу к последней серии экспериментов. Прежде всего слегка разбавил готовый (причем поюзаный) активатор (добавил примерно 10% дистиллированной воды). Затем всыпал в него (тоже на глаз) немного гипофосфита кальция. Все это хорошенько перемешал прямо в ванночке где обрабатываю платы. Затем добавил буквально каплю жидкого мыла (подойдет любое, лишь бы в нем было поменьше всяких добавок). Использовать вместо бутиндиола мыло мне посоветовал знакомый химик после моего сбивчивого пересказа второго патента. Нерастворившийся гипофосфит кальция остался на дне ванночки, но он не мешает, главное заготовку на дно не опускать. Наконец, после нескольких проб и ошибок пришел к следующей последовательности обработки заготовки:
1. Заготовку сверлю и зенкую. Точнее даже не столько зенкую, сколько снимаею заусенцы с краев отверстий руками проворачивая без нажима сверло бОльшего диаметра.
2. Мою плату так же как под нанесение фоторезиста (моющим средством с абразивом). Единственное отличие — очень тщательно промываю отверстия струей воды.
3. Активирую заготовку. Для этого несколько раз окунаю заготовку плашмя в раство и слегка приподнимаю над поверхностью раствора, наблюдая за изменением слоя жидкости на заготовке. Цель — добиться того, что бы жидкость вокруг отверстий быстро и равномерно светлела (по сравнению с остальной поверхностью платы). Это значит, что жидкость хорошо смочила стенки отверстий и легко протекает через них. Затем даю активатору стечь и слегка постукивая заготовкой о край ванночки освобождаю от активатора самые большие отверстия (в моих тестовых заготовках это, обычно, 3.2). Все что помельче меня не интересует. Когда с заготовки больше ничего не капает, я добиваюсь более-менее равномерного слоя активатора на поверхности переворачивая заготовку под разными углами.
4. Термообработка. Как только жидкость равномерно растеклась по заготовке (к этому моменту она может местами начать подсыхать, это не принципиально), кладу заготовку в аэрогриль и делаю первый этап термообработки (125 градусов, 10 минут), а затем сразу второй (150 градусов, 5 минут), не вынимая заготовки из аэрогриля.
5. Когда заготовка немного остывает, я промываю ее под струей воды, особое внимание уделяя отверстиям. Затем декапирую в растворе серной кислоты (старый электролит) и снова тщательно промываю. Этот этап можно повторить несколько раз. Никаких абразивов, моющее средство — обычное жидкое мыло для рук. Если возникает необходимость потереть заготовку, что бы смыть остатки продуктов пиролиза, делаю это пальцем в перчатке и очень легко, без нажима. На выходе получается практически идеально чистая заготовка с хорошо заметным тонким слоем новой меди. Затем, как обычно, гальваника.

Некоторые весьма любопытные наблюдения: во-первых сразу после термообработки поверхность заготовки имеет заметно другой цвет — розовый, медный (с вкраплениями черного, но несравнимо меньше, чем раньше). Во-вторых, продукты пиролиза смываются очень легко, именно потому я и не вижу смысла делать гальваническую очистку, как в патенте. Раньше без шкурки отчистить заготовку было практически не реально. Но любая механическая обработка на этом этапе это лишний мусор в отверстиях и риск оборвать электрический контакт со осажденным слоем меди. В-третих, нет никаких фенов, продувок, сушек и прочих заморочек. Затянутые активатором отверстия после термообратки и промывки оказываются чистыми сами по себе, без моего вмешательства. В-четвертых, двухэтапную термообработку (10+5 минут) одноэтапная не заменяет. Насколько я понимаю, на разных этапах идут разные реакции и их смешивание портит всю малину.

P.S. Это тоже промежуточные результаты, так что пока никаких фоток, детального описания и точных рецептов, все «на словах», «на пальцах» и «на глазок». Главная цель — оставить записи себе на память и обмен информацией с теми, кто так же как и я экспериментирует с этим методом металлизации.
  • +8
  • 13 мая 2012, 01:18
  • evsi

Комментарии (33)

RSS свернуть / развернуть
о-фи-геть-не-встать! мега-упорство и мега-зачёт =)
Но сам такое делать не стану.
0
о, за жидкое мыло спасибо.
а на двухэтапную термообработку я, оказывается, напрасно забил. да…
0
Да, куммулятивный эффект от этих изменений в технологии меня круто впечатлил. Без всяких наждачек и прочего гемора на гальванику уходит практически идеальная заготовка. При затяжке с малыми плотностями (я обычно даю 1А/Дм2) на выходе получается получается хоть и не блестящая, но гладкая поверхность сразу готовая к нанесению фоторезиста. Да и тенты держатся за такую поверхность идеально (на тестовых прогонах — ни одного протекания, даже если тент над отверстием 3.2 имеет по краю всего 0.35мм для сцепления).
0
тент из ристона или фотека? или оба нормально держат?
0
Я пока ристон добиваю.
0
В чем разница между патентами?? номера заявок и патенров одинаковы… Это ошибка? или я чего-то недосмотрел?
0
  • avatar
  • kos
  • 13 мая 2012, 02:33
да, там явно ошибка. вот правильная ссылка
0
Поправил.
0
еще дурвцкие вопросы…
Вот Вы вводите в раствор мыло. Ну и говорите что оно должно быть по возможности без добавок. :-) Идиотский вопрос на самом деле а чтозначит без добавок?? Можно ль заменить его например Фейри или стиральным порошком.(вопрос не праздный и не издевательский) Насколько я понимаю вот та самая добвака снижает жесткость воды и улучщает смачиваемость. Что кстати делает и стиральный попрошок. Не могли б вы там этого химика на эту тему подергать. Что НЕ должно быть в мыле.
и зачем вы опускаете заготовку в раствор серной кислоты. Какова его концентрация?
Еще по гипофосфиту вопрос добавления гипосульфита(гипофосфита??) кальция. Вы добовляете его уже в готовый раствор???? Просто из патента номер два я понял что его добовляют на этапе приготовления раствора. Может не так понял. Или это все равно?

А вообще конечно снимаю шляпу! «Я верю город будет....»(С)
0
«Без добавок» это значит, всего лишь, что присутствие всяких там ароматизаторов, масел и прочего нежелательно. Нужен всего лишь жидкое ПАВ (поверхностно-активное вещество). Средства для мытья посуды, насколько я понимаю, содержат добавки для эффективного растворения жиров и прочей грязи. Какой эффект дадут эти добавки можно определить только экспериментально. На мой взгляд лучше не искать приключений на свою голову. Когда знакомый химик рекомендовал использовать ПАВ, он, почему-то, подчеркивал, что ПАВ должен быть жидкий. Почему именно, я уточнять не стал. Подозреваю это каким-то образом связано со структурой таких ПАВ (в частности, близости этой структуры к рекомендованному в патенте бутиндиолу). Из этих соображений стиральный порошок может не подойти. Опять-таки, можно попробовать с этим поэкспериментировать, но особого желания делать это я не испытываю, тем более, что жидкое мыло есть в любом супермаркете.
По поводу серной кислоты. Эта операция называется декапирование, ее цель — удалить окислы и другие соединения меди. Насколько я помню химию, эффект основан на том, что чистая медь к кислоте устойчива, а ее соединения образуют с кислотой растворимые соли, которые смываются, очищая таким образом заготовку. Я использовал серную кислоту (точнее, старый электролит) только потому, что он оказался под рукой, для этой цели можно использовать и другие кислоты, например, теплый (лучше даже горячий) раствор лимонной кислоты.
По поводу раствора: в патенте активатор описан как состав из четырех веществ — гипосульфит меди, гипосульфит кальция, аммиак и бутиндиол. Описания приготовления активатора, которыми все пользуются (на самом деле у всех описаний ноги растут вот отсюда), содержат описание получения гипосульфита меди и добавление аммиака. Какой-то избыток гипосульфита кальция при этом имеется, но (судя по результатам) его явно недостаточно для того, что бы раствор был насыщенным. Так что добавляя гипосульфит кальция я просто довожу раствор до того состава, который в патенте. Непосредственно порядок добавления веществ, думаю, особой роли тут не играет.
0
бутиндиолу
Бутандиол же.
жидкое мыло есть в любом супермаркете
Только ни разу не видел, чтобы в нем отдушки не было.
0
Бутандиол же.
Нет, именно бутиндиол. Там в начале текста патента написано «бутандиол», а дальше по тексту везде «бутиндиол».
Только ни разу не видел, чтобы в нем отдушки не было.
Есть такое дело. Впрочем, судя по результатам применения на итог это негативного влияния не оказывает.
0
Может гипофосфит кальция, а не гипосульфит?
0
Спасибо, поправил.

P.S. Нельзя, видимо, такие посты на сон грядущий писать, много опечаток и ошибок…
0
читать кстати тоже нельзя… Мне ночью тех процесс снился! :-)
0
Бывает :)
0
я чуть экспериментировать не бросился. еле уложил себя спать… ;)
0
Я наблюдал, как резко падает количество желающих повторять эксперименты вслед за автором, от темы к теме. Я имею в виду первую, о фоторезисте, и последующие. В конце, когда уважаемый evsi освоит 100 нм техпроцесс с металлизацией и маской, он останется один (С)… Пора менять ник? :-) Не обижайтесь, но для меня все это слишком сложно. Это стон души :-) Прочитал и решил, что пока буду паять переходы и заказывать готовые платы для серии. Мне такое не потянуть, ибо химию не помню совсем. А времени изучать новое не хватает…
0
Ну вот, опять написал не то, что думал и что пальцы по клаве натыкали. Новое изучаю, конечно, и все время. Ибо остановиться в развитии для меня — стать похожим на торговцев старыми блоками от телевизоров на рынке :-) И они нужны, понятно. Но не хочется… Пока АРМам предпочтение, а химия — потом, если жизни хватит.
0
К счастю в этом процессе химии не так много (и, похоже, я с этой частью разобрался), да и агрессивного/опасного/ядовитого ничего нет.
0
На самом деле процесс очень простой (когда разберешся), другой вопрос, что подробного пошагового пока описания нет, а те описания что есть, как правило, сделаны по результатам первых удачных экспериментов. Тщательной отработкой процесса каждый вынужден заниматься самостоятельно, а для этого надо ресурсы, желание и готовность перерывать горы информации. Ну и второй весьма существенный фактор — заметное количество оборудования. Если платы с помощью фоторезиста можно делать практически на коленке, то тут, как минимум, добавляется гальваника, а это изрядный геморрой. Я стараюсь минимизировать количество оборудования и по возможности его упростить, но все равно головняка много. Ну и, опять-таки, гальваника. Процесс сам по себе весьма простой теоретически, но подводных камней и нюансов там хватит минимум на пяток процессов с фоторезистом. К тому же, для меня это совершенно новая область, раньше я о гальванике знал лишь то, что она существует (ну и физику/химию процессов на уровне школьных учебников). Вобщем, как закончу, постараюсь сделать подробное описание, что бы упростить освоение до предела.
0
а для этого надо ресурсы, желание и готовность перерывать горы информации
поделитесь, а откуда Вы берете столько энтузиазма? :)
0
Не знаю, всегда так было :) А навыки переработки больших объемов информации это профессиональное у программистов.
0
И почему я не удивлен? :)
0
Чему именно? Тому, что я программист? :)
0
Скорее этому «навыки переработки больших объемов информации это профессиональное у программистов.»

Так это в любой инженерной исследовательской работе, просто программисты, сейчас наиболее востребованные инженеры, в процентном соотношении, остальных профессий у нас практически не осталось ((( А так и раньше было, по любому серьезному вопросу, особенно такому, по которому мало чего написано, приходилось рыть кучу книг, и искать в косвенной информации. Не зря нам старики говорили перед выпуском ВУЗ учит работать с литературой )) понятно что шутка но в этой шутке очень много правды, потому что знания устаревают, а умение работать с информацией — остается.
Я когда на вертолетном заводе делал работу по расцеховкам тоже доков немеряно поднимал )))
0
У меня программирование не единственная инженерная специальность, так что я в курсе того, что любой инженер работает с большими объемами информации. Но в программировании есть своя специфика, из-за которой, во-первых, объемы информации существенно больше, а во-вторых, этот навык превращается из полезного умения в критически важный. Причин тому много, начиная с того, что IT весьма быстро развивается, размеры и сложность проектов постоянно растут, а для их реализации появляются новые методологии (зачастую полностью изменяющие все привычные подходы) и заканчивая тем, что часто новый проект вынуждает программиста вникать в совершенно новую предметную область, к которой относится проект. Причем заказчик практически всегда ожидает, что исполнитель (то есть программист) разбирается в этой предметной области. Если область совершенно новая, то тут у программиста начинается «пятилетка в три дня» (почти буквально), когда нужно разобраться в том, чему другой человек учился пять лет в институте. Но даже если область знакомая, все равно каждый новый заказчик это куча своих нюансов и своя специфика.
0
Именно. :)
0
да, бывает такое, помню как за два дня пересел с Перла на Питон и так же, ранее, с С на Перл )
0
а что там помнить? химия вполне доступна. процесс несложен, повторяем, не агрессивен.
маска — уже отлаженный процесс. и за это тоже огромная благодарность автору. ;)
а профиты очевидны. вместо заказа срочного изготовления прототипа, а это деньги и время, за вечер получаем плату с маской и металлизацией. ну и плюс, этот полтинник можно положить в карман. ;)
0
Здравствуйте уважаемые. Так и не решили, что использовать, бутиндиол или бутандиол? Википедия говорит, что бутиндиол получают из бутандиола при зверских условиях. Бутандиол в продаже хоть и имеется, но это прекурсор, то есть в списке наркотических. По бутину даже не гуглится ни чего. Или же все-таки жидкое мыло?
0
Да, мыло проще и доступнее. И работает лучше.
0
Ясно. Спасибо. Кальций едет, будем пробовать. Лет 10 назад пытался металлизировать, с графитом. Да и электролит уже не помню. В принципе получилось, но забросил.
Ну и моя работа над ошибками :) Бутандиол получают из бутиндиола, а не наоборот.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.