---------------------------------------------------------------
     Химия и жизнь, N7 1990 г. с 76-77.
---------------------------------------------------------------


     В потоке читательских писем, приходящих в  редакцию "Химии и жизни", не
последнее место  занимают  вопросы  радиолюбителей  о  способах  химического
травления  медненых  плат.  Какими  растворами   травить?  Какие  химические
процессы при этом протекают?  Как  получить или  чем  заменить те  или  иные
реактивы? Попытаемся  ответить  на эти и  другие вопросы  читателей  в одной
заметке.
     В  непромышленных  условиях  в  качестве травителя для плат  наибольшее
распространение получил раствор хлорного железа. Эта  соль в водном растворе
окисляет медь:

     FeCl3+Cu => FeCl2+CuCl,

     а затем и образовавшийся хлорид одновалентной меди:

     FeCl3+CuCl => FeCl2+CuCl2.

     В свою очередь хлорид двухвалентной меди взаимодействует с металлом:

     CuCl2+Cu => 2CuCl.

     Концентрация используемого  раствора 400 г/л, рабочая температура до 35
°С. Регенерации использованный раствор не поддается*.

     *  Разумеется,  в  химической лаборатории  можно  регенерировать  любой
раствор но  расход средств  и времени на такую регенерацию  будет таков, что
дешевлe и проще приготовить свежие растворы

     Травить  можно  и  раствором  персульфата   аммония  (200--250  г/л)  с
добавлением  концентрированной  серной  кислоты  (4--5 мл/л, кислоту лить  в
раствор, а не наоборот!):

     (NH4)2S208+Cu => (NH4)2S04+CuS04.

     Наилучшие  температуры этой  реакции  --  до 50  °С. Для  более полного
использования реактива раствор надо подщелочить аммиаком и охладить до 5 °С.
При этом выпадают в осадок кристаллы состава

     CuS04*(NH4)2S04-6H20.

     Распространен также раствор на основе хлорида двухвалентной меди СuCl2.
Как уже сказано, эта соль  тоже способна окислять медь.  Получающийся хлорид
одновалентной меди  CuCl  нерастворим  в  воде, поэтому в раствор добавляют,
например,  хлорид  аммония в  количестве  145--150  г/л  или  хлорид  натрия
(160--165 г/л), с которыми  CuCl образует хорошо растворимые соли с не очень
устойчивым  комплексным анионом [СuCl2][-]. Исходная концентрация
CuCI2  100--150  г/л,  рабочая температура 45--50 °С.  Существенно, что  100
граммам CuCl2 эквивалентна смесь  185  г медного купороса  CuS04*5H20 и 85 г
поваренной соли. Эти компоненты (не забудьте про хлорид меди для образования
комплекса!)  растворяют  в горячей (около 80 °С) воде. Сразу после остывания
раствор готов к применению.
     Медно-хлоридный раствор обладает еще и тем преимуществом, что его можно
регенерировать.   Для   этого  1/7  часть  отработанного  раствора  сливают,
оставшуюся  часть  подкисляют  концентрированной  соляной  кислотой  (20--25
мл/л), добавляют разбавленный 1:6 пергидроль* (110--115 мл/л) и перемешивают
раствор воздухом (например, с  помощью микрокомпрессора)  20--30 минут.  При
этом происходит реакция:

     2CuCl+H202+2HCl => 2CuCl2+2H20.

     * Пергидроль водорода - это 30 %-ный раствор пероксида.

     В  заводских условиях  применяют  смесь  соляной кислоты  и  30  %-ного
пероксида  водорода в  соотношении  1:3. После  использования  этот  раствор
практически  не  отличается  по составу  от отработанного  медно-хлоридного.
Однако  дома копировать этот процесс не советуем. Такая смесь очень опасна в
обращении  --  при попадании  ее  на  открытые  участки тела неизбежен ожог,
поэтому с раствором такого состава работать можно только в очках и резиновых
перчатках,  под вытяжкой.  В домашней  лаборатории  намного безопаснее смесь
концентрированной соляной кислоты,  пергидроля и воды  в соотношении  1:1:3.
Сначала растворяют в воде пероксид, затем кислоту.
     Известен и такой рецепт: в 1 л холодной воды растворяют 20--25 таблеток
гидроперита  (твердое  соединение  пероксида  водорода с  мочевиной  состава
(NH2)2CO*H202),  затем  осторожно добавляют 100 мл концентрированной  серной
кислоты. Растворы такого рода -- самые "быстрые".
     Для  сведения: в  промышленном производстве  печатных плат  чаще  всего
применяют щелочной раствор солей меди, содержащий 65--110  г/л  хлорида меди
(II), 100--150 г/л хлорида аммония,  20--30 г/л  карбоната аммония, 400--500
мл/л 25 %-ного  раствора аммиака.  Температура  при  травлении 45--  50  °С.
Реакция в этом случае такова:

     Сu(NH3)4Сl2+Сu=2Сu(NН3)2Сl.

     Отработанный  раствор  легко  регенерируется  при  продувании   в  него
воздуха:

     4Cu (NH3)2Cl+02+4NH4Cl+4NH40H => 4Cu (NH3)4Сl2+6Н20.

     Вместо аммиачного медно-хлоридного раствора  иногда применяют аммиачный
медно-сульфатный  раствор следующего состава:  медный купорос  170--190 г/л,
сульфат  аммония  150--170  г/л,  водный  аммиак  400--  500  мл/л.  Рабочая
температура  также 45--50  °С, но травление меди  в  этом  случае  протекает
медленнее.
     Несколько  слов о  реактивах.  Раствор  хлорного железа можно получить,
например, так: 10 %-ной соляной кислотой заливают в открытом сосуде железные
опилки (1  объем на  25 объемов  кислоты)  и  оставляют  на  несколько  дней
(осторожно,  при  этом  выделяется  взрывоопасный  водород!).  Когда раствор
приобретет желто-бурый  цвет, он готов к работе. Два способа  получения этой
соли из доступных веществ  уже были описаны в "Химии  и жизни" (1985, No 10,
с.  81--82).  Остальные  вещества придется покупать,  доставать  --  словом,
кустарным способом их не синтезируешь.
     Персульфат аммония входит в состав фотографического ослабителя, поэтому
его иногда можно купить  в фотомагазинах.  Медный купорос бывает в магазинах
для  садоводов,  пероксид  водорода  --  в   аптеках,  хлорид  натрия  --  в
продовольственных магазинах.
     Предположим,   у  вас  есть  все  необходимые  реактивы.  Какой  способ
травления   предпочесть?  Для  удобства  сравнения  основные  характеристики
растворов сведены в таблицу.

     Растворы
     Максималь-ная скорость травления,
     Емкость по меди, г/л*
     Боковое подтравливание,
     мкм



     мкм/мин





     железно-хлоридный
     35
     75 105
     40--66

     персульфатный
     25
     35
     50--80

     медно-хлоридный
     15
     10--20
     40 60

     аммиачный медно-







     хлоридный
     20 25
     60--80
     20--30




     * Предельно возможное увеличение содержания меди в растворе за  счет ее
вытравливания с платы.

     Помимо  этих цифр,  советуем принять во внимание и то, что при промывке
плат  после  их  травления  хлоридом  железа  (III)  остатки раствора  легко
гидролизуются с образованием  труднорастворимых основных солей.  Кроме того,
материал  основы способен  адсорбировать  ионы  Fe[3+], что может
ухудшать  его  изолирующие  свойства.  А вот растворы на  основе солей  меди
смываются без осложнений. Не проливайте раствор FеСl3: очень нелегко удалить
его  яркие  ржавые  пятна  с одежды,  стен и  эмалевого  покрытия  ванны.  У
персульфатного  раствора  также  есть   недостаток:  неравномерный  характер
вытравливания.  Работать  с аммиачными растворами  можно только на  открытом
воздухе или под тягой, что не слишком удобно.
     Некоторые  составы  мы  не  станем рекомендовать  для работы в домашних
условиях, сообщим же о них только  для полноты картины. Например, существуют
травильные растворы  на основе хлоритов  (эти соли взрывоопасны), на  основе
хромового ангидрида  (он ядовит,  да, впрочем, и взять его негде), на основе
других, еще более редких веществ.
     И   последнее.   Для   нанесения   рисунка    пользуйтесь    покрытием,
соответствующим  условиям   травления.   В  сильнокислых   растворах   лучше
использовать кислотостойкую  краску (например, НЦ-11), в  слабокислых вполне
подходит для защиты клей БФ-2. Если раствор будет нагреваться, целесообразно
применить теплостойкую краску.

     С. МАРКИН

     Что читать о травлении плат:

     Ильин   В.   А.    Технология   изготовления    печатных    плат.   Л.,
"Машиностроение", 1984.
     Верховцев О.  Г., Лютов К. П. Практические советы мастеру-любителю. Л.,
Энерго-атомиздат, 1987.

     Химия и жизнь, N7 1990 г. с 76-77.

Популярность: 3, Last-modified: Tue, 27 Feb 2001 21:08:35 GMT