Гальванічні процеси

Загальні вимоги до гальванічної металізації друкованих плат (ДП) .

Гідність гальванічних покриттів - відносна простота ведення процесу і можливість регулювання товщини металізації. І тим не менш типові недоліки ДП значною мірою обумовлені гальванічними покриттями: нерівномірність товщини металізації, наявність внутрішніх напруг в покритті. Рівномірність гальванічного покриття залежить, головним чином, від електрохімічних, електричних і геометричних умов осадження.

Для покращення електрохімічних умов осадження необхідно підбирати електроліти з високою розсіюючою здатністю (PC), що забезпечує рівнотовщинний розподіл металу. Підвищення PC зменшує середню товщину покриття, скорочує витрату металу, забезпечуючи точність і високу щільність монтажу. При металізації ДП з метою підвищення PC застосовуються перемішування електроліту, покачування катодних штанг, безперервна або періодична фільтрація електролітів, нестаціонарні режими електролізу. З геометричних факторів, що впливають на рівномірність осаду, в першу чергу слід зазначити відстань між анодоми і покриваючими ДП. Встановлено, що при металізації ДП великого розміру міжелектродна відстань повинна бути збільшена. Для того, щоб ця відстань не змінювалася, доцільно всю систему електродів переміщувати синхронно.

Технологічна частина

Технічні вимоги до друкованих плат

Друковані плати(ДП) є одним з головних конструктивно-технологічних елементів сучасної радіоелектронної апаратури(PEA).Удосконалення технології їх виготовлення являє собою важливу проблему виробництва PEA.Друковані плати складаються з плоских провідників у вигляді ділянок металізованого покриття, розташованих на діелектричній основі, які забезпечують з'єднання елементів електричного кола.На них монтується більшість радіоелектронного обладнання та елементів.З конструктивно-технологічної точки зору ДП являє собою комунікаційний вузол, що забезпечує собою електричний зв'язок між елементами і компонентами радіоелектронного обладнання і може бути реалізований в залежності від структурного призначення апаратури на однобічних (ОДП), двобічних (ДДП)і багатошарових (БДП) ДП їх використання пов'язане з такими перевагами перед об'ємним монтажем:

1) збільшення щільності монтажних з' єднаннь і можливості мікромініатюризації виробів;

2) одержання друкованих провідників, які спрощують поверхню і радіоелектронні елементи в єдиному технологічному циклі;

3) гарантована стабільність і повторюваність електричних характеристик;

4) підвищена стійкість до кліматичного і механічного впливу;

5) уніфікація і стандартизація конструктивних і технологічних рішеннь;

6) збільшення надійності апаратури;

7) можливість комплексної автоматизаії монтажно-складальних і контрольно-регулюючих робіт;

8) зниження матеріаломісткості і собівартості продукції.

До недоліків слід віднести їх обмежену ремонтопридатність, а також неможливість досить просто вносити зміни до конструкції готових друкованих плат.

Виготовлені ДП повинні відповідати вимогам державних та галузевих стандартів:

1) діелектрична основа ДП повинна бути однорідна за кольором, монолітна за структурою і не мати внутрішніх пухирів,раковин,еторонніх включеннь,відколів,тріщин і вщшаруваннь;

2) провідний рисунок ДП повинен бути чітким,з рівними краями,без пухирів,відлущеннь,шдтравлюваннь,темних плям,слідів інструментів та залишків технологічних матеріалів. Для забезпечення більш високої корозійної стійкості провідного рисунка і покращення паяння на нього наносять гальванічне покриття, яке повинно бути суцільним,без розривів і відлущень;

3) монтажні і фіксуючі отвори розташовані відповідно до вимог креслення;

4) гальванічне покриття в отворах повинне бути суцільним, без включень,пластичним,з дрібнокристалічною структурою і міцно з єднаним з діелектричною основою;поверхня отвору як і всі провідники,покривається захисним покриттям,здатним добре паятискпокриття в отворі повинно витримувати чотири перепайки виводів без зміни зовнішнього вигляду, підпалу і відлущеннь;

5) після циклічного впливу зміни температури електроопір переходу металізованого отвору не повинен відрізнятись більш ніж на 20% від опору за нормальних умов;

6) велика величина опору діелектрика,велика його механічна міцність;

7) ДП повинні бути працездатними не менше 5000 годин, а ймовірність безвідмовної роботи повинна складати 0,995.

ГОСТ 23751-86»Плати друковані.Основні параметри конструкції» наводить 5 класів точності ДП у відповідності до значеннь основних параметрів та граничних відхиленнь елементів конструкції (основи ДП,провідників,контактних площадок,отворів).

Найменше номінальне значення основних розмірів елементів конструкції ДП у залежності від класу точності наведені у табл.

Таблиця 3.1.1

Найменше номінальне значення основних розмірів елементів конструкції Методи виготовлення друкованих плат

При виготовленні друкованих плат залежно від їхніх конструктивних особливостей і масштабів виробництва застосовуються різні варіанти технологічних процесів, у яких використовуються численні хіміко-технологічні операції й операції механічної обробки.

Існують такі методи виготовлення друкованих плат: хімічний негативний і позитивний; комбінований негативний і позитивний; базовий позитивний комбінований метод; електрохімічний (напівадитивний); адитивний.

Вихідним матеріалом при хімічному способі слугує фольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок отримують шляхом витравлювання міді із пробільних місць, при цьому струмопровідний малюнок захищають нанесенням захисного рельєфу, що стійкий до травильного розчину.

Достоїнства методу:

простота й порівняно невелика кількість технологічних операцій;

можливість повної автоматизації; Недоліки методу:

не дозволяє виготовляти двобічні ДП із перехідними металізованими отворами;

витравлювання великої кількості міді, а значить необхідність її регенерації й очистки стічних вод.

Вихідним матеріалом при електрохімічному (напівадитивному) способі слугує нефольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок отримують шляхом електрохімічного осадження міді на попередньо хімічно металізовану поверхню діелектрика. У технології збережена операція травлення тонкого шару металу, що утворюється по всій поверхні ДП при хімічній металізації.

Достоїнства методу:

можливість виготовлення двобічних плат з наскрізною металізацією отворів;

так як травиться тонкий шар міді (5-7 мкм), то бічне підтравлювання мінімальне й розділювальна здатність такого методу досягає 0,15 мм.

Недоліки методу:

-недостатня адгезія хімічно осадженої міді до діелектрика, що іноді приводить до відшаровування друкованих провідників від діелектрика в процесі експлуатації.

Адитивний метод полягає в створенні провідного малюнка шляхом металізації діелектрика досить товстим шаром хімічної міді (25-35 мкм), що дозволяє виключити операції гальванічної металізації й травлення. Пробільні місця при цьому захищаються нанесенням захисного рельєфу.

Достоїнства методу:

- економічний, тому що дозволяє значно скоротити витрату міді за рахунок використання нефольгованих матеріалів, знизити витрату на травильні розчини і їхню утилізацію,

висока точність відтворення малюнка друкованого монтажу (становить 0,1 мм).

Недоліки методу:

недостатня адгезія хімічно осадженої міді до діелектрика;

дуже мала швидкість хімічного міднення знижує продуктивність й, отже, підвищує собівартість плат.

Комбінований негативний метод.

Полягає в комбінації хімічного її електрохімічного методу. Як вихідний матеріал застосовується двобічний фольгований діелектрик. Металізація отворів здійснюється шляхом хімічного міднення з наступним електрохімічним нарощуванням шару міді. При цьому захисний рельєф наноситься на струмопровідний малюнок і захищає його від дії травильного розчину.

Достоїнства методу:

- виготовлення двобічних плат з наскрізною металізацією отворів і підвищеною щільністю монтажу (клас 3 за ДСТ 23751-79); Недолік методу:

- бічне підтравлювання у випадку застосування товстих шарів фольги значне, що знижує роздільну здатність методу.

- Так як, після травлення струмопровідний малюнок уже сформований, то розроблювачі плати, передбачають технологічні друковані провідники, які електрично з'єднують окремі елементи схеми в єдине ціле. Потім ці провідники механічно видаляються, ця операція не дозволяє повністю автоматизувати процес.

- При свердленні отворів через лакову плівку утворяться задирки, які видаляються методом зенкування, це додаткова механічна операція.

Базовий позитивний комбінований метод

У цьому методі як фотошаблон використовують зображення струмопровідного малюнка, при цьому захисний рельєф наноситься на пробільні місця й захищає їх від наступного електроосадження металу.

Свердлення отворів під металізацію проводиться відразу після свердління базових отворів. Цей метод являється основою для виготовлення двосторонніх друкованих плат з металізованими отворами. Він також використовується для виготовлення струмопровідного малюнка на зовнішніх шарах багатошарових друкованих плат. Достоїнства методу:

- можливість комплексної механізації й автоматизації процесу;

- виготовлення двобічних плат з наскрізною металізацією отворів і підвищеною щільністю монтажу;

- застосування стеклотекстоліту марки СТПА з понад тонкою фольгою (5 мкм) не вимагає додаткового обладнання й скорочує втрати міді при травленні, дозволяючи виготовляти плати 4 класу точності.

- можливість виготовлення двобічних плат з металізованими отворами із потрібною якістю.

- точність методу 0,2мм

Недоліки методу

- обмежений бічним підтравлюванням фольги друкованих провідників, що не дозволяє виготовити плати з насиченим струмопровідним малюнком.

- Екологічна небезпека, великі витрати на регенерацію міді й очищення стічних вод.

Найпоширенішим і перспективним є базовий позитивний комбінований метод, який характеризується тим, що свердління всіх отворів, що підлягають металізації, проводиться на заготовці плати до нанесення захисного рельєфу, а необхідне суміщення при одержанні захисного малюнка забезпечує система базових отворів на технологічних полях.

Проаналізувавши переваги й недоліки всіх перерахованих вище методів виготовлення плат друкованого монтажу, а також вимоги до них,можна вважати, що найбільш прийнятним методом для даного проекту є базовий позитивний комбінований метод.

Технологія виготовлення двобічних друкованих плат з паяльною маскою і підвищеною щільністю монтажу.

Виготовленню двобічних ДП із підвищеною щільністю монтажу перешкоджають металізовані монтажні отвори, у яких методом паяння закріплюють штирові виводи ЕРЕ. Для того, щоб у таких отворах розмістилися штирові виводи, вони повинні мати порівняно великий діаметр, і саме це перешкоджає розміщенню на платі великої кількості друкованих провідників.

Останнім часом в електронній промисловості широко використовується так званий «поверхневий» монтаж. У цьому випадку всі начіпні ЕРЕ мають не штирові, а планарні виводи. Такі виводи припаюють безпосередньо до монтажних площадок на платі. Монтажні металізовані отвори при цьому не потрібні. Перехідні електричні з'єднання здійснюють за допомогою металізованих отворів дуже малого діаметра D=0,2-0,15 мкм. Ширина друкованих провідників при цьому може становити 0,15-0,2 мм, відстань між ними такого ж порядку.

Так як друковані провідники знаходяться дуже близько, то при нагріванні шари розплавленого припою на сусідніх провідниках можуть доторкатися один до одного й викликати коротке замикання електричної схеми.

Для запобігання цих явищ на поверхню провідників (тобто на всю поверхню плати) необхідно нанести паяльну маску. Максимальна адгезія паяльної маски досягається в тому випадку, коли маска наноситься безпосередньо на хімічно оксидовану мідь або ж на чисту мідь. На сплав Sn-Pb маску не наносять, тому що при нагріванні вона буде відшаровуватися.

Паяльні маски наносяться з використанням СПФ або фотохімічних композицій. Вони необхідні також для того, щоб при пайці виводів ЕРЕ до контактних площадок провідники не піддавалися облужуванню, щоб уникнути зайвої витрати припою. Крім того, паяльна маска захищає друковані провідники від короткого замикання, від впливу зовнішнього середовища й від механічних ушкоджень.

Технологія виготовлення ДП позитивним комбінованим методом з використанням паяльної маски в літературі одержала назву «Smobc»,

На теперішній час цей метод є найпоширенішим, його освоюють багато підприємств. (Smobc - паяльна маска поверх голої міді).

Вихідним матеріалом у даному методі слугує фольгований склотекстоліт FR-4 (товщина фольги 18 мкм), що поставляється по стандарту NEMA - Ш - 1989 в листах.

У даному проекті пропонується друковані плати виготовляти у відповідності з такою технологічною схемою:

1. Порізка вихідного матеріалу (тобто FR-4 - 18/18 — склотекстоліту, фольгованого із двох боків міддю) на заготовки із заданим розміром.

2. Свердлення базових і технологічних отворів

3. Свердлення отворів під металізацію на верстатах із ЧПУ

4. Підготовка поверхні заготовки й отворів

5. Попередня металізація отворів

6. Нанесення СПФ на пробілбні місця

1) Підготовка поверхні перед нанесенням СПФ

2) Нанесення СПФ ( СПФ "Riston" фірма "Duponf")

3) Експонування

4) Проявлення СПФ

7. Електролітичне міднення струмопровідного малюнка

8. Електролітичне олов'янування струмопровідного малюнка

9. Зняття захисного рельєфу

10.Травлення міді із пробільних місць

11. Зняття олов'яного покриття із струмопровідного малюнка

12. Нанесення паяльної маски:1) Нанесення захисної фото-композиції («Elpemer SD 2467» фірми " PETERS")

2) Експонування маски

3) Проявлення маски

13. Нанесення фінішного покриття

14. Маркування

15. Електроконтроль

16. Обробка плат по контуру (фрезерування на верстатах із ЧПУ)

17. Контроль та упаковка

Гальванічне олов'янення у виробництві ДП

Характеристика та вимоги до олов яного покриття на ДП

Для захисту мідних провідників при витравлювальні міді з пробільних місць друкованої плати на струмопровщний рисунок наносять так звані захисні покриття: сплави олово-евинець,олово-вісмут,олово-нікельхрібло,золото та олово.

До захисних металорезистів висувають такі вимоги:

- рівномірність покриття на бічній поверхні та в отворах плати;

- мінімальна пористість;

- стійкість до травильних розчинів;

- висока адгезія до міді;

- легкість видалення з поверхні струмопровідного рисунка;

- безпечність сполук металу покриття з компонентами травильних розчинів та їх висока розчинність;

- легкість вилучення із стічних вод;

- порівняна дешевизна.

До недавніх пір, коли конструкція плати не передбачала наявність паяльної маски, захисне покриття після нанесення і оплавлення використовувалося для забезпечення надійності пайки ЕРЕ. В якості такого покриття дуже широко використовувався сплав ПОС- 61 ,який має порівняно невисоку температуру плавлення і забезпечує добру здатність до пайки, навіть після тривалого зберігання друкованих плат.

Срібло застосовується при виготовленні так званих «полоскових» плат для апаратури надзвичайно високих частот(НВЧ), а золото- лише для виготовлення плат спеціального призначення для апаратури надзвичайно високої надійності.

Однак, швидке зростання виробництва електронної апаратури з одного боку і висока токсичність свинцю, як одного з основних компонентів припоїв, з другого боку, викликало розробку спеціальних законів, які обмежують використання свинцю при складанні електронної апаратури в розвинутих країнах світу.

На теперішній час розроблена і знаходить все ширше застосування технологія виготовлення ДП з паяльною (захисною) маскою, яка передбачає використання захисного покриття тільки для травлення міді з пробільних місць. Як металорезист у цій технології можна використовута покриття з чистого олова, яке відповідає усім висунутим вище вимогам.

Олово - сріблясто-білий, м який метал густиною 7,28г/см" ,плавиться при температурі 232 ° С. Має значну хімічну стійкість, окислюється під дією вологого повітря, слабо реагує зрозведеними розчинами H₂ SO₄, HCL I HNO₃, не розчиняється у концентрованій HNO₃. Концентровані розчини лугів при нагріванні розчиняють олово з утворенням станатів.

Продукти корозії олова майже не шкідливі для людини, тому олово застосовується для захисту консервної тари та інших виробів, що пов' язані із зберіганням, приготуванням і транспортуванням харчових продуктів.

Олов'яні покриття дуже пластичні і легко витримують вальцовку, штамповку і витягування.

Порівняльна характеристика електролітів для нанесення гальванічного олов'яного покриття на струмопровідний рисунок ДП.

Гальванічний метод нанесення металічних покриттів є найбільш розповсюдженим і використовується в технології створення струмопровідних елементів схеми і захисних резистів. Олово, сплави олово-свинець, олово-вісмут, олово-нікель виконують роль захисних резистів.

Для друкованих плат важливими є такі якісні характеристики покриттів, як пластичність, ступінь рівномірності товщини по поверхні плати, добра здатність до паяння. Пластичність покриття, незначні внутрішні напруження досягаються використанням електролітів без спеціальних органічних блискоутворювачів, введеням таких добавок, які зменшують внутрішні напруження.

Важливим технологічним параметром є розсіювальна здатність електроліту, від якої залежить відношення товщини покриття в отворі до товщини покриття на поверхні плати. Необхідно вибирати електроліти для нанесення гальванічних покриттів на друковані плати з високою розсіювальною здатністю.

Для нанесення олов'яного покриття використовують електроліти, які можна розділити на кислі та лужні.

До кислих електролітів відносять: сірчанокислі, хлорид-фторидні, фенолсульфонові та борфтористоводневі, а до лужних - станатні та шрофосфатні.

Широке розповсюдження в промисловості отримав сірчанокислий електроліт, основними компонентами якого є сульфат олова, сірчана кислота та органічні добавки. За відсутності органічних добавок не можна отримати якісне олов'яне покриття, тому що на катоді будуть утворюватися голкоподібні дендритні пухкі осади. Це пояснюється тим, що олово з кислих розчинів виділяється на катоді з простих пдратованих двовалентних йонів Sir⁺ без помітної поляризації. Органічні добавки, адсорбуючись на катоді, утворюють суцільну плівку, яка утруднює проникнення через неї іонів олова. У результаті відбувається різке гальмування процесу і катодні потенціали значно зміщуються в бік електронегативних значеннь, при цьому утворюються дрібнокристалічні та щільні покриття.

Основними компонентами кислих електролітів є : в сульфатному - SnSO₄, у хлорфторводневому - SnCL₂*2H₂O, у фенолсульфоновому – Sn(C₆H₅SO₄₎₂ ,у борфторводневому - Sn(BF₄)₂

Для електроосадження блискучих олов'яних покриттів необхідна періодична очистка електролітів за допомогою вугілля і постійна чи періодична фільтрація електролітів, так як в результаті окислення іонів Sn²⁺ утворюється шлам. Солі олова легко гідролізують з утворенням нерозчинного осаду метаолов'яної кислоти, який забруднює електроліт. Для попередження гідролізу до всіх електролітів додають надлишок відповідної кислоти.

Температура електролітів 18-30°С. Густина струму без премішування до 200 А/м² та до 500 А/м" з перемішуванням. Борфтористоводневі електроліти містять олов'яну сіль борфтористоводневої кислоти, вільну HBF₄, Н₃ВО₃ чи декілька органічних ПАР, без яких неможливо отримати осади олова хорошої якості. Борвтористоводневі електроліти використовують при темперетурі 20 - 40°С. Вони дозволяють застосовувати більш високі густини струму, ніж сірчанокислі електроліти за рахунок кращої розчинності фторборату олова та високих буферних властивостей цього електроліту.

Для підвищення електропровідності в кислий електроліт вводять значну кількість кислоти. Велика концентрація кислоти не впливає на вихід металу за струмом; він залишається близьким до 100%, так як перенапруга виділення водню на олові дуже висока.

З галогенідних електролітів найбільш цікавий розчин, що містить одночасно хлор- та фтор-іони. В такому розчині олово утворює комнлекси [SnF₄]^2- і [SnF₂CL₂]^2-. Працює цей електроліт при температурі 20-40°С та густині струму від 2,5 до 13 А/дм .

Серед лужних електролітів найбільш розповсюдженим є станатний.

Станатні електроліти олов^янення зазвичай містять комплексний станат натрію Na₂[Sn(OH)₆] або калію K₂[Sn(OH)₆] та вільний луг натрію чи калію для попередження гідролізу комплексних солей олова та підвищення електропровідності розчинів. Температура електроліту 60-80°С, густина струму 50 А/дм², вихід за струмом 60-70%.

Електроосадження олова з комплексних аніонів чотиривалентного олова [Sn(OH)₆]^2- проходить за високої катодної поляризації, що сприяє утворенню щільних дрібнокристалічних осадів олова. Вихід олова за струмом з станатних електролітів нижче, ніж з кислих розчинів, і сильно знижується з підвищенням густини струму.

Шкідливою домішкою в станатному електроліті є Sn²⁺. Присутність у електроліті навіть незначної кількості станиту приводить до утворення на катоді губчатого осаду, так як іони [Sn(OH)₄]^2- відновлюються на катоді за невисокої поляризації і відповідно, переважно перед іонами [Sn(OH)₆]^2-.

Так як концентрація іонів [Sn(OH)₄]^2- дуже мала, то після початку електролізу їх розряд протікає на граничному дифузійному струмі. Внаслідок цього на виступах чи по всій поверхні катода утворюються мікродендрити, на яких продовжує випадати осад у вигляді пухкої маси. Щоб Sn переходив у розчин лише у вигляді Sn⁴⁺ як у період приготування електроліту, так і при експлуатації готової ванни, необхідно частково запасивувати всі аноди і весь час підтримувати їх у такому стані.

Добра якість покриття досягається лише при температурі електроліту 60-70°С, при більш низькій температурі утворюються пухкі губчаті осади.

Станатні електроліти мають всі властивості для рівномірного розподілу струму і металу по поверхні катода, тому вони можуть застосовуватися для покриття деталей складного профілю.

У розчинах пірофосфатнокислих солей натрію і калію олово утворює комплексні сполуки Sn²⁺ і Sn⁴⁺.

У шрофосфатному електроліті (рН = 8,5), який не містить органічних добавок і іонів хлору, виділення на катоді комплексних осадів олова до певної невисокої густини струму відбувається без помітної поляризації. При густині струму 0,2-1 А/дм (в залежності від концентрації Sn²⁺) спостерігається стрибок потенціалу, після чого катодна поляризація практично не збільшується з підвищенням густини струму, якість осаду різко погіршується. Для попередження окислення Sn²⁺ в шрофосфатний електроліт вводять спеціальні добавки - стабілізатори.

Швидкість осадження олова з кислих електролітів вища, ніж з лужних і станатних тому, що електрохімічний еквівалент Sn²⁺ у два рази більший, ніж Sn⁴⁺.

Перевагою кислих електролітів є також більш високі допустима густина струму і вихід за струмом. Кислі електроліти працюють за кімнатної температури, вони прості за складом і досить стійкі. Але розсіювальна здатність їх нижча, ніж лужних електролітів. Кислі електроліти застосовують для покриття деталей простої ті середньої складності конфігурації.

Вибір електроліту для нанесення олов'яного покриття на струмопровідний рисуок друкованих плат.

До електроліту для нанесення гальванічного покриття на плату висувають такі вимоги:

- робоча температура 18-20 °С(кімнатна);

- простота в приготуванні та експлуатації;

- добра розсіювальна здатність, що забезпечить отримання рівномірного покриття по всій поверхі плати;

- вихід за струмом ~ 100%.

Враховуючи вище наведені вимоги, вибираємо сірчанокислий електроліт з добавками такого складу:

Олово сірчанокисле (по олову) 20 г/л

Кислота сірчана (х.ч.) 175 г/л

Snlfoteach part A 40 мл/л

STH Zusatz 40 мл/л

Вода дистильована До 1 л

Температура 20°С( 15-28)

Час обробки 10 хв.

Робоча густина струму 1 -2 А/дм²

Густина струму: анодна менше 1.5 А/дм²

катодна 1-2 А/дм²

напруга 1-6 В

Об'єм ванни 1400 л

Вихід за струмом до 100%

Значення рН нижче 1, не контролюється.

Швидкість осадження 1,0 мкм/хв при 2,0 А/дм²

Аноди - олово, ступінь чистоти 99,9%. Цей електролізна основі сірчаної кислоти, має добру розсіювальну здатність, а також простий в обслуговуванні.

Приготування й коректування електроліту гальванічного олов'янування.

Таблиця .Склад електроліту Sulfotech

Приготування електроліту олов'янення

Заповнити ванну на 3/4 об'єму дистильованою водою. Додати необхідну кількість сірчаної кислоти. Кислоту вливати порціями 5-10 л, при активному перемішуванні.

При температурі розчину 50°С увести розрахункову кількість Zinnsalz 235 (сульфат олова) порціями по 5-10 кг при активному перемішуванні .Після повного розчинення солі Zinnsalz 235 остудити розчин до кімнатної температури.

Добре помішуючії розчин, додати розрахункову кількість компонента Sulfotech part А порціями по 5-10 кг.

Потім , добре перемішуючи, додати розрахункову кількість компонента STH Zusatz порціями по 5-10 кг . Долити до рівня дистильованою водою. Ретельно перемішати.

Після приготування електроліт повинен відстоятися протягом 24 годин, потім відфільтрувати осад, що випав. Виконати аналіз на вміст олова, сірчаної кислоти. Проробити ванну з розрахунку 2-3 А*год/л. Провести випробування на комірці Хулла.

Коректування електроліту олов'янення

У відповідності з продуктивністю по платах ванна коректується сірчаною кислотою, добавками Sulfotech part А і STH Zusatz.

Коректування розчину на вміст олова, сірчаної кислоти поводиться за результатами аналізу.

Таблиця .Склад електроліту повинен знаходитися в таких межах:

Значення рН нижче 1 і не контролюється.

Вміст олова у ванні зростає за рахунок додаваня складу Zmnsalz 235.

Для того, щоб підвищити вміст олова на 5 г/л, необхідно додавати на 100 л ванни 1,0 кг добавки Zmnsalz 235.

Вміст кислоти у ванні коректується концентрованою сірчаною кислотою з густиною 1,84. При додаванні 566 мл кислоти на 100 л ванни, вміст вільної сірчаної кислоти у ванні збільшується на 10 г/л.

Коректування розчину на вміст добавок Sulfotech part A, STH Zusatz проводиться автоматично через кожні 2500 А*год. Після проходження через розчин гальванічного олов'януваниня 2500 А*год необхідно ввести 200мл. Sulfotech part А і 200мл STH Zuzatz (витрата добавок на 10000А*год 800мл. Sulfotech part А і 800мл STH Zuzatz ).

Контроль правильності виконання коректувань виконують у комірці Хулла (див методику по роботі з коміркою Хулла).

Втрати за рахунок випаровування поповнюють дистильованою водою. Не допускати зменшення рівня (за рахунок випаровування) більш ніж на 100 літрів.

Методи визначення вмісту компонентів у сірчанокислому електроліті олов'янення.

Контроль електроліту проводиться у відповідності до результатів аналізів.Проба з ванни на аналіз береться після того, як встановлений робочий рівень розчину.

Визначення вмісту олова у ванні гальванічного олов'янення: Необхідні реактиви :

0.4 М розчин сульфату амошю-заліза (III) ( 129,9 мл - NH₄ SO₄, 82 мл НС1 конц ., густина 1.19 г/дм³), вода дистильована до 1 л. Сірчана кислота , конц.. густина 1.84 г/дм³ . Фосфорна кислота конц., густина 1.7 г/дм^3.Дифешламінсульфонат барію 0,2% - ний р-н в 0,5 М H₂SO_{4 .}Дихромат калію - 0,01667 М (еталонний розчин)

Хід аналізу:

1) 25мл розчину сульфату амонію-заліза(Ш) 0,4 М змішати при перемішуванні в 250 мл колбі Ерленмаєра з 5,0 мл проби розчину ванни і 10 мл концентрованої сірчаної кислоти;

2) перемішувати дві хвилини;

3) суміш розвести дистильованою водою до 100 мл;

4) додати 10 мл фосфорої кислоти і 8-10 крапель дифешламінеульфату барію;

5) титрувати 0.01667 М розчином дихромату калію(еталонний розчин) до появи фіолетового забарвлення.

Витрачену кількість мілілітрів 0,01667 М еталонного розчину помножити на 1,187, отримане значення відповідає вмісту олова(г/л) у ванні.

Визначення вмісту добавки Sulfoteacli part A.

Вміст добавки ввизначається за допомогою циклічної вольтамперометрії(СVS).Аналіз проводиться таким чином:

1) спочатку необхідно відкалібрувати установку свіжоприготованим стандартним складом, який розводиться базовим електролітом олов'янення 1:2 і очищується від осаду, що випав (осад-сульфат свинцю) фільтруванням;

2) вихідна концентрація стандартного розчину складає 40,0 мл/л Sulfoteacli part А;додатковий об'єм для стандартного розчину складає 0,2 мл на 100 мл вихідного електроліту;

3) за допомогою визначеного таким чином калібровочнго коефіцієнта визначають концентрацію добавки Sulfoteacli part A.

Пробу з робочої ванни також розводять у співідношенні 1:2 базовим електролітом олов'яненя і очищають від осаду,що випав.

Тестування електроліту олов'янення на комірці Хулла.

Тест проводиться без перемішування, на зачищеній мідній пластинці.Існує можливість проведення тесту з двома різними значеннями густин струму на комірку:

Комірка 1: 0,5 А/дм² пластина поміщається на 10 хвилин.

Комірка 2. 0,2 А/дм²пластина поміщається на 30 секунд.

Вплив різних чинників на роботу ванни олов'янення

На роботу ванни впливають:

- концентрація олова;

- концентрація сірчаної кислоти;

- концентрація добавки Sulfoteacli part A;

- концентрація добавки STH Zuzatz;

- забруднення фоторезистом.

Вплив органічних складових

1 .Добавка Sulfotech Zusatz Teil А: нормальна концентрація 40 мл/л. Sulfotech Zusatz Teil А знижує поверхневий натяг й визначає утворення дрібнокристалічної структури, а також осаджуваного покриття. Низька концентрація добавки Sulfotech Zusatz Teil А знижує використовувану густину струму на пластинці. Про надлишок цієї добавки по тестовій пластині судити не можна.

2)Добавка STH Zusatz: нормальна концентарція 40 мл/л. Коли концентрація добавки STH Zusatz низькаяо в області низьких значень густини струму осадження не відбувається. Пробна пластина повинна бути покрита на 100%. Особливо після обробки ванни активованим вугіллям можуть виникнути проблеми з покриттям. Добавка STH Zusatz покращує покривну здатність. Про надлишок цієї добавки по тестовій платині судити не можна.

Вплив неорганічних складових

1 )Олово

Мала кількість олова (менш 15 г/л) знижує густину струму ,що застосовується й спричиняється підгари в області високих значень густини струму. Надлишок олова знижує розсіювальну здатність.

2)Сірчана кислота

Про надлишок чи недостатність по тестовій пластині судити не можна.

3)3абруднення ванни: -Забруднення фоторезистом

Високий вміст органічних домішок за рахунок розчинення фоторезисту

можна визначити по дрібнокристалічному, різко обмеженому темному і

шорсткуватому покриттю в областях високих і середніх значень густини

струму.

-Забруднення хлоридами:

Хлориди(вище 180 мг/л) - відсутнє покриття в області низьких значень густіш струму.

Можливі несправності при гальванічому олов'яненні друкованих плат. Види дефектів, причини і методи їхнього усунення.

Контроль якості покриттів

Контроль якості покриттів проводиться за допомогою приладу -«ИНТРОМЕТ»

Основними перевагами приладу ИНТРОМЕТ є: висока точність; автономне живлення від акумуляторів; пам'ять для зберігання результатів 15000 застосувань; зручне меню для керування вимірами; статична обробка результатів вимірів; можливість калібрування по зразках користувача; автоматична установка нуля; ергономічний дизайн; інтерфейс для зв'язку з комп'ютером/принтером; автоматична печатка часу й дати вимірів.

Головні переваги приладу ИНТРОМЕТ у порівнянні з іншими засобами контролю покриттів у МО:

- просте настроювання: для виміру товщини покриття досить увести в отвір ДП вихрострумовий датчик і прочитати показання індикатора в мікронах;

- можливість контролю на будь-якій стадії технологічного процесу: від початку осадження міді (безпосередньо в гальванічної ванни, завдяки чому скорочується час обробки ДП і енерговитрати при гарантованій якості олов'янення) як до, так і після нанесення захисного покриття олова;

- можливо не тільки вимірювати товщину міді, але й виявляти тріщини, раковини й інші дефекти МО;

- не потрібно вирізати (ізолювати) контрольоване МО з олов'яного покриття на поверхнях ДП (до травлення малюнка ДП) або з малюнка провідників (після травлення), що необхідно при використанні методу електричного опору;

- достатній однобічний доступ до ДП.

Технологічні особливості при олов'яненні друкованих плат.

З метою одержання високоякісних покриттів при олов'яненні друкованих плат рекомендується дотримувати наступних технологічних особливостей.

1. Робити щодня підрахунок пропущених через електроліт ампер-годин і корекцію по добавках.

2. Робити контроль товщини гальванічного покриття за допомогою шліфів службою ЦЗЛ (центральна заводська лабораторія) не рідше 1 раз в тиждень.

3. Розташовувати заготовки друкованих плат у ванні гальванічного олов'янення паралельно поверхні анодів. Не допускається екранування друкованих плат о лина з одною. Катодна штанга повинна бути розташована симетрично щодо анодних штанг.

4. Щоб уникнути «підгарів» осаджуваного олова, аноди повинні бути коротше заготовок плат. Нижні краї анодів повинні бути вище нижніх країв катодів на 50-80 мм. Відстань від крайніх анодів до стінки ванни не менш 150 мм.

5. Плати, що мають у контуру друковані елементи схеми розміром 0,2 мм і менш, а також поодиноко виступаючі контактні площадки завішувати у ванну гальванічного оловяення з екранами, що перебувають на полі заготовки по її контурі.

6. Завішувати в гальванічні ванни заготовки одного найменування.

При необхідності завішування друкованих плат різних найменувань підбирати заготовки, що мають приблизно однакову поверхню металізації й розташування елементів схеми. Підбір поверхні, шо покривається металом, робити по картотеці.

7. При розрахунку струму на деталь ураховувати поверхню малюнка схеми, технологічних елементів.

8. Робити міжопераційне зберігання, а також зберігання в процесі обробки заготовок плат із плівковим фоторезистом, перекладеними

між собою папером у тарі типу поліетиленових пакетів, папках-швидкозшивачах, в упаковці з паперу або на підставках.

9. Робити контроль якості покриттів друкованих плат на підкладці з бавовняної тканини за допомогою мікроскопа при збільшенні 5-1 Ох.

10. Паку вальний папір для перекладання заготовок друкованих плат повинна бути не менш розміру заготовки й не мати на своїй поверхні забруднень у вигляді жирових плям, залишків солей і т.п.

11.Щоб уникнути відлущування плівкового фоторезисту, розрив між

проявленням СПФ і гальванічною металізацією повинен бути не

більше 3 доби.

12.Робити видалення органічних домішок у ваннах гальванічного

олов'янення відповідно до інструкції й затвердженого графіка. Аноди

перед обробкою вивантажити з ванни.

13.Операція гальванічної металізації здійснюється безупинно. Не

допускається розривши між окремими переходами операції.

14.Виконувати роботу на хіміко-гальванічній лінії тільки при включених

системах погойдування, фільтрації розчинів, барботажу, стежити за

роботою дозаторів гальванічних ванн.

15.Не рідше одного разу на місяць перевіряти надійність електричних

контактів на ванні й контактованих поверхнях на пристосуваннях.

16. Для фільтрування розчину гальванічного олов'янення допускається

використовувати фільтри цехового виготовлення, для чого каркас

фільтруючого елемента обертається поліпропіленовою тканиною.

чергуючись шарами фільтрувального паперу.

17.При запуску ДП нових замовлень робити контроль струму за

допомогою приладу 29П-0379 шляхом завішування його на

«супутник» лінії одночасно із друкованими платами.

18.При збої в роботі гальванічної лінії «Діна-130» необхідно вручну вивантажити плати з ванни лінії, промити, висушити й зробити контроль якості металізації в отворах друкованих плат на відповідність ТТК 03031:

- при відсутності металізації в отворах плат друкованого монтажу, списати плати в техвідхід;

- при наявності металізації в отворах зробити повторну обробку згідно технологічного процесу.