4.3. Растворы химического меднения

Состав растворов. Растворы, применяемые для химического меднения, отличаются большим многообразием содержащихся в них компонентов, однако в состав каждого раствора обязательно должны входить следующие вещества: соли меди; вещества для связывания меди в комплексную соль (лиганды); вещество-восста­новитель (формальдегид); вещество, обусловливающее необходимую величину рН раствора; различные добавки.

В производстве печатных плат получили применение растворы, представленные в табл. 1.

Раствор 1 (ГОСТ 23770—79) является наиболее распространен­ным и экономичным раствором. Скорость осаждения меди — 2,5 мкм/ч, выдержка плат в растворе — 15—25 мин, толщина осаж­денного при этом слоя меди менее 1 мкм. В качестве стабилизаторов вместо тиосульфата натрия можно применять сульфид свинца (0,05 г/л) или диэтилдитиокарбомат натрия (0,005—0,01 г/л). Вместо виннокислого калия-натрия допускается применение виноградно-кислого.

Раствор 2 на основе комплексной соли меди с трилоном Б является более устойчивым по сравнению с раствором 1, поэтому раствор 2 характеризуется повышенной стабильностью и в нем достигается возможность осаждения слоя меди толщиной 3 мкм за 15—20 мин при температуре раствора 20—25 °С. Для снижения поверхностного натяжения и облегчения разряда водорода рекомендуется вводить лаурилсульфат натрия в количестве 0,1—0.3 г/л.

Таблица 1. Состав раствора химического меднения (г/л)

Компоненты и режим работы	Номер раствора
	1	2	3
Сернокислая медь	10-15	15-15	25-35
Виннокислый калий-натрий	50—60	—	—
Трнлон Б	—	25—30	80—90
Едкий натр	10-15	13-15	40—60
Углекислый натрий	2—4	—	20-30
Хлористый никель	2—4	—	—
Формалин (33%-ный), мл/л	10—20	10—20	20—30
Серноватистокнслый натрий	0,001—0,002	—	—
Роданистый калий	—	0,01—0,080	—
Роданин	—	—	0,003—0,005
Железосинеродистый калий	—	—	0,1-0,15
рН	12,6-12.8	12,6—12,8	12,6—12,8

Применение раствора 2 при металлизации заготовок допускает-возможность исключить операцию предварительного гальванического меднения, так как слой меди толщиной 3 мкм, полученный в результате химического меднения, достаточно прочен и обеспечивает выполнение последующих технологических операций.

Раствор 3 (ГОСТ 23770—79) применяется для металлизации печатных плат как более стабильный раствор, содержащий медь в виде трилонатного комплекса. Раствор может быть также исполь­зован для получения толстых слоев меди (25—30 мкм) при условии его непрерывного корректирования слоями меди, едким натром и формалином с помощью приборов автоматического дозирования, которые вводят указанные компоненты по сигналу датчиков-ана­лизаторов. Возможно корректирование раствора по количеству про­пущенных через него плат.

Приготовление и корректирование растворов. В отдельных объ­емах дистиллированной воды растворяют сернокислую медь, комплексообразователь и едкий натр. Затем сливают первые два раствора и при непрерывном перемешивании добавляют раствор едкого натра, после чего раствор в ванне доводят до рабочего уровня водой.

Раствор выдерживают 10—12 ч, фильтруют и корректируют по величине рН добавкой NaOH или H₂S0₄. Формалин вводят за 15—20 мин до начала работы; стабилизаторы — через 2—3 мин после начала процесса химического меднения в количестве, соот­ветствующем нижнему пределу, установленному рецептурой.

Корректирование раствора 1 производят по данным экспресс-анализа на содержание CuS0₄, NaOH ежедневно в начале работы, по виннокислому калию-натрию один раз в 3—4 дня, тиосуль­фат натрия вводят в раствор в конце работы в количестве 0,001 г/л.

Для предотвращения разложения раствора в период длительного хранения (более 24 ч) необходимо подкислить его до величины рН 5—6 добавлением серной кислоты, при небольших перерывах — под­кислять до рН 12,2—12,3.

В случае закисления раствора тиосульфат следует вводить только после подщелачивания до рН 12,4.

Корректирование раствора 2 по меди, щелочи, формалину производят по данным химического анализа. Трилон Б добавляют в количестве от 5 до 7 г/л через 2—3 дня работы. Для длительного хранения раствора в нерабочем состоянии раствор следует подкислить серной кислотой до рН 10,0—10,5. Учитывая высокую стоимость этого продукта, а также необходимость исключить сброс в канализацию солей при смене раствора в ваннах химического меднения, поступают следующим образом.

В отработанном растворе химического меднения определяют концентрацию меди и сегнетовой соли, а затем добавляют серно­кислую медь до получения необходимой концентрации Cu²⁺.

После этого раствор подкисляют серной кислотой до рН 3,8—4,3, в результате чего выпадает осадок виннокислой меди. Осадок декантируют, промывают холодной водой, собирают и высушивают при комнатной температуре. Виннокислую медь используют для приго­товления свежих растворов.

Вышеприведенная методика позволяет полностью утилизировать ценные продукты (мель и соли виннокаменной кислоты), а также сни­зить затраты на обработку стоков, содержащих соли меди.

Основные неполадки при химическом меднении представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Основные неполадки при химическом меднении

Характер неполадок	Причины неполадок	Способы устранения
Отсутствие меди в отверстиях малого диаметра при боль­шой толщине плат	Раствор плохо про­качивается через от­верстия	Улучшить прокачку раствора
Отсутствие меди на отдельных участ­ках отверстий	Плохая смачиваемость активатором Заполировка стенок при сверлении тупым сверлом Мала продолжитель­ность активирования и промывок Завальцовка лака при сверлении	Улучшить обезжири­вание Заточить сверла Увеличить продолжи­тельность активирования и промывки Изменить технологию, исключить технологиче­скую лакировку
Разложение раствора	Попадание палладия в ванну Отложение меди на стенках ванны и в ком­муникациях Перегрев раствора Увеличена площадь загрузки Избыток щелочи	Улучшить промывку после активирования Устранить причину и от­фильтровать раствор через фильтр с порами 2 мкм Охладить сухим льдом в полиэтиленовых мешоч­ках Уменьшить площадь за­грузки заготовок, подле­жащих меднению Подкислить раствор до рН 12,7—12,8
Малая скорость осаждения меди	Низкая температура раствора Завышенное коли­чество стабилизаторов Недостаточная ката­литическая активность	Подогреть до темпера­туры 20—25°С Прекратить введение стабилизаторов при кор­ректировании Улучшить подготовку по­верхности в активаторах
Темная медь	Низкое содержание NaOH Попадание органи­ческих примесей	Корректировать раствор по NaOH Исключить возможность дальнейшего попадания масел и других загрязне­ний
Медь не осаж -дается совсем	Завышено содержа­ние стабилизаторов Отклонение от нормы при активировании	Дополнить ванну свежим раствором без стабилиза­торов Проверить правильность выполнения операций активирования