Гальванические покрытия в производстве печатных плат

технологічна частина.doc

1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
Методи виготовлення друкованих плат можна поділити таким чином:
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгований діелектрик.
Суть методу: струмопровідний рисунок отримують шляхом
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
або метали чи сплави які називають металорезисти. Навісні
електрорадіоелементи закріплюють у неметалізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
В залежності від виду фотошаблона який застосовується розрізняють
негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі використання
негативу зображення захисний рельєф наносять на струмопровідний рисунок.
У разі використання позитиву зображення захисний рельєф наноситься на
пробільні ділянки і захищає їх від наступного електороосадження металу (або
ж хімічного осадження металу).
2. Субтрактивний негативний метод
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
виключенням місць паяння здійснюють методом трафаретного або
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220С)
стисненим повітрям (повітряний ніж). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
Метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
3. Субтрактивний позитивний метод.
Метод передбачає використання фотошаблона з позитивним
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
наноситься на пробільні ділянки і захищає їх від наступного
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
струмопровідний рисунок.
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попередньо захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
5. Фотоадитивний метод.
У склад діелектрика вводять ТіО2 у рутильній
формі. На поверхню діелектрика наносять фоточутливий шар який містить
катіони Pd2+ чи Cu2+
При експонуванні цього шару через фотошаблон під
дією ультрафіолетового світла ТіО2 віддає електрони катіонам паладію чи
міді вони відновлюються до металу і утворюють центри кристалізації для
наступного процесу хімічного міднення. Захисний рельєф при цьому взагалі
Метод передбачає використання тимчасової основи у вигляді пластини із
нержавіючої сталі. На цю основу наносять захисний рельєф на пробільні
ділянки і шляхом гальванічного осаджування міді формують
струмопровідний рисунок. Після цього захисний рельєф видаляють
тимчасову основу рисунком притискають до діелектрика з нанесеним
клеєним шаром. При цьому струмопровідний рисунок відшаровується від
нержавіючої сталі і приклеюється до діелектрика. Цей метод
використовується за кордоном для виготовлення гнучких друкованих плат.
7. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного і наступного
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає лише
÷10 мкм і тільки забезпечує необхідну електропровідність а нарощування
шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно скорочує
тривалість процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
Електрохімічний метод не знайшов широкого застосування у
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до
діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
Мідне покриття повинно забезпечити високонадійне електричне
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах не
менше 25 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять блискучі мідні покриття. Це пов`язано з
тим що якість мідного покриття багато в чому визначає якість
металорезисту який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна
поверхня мідного покриття тим тонший шар металорезисту можна наносити. У
разі використання блискучого мідного покриття товщина шару металорезисту
Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
В даному проекті розробляється процес попереднього міднення
призначений для покриття внутрішньої частини отворів шаром міді.
Операції що передують гальванічному мідненню:
Зашкурювання отворів від задирок;
Хімічне нанесення шару міді на діелектрик в отворах;
снують методи хімічного і електрохімічного знежирення. При хімічному
в стаціонарних ваннах знежирюють розчинами з підвищеним вмістом їдкого
натру (40-50 гл) і кальцинованої соди (100-150 гл). Температура
знежирення 80-90°С час 3-10 хв.
Для електрохімічного знежирення сталевих деталей широко
застосовують розчин наступного складу (гл); їдкий натр 20-40;
тринатрійфосфат 20-40; вуглекислий натрій 20-40. Режим роботи: температура
-80°С; густина струму 2 Адм2; час витримки на катоді 3-10 хв на аноді 1
Для знежирення всіх металів сплавів і покриттів застосовують
розчин складу (гл); їдкий натр 5-10; вуглекислий натрій 20-40;
тринатрійфосфат 20-40. Режим роботи: температура 60-80°С; густина струму на
катоді 2-10 Адм2; час витримки 3-10 хв.
При електрохімічному знежирюванні поверхню виробів очищається
швидше ніж при хімічному. Однак ефективність електрохімічного знежирення
нижче при знежирюванні виробів .складної форми в той час як хімічний
спосіб застосовний для виробів будь-якої форми. Тому якщо поверхня виробів
сильно забруднена жирами і маслами застосовують попереднє хімічне потім
електрохімічне знежирення. Оскількив нашоому технологічному процесі
покриваеться прямокутна пластина(деталь простої форми) то досить й
електрохімічного знежирення в катодному режимі.
Процес нанесення каталізатора на діелектрик називається активацією
діелектрика. Дуже часто як каталізатор використовують металевий паладій.
Він має такі переваги:
– легко відновлється ;
– має високі каталітичні властивості і не пасивується ;
– має високу електро провідність .
У промисловості використовуються два способи активації діелектриків.
2. Двохстадійний процес активації діелектриків.
Стадія 1 – сенсабілізація . Це процес нанесення на поверхню
діелектрика Sn2+ у вигляді малорозчинної сполуки. Для цього заготовку плати
занурюють у розчин : SnC НC SnCl2 адсорбується у
мікровпадинах поверхні діелектрика. При наступному промиванні поверхні
відбувається гідроліз:
SnCl2 + Н2О = Sn(ОН )Cl + НCl
Sn(ОН )Cl + Н2О = Sn(ОН )2 + НCl
Частинки Sn(ОН)Cl і Sn(ОН)2 залишається на поверхні діелектрика.
Однак при цьому під дією О2 і денного світла відбувається побічний процес
SnCl2 + 12 О2 + Н2О = SnCl4 + 2Sn(ОН )Cl
Для гальмування цього побічного процесу у розчин додають гранули
олова які переводять Sn4+ у Sn2+ :
Стадія 2 – активація діелектрика . Заготовки занурюють у розчин :
Pd C НCl – 18 млл . При цьому відбувається процес :
Sn(ОН )Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН )Cl3
У процесі наступного промивання частинки Sn(ОН)Cl3 вимиваються а
металевий палладій буде залишатися на поверхні діелектрика у вигляді
Вищенаведений розчин активування малопридатний для обробки
фальгованих діелектриків так як на поверхні фольги буде відбуватися
Cu + PdCl2 = Pd + 2CuCl
що призведе до перевитрат паладію. Для
обробки фольгованихдіелектриків запропоновоний розчин який містить
комплексоутворювач :
PdC Трилон Б – 13 гл ; NH4OH (25%) – 350 млл.
У такому розчині паладій не витісняється міддю. Після обробки в
такому розчині плати занурюють у розчин відновника (NaH2PO2 – 30 гл)
який сприяє більш повному відновлення паладію із комплексу.
3. Активація діелектриків у суміщеному розчині
Розчин призначений для активування фольгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання якості
металізації. У промисловості використовується розчин такого складу : PdCl2–
гл ; SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє собою
колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної сполуки PdSnCl4
яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором розчину.
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
Перед обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо занурюють у
розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не розбавлявся
водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде розкладатися.
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCl4 на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці сполуки.
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих ємкостях так як
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
4. Хімічна металізація
Як відновник у процесі зазвичай використовують формалін
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40% СН2О і 10÷15%
СН3ОН який вводять для запобігання можливої полімеризації. У
промисловості використовують також параформ триоксан
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
HCOH + OH- = HCOO- + H2
Cu2+ + 2HCOH + 4OH- = Cu + 2HCOO- + H2 + 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
Процес хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу
адсорбція компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція
десорбція видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що
швидкість десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
5. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
Розчини для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
міді комплексоутворувач відновник луг стабілізатори. Розчини
класифікуються за природою комплексоутворивача. Які
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкмгод. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла –
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) –
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128;
температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа
завантаження 3÷4дм2л.
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калій-натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл; калій - натрій
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна наносити
шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
Безпосередньо після хімічного міднення передбачається гальванічна
“затяжка” міддю до товщини 5÷7 мкм.
6.Коригування розчинів хімічного міднення.
Корегування за вмістом сірчанокислої міді гідроксиду натрію та
формаліну здійснюється щоденно перед початком роботи за результатами
хімічних аналізів. Стабілізатор вводять у розчин в кінці робочого дня в
кількості 12 від рецептурного значення. Коригування за вмістом
комплексоутворювача здійснюється 1 раз на тиждень.
7. Зберігання розчинів хімічного міднення.
З метою запобігання розкладання розчині під час зберігання їх
підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О6
- добавляють Cu2+ для вирівнювання концентрації з С4Н4О6
-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б здійснюю за допомогою
двохстадійного процесу.
8. Вилучення міді у вигляді порошку.
Відпрацьований розчин нагрівають до 60С. Додають розчин лугу і
формалін перемішують протягом двох годин відстоюють протягом десяти
годин. Утворений порошок міді відфільтровуть промивають. Висушують в
електропечах і здають на переплавку.
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють H2SO4 до
рН 1÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому утворюється
етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять годин
фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Активацію діелектрика і хімічну металізацію в цих лініях виконують на
модулі хімічного міднення.
Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
На даний час в промисловості використовують сульфатні бористоводневі
пірофосфатні і ціанідні електроліти міднення.
відповідати мідне покриття з високою пластичністю.
1. Електроліти для міднення друкованих плат.
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
1.1. Комплексні електроліти.
Мають більш високу розсіювальну здатність ніж інші електроліти.
Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
Пірофосфатні електроліти також мають високу розсіювальну здатність
але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних електролітів має
такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію – 350 гл; лимона
кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт натрію – 0002
гл; рН 83÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2; температура
електроліту 30÷500С.
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм2.
) Порівняно невисока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими за
складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати. Однак
стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а отримані осади
є крупнокристалічними. Продуктивність електроліту невисока. Такі
електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
За величиною розсіювальної здатності вони наближаються до
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
дозволяє отримувати осади стійки до термічних навантажень які
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ” стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура електроліту
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота
0÷150гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю і
використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для даного проекту обиремо електроліт №2
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує з
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
міддю. Таким чином унеможливлюється перебіг реакції
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
шламоутворення що призведе до погіршення фізико-механічних
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліту активованим вугіллям.
Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Оскільки після міднення отворів плати покривають фоторезистом то
завершальними стадіями після міднення є:
Холодна промивка для видалення електроліту з поверхні;
Гаряча промивка для зменшення товщини шару Прандля;
Сушка необхідна оскільки фоторезист має наноситись на суху поверхню.
Холодна промивка здійснюється хлодною проточною водою з подальшим
Гаряча промивка відбувається в ванні об’ємом 1-2 м3 гарячою водою
яка змінюеться при досягненні певної критичної концентрації електроліту.
Сушка здійснюється промисловим калорифером. Гаряча промивка здійснюється з
метою зменшення теплоти при сушінні плат.
При збільшенні температури зменшується в’язкість електроліту який
залишився на заготовці в шарі Прантля.
Контроль якості гальванічного покриття
Здійснюють такі види контролю.
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати.
Здійснюють двома способами:
а) За допомогою спеціальних приладів які поділяються на дві групи:
- прилади засновані на вимірюванні мікроопору шару міді в отворах з
наступним перерахуванням його на товщину;
- прилади засновані на вимірюванні вихрових струмів які наводяться у
Точність вимірювання товщини складає ±15÷20%.
б) За допомогою металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ = l ( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ = lк. Відносне видовження розраховують за
Виконують декілька вимірювань і усереднюють результати. За
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або знесолену
воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі хімікати так
і попередньо приготовлені концентрати.
1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів Літр кг
Вода повністю знесолена 80
Мідь ()-сульфат-5-гідрат * 6
Н2S04х.ч.( d=184) 12.0 220
Grundeinebner Cupracid BL-CT 15 15
Grundeinebner Cupracid BL 03 03
* Залізо(Ре): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири години
реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години
розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати Grundeinebner Cupracid BL-CT і Glanzzusatz
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 15 гл.
Перевірку за вмістом Grundeinebner Cupracid BL-CT і Glanzzusatz
Cupracid BL проводять методом циклічної вольтамперометрії.
2. нструкція із застосування Cupracid BL-CT
Високопродуктивний розчин блискучого міднення Cupracid BL-CT що
застосовується у виробництві друкованих плат добре відповідає вимогам
виробництв по виготовленню друкованих плат завдяки високій розсіювальній
здатності. Гальванічне покриття не має внутрішніх напружень пластичне і
блискуче ступінь блиску й вирівнювання можуть регулюватися за допомогою
варіацій обох добавок. Це можна визначити за допомогою циклічної
При нанесенні покриття з електроліту Cupracid BL - CT. Рекомендується
виконувати умови наведені в таблиці 1.1.2.
Таблиця 7.2. Рекомендовані умови для нанесення покриття з електроліту
Корпус ванни Сталевий аркуш футерований полівінілхлоридом твердим
гумуванням пропиленом полиетиленом смолами складних
ефірів; сполучні елементи - полівіння хлорид (складний
Переміщення Горизонтальне переміщення виробів. Переміщення анодів:
виробів вгору-вниз підйом 20 - 40 мм (регульоване) частота
підйому 6-20 підйомів (хв. регульоване). Оптимальну
величину переміщення виробів визначають експериментальним
Перемішування Повітряне перемішування необхідне (повітря повинно бути
очищене від масел і забруднень)
Труба подачі стисненого повітря в розчин розташована
паралельно катодній штанзі на висоті приблизно 30 - 80 мм
від дна ванни. Вона містить залежно від виду й величини
ванни - отвори діаметром близько 1мм з розташуванням один
від одного 50 мм зміщених стосовно дна ванни на 30°.
Кожна труба має в такий спосіб два ряди отворів які
зміщені один проти одного на 25 мм. Рекомендується
встановлювати у ванну дві труби для повітряного
Зазор між трубами (внутрішній діаметр 20 - 40 мм) повинен
становити 100 мм. Найбільш підходящим матеріалом для труб
є полівінілхлорид або поліетилен.
Фільтрація Безперервна; мінімум 2 об'єми на годину.
Нагрівання Графіт титан тефлон скло порцеляна.
Температура 22 - 28°С переважно 24°С.
3. Коректування складу ванни міднення
Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити
аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
Компонент При заправленні У процесі
Мідь 54 гл 50 - 60 гл
Сірчана кислота 60 гл 50 - 65 гл
Хлориди 75 мгл 75 - 150 мгл
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити визначення
вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого
значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють
сіль у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в
розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Schering N. Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт.
Додавання 04 кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує
вміст міді приблизно на 1 гл.
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану кислоту
концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л. ванни
підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.Сірчану кислоту додають при
помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію ч.д.а.
Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів на 6
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості води.
4. Визначення сірчанокислої міді об'ємним тригонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти (трилон
Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі дана реакція
протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки цьому
визначення міді може бути виконано об'ємним методом із застосуванням
індикатора мурексида що в еквівалентній точці дає різні зміни забарвлення
розчину в синьо- фіолетовий колір.
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4Cl розчинити в 200 мл води долити 350 мл 25%
розчину аміаку долити дистильованої води до 1 л і перемішати);
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки
дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну колбу
ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою
перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу ємністю
0 мл розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового оранжевого
й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином аміаку долити
-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя індикатора мурексида й
титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном Б до одержання малиново-
фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних
визначень припустимі розбіжності між якими не повинні перевищувати 1%.
5. Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до 150-240
мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати отриманий розчин
Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з рожевої в жовтий.
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н – кількість сірчаної кислоти г;
а – кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т – титр 01Н NaОН по (теоретично титр 00049) гл;
т – кількість електроліту узятого на аналіз мл;
6. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл
дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а
ртутносульфатний - до негативного полюсів рн-метра. Електроди занурити в
розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при
безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин
азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції
необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець
титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого
фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно по
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
7. Визначення вмісту блискоутворюючої добавки Grundeinebner Cupracid BL-
Про вміст добавки Grundeinebner Cupracid BL-CT судять по гарній
блискоутворюючій здатності аналізованого електроліту в комірці Хулла.
Випробування з коміркою Худла
Випробування проводять при русі електроліту при 22 - 25°С на
контрольній пластині при 2А та напрузі від 28 до 30 В. Тривалість
міднення 10хв. Як анод використовують мідь леговану фосфором як катод
(випробувальна пластина) - мідну пластину подряпану латунною щіткою.
Головні компоненти які визначають роботу електроліту:
Glanzzusatz Cupracid BL-CT.
Забруднення сторонніми металами типу: цинк залізо нікель несуттєво
впливають на роботу ванни.
Комірка Хулла ємністю 250 мл виготовляється із кислотостійкого
матеріалу (оргскло вініпласт) і має наступні розміри в мм (рис.1)
Рис 1. Комірка Хулла Катод - мідна пластинка розміром 100x70мм анод -
пластинка з фосфорованої міді АМФ розміром 50x70 мм.
В комірку Хулла налити 250 мл аналізованого електроліту міднення.
Установити ретельно знежирені віденським вапном декапійовані в розведеній
сірчаній кислоті (1:10) промиті проточною й дистильованою водою анод і
катод. Електроліз вести при перемішуванні тривалістю 10 хв при струмі 1 А.
Після цього катод промивають водою й сушать фільтрувальним папером. Якість
покриття визначають візуально. Покриття повинне бути блискучим в інтервалі
-5 Адм . Про зниження концентрації добавки свідчить розповсюдження
підгару й поява матових плям в області 4-5 Адм2. При передозуванні добавки
при густинах струму вище 1 Адм2 осаджуются матові покриття.
Догляд за електролітом і його коректування Регулярно (1-2 рази на
місяць залежно від інтенсивності роботи ванни) хімічним аналізом
визначають вміст міді сірчаної кислоти хлориду натрію добавки
Grundeinebner Cupracid BL-CT і при необхідності коректують згідно даним
Переміщення деталейелектроліту
Потрібна повітряна продувка рекомендується додаткове переміщення
катодних штанг для поліпшення обтікання повітрям поверхонь деталей.
Горизонтальне переміщення 100 мм 25 25
Вертикальне переміщення 60 мм 25 30
8. Повітряна продувка
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 мгод на кожний метр довжини
катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються
паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів
ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного
свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має два
ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50 мм .
Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із
внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм.
9. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Види дефектів Можливі причини Способи усунення
Погане Неякісна Поліпшити підготовку поверхні
зчеплення підготовка друкованої плати перед
мідного поверхні перед гальванічним мідненням.
покриття гальванічним
Завищена Привести температуру
температура електроліту у відповідність із
електроліту. вимогами.
Високий вміст Проробити електроліт при
блискоутворюючої 3=1Адм2 застосовуючи
добавки. технологічні заготовки до
Обробити електроліт
активованим вугіллям з
наступною фільтрацією.
Поява Завищення вмісту Проробити електроліт при
поверхневих блискоутворюючої )=1Адм2 застосовуючи
дефектів типу добавки технологічні заготовки до
рисунка ("муар" зникнення дефекту.
мідного Обробити електроліт
покриття). активованим вугіллям з
Наявність Присутність Зробити фільтрацію
непокритих завислих часток велектроліту.
областей біля електроліті.
Завищена густина Знизити густину струму й
Шероховатість струму. увести перемішування.
Підгорілі Мала концентраціяДодати необхідну кількість
місця й блискоутворюючої блискоутворюючої добавки.
дендрити по добавки. Застосувати додаткові екрани.
Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки
1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
Розробюване підприємство працює в одну восьмигодинну зміну п’ять днів
на тиждень. Враховуючи 10 святкових і 104 вихідних днів час роботи цеху
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Т (год) визначають
виходячи із Т з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (К) які в гальванічному виробництві можуть складати від
до 8 %. При роботі неавтоматизованого немеханізованого обладнання і
стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої обладнання яке працює в
одну зміну складає 2 %
2. Визначення виробничої програми обладнання
Річна прграма даного підприємства складає 120 тис. плат. Враховуючи
що брак скадатиме 1% ми маємо виробляти
Тобто в день ми маємо вирбляти
3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
В розроблюваному проекті використовується автоматична лінія АГ-44М з
двопозиційними гальванічними ваннами.
Час нанесення мідного покриття на заготовку складає
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски з
деталями) ( складає:
хв-час на завантаження і вивантаження плат на підвіску.
Таким чином кількість оброблюваних завантажень
Разове завантаження всіх ванн:
4.Перерахунок діючого обладнання
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски; h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту ; h3 – відстань від дзеркала електроліту до верхнього краю
Габаритні розміри плати 150х290мм відыыстань між платами 10мм. Таким
чином кільксть плат на підвісці
Але якщо розмстити плати так щоб 150мм-сторона розсташовувалась вздож
5. Баланс струму на гальванічній ванні
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою
Cu+2e=Cu2+ (Вс=100%)
Cu2+=Cu+2e (Вс=100%)
Таблиця 8.5. Баланс електрики ванни міднення на одну годину
Надходження Q А % Витрати Q А %
На катоді: 900 100 На осадження міді 900 100
Разом 900 100 Разом 900 100
На аноді: 900 100 На розчинення міді 900 100
6. Баланс напруги на гальванічній ванні
Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні гальванічного
міднення за такими вихідними даними: ік = 500 Ам2; іа = 500Ам2; Еіа =
+035 В; Еік = +025 В; ( = 36(10–2 Ом(м; lа-к = 0155 м.
Баланс напруги процесу міднення розраховують за формулою:
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
падіння напруги в електроліті становитиме
Тоді напруга на ванні
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
Таблиця 8.6. Баланс напруги на ванні міднення
Надходження В % Витрати В %
Напруга на 324 100 Різниця потенціалів під струмом Ea01 3
Падіння напруги в електроліті Uом
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 + Uk
Разом 324 100 Разом 324 100
7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
Джерело струму що використовується повинно підтримувати силу струму
не менше 900 А і напругу 324 В і мати потужність
Оберемо джерело струму марки ТЕ - 60012Т номінальною напругою 12 В
і силою струму 1600 А.
Для вибраного випрямного агрегату коефіцієнт завантаження
Отже вибране нами джерело стуму такожможе живити й другу гальанічну
8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти баланс енергії на
годину роботи ванни міднення за такими вихідними даними: = 900А; [p
тривалість електролізу за одну астрономічну годину складає (=552 хв.
Так як процес міднення відбувається з розчинними анодами а катодний і
анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця 8.8. Баланс енергії на ванні олов’янування
Надходження кДж % Витрати кДж %
Електрична 9658 100 Джоулева
енергія від теплота 9658 100
Разом 9658 100 Разом 9658 100
9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається за
[pic]де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; [pic]- теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько [p [p [pic]- теплоємність матеріалу
футеровки для вініпласту близько [p [p [pic]-
теплоємність матеріалу анода; [p [pic]- кінцева
температура електроліту.
Розрахунок показує що за умови відсутності теплообміну температура
електролізера не зросте більш як на 134[pic] тому охолодження не
Розрахунок витрат матеріалів
1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв[pic]
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів до
довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує анодних
штанг у ванні; da – густина матеріалу
анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного типу.
2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми
м2; п – товщина покриття в мікрометрах; [pic] – норма витрат розчинних
анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення
[pic] визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
Розрахунок витрат хімічних реактивів
1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв –
обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв
– кількість ванн даного типу.
Витрати для мідного купоросу
Для сірчаної кислоти
Для хлористого натрію
2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при
виконанні річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
Отже загальні итрати компонентів
для мідного купоросу
Розрахунок витрат води
1. Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати [pic] (кг) визначаються за формулою:
де [p [pic] – сумарні
витрати електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину [pic] можна визначати за формулою:
де dел – густина електроліту кгм3 С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни (Кзап =
09); nв – кількість ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного
деталями (див. вище у даному розділі ***- можливо варто ввести нумерацію
рівнянь щонайменше для тих на які є посилання-***).
2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води [pic] (кг) розраховують за формулою:
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2(год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за температури навколишнього
середовища повітря Па; [pic] – вологість повітря в умовах цеху %.
Оскільки максимальна вологість цеху даного типу 75% то для
розрахунку оберемо саме таку. [pic]=75% при t=200C Pп=075·466=3495
3. Витрати води на промивні операції
При одноступеневому промиванні способом занурювання погодинні витрати
води 1Vгод визначають за формулою:
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої проводиться
промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація основного компонента
у воді після промивки гдм3.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній

Вступ.doc

Друкована плата— пластина виконан здіелектрика(текстоліт
гетинакстощо) на якій сформований хоча б одинпровідниймалюнок. На
друковану плату монтуютьсяелектронні компоненти які з'єднуються своїми
виводами з елементами провідного малюнкапаянням або значно рідше
зварюванням у результаті чого збираєтьсяелектронний модуль(або
змонтована друкована плата).
Типи друкованих плат:
Одностороння друкована плата - друкована плата на одній стороні якої
виконані елементи провідного малюнка. Вони прості по конструкції і
економічні у виготовленні. х застосовують для монтажу побутової апаратури
блоків живлення і інших нескладних виробів.
Двостороння друкована плата - друкована плата на обох сторонах якого
виконані елементи провідного малюнка і всі необхідні з'єднання відповідно
до електричної принципової схемою. Електричний зв'язок між сторонами
здійснюється за допомогою металізованих отворів. Розміщувати
электрорадіовироби можна як на одній так і на двох сторонах друкованої
плати. Двосторонні друковані плати використовуються у вимірювальній
техніці системах керування автоматичного регулювання та ін.
Багатошарова друкована плата - друкована плата що складається з
почергово розсташованих шарів ізоляційного матеріалу з провідними малюнками
на двох або більше шарах між якими виконані необхідні з'єднання.
Електрична зв'язок між провідними шарами може бути виконана спеціальними
об'ємними деталями друкованими елементами або хіміко-гальванічної
металізацією отворів. Багатошарові друковані плати характеризуються
підвищеною надійністю і щільністю монтажу стійкістю до кліматичних і
механічних впливів меншими розмірами і меншим числом контактів.
Гнучка друкована плата - друкована плата що має гнучку основу. Гнучка
друкована плата є аналогом жорсткої друкованої плати за розташуванням
друкованих провідників контактних майданчиків та інших елементів
друкованого монтажу по розміщенню електрорадіовиробів(переважно модульних
і поверхнево-вмонтовуваних компонентів) при цьому вона має гнучку основу
товщиною 01 05 мм може згинатися працювати на перегини і приймати
Гнучкі друковані плати застосовуються у випадках коли плата в процесі
експлуатації піддається багаторазових вигинів вібрацій або коли їй
необхідно надати для роботи вигнуту компактну форму. За допомогою гнучкої
друкованої плати можна з'єднувати різні елементи електронної апаратури
використовуючи відгалуження від загальної основи гнучкої друкованої плати.
Основною відмінністю гнучкої друкованої плати від жорсткої є можливість
монтажу в тривимірному просторі і огинання кутів інших блоків. Гнучкі
друковані плати можуть виготовлятися в комбінації з жорсткими друкованими
платами чи гнучкими друкованими кабелями. Однак багатошарові гнучкі
друковані плати не є аналогом жорстких багатошарових друкованих плат так
як кожен з шарів може бути продовжений в будь-яку сторону і
використовуватися як гнучкий друкарський кабель для з'єднання з іншими
модулями електронної апаратури.
Гнучкий друкарський кабель - має тонку ізоляційну основу довжиною до
декількох метрів з розташованими паралельно один одному друкованими
провідниками ширина і крок яких відповідають стандартним з’єднувачам.
Гнучко-жорсткі плати - є складними з'єднувальними структурами в
електронній апаратурі. Проста гнучко-жорстка друкована плата має один
жорсткий і один гнучкий шар. Складні гнучко-жорсткі друковані плати можуть
мати 20 і більше з'єднувальних наборів з односторонніх і двосторонніх
гнучких друкованих плат між жорсткими зовнішніми друкованими платами.
Провідна друкована плата - друкована плата на діелектричній онові
якої розміщені окремі елементи друкованого малюнка (контактні площадки
шини землі і живлення і ін) а електричні з'єднання замість друкованих
провідників виконані ізольованими проводами. Контактні з'єднання на
друкованій платі можуть бути отримані пайкою зварюванням або хіміко-
гальванічної металізацією. Провідні друковані плати застосовують при
макетуванні розробці дослідних зразків і в дрібносерійному виробництві.

20061024 Yatsyuk KL.pdf

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАНИ
КИВСЬКИЙ НАЦОНАЛЬНИЙ УНВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГЙ ТА ДИЗАЙНУ
«Виробництво плат друкованого монтажу»
для студентів спеціальністі 78.091604 «Технічна електрохімія»
напряму 0916 «Хімічна технологія та інженерія»
Упорядник доц..Яцюк Л.А.
Виробництво плат друкованого монтажу: Курс лекцій
для студентів спеціальності 78.091604 «Технічна електрохімія» напряму
16 «Хімічна технологія та інженерія»Упор.Л.А.Яцюк. - К.:КНУТД 2006. 83с.
Конструктивно-технологічні вимоги до друкованих плат та їх
1. Основні визначення та терміни.
2 Класифікація друкованих плат
3. Загальні вимоги до друкованих плат.
Конструкційні матеріали для виготовлення друкованих плат.
1. Загальні вимоги до матеріалів.
2. Матеріали для виготовлення одношарових друкованих плат.
3. Матеріали для виготовлення багатошарових друкованих плат.
4. Матеріали для виготовлення гнучких друкованих плат.
5. Мідна фольга для виготовлення друкованих плат.
Методи виготовлення друкованих плат.
1. Класифікація методів виготовлення одношарових друкованих плат. 13
2. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
2.1. Субтрактивний негативний метод
2.2. Субтрактивний позитивний метод.
3. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
3.1. Напрямки подальшого розвитку адитивного методу.
4. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
4.1. Використання електрохімічного методу для виготовлення
друкованих плат на металевій основі.
5. Комбінований метод виготовлення друкованих плат.
5.1. Негативний комбінований метод.
5.2. Базовий позитивний комбінований метод.
5.3. Позитивний комбінований метод з використанням тонкомірної
фольги (напівадитивна технологія).
5.4. Виготовлення двобічних друкованих плат з перехідними
з’єднаннями з паяльною маскою і підвищеною густиною
6. Виготовлення багатошарових друкованих плат методом металізації
6.1. Виготовлення БДП методом металізації наскрізних отворів з
використанням діелектриків з тонкомірную фольгою.
7. Виготовлення гнучких друкованих плат.
7.1. Виготовлення гнучких друкованих кабелів.
7.2. Виготовлення гнучких друкованих плат з використанням
струмопровідних паст.
Нанесення захисного рельєфу у виробництві друкованих плат.
1. Метод фотохімічного друку.
1.1. Нанесення захисного рельєфу з використанням рідких
1.2. Нанесення захисного рельєфу з використанням сухих плівкових
2. Нанесення захисного рельєфу методом трафаретного друку.
2.1. Сіткові матеріали для виготовлення трафаретних друкованих
2.2. Трафаретні друкарські фарби.
2.3. Виготовлення трафаретних друкованих форм (ТДФ).
2.3.1. Виготовлення ТДФ з використанням рідкої світлочутливої
композиції “ФОТОСЕТ-Ж”.
2.3.2. Виготовлення ТДФ з використанням плівкового резисту типу
2.3.3. Виготовлення ТДФ методом впресовування СПФ в металеву
2.4. Обладнання дільниць трафаретного друку.
Хімічна металізація у виробництві друкованих плат.
1. Активація діелектриків у виробництві друкованих плат.
1.1. Двохстадійний процес активації діелектриків.
1.2. Активація діелектриків у суміщеному розчині (пряме
1.3. Регенерація паладію із відпрацьованих розчинів активування.
2. Хімічне осадження міді.
2.1. Причини нестабільності розчинів хімічного міднення.
2.2. Розчині для хімічного міднення друкованих плат.
2.3. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
2.4. Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Гальванічні процеси у виробництві друкованих плат.
1. Гальванічне міднення.
1.1. Електроліти для міднення друкованих плат.
1.3. Очищення електролітів міднення від органічних домішок.
1.4. Особливості технологічного процесу міднення друкованих плат. 60
1.5. Контроль якості мідного покриття на друкованих платах.
2. Гальванічне нанесення сплаву олово-свинець на друковані плати.
2.1. Способи зближення потенціалів виділення окремих компонентів
2.2. Електроліти для гальванічного нанесення сплаву ПОС-61.
2.3. Особливості технологічного процесу гальванічного нанесення
2.4. Контроль якості покриття сплавом ПОС-61.
2.5. Освітлення і оплавлення покритя сплавом ПОС-61.
2.6. Видалення покриття сплавом ПОС-61 із друкованих роз’ємів
3. Гальванічні покриття роз’ємів друкованих плат.
3.1. Гальванічне нанесення золотих покриттів.
3.2. Гальванічне нанесення паладієвих покриттів.
3.3. Гальванічне нанесення срібних покриттів.
3.4. Обладнання для нанесення гальванічних покриттів на роз’єми
Травлення міді у виробництві друкованих плат.
1. Розчини на основі хлорного заліза.
2. Кислі розчини на основі хлорної міді (хлорно-мідний кислий
3. Лужні травильні розчини на основі хлорної міді.
4. Розчини на основі персульфату амонію.
5. Перекисні сульфатні розчини.
Основні напрямки удосконалення технології виготовлення друкованих
1. Організація маловідходних гальванохімічних операцій.
2. Організація безвідходних гальванохімічних операцій.
Друкована плата являє собою ізоляційну основу з одного чи обох сторін
якої розташовані струмопровідні смужки металу у відповідності з
електрорадіоелементів а також для комутації окремих блоків приладів між
собою. Друковані плати широко використовуються для виготовлення
різноманітної радіоелектронної апаратури засобів радіолокації бортового
обладнання літаків ракет космічних апаратів і т.ін..
друковані плати використовуються для виготовлення обчислювальної
Застосування друкованих плат дозволяє значно зменшити габаритні
розміри пристроїв зменшити їх металоємність полегшує складання та
настроювання апаратури покращує її експлуатаційні властивості.
Друкований провідник - ділянка металізованого шару який нанесено на
ізоляційну основу в який еквівалентний звичайному провіднику.
Друкований елемент - резистори конденсатори котушки індуктивності
які нанесені на ізоляційну основу у вигляді металевих покриттів.
Друкований монтаж - схема друкованих провідників які забезпечують
електричне з’єднання елементів схеми.
сукупність друкованого монтажу та друкованих
елементів які пройшли всі стадії виготовлення.
електрорадіоелементів які закріплені і пройшли всі стадії виготовлення.
Базовий отвір (фіксуючий отвір) - отвір на друкованій платі
призначений для точного установлення плати в процесі її виготовлення.
Монтажний отвір - отвір на друкованій платі призначений для
монтажу електрорадіоелементів. В однобічних друкованих платах ці отвори
Металізований отвір - отвір на друкованій платі на стінки якого
нанесений шар металу і який служить для перехідного з’єднання та для
Монтажна площадка - металізована ділянка яка прилягає до
монтажного отвору має електричний контакт з друкованим провідником і
електрорадіоелементів
друкованим монтажем.
Технологічний провідник - допоміжний друкований провідник який
забезпечує електричне з’єднання окремих друкованих провідників у процесі
виготовлення плати і який в подальшому вилучають.
Пробільна ділянка - місце на друкованій платі на якому відсутня
Оригінал друкованої схеми - креслення яке виконане у визначеному
масштабі і призначене для репродукції.
Позитив (негатив) друкованої схеми - фото зображення на плівці у
масштабі 1:1 отримане з заданою точністю і призначене для виготовлення
друкованої плати та оснастки.
Підтравлювання - зменшення площі поперечного перерізу друкованих
провідників у результаті дії травильних розчинів.
Друковані плати можуть виготовлятися на керамічній основі на твердій
(жорсткій) і на гнучкій діелектричній основі.
Плати на твердій основі поділяються на одношарові та багатошарові.
Одношарові плати можуть бути однобічними та двобічними з перехідними
з’єднаннями за допомогою металізованих отворів.
Плати на гнучкій основі поділяються на однобічні та двобічні з
перехідними з’єднаннями.
Багатошарові друковані плати складаються з тонких розташованих
почергово ізоляційних шарів з нанесеними на них струмопровідними
рисунками. Електричні з’єднання у багатошарових платах здійснюється за
допомогою металізованих наскрізних отворів.
Однобічні друковані плати є найбільш поширені і використовуються для
виготовлення нескладної радіоелектричної апаратури.
Двобічні друковані плати з перехідними з’єднаннями використовуються
для виробництва більш складної радіоелектричної апаратури.
Багатошарові друковані плати використовуються як комутуючі вузли
обчислювальної техніки.
До друкованих плат висуваються такі вимоги:
Висока точність розташування струмопровідного рисунка
Велика величина опору діелектрика
Висока механічна міцність
Добра здатність до паяння особлива після тривалого зберігання.
Досягається шляхом вибору типу покриття та технологією його нанесення
Точність розташування струмопровідного рисунка регламентується
вимогами держстандартів. З цією метою введено поняття класу точності
Класи точності друкованих плат
Параметри конструкції плат мм
Ширина друкованих провідників
Відстань між суміжними провідниками
Співвідношення діаметра отвору до
– високі діелектричні властивості
– висока хімічна стійкість
– добра здатність до механічної обробки
– достатня механічна стійкість
– добра термостійкість
– мінімальне короблення
– безпечні до дії вогню
Для виготовлення друкованих плат в основному використовують
фольговані діелектрики в деяких технологіях - нефольговані діелектрики.
2. Матеріали для виготовлення одношарових друкованих
Склотекстоліт фольгований - являє собою декілька шарів склотканини
яка просочена епоксифенолформальдегідною смолою або ж епоксидною
смолою. На один бік чи з обох боків склотекстоліту приклеєна мідна фольга
визначеної товщини. Склотекстоліт може містити у своєму складі 40-60 %
Маркування склотекстолітів
Склотекстоліт фольгований маркується як: СФ-1-50; СФ-2-50;СФ-1-35;
СФ-2-35; СФ-1-18; СФ-2-18. Товщина мідної фольги складає відповідно 50;
; 18 мкм. Товщина діелектрика складає 05÷30 мм.
Склотекстоліт фольгований з підвищеною стійкістю до нагрівання:
СФПН-1-50; СФПН-2-50; товщина діелектрика складає 05÷30 мм.
Склотекстоліт загального призначення
негорючий фольгова ний:
СОНФ-1-35; СОНФ-2-35; СОНФ-1-50; СОНФ-2-50; товщина діелектрика
Склотекстоліт фольгова ний на епоксидній основі: СТФ-1-35; СТФ-2-35;
СТФ-1-18; СТФ-2-18; товщина діелектрика складає 08÷30 мм.
Склотекстоліт теплостійкий для напівадитивної технології: СТПА-5-1;
СТПА-5-2; товщина мідної фольги складає 5 мкм товщина діелектрика
Склотекстоліт виготовляють у вигляді листів з розміром від 400 до 1100
Склотекстоліти широко використовуються для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями та для виготовлення однобічних
Гетинакс фольгований - являє собою декілька шарів електротехнічного
паперу з волокнистою структурою який просочений фенол формальдегідною
смолою. На один бік гетинаксу нанесена мідна фольга. Цей матеріал має
достатньо стабільні діелектричні властивості легко обробляється механічно
недорогий але має такі недоліки:
– непридатний для виготовлення двобічних друкованих плат з
перехідними з’єднаннями;
– небезпечний до дії вогню
Маркування гетинаксу:
ГФ-1-35; ГФ-1-50; ГОФ-1-35. Товщина діелектрика складає 1..3мм.
Гетинакс використовується для виготовлення однобічних друкованих
плат побутової електрорадіоапаратури.
3. Матеріали для виготовлення багатошарових друкованих
Для виготовлення багатошарових друкованих плат використовують
тонкі фольгова ні діелектрики та склеювальні прокладні матеріали.
Використовувані діелектрики повинні травитися під дією тих чи інших
Маркування фольгованих діелектриків.
Склотестоліт фольгований що травиться ФТС-1-18; ФТС-2-18; ФТС-135; ФТС-2-35 товщина діалектрика складає 01÷05 мм.
Склотекстоліт теплостійкий негорючий фольгований: СТНФ-1-35;
СТНФ-2-35; СТНФ-1-18; СТНФ-2-18 товщина діалектрика – 008÷03мм.
Склотекстоліт теплостійкий для напівадетивної технології СТПА-1-5
товщина діалектрика складає 01÷08 мм.
Поліімід фольгований ПФ-1 товщина мідної фольги складає 35 мкм
товщина діалектрика 01 мм.
Склею вальний прокладний матеріал являє собою склотекстоліт
просочений епоксидною смолою яка не повністю за полімеризована. При
відповідних температурі і тиску епоксидна смола полімеризується до кінця і
міцно з’єднує окремі шари багатошарової плати. Маркування: СП-1; СП-2;
СП-3; СП-4 товщина діалектрика може складати 0025 006 і 01мм.
виготовлення гнучких
друкованих плат використовуються
головним чином тонкі фольговані діелектрики які мають таке маркування.
Склотестоліт фольгова ний ДФМ-1; ДФМ-2 товщина діалектрика
Плівка фторопластова фольгова на Ф-4МБСФ-1; Ф-4МБСФ-2
товщина діалектрика 015÷02мм.
Лавсан фольгова ний ЛФ-1 товщина діалектрика 0115мм.
Поліімід фольгований ПФ-1 товщина діалектрика 01мм.
Використовують мідну фольгу отриману електролітичним способом. Ця
фольга має такі властивості:
– висока електропровідність;
– має добру адгезію до інших металів;
– має високу пластичність;
– добрі теплофізичні властивості.
Електролітична фольга рівномірна за товщиною не містить домішок
має рівномірну структуру що дозволяє витравлювати струмопровідний
рисунок з необхідною точністю.
Товщина фольги стандартизована і має значення 5 18 3550 70 і
5мкм. Один бік фольги яким вона приклеюється до діелектрика має мікро
шорстку поверхню. Другий бік має гладеньку поверхню що необхідно для
точного відтворення струмопровідного рисунка.
Для підвищення стійкості до нагрівання та адгезії до діелектрика фольгу
оксидують у лужному розчині.
Для наклеювання фольги на діелектрик використовують клей БФ-4 або
БФР-4 у який для підвищення теплостійкості клейового з’єднання вводять
Катана мідна фольга нерівномірна за товщиною має домішки які при
травленні можуть утворювати коротко замкнуті гальванічні пари. Все це
значно ускладнює процес відтворення рисунка з необхідною точністю.
Катана фольга не використовується у виробництві друкованих плат за
виключенням виготовлення багатошарових друкованих плат методом
виступаючих виводів.
1. Класифікація методів
Методи виготовлення одношарових друкованих плат можна поділити
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
Позитивний комбінований метод використовується у вигляді декількох
різновидів вони будуть розглянуті в подальшому.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгова ний діелектрик.
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
електрорадіоелементи закріплюють у не металізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
Субтрактивний метод призначений:
– для виготовлення однобічних друкованих плат;
– для виготовлення внутрішніх шарів багатошарових плат;
– для виготовлення гнучких друкованих плат.
В залежності від виду фотошаблона який застосовується розрізняють
негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі використання
негативу зображення захисний рельєф наносять на струмопровідний рисунок.
У разі використання позитиву зображення захисний рельєф наноситься
на пробільні ділянки і захищає їх від наступного електороосадження металу
(або ж хімічного осадження металу).
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220°С)
стисненим повітрям (повітряний «ніж»). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
небезпечний вимагає значних
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
струмопровідний рисунок.
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
використовувати в США.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попереднь захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
Фотоадитивний метод. У склад діелектрика вводять ТіО2 у рутильній
формі. На поверхню діелектрика наносять фото чутливий шар який містить
катіони Pd2+ чи Cu2+. При експонуванні цього шару через фотошаблон під
дією ультрафіолетового світла ТіО2 віддає електрони катіонам паладію чи
міді вони відновлюються до металу і утворюють центри кристалізації для
наступного процесу хімічного міднення. Захисний рельєф при цьому взагалі
Метод переносу. Призначений для виготовлення однобічних плат.
Метод передбачає використання тимчасової основи у вигляді пластини із
нержавіючої сталі. На цю основу наносять захисний рельєф на пробільні
ділянки і шляхом гальванічного осаджування міді товщиною мкм формують
струмопровідний рисунок. Після цього захисний рельєф видаляють
тимчасову основу рисунком притискають до діелектрика з нанесеним
клеєним шаром. При цьому струмопровідний рисунок відшаровується від
використовується за кордоном для виготовлення гнучких друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення двобічних друкованих плат з
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає лише
÷10 мкм і тільки забезпечує необхідну електропровідність а нарощування
шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно скорочує
тривалість процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до
діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Електрохімічний метод являється єдиним який дозволяє виготовляти
використовуються в радіоелектронній апаратурі яка працює при високих
значеннях струму та в умовах підвищених температур. Металева основа
плати дозволяє відводити велику кількість тепла яке виділяється при роботі.
Основу таких плат виготовляють із алюмінійових сплавів. На анодовану
поверхню заготовки з попередньо просвердленими отворами спочатку
наносять електроізолюючий шар а потім формують струмопровідний
рисунок та металізують отвори.
Виготовлення отворів які підлягають металізації.
Анодування поверхні заготовки в сірчанокислому електроліті.
Нанесення електроізоляційного шару на поверхню заготовки та в
розпиленням 4 шарами з наступним оплавленням кожного шару при
Калібрування діаметрів отворів що підлягають металізації.
Хімічне міднення всієї поверхні до одного мкм.
Попереднє гальванічне міднення до товщини 5÷7 мкм.
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка і отворів.
Гальванічне нанесення металурезисту на струмопровідний рисунок.
перехідними з’єднаннями. Цей метод поєднує хімічний та електрохімічний
методи тобто є їх комбінацією. Як вихідний матеріал використовують
отримують шляхом витравлювання міді з пробільних ділянок фольги а
металізацію отворів здійснюють шляхом та наступного гальванічного
нанесення мідного покриття.
У залежності від виду фотошаблона який застосовується розрізняють
негативний і позитивний варіанти методу.
струмопровідного рисунку. Захисний рельєф при цьому наноситься на
струмопровідний рисунок який захищає його від дії травильного розчину.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок.
Нанесення захисної лакової плівки на поверхню плати. Ця плівка
захищає пробільні ділянки діелектрика від наступного хімічного осадження
міді та захищає друковані провідники від механічного пошкодження при
Хімічне міднення поверхні отворів.
Видалення захисної лакової плівки шляхом роз дублювання.
Гальванічне міднення струмопровідного рисунку і отворів. Так як
струмопровідний рисунок уже сформований то розробник плати передбачає
технологічні провідники які з’єднують окремі друковані провідники між
собою таким чином щоб увесь рисунок складав катод. Потім технологічні
провідники видаляються механічно.
Електролітичне нанесення сплаву олово-свинець для захисту рисунка
від дії навколишнього середовища та для забезпечення паяння.
Оплавлення сплаву олово-свинець.
Видалення технологічних провідників.
Точність методу складає 02 мкм і обмежена боковим підтравлюванням
друкованих провідників.
Недоліки негативного методу такі:
Наявність ручної операції із видалення технологічних провідників.
Пробільні ділянки плати в процесі виготовлення тривалий час
контактують з агресивними розчинами що значно погіршує її діелектричні
При свердленні отворів через лакову плівку утворюються задирки які
потім видаляють шляхом зенкування що здорожує виробництво.
При нанесенні гальванічного покриття відбувається його розростання.
Це приводить до збільшення поперечного перерізу друкованих провідників і
знижує точність відтворення рисунку.
Через ці недоліки негативний комбінований метод на теперішній час не
застосовується хоча раніше це був єдиний метод для виготовлення
двобічних друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Як фотошаблон у цьому методі використовують позитивне зображення
рисунку. Захисний рельєф наноситься на пробільні місця і захищає їх від
електроосадження металів.
Виготовлення отворів що підлягають металізації.
Хіміко-механічна підготовка поверхні.
Хімічне міднення до товщини 1 мкм.
Гальванічне міднення струмопровідного рисунку до товщини 25мкм в
Як металорезист використовують сплав ПОС-61.
Освітлення сплаву ПОС-61.
Нанесення дорогоцінних металів (Au Pd) на кінцеві друковані
Обробка плати за контуром
Точність позитивного комбінованого методу складає 02 мм і обмежена
боковим підтравлюванням друкованих провідників.
Недоліки цього варіанта методу такі:
Значні витрати міді внаслідок її витравлювання.
Метод екологічно небезпечний необхідні значні витрата на
Не дивлячись на недоліки метод є основним для виготовлення
двобічних друкованих плат з перехідними з’єднаннями та для багатошарових
друкованих плат і широко використовується в промисловості.
5.3. Позитивний комбінований метод з використанням
тонкомірної фольги (напівадитивна технологія).
Як вихідний матеріал у цьому варіанті методу використовують
діелектрик з тонкомірною фольгою СТПА-5-2. Товщина фольги складає 5
мкм. Фольга такого діелектрика додатково захищена захисним протектором
який видаляється в процесі виготовлення плати. Технологія виготовлення
плат таким методом відрізняється від базової тим що після операції
«Виготовлення отворів для металізації» передбачена додаткова операція
«Видалення захисного протектора» який потім відправляється на переробку.
Всі інші операції відповідають базовому варіанту. Так як у процесі травлення
витравлюється тільки п’ять мкм міді то бокове підтравлювання незначне і
точність цього варіанта методу складає 015 мм.
з’єднаннями з паяльною маскою і підвищеною густиною монтажу.
Виготовленню двобічних друкованих плат з підвищеною густиною
монтажу заважають металізовані монтажні отвори у яких методом пайки
закріплюють штирьові виводи електрорадіоелементів. Щоб у таких отворах
розмістилися штирьові виводи отвори повинні мати порівняно великий
діаметр і саме це заважає розмістити на платі велику кількість друкованих
провідників близько розташованих один від одного.
Останнім часом в електронній промисловості широко застосовують
«поверхневий» монтаж. У цьому разі всі навісні електрорадіоелементи мають
не штирові а планарні виводи (у вигляді плоских пластинок). Такі виводи
припаюють безпосередньо до монтажних площадок на платі. Монтажні
металізовані отвори при цьому не потрібні. Перехідні електричні з’єднання
здійснюють за допомогою перехідних металізованих отворів дуже малого
діаметра (02÷015 мм). Ширина друкованих провідників може складати при
цьому 015÷01 мм відстань між провідниками має той же порядок. Так як
друковані провідники розташовані дуже близько то при нагріванні шари
розплавленого припаю на суміжних провідниках можуть дотикатися один до
одного (в результаті капле утворення) і викликати коротке замикання
Для запобігання таких явищ на поверхню провідників (тобто на всю
поверхню плати) необхідно нанести паяльну маску. Максимальна адгезія
наявної маски досягається у тону разі коли маску наносять безпосередньо на
хімічно оксидовану мідь або на чисту мідь. На сплав ПОС-61 маску не
наносять так як при нагріванні вона буде відшаровуватися.
Технологія виготовлення двобічних друкованих плат комбінованим
позитивним методом з використанням паяльної маски в літературі отримала
назву “технологія ”SMOBC”.
Схема технологічного процесу ”SMOBC”.
Операції 1-8 аналогічні як у базовому позитивному комбінованому методі.
Гальванічне нанесення олова товщиною 5-7 мкм як металорезисту.
Використовують електроліт: SnSO4 - 40 гл; H2SO4 - 100 гл; добавка ОА - 8
млл; добавка ОБ - 12 млл; ік = 2 Адм2.
Виготовлення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Хімічне травлення олова із струмопровідного рисунка. Розчин: НC SnC CuCl2 - 95 гл.
Хімічне оксидування міді на струмопровідному рисунку. Розчин:
(NH4)2S2O8 - 16 гл; NaOH - 60 гл; t = 60°C.
Видалення оксидної плівки з місць пайки. Розчин 5÷10% H2SO4.
Нанесення сплаву ПОС-61 гарячим способом з вирівнюванням
покриття стисненим нагрітим повітрям.
На теперішній час це самий поширений метод його освоюють багато
6. Виготовлення багатошарових друкованих плат методом
металізації наскрізних отворів.
Багатошарова друкована плата (БДП) містить друковані провідники на
окремих ізольованих один від одного шарах діелектрика. Ці плати
використовують для виготовлення електронно-обчислювальної авіаційної та
космічної апаратури.
Технологічний процес виготовлення багатошарових плат складається з 4
Виготовлення окремих шарів.
Складання пакета БДП та його пресування.
Свердлення отворів для металізації та їх обробка.
Металізація отворів та виготовлення струмопровідного рисунка на
зовнішніх шарах БДП.
Вихідними матеріалами для виготовлення БДП є фольгова ний
склотекстоліт товщиною 01÷02 мм з товщиною мідної фольги 18; 35 мкм і
прокладна склотканина.
Схема технологічного процесу виготовлення БДП
етап - виготовлення окремих шарів
) Виготовлення заготовок.
) Виготовлення технологічних отворів.
)Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок внутрішніх
) Травлення міді з пробільних ділянок внутрішніх шарів.
) Видалення захисного рельєфу із внутрішніх шарів.
Зовнішні шари БДП при цьому являють собою фольгова ні заготовки і не
етап - складання пакета БДП та його пресування.
) Складання пакета БДП.
Складання пакета здійснюють у спеціальних пресформах шляхом
послідовного укладання окремих шарів БДП і прокладної склотканини.
Нижній і верхній шари пакета являють собою фольгова ний діелектрик і не
мають рисунка. Для усунення можливих нерівностей між плитами
пресформи і пакетом укладають лавсанову плівку і декілька шарів
) Пресування пакета БДП.
Здійснюють на пресах з плитами які підігріваються. Пресування
виконують за двома стадіями з такими режимами:
а) р = 1 атм t = 160÷170°C = 10÷30 хв;
б) р = 20÷30 атм t = 160÷170°C = 50÷70 хв.
Після пресування плити охолоджують. Величину тиску температури і
тривалість процесу вибирають експериментально для
прокладної склотканини і строго витримують. Операцію пресування
здійснюють у приміщеннях очищених від пилу.
етап - свердлення отворів для металізації та їх обробка.
) Свердлення отворів для металізації здійснюють на верстатах з ЧПУ.
) Обробка отворів полягає у підтравлюванні діелектрика на їх поверхні.
Призначення цього процесу:
а) Видалення тонкого шару епоксидної смоли яка в розплавленому стані
наноситься на торці друкованих провідників при свердленні отворів.
б) Надання поверхні діелектрика потрібної мікро шорсткості.
в) Збільшення площі контакту провідників з металізованою поверхнею
отворів. Площа контакту зростає на 30%. Підвищується надійність між
У промисловості очистку поверхні отворів здійснюють хімічним
гідроабразивним та плазмохімічним способами.
Хімічну очистку за двома варіантами:
а) Обробка концентрованої сірчаною та плавековою кислотою;
Перманганат на очистка останнім часом більш поширена.
Гідроабразивна очистка
полягає в прокачуванні через отвори під
великим тиском гідропульпи яка містить дрібний абразивний порошок. При
цьому додатково очищається поверхня фольги і набуває потрібної
Плазмохімічну очистку отворів здійснюють у плазмі яка утворюється в
суміші кисню і фреону під дією високочастотних розрядів. Плазма
перетворює епоксидну смолу і скло у летку речовину яка легко видаляється
із отворів. Процес сухий не вимагає додаткових обробок заготовок плат.
Для плазмової обробки пакет БДП поміщають у простір між двома
паралельними електродами з отворами які є спільновісні з отворами на
платах. Пакет з електродами розташовують у спеціальній камері яку
герметизують і заповнюють сумішшю кисню та фреону. На електроди
подають високу напругу з частотою 15 МГц від генератора. Між електродами
виникають високочастотні розряди і утворюється плазма яка вільно
проходить через отвори частково руйнує діелектрик і очищає отвори. Цей
процес очистки вимагає складного обладнання і є дорогим.
етап - металізація отворів та виготовлення струмопровідного рисунка
на зовнішніх шарах БДП.
Здійснюють базовим позитивним комбінованим методом:
Хімічне міднення до товщини одного мкм.
Гальванічне нанесення міді на струмопровідний рисунок до товщини
Гальванічне нанесення металорезисту (ПО-61) на струмопровідний
Видалення захисного рельєфу з захисних ділянок.
Травлення з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву ПОС-61.
Контроль якості БДП. На спеціальних пристроях для усіх плат
перевіряють наявність усіх міжшарових електричних з’єднань.
Виготовлення струмопровідного рисунка на зовнішніх шарах БДП
останнім часом здійснюють також за технологією ”SMOBC” з використанням
6.1. Виготовлення БДП методом металізації наскрізних
отворів з використанням діелектриків з тонкомірную фольгою.
Для виготовлення БДП використовують фольгова ний склотекстоліт
СТПА-5-1 товщина фольги якого складає 5 мкм. Рисунок отриманий на
такій фользі необхідно нарощувати гальванічним осадженням міді. Для
використовують субтрактивний позитивний метод.
Перший етап виготовлення БДП здійснюють за такою схемою:
Виготовлення заготовок БДП.
Підготовка поверхні заготовок.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки заготовок.
Гальванічне нанесення міді на струмопровідний рисунок.
Гальванічне нанесення олова як металорезисту на струмопровідний
Витравлювання олова з струмопровідного рисунка заготовок.
Промивання зачистка та висушування.
Усі інші етапи виготовлення БДП здійснюються за звичайною схемою
Гнучкі друковані плати та їх різновид - друковані кабелі широко
використовуються для з’єднання окремих блоків апаратури та для настройки
Як вихідний матеріал використовують тонкий однобічний фольгова ний
склотекстоліт та захисну лавсанову плівку. Виготовлення друкованих кабелів
здійснюють за такою схемою:
Виготовлення заготовок.
Підготовка поверхні фольги на заготовках.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок заготовк.
Підготовка поверхні плати та заготовки:
а) Струмопровідний рисунок плати підтравлюють у розчині: персульфат
амонію - 205 гл сірчана кислота - 5 гл;
б) Лавсанова плівка термостатується 30 хв при температурі 200°С.
Потім поверхня плати і плівки знежирюється етиловим спиртом.
Склеювання заготовки і лавсанової плівки:
Поверхню заготовки і плівки промащують клеєм ТМ-60 висушують 30
хв на повітрі потім поверхні з’єднують і прикочують гумовим валиком для
видалення бульбашок повітря.
Пресування заготовок.
Збирають пакет з 5 кабельв у пресформу і пресують у двоступеневому
I. t = 145°C р = 3÷5 атм = 20 хв;
II. t = 145°C р = 12÷15 атм = 45 хв.
Після пресування заготовки охолоджують пвд тиском
Обробка кабелів за контуром
Контроль якості маркування.
Як вихідні матеріали використовують нефольговану лавсанову плівку і
струмопровідну метало полімерну пасту яка містить порошок срібла і
полімерний зв’язувальний агент. Виготовлення гнучких плат здійснюють за
Знежирювання поверхні заготовок органічними розчинниками.
Нанесення струмопровідного рисунка методом трафаретного друку з
використанням струмопровідної пасти.
Сушка в термошафі при 120°С протягом 15 хв.
Нанесення захисної композиції “СКАТ” на поверхню заготовки.
Сушка в інфрачервоних променях.
Механічна обробка по контуру плати.
Товщина друкованих провідників на таких платах складає 14 мкм.
Провідники містять у своєму складі до 90% срібла що забезпечує їх високу
Нанесення захисного рельєфу у виробництві друкованих
Призначення захисного рельєфу у виробництві друкованих плат:
Захист струмопровідного рисунка від дії травильного розчину у
субтрактивному методі.
Захист пробільних ділянок від хімічного і електрохімічного осадження
міді і металорезисту у адитивному і в комбінованому позитивному методі та
в електрохімічному методі виготовленні друкованих плат.
У виробництві друкованих плат використовують два методи нанесення
– метод фотохімічного друку;
– метод трафаретного друку (метод сіткографії).
Цей метод передбачає використання так званих фоторезистів. Це фото
полімерні матеріали які під дією ультрафіолетових променів із лінійних
ультрафіолетових променів ці речовини стають стійкими до дії розчинів на
основі яких вони виготовлені. Такі розчини називають проявниками.
Загальна схема нанесення захисного рельєфу цим методом включає такі
Нанесення фото чутливого шару на поверхню друкованих плат.
відповідного фотошаблону.
Проявлення зображення.
Промивпання та висушування.
Конкретна схема процесу нанесення захисного рельєфу визначається
видом застосовуваних фоторезистів. У виробництві друкованих плат
використовують два види фоторезистів:
– рідкі фоторезисти;
– сухі плівкові фоторезисти (СПФ).
полівінілового спирту (ПВС). Його склад: ПВС - 120 гл біхромат амонію - 9
гл етиловий спирт 120 млл. Фоторезист готують безпосередньо на
Нанесення фоторезисту на поверхню заготовок. Наносять зануренням
у рідкий фоторезист двома шарами з наступним висушуванням кожного
шару теплим повітрям (40°С) протягом 30 хв. Перед нанесенням другого
шару заготовку повертають на 180°.
Експонування. Здійснюють на спеціальних установках обладнаних
ртутними кварцовими лампам ЛУФ. Попередньо на поверхню фото
чутливого шару кладуть відповідний фотошаблон (контактний друк).
Тривалість експонування вибирають експериментально. Установка дозволяє
одночасно експонувати обидва боки плати.
Проявлення. Здійснюють у воді температурою 35÷40°С тривалість
Фарбування у розчині барвника метиловий фіолетовий для контролю
якості проявлення. Барвник забарвлює фоторезист і коли пробільні ділянки
набувають фіолетового кольору то проявлення недостатнє.
Хімічне дублення у розчині H2CrO4 - 2 гл тривалістю 1÷3 хв з
наступним промиванням.
Термічне дублення при температурі 100°С тривалість 60 хв.
Хімічне і термічне дублення використовують для надання рельєфу
хімічної стійкості та механічної міцності.
Товщина рисунка складає 12÷15 мкм. Розділювальна здатність цього
Переваги методу: фоторезист не токсичний простий у приготуванні
порівняно дешевий використовується просте обладнання.
) Задублювання фоторезисту у темноті (самовільне) - біхромат амонію
який є у складі фоторезисту гідролізує
під дією парів води утворює
хромову кислоту яка реагує з полівініловим спиртом. Через це плати після
нанесення фоторезисту не можна зберігати більше 3 годин до моменту їх
) Недостатня стійкість рисунка при підвищеній вологості і температурі.
Загальні недоліки технології з використанням рідких фоторезистів:
Нерівномірність товщини фоторезисту по поверхні плати що
відбивається на якості відтвореного рисунка і знижує розділювальну
Фоторезист безбарвний що ускладнює контроль якості проявлення.
Така технологія не придатна для позитивного комбінованого методу
так як фоторезист буде затікати в отвори плати.
Так як товщина шару фоторезисту складає 15 мкм а товщина
гальванічного покриття повинна бути не меншою 25 мкм то буде
спостерігатися “розростання” гальванопокриття що знизить розділювальну
Руйнування шару фоторезисту під час висушування (присипання пилу
та твердих часток) що буде спотворювати рисунок.
Через ці недоліки рідкі фоторезисти на теперішній час мають обмежене
1.2. Нанесення захисного рельєфу з використанням сухих
плівкових фоторезистів.
Сухий плівковий фоторезист являє собою тришарову композицію.
Верхній шар - захисна поліетиленова плівка товщиною 25 мкм. Середній
шар - СПФ. Нижній шар - захисна прозора лавсанова плівка товщиною 25
Шар СПФ являє собою багатокомпонентну суміш яка містить такі
Мономери з провідними зв’язками.
Полімерні зв’язувальні агенти.
СПФ має забарвлення що полегшує контроль якості проявлення.
Товщина СПФ який виробляється промисловістю складає 125; 25; 395; 625
мкм. Постачається у вигляді рулонів шириною 150÷590 мм. Мають
обмежений термін придатності.
Можна використовувати у позитивному
Має високу розділювальну здатність яка складає 01 мм.
Висока хімічна стійкість і механічна міцність захисного рельєфу.
Висока технологічність.
СПФ знаходить саме широке застосування у промисловості особливо
при виготовленні плат високого класу точності і багатошарових друкованих
використанням СПФ включає такі операції:
Нанесення СПФ на заготовки друкованих плат за допомогою
Ламінувальна установка складається з бабіни із фоторезистом відокремлю
вального вала на якому відокремлюється поліетиленова плівка приймальної
бабіни для поліетиленової плівки притискного валу що підігрівається. За
допомогою цього вала фоторезист накочується на заготовки плат.
Накочування здійснюється через захисну лавсанову плівку яка є на поверхні
фоторезисту. Температура вала 110÷118°С. Заготовки друкованих плат
попередньо підігрівають до 50°С у термошафі. Швидкість прикочування
підбирають експериментально. Ламінувальна установка дозволяє одночасно
наносити СПФ на обидва боки плати. Роботи проводять у приміщенні
очищеному доброю вентиляцією.
Після нанесення СПФ заготовки витримують 30 хв при неактивному
освітленні для завершення усадкових процесів та знімання напружень
інакше буде спостерігатися спотворення рисунка та погіршення адгезії.
Експонування через відповідний фотошаблон (контактний друк).
ультрафіолетового світла та вакуумними копіювальними рамами які
призначені для щільного притискання фотошаблона до поверхні заготовки
друкованої плати. Копіювальна рама складається із верхньої та нижньої рами
ущільнювачів. Через спеціальний штуцер вакуумна рама під’єднується до
вакуумної системи. Тривалість експонування підбирають експериментально
для кожної партії фоторезисту.
Витримка заготовок у темряві протягом 30 хвилин для завершення
процесів полімеризації експонованих ділянок. накше фоторезист буде
недоекспонованим що призведе до зниження хімічної стійкості фоторезисту.
Проявлення заготовок друкованих плат. з заготовок попередньо
видаляють лавсанову плівку. Проявлення здійснюють на автоматичних
конвеєрних установках струминного з двобічним проявленням. Склад
проявника визначається типом застосовуваного фоторезисту. На теперішній
час у виробництві в основному використовуються СПФ водно-лужного
проявлення наприклад СПФ-ВЩ або аналогічні фоторезисти зарубіжного
виробництва. Такі фоторезисти проявляються у 5% розчині кальцинованої
соди з наступною нейтралізацією у розчині H2SO4 промиванням водою та
Видалення рельєфу із СПФ-ВЩ здійснюють обробкою розчиною 10%
NаОН. При цьому рельєф набухає і відшаровується від поверхні фольги.
Установки для видалення рельєфу СПФ-ВЩ компонуються фільтрувальною
системою яка уловлює плівку фоторезисту у вигляді смужок які потім
утилізують шляхом спалювання в печах фільтрами.
Фоторезисти СПФ-ВЩ і його аналоги на теперішній час надзвичайно
поширені у промисловості.
До недоліків СПФ-ВЩ можна віднести неможливість використання
лужних розчинів і електролітів для оброки заготовки плат. Під їх дією
фоторезист буде руйнуватися і відшаровуватися.
Застосування СПФ в залежності від їх товщини.
комбінованому адитивному електрохімічному методах а СПФ товщиною 20
мкм застосовується у субтрактивному негативному методі.
провалювання друкарської фарбі через сітку трафаретної друкарської форми
із необхідним рисунком. Продавлювання
здійснюють за допомогою ракелю. Його виготовляють із гуми стійкої до
стирання і загострюють під кутом 45°. Цей метод передбачає що між
поверхнями заготовки і ТДФ обов’язково повинен бути зазор. Його величина
складає близько 3 мм для неметалевих сіток і 08÷015 мм для металевих
сіток ТДФ. Коли величина зазору буде недостатньою то рисунок буде
Розділювальна здатність цього методу порівняно невелика і складає 03
мм. Вона обмежена деяким розтягненням сітки ТДФ при нанесенні рисунка
що негативно впливає на його якість.
собівартість широко застосовується для виготовлення друкованих плат які
не вимагають високої точності.
Сітка визначає: довговічність ТДФ точність відтворення рисунка
товщину рисунка. До сіткових матеріалів вимоги ставляться такі вимоги:
Величина посвітів у 2÷25 рази повинна перевищувати товщину ниток
Нитки не повинні мати потовщень вузлів повинні мати високу
міцність на розрив та на стирання.
Нитки не повинні не повинні необоротно витягуватися.
Нитки не повинні набухати під дією розчинників.
Нитки повинні мати мінімальний діаметр 35÷65 мкм.
Сіткові матеріали повинні виготовлятися із монониток (несуканих).
Для виготовлення ТДФ використовуються неметалеві та металеві сіткові
матеріали. Як металеві матеріали використовують лавсанові і капронові
сітки. Лавсанові сітки мають більш високу міцність на розтягнення але
меншу міцність на стирання. Лавсанові і капронові нитки недорогі
забезпечують значний термін експлуатації ТДФ і широко застосовуються для
виготовлення плат невисокого класу точності (неприцизійних плат). До
недоліків цих матеріалів можна віднести накопичення статичної електрики
на ТДФ при нанесенні рисунка що вимагає застосовувати на виробництві
спеціальні заходи з пожежної безпеки.
Для виготовлення плат з підвищеною точністю тобто прецизійних плат
використовують металеві сіткові матеріали. До них відносяться сітки з
нержавіючої сталі латуні і бронзи. Ці сітки мають високу стійкість до
хімічних розчинників і до стирання. Мають невелике відносне видовження.
теражостійкість. До недоліків таких сіток можна віднести чутливість до
вигинів необоротне витягування у процесі експлуатації порівняно велику
До трафаретних друкарських фарб ставляться такі вимоги:
Повинні мати добру адгезію до мідної фольги.
Не повинні самовільно розтікатися по поверхні ТДФ але повинні
легко розтікатися під дією ракеля.
Повинні добре продавлюватися через отвори сітки і не проходити
через ці отвори самовільно.
Неповинні залишатися в отворах сітки після відокремлення ТДФ від
Після нанесення захисного рельєфу його необхідно висушити (перевести
в твердий стан). Способи висушування залежать від типу друкарської фарби і
Висушування гарячим повітрям.
Тверднення під дією ультрафіолетових променів.
Тверднення в наслідок фотополімеризації.
Приклади маркування трафаретних друкарських фарб для виробництва
друкованих плат. Фарби для субтрактивного негативного методу:
СТЗ.12-2 синя твердне під дією УФ-променів променів протягом 12 с.
СТЗ.12-51 жовта висушується гарячим повітрям при 60÷70°С протягом
Фарба для комбінованого позитивного методу:
СТЗ.13 гальваностійка висушується гарячим повітрям при 60÷100°С
Усі фарби спиртобензостійкі змиваються лужним розчином.
В основу виготовлення ТДФ покладений метод фотохімічного друку. У
промисловості використовують декілька методів виготовлення ТДФ.
світлочутливої композиції “ФОТОСЕТ-Ж”.
Ця композиція полімеризується під дією УФ-променів із рідкого стану і
не вимагає висушування.
Закріплювання сітки на рамку ТДФ. Сітку попередньо розтягують з
потрібним зусиллям і закріплюють на рамці (механічно або за допомогою
Знежирювання віденським вапном.
Нанесення рідкої світлочутливої композиції. Операцію виконують
таким чином. Під рамку з сіткою знизу підкладають вкладиш із оргскла з
попередньо розміщеною захисною лавсановою плівкою. Товщина вкладиша
повинна перевищувати товщину рамки.
Зверху на сітку ТДФ наносять необхідну кількість світлочутливої
композиції. Після її розтікання на шар фото композиції кладуть фотошаблон і
прикочують його гумовим валиком для видалення бульбашок повітря.
Експонування. Експонують з використанням ультрафіолетової лампи
ЛУФ протягом 1÷15 хв. Після експонування видаляють фотошаблон зверху і
вкладиш з лавсанової плівкою знизу.
Проявляння. Здійснюють за допомогою етилового спирту шляхом
багаторазового протирання змоченим ватним тампоном до моменту коли
тампон перестане забарвлюватися в коричневий колір.
Висушування. Здійснюють очищеним стисненим повітрям або у
термошафі протягом 30 хв за температури 40°С.
Отриманий рисунок на сітці є стійким до дії води етилового спирту
уайт-спіриту ацетону.
Тиражостійкість отриманих за такою технологією ТДФ складає 40005000 відбитків.
2.3.2. Виготовлення ТДФ з використанням плівкового резисту
Виготовленні за такою технологією ТДФ можна використовувати тільки
для фарб які видаляють уайт-спіритом.
Закріплювання сітки на рамці ТДФ.
Змочування сітки розчином: 17 гл біхромату амонію та 01 гл
Нанесення заготовки фоторезисту ФП. Заготовку необхідного розділу
копіювальним шаром кладуть на сітку і через захисну лавсанову плівку
прикочують гумовим валком для видалення бульбашок повітря.
Експонування. Видаляють захисну лавсанову плівку на шар
фоторезисту кладуть фотошаблон заготовку розміщують у вакуумній
копіювальній рамі і експонують за допомогою ламп ЛУФ.
Набухання фоторезисту. Заготовку ТДФ занурюють у воду при
температурі 20÷35°С на 2÷3 хв для набухання фоторезисту.
Проявляння. Проявляють розпилюванням води температурою 20÷25°С
за допомогою пневматичного фарборозпилювача.
Висушування ТДФ здійснюють у темошафі за
2.3.3. Виготовлення ТДФ методом впресовування СПФ в
Ця технологія передбачає використання фоторезисту СПФ-2 органічного
проявлення і металевої сітки.
Закріплювання металевої сітки на рамку.
Пресування СПФ-2 в сітку. Під рамку з сіткою знизу підкладають
сталевий полірований вкладиш. На сітку зверху кладуть заготовку СПФ-2
попередньо звільнивши її від захисної поліетиленової плівки СПФ-2
прикочують гумовим валком для видалення бульбашок повітря. Після цього
зверху на шар СПФ кладуть триацетатну захисну плівку та другий сталевий
полірований вкладиш. Весь пакет розташовують у пресі плити якого
підігріваються. Пресування здійснюють у такому режимі: тиск 18÷23 ат
температура 60÷70°С тривалість 10 хвилин. Після пресування заготовку
витримують 30 хвилин при неактивному освітленні для завершення
Експонування. На шар СПФ кладуть фотошаблон закріплюють його
липкою стрічкою експонують з використанням лампи ЛУФ. Після
експонування заготовку витримують 30 хвилин при неактивному освітленні
для завершення процесів полімеризації.
Проявлення. Видаляють захисну лавсанову плівку і проявляють у
метилхлороформі потім промивають проточною водою.
Висушування ТДФ здійснюють у темошафі за температури 40°С.
ТДФ виготовлені таким способом дозволяють наносити високоякісне
зображення але мають невелику теражостійкість у межах 600-800 відбитків.
Все обладнання дільниць поділяється на основне та допоміжне.
напівавтоматичні верстати трафаретного друку автоматичні трафаретного
друку терморадіаційна установка конвеєрного типу для висушування плат.
Допоміжне обладнання: установки для розтягування та закріплення на
рамках ТДФ установки для експонування установки для появлення верстат
для заточування ракелів.
Хімічна металізація є гетерогенний автокаталічний окислювальновідновлювальний процес осадження металевого покриття на діелектрик
друкованої плати шляхом взаємодії іонів і відновника які знаходяться у
розчині. Молекули відновника при цьому є донорами електронів. Процес
хімічного осадження покриття розпочинається тільки у присутності
каталізатора у твердій фазі а потім осаджуваний метал сам є каталізатором.
Каталізатор необхідно наносити на ті ділянки плати де необхідно нанести
Призначення хімічної металізації у виробництві друкованих плат - це
металізація діелектрика в отворах плат металізація всіє поверхні заготовки
плати в електрохімічному методі і формування струмопровідного рисунка в
адитивному методі друкованих плат.
Процес нанесення каталізатора на діелектрик називається активацією
діелектрика. Дуже часто як каталізатор використовують металевий паладій.
Він має такі переваги:
– легко відновлється ;
– має високі каталітичні властивості і не пасивується ;
– має високу електро провідність .
У промисловості використовуються два способи активації діелектриків.
Стадія 1 – сенсабілізація . Це процес нанесення на поверхню
діелектрика Sn2+ у вигляді малорозчинної сполуки. Для цього заготовку плати
занурюють у розчин : SnC НC SnCl2 адсорбується у
мікровпадинах поверхні діелектрика. При наступному промиванні поверхні
відбувається гідроліз:
SnCl2 + Н2О = Sn(ОН )Cl + НCl
Sn(ОН )Cl + Н2О = Sn(ОН )2 + НCl
Частинки Sn(ОН)Cl і Sn(ОН)2 залишається на поверхні діелектрика.
Однак при цьому під дією О2 і денного світла відбувається побічний процес :
SnCl2 + 12 О2 + Н2О = SnCl4 + 2Sn(ОН )Cl
Для гальмування цього побічного процесу у розчин додають гранули
олова які переводять Sn4+ у Sn2+ :
Стадія 2 – активація діелектрика . Заготовки занурюють у розчин :
SnC НCl – 18 млл . При цьому відбувається процес :
Sn(ОН )Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН )Cl3
У процесі наступного промивання частинки Sn(ОН)Cl3 вимиваються а
металевий палладій буде залишатися на поверхні діелектрика у вигляді
Вищенаведений розчин активування малопридатний для обробки
фальгованих діелектриків так як на поверхні фольги буде відбуватися
Cu + PdCl2 = Pd + 2CuCl що призведе до перевитрат паладію. Для
обробки фольгованихдіелектриків запропановоний розчин який містить
комплексоутворювач :
PdC Трилон Б – 13 гл ; NH4OH (25%) – 350 млл.
У такому розчині паладій не витісняється міддю. Після обробки в
такому розчині плати занурюють у розчин відновника (NaH2PO2 – 30 гл)
який сприяє більш повному відновлення паладію із комплексу.
Розчин призначений для активування фальгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання якості
металізації. У промисловості використовується розчин такого складу : PdCl2
– 1 гл ; SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє собою
колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної сполуки
PdSnCln яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором розчину.
Наведений розчин має такі переваги :
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
Перед обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо занурюють
у розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не розбавлявся
водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде розкладатися.
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCln на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці сполуки.
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
Використовують два методи.
У відпрацьований розчин добавляють HCl і вносять стержні із
чистого цинку на поверхні яких відбувається реакція:
Zn + PdCl2 = Pd + ZnCl2
Порошок паладію із стержнів зчищають механічно розчиняють у суміші
HCl + H2O2 нагрівають до розкладання H2O2 охолоджують і аналізують на
Відпрацьований розчин частково випаровують добавляють луг і
формалін при цьому паладій відновлюється з утворення металевого
порошку. Порошок паладію відфільтровують промивають висушують
аналізують на вміст домішок. Використовують для приготування нових
розчинів активування.
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40 % СН2О і 10÷15 %
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
HCOH + OH- = HCOO- + H2
Cu2+ + 2HCOH + 4OH- = Cu + 2HCOO- + H2 + 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу адсорбція
компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція десорбція
видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що швидкість
десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного міднення.
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
Наявність реакції диспропорціонування.
На поверхні плати перебігає ще одна реакція:
Cu2+ + 5OH- + HCOH = Cu2O + HCOO - + 3H2O
Cu2O може включатися в осад і погіршувати його якість.
При накопиченні Cu2O буде перебігати реакція диспропорціонування
Cu+ Cu0 + Cu2+ за такою схемою:
Cu2O + Н2О + [ C4H4O6 ]2- = Cu0 + CuC4H4O6 + 2OHВ об’ємі розчину будуть утворюватися частки металевої міді які будуть
каталізаторами і на них буде відбуватися хімічне одержання міді. Це
призведе до виснажування розчину та до його розкладання. Частки металевої
міді будуть також включатися в склад осаду і надавати йому шорсткості. У
технології хімічного міднення передбачають такі засоби попередження цього
а) Барботаж розчину очищеним повітрям. Під дією кисню Cu+
переходить у Cu2+ і не накопичується у розчині.
б) Безперервна фільтрація розчину через механічний фільтр. При цьому
відфільтровуються частки Cu2O і Cu
в) Пасивування поверхні часток міді шляхом адсорбції на них ПАР. Для
цього у склад розчину водять так звані стабілізатори (диетілкарбомат
дитізон тіосульфат натрію роданін роданістий калій та ін. ). Ці ПАР
адсорбуються і пасивують поверхню часток міді у розчині після чого вони
уповільнюють процес хімічного міднення. Через це уводять їх у дуже малій
кількості ( 5÷10 мгл ) як правило половину від рецептурного складу. При
міднення може припинитися.
д) У склад розчину інколи уводять комплексоутворювачі для
селену тіосульфати та ін.) що також перешкоджає
перебігу реакції диспропорціонування.
Саморозрядження формаліну за реакцією Каніцаро.
HCOH + OH- = HCOО- + CH3OН
Для зменшення витрат формаліну його уводять в склад розчину
хімічного міднення у мінімальній кількості і за 15 хвилин до початку роботи.
збільшуються з нагріванням розчину то процес проводять за кімнатної
Розчині для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
комплексоутворивача.
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкм.год. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла – 15
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15 гл;
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) – 15
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128; температура
– 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа завантаження 3÷4
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калійю натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл;
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15 млл;
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна наносити
шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
“затяжка” міддю до товщини 5÷7 мкм.
сірчанокислої міді гідроксиду натрію та формаліну здійснюється щоденно
перед початком роботи за результатами хімічних аналізів. Стабілізатор
уводять у розчин в кінці робочого дня в кількості 12 від рецептурного
значення. Когигування за вмістом комплексоутворювача здійснюється 1 раз
Зберігання розчинів хімічного міднення. З метою запобігання розкладання
розчині під час зберігання їх підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О62- добавляють Cu2+ для
вирівнювання концентрації з С4Н4О62-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б
Здійснюю за допомогою двохстадійного процесу.
Вилучення міді у вигляді порошку. Відпрацьований розчин нагрівають
до 60С. Додають розчин лугу і формалін перемішують протягом двох
годин відстоюють протягом десяти годин. Утворений порошок міді
відфільтровуть промивають. Висушують в електропечах і здають на
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють H2SO4
÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому утворюється
етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять годин
фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Хімічне міднення друкованих плат виконується на спеціалізованих
лініях для хімікогальванічної обробки друкованих плат таких як АГ-44; АГ44М; «Діна 130+»; «Глазберг». Активацію діелектрика і хімічну металізацію
в цих лініях виконують на модулі хімічного міднення (ці лінії мають
дворядну компоновку і складаються з модуля хімічної металізації та модуля
гальванічної обробки друкованих плат). Ванни для хімічного міднення та їх
комунікації футеровані полімерними матеріалами обладнані пристроєм для
перекачування та фільтрації розчину барботерами пристроями для хитання
катодних штанг. У складі модуля передбачено запасна ємність для очищення
та корегування розчину.
При виготовленні друкованих плат використовують такі гальванічні
– попереднє гальванічне міднення друкованих плат та гальванічне
нарощування струмопровідного рисунка міддю;
– гальванічне нанесення сплаву ПОС-61 та олова як металорезистів;
нанесення золота паладію родію на кінцеві друковані контакти плат;
– нанесення бар`єрного підшару нікелю перед нанесенням золотих
– гальванічне нанесення золота та срібла на струмопровідний рисунок
плат спеціального призначення.
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах не
менше 25 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять лискучі мідні покриття. Це пов`язано з тим
що якість мідного покриття багато в чому визначає якість металорезисту
який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна поверхня мідного
покриття тим тонший шар металорезисту можна наносити. У разі
використання блискучого мідного покриття товщина шару металорезисту
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
Комплексні електроліти. Мають більш високу розсіювальну здатність
ніж інші електроліти. Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
Пірофосфатні електроліти також мають високу розсіювальну здатність
але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних електролітів має
такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію – 350 гл; лимонна
кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт натрію – 0002 гл; рН
÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2; температура електроліту
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм3.
Переваги електроліту: висока швидкість осадження міді.
) Порівняно не висока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими за
складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати. Однак
стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а отримані осади
крупнокристалічними.
електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ”
стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура електроліту
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота 140÷150
гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю і
використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує с
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліти активованим
забруднюється органічними домішками які значно погіршують якість
покриття. Воно стає крихким на покритті появляються смужки. Забруднені
електроліти регулярно очищають від органічних домішок. Момент очищення
електроліту визначають шляхом вимірювання відносного видовження
мідного покриття. Коли воно менше за 6% то електроліт підлягає очистці від
Методика очистки така: в електроліт уводять Н2О2 ( 30% ) у кількості 3
млл і витримують 1 годину при температурі
÷500С. Потім додають
активоване вугілля в кількості 3 гл перемішують протягом 30 хвилин і
відфільтровують через механічний фільтр. Електроліт переводять в основну
ванну і добавляють розраховану кількість ПАР.
Останнім часом для очистки електролітів від органічних домішок
волокнистого матеріалу АУВМ
Для отримання якісних мідних покриттів на друкованих платах
необхідно виконувати такі рекомендації:
Здійснювати хитання катодних штанг та забезпечити шорстке
кріплення підвіски з платами.
Забезпечити надійний контакт плати з підвіскою. При ненадійному
контакті в результаті біполярного ефекту один бік плати буде анодно
Для забезпечення високої рівномірності покриття нижній кінець плат
на підвісці повинен бути вище нижнього краю анодів.
Здійснювати безперервну фільтрацію електроліту та барботаж
Використовувати аноди марки АМФ.
Здійснюють такі види контролю.
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати.
Здійснюють двома способами:
а) За допомогою спеціальних приладів які поділяються на дві групи:
- прилади засновані на вимірюванні мікроопору шару міді в отворах з
наступним перерахуванням його на товщині;
- прилади засновані на вимірюванні вихрових струмів які наводяться у
шарі металізації ( наприклад “ Интромет” ).
Точність вимірювання товщини приладами обмежена і складає ±
б) За допомогою металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ = l0 ( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ = lк. Відносне видовження розраховують за
усереднюють результати.
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
2. Гальванічне нанесення сплаву олово-свинець на друковані
Гальванічне покриття сплавом олово-свинець є захисним і має таке
) Металорезист захищає струмопровідний рисунок від дії травильного
) Забезпечує паяння радіоелектронних елементів;
) Захищає струмопровідний рисунок від дії навколишнього середовища.
У виробництві друкованих плат використовується сплав марки ПОС-61
який містить 61+5% олова і 39-5% свинцю. Сплав марки ПОС-61 вибраний з
) За своїм складом сплав близький до евтектичного і має саму низьку
температуру плавлення;
) Такий склад сплаву забезпечує максимальну міцність паяних з’єднань;
) Виключається утворення металевих голок під час зберігання плат.
Товщина сплаву на друкованих платах за вимогами стандарту повинна
бути в межа 10÷12 мкм. Коли товщина сплаву буде більшою за 15мкм то при
його оплавленні буде спостерігатися краплеутворення і напливи в отворах
що зробить не можливим монтаж радіоелектронних елементів на плату.
Сплав повинний бути гомогенний і повністю покривати поверхню
струмопровідного рисунка.
2.1. Способи зближення потенціалів виділення окремих
потенціалів виділення.:
) Змінювання концентрацій окремих компонентів;
) Застосування комплексоутворювачів. При цьому стійкість комплексів
із більш благородними компонентами повинна бути більшою;
) Застосування ПАР які гальмують виділення більш благородного
) Виділення більш благородного компонента на граничному струмі.
При осадженні сплаву олово-свинець використовують перший та третій
методи зближення потенціалів виділення.
На склад осаджуваного на катоді сплаву олово-свинець будуть впливати
) Співвідношення вмісту двовалентних іонів олова та свинцю;
) Концентрація ПАР в електроліті. ПАР гальмують виділення
свинцю.Чим вища концентрація ПАР тим менший вміст свинцю в сплаві і
) Умови адсорбції ПАР на катоді. Чим вища швидкість перемішування і
вища температура електроліту тим гірші умови адсорбції тим менш
ефективно діють ПАР.
) Густина струму на катоді. Вибирають таки склад електроліту і
робочий інтервал густин струму щоб вміст сплаву не залежав від величини
густин струму ( інакше на різних ділянках плати склад сплаву буде різним і
кожна ділянка буде мати свою температуру плавлення сплаву ).
Вимоги до електролітів:
) Висока стабільність електроліту при експлуатації;
) Висока стабільність складу сплаву;
) Широкий діапазон допустимих густин струму;
) Висока розсіювальна здатність.
промисловості має такий склад: фторборат олова ( мет )- 16 гл; фторборат
свинцю ( мет )- 8 гл; кислота борфтористоводнева – 260 гл; кислота борна30 гл; пентан – 4 гл; гідрохінон – 1 гл; температура 18 ÷ 25 0С; катодна
густина струму 05 ÷ 20Адм2.
Призначення окремих компонентів електроліту.
Борфтористоводнева кислота виконує такі функції: надає необхідну
електропровідність; збільшує стійкість солей до гідролізу; підвищує
розсіювальну здатність електроліту. Борна кислота – підвищує буферну
ємність електроліту; перешкоджає розкладанню фторборату свинцю. Пентан
– забезпечує дрібнокристалічну структуру осаду; підвищує розсіювальну
здатність електроліту; гальмує виділення свинцю і тим самим визначає склад
сплаву. Чим вища концентрація пентану тим менший вміст свинцю в сплаві.
Гідрохінон – відновлював. Гальмує процес окислення двовалентного олова у
чотиривалентне. При утворенні сполук чотиривалентного олова вони
гідролізують з утворенням метаолов’янистої кислоти яка випадає в осад і
при цьому захоплює і зв’язує ПАР.
Характеристика електроліту. Можна отримувати однорідні за складом
покриття в діапазоні густин струму 05 ÷ 20Адм2. Однак через велику
кількість борфтористоводневої кислоти електроліт дуже агресивний до
фоторезистів забруднюється продуктами їх розкладання (органічними
активованим вугіллям фільтрують корегують вміст ПАР і використовують
повторно. Використовують аноди марки ПОС-61.
Нанесення блискучих покриттів сплавом ПОС-61. Такі покриття мають
вирівняну компактну поверхню і саме це надає поверхні такі властивості:
підвищену твердість підвищену корозійну стійкість стійкість до окислення
кращу здатність до паяння. Найбільш поширеним для отримування
блискучих покриттів сплавом є електроліт що містить блискоутворюючу
добавку Лимеда ПОС-61 і має такий склад: фторборат олова ( мет )- 12 ÷ 17
гл; фторборат свинцю ( мет )- 5 ÷ 8 гл; кислота борфтористоводнева – 180 ÷
0 гл; кислота борна- 5 ÷ 15 гл; Синтанол ДС-10 – 6 ÷ 7 млл; добавка
Лимеда ПОС-61 – 04 ÷ 05 гл; температура 15 ÷ 30 0С; катодна густина
струму 2 ÷ 4 Адм2. У цьому електроліті Синтанол ДС-10 виконує роль
змочувача диспергує добавку Лимеда ПОС-61 яка є блискоутворючою
З метою заміни дефіцитної борфтористоводневої кислоти на більш
дешевий і недефіцитний матеріал на деяких підприємствах використовують
кремнійфтористоводневий електроліт на основі кремнійфтористоводневої
кремнійфтористий свинець( мет ) – 12 ÷ 14 гл; кремнійфтористе олово ( мет )
– 10÷20 гл; кремнійфториста кислота – 150 ÷ 170 гл; Синтанол ДС-10 – 60
млл; ДС-натрій – 5 млл; температура 15 ÷ 30 0С; катодна густина струму 3÷5
Цей електроліт є більш дешевим але більш агресивним ніж
борфтористоводневий електроліт.
Для усіх електролітів шкідливою домішкою є іони двохвалентної міді.
Мідь осаджується на катоді включається всклад покриття частково його
пасивує і погіршує здатність до паяння. Домішки цих іонів видаляють
проробляючи електроліт з випадковими катодами при високій густині струму
2.3. Особливості технологічного процесу гальванічного
нанесення сплаву ПОС-61.
Для забезпечення сталості складу сплаву а також стабільності його
фізико-хімічних властивостей необхідно виконувати такі рекомендації:
Зберігати сталим співвідношення олова і свинцю в електроліті;
Зберігати сталим вміст ПАР в електроліті;
Використовувати аноди марки ПОС-61 що не містять домішки;
катодних штанг з платами (з періодом 1-2 коливання в секунду). Більш
інтенсивне перемішування електроліту викличе зменшення свинцю в сплаві.
Для запобігання попадання сірчаної кислоти в електроліт активування
плат перед нанесення покриття необхідно здійснювати не в Н2SO4 а в 10%
Для виключення можливості накопичення двохвалентної міді в
електроліті не допускається відокремлення плат від підвіски та падіння їх на
дно ванни. Також не можна підіймати рівень електроліту у ванні вище гачків
для кріплення анодів.
Здійснюють таки види контролю.
Контроль зовнішнього виду покриття.
Контроль складу покриття. Використовують метод хімічного
визначення вмісту свинцю у сплаві. Для цього з технологічного поля плати за
допомогою скальпеля знімають 15÷25 мг покриття зважують на аналітичних
терезах наважку 7÷15 мг поміщають у стакан і розчиняють у суміші: 25 мл
соляної кислоти і 05 мл пероксиду водню. Потім визначають вміст свинцю
за прийнятою методикою комплексонометричного титрування в лужному
середовищі у присутності індикатору метилтимолового синього.
Контроль товщини покриття сплавом ПОС-61.
мікроскопом ширину друкованого провідника потім відділяють його від
плати вимірюють товщину провідника і стравлюють з нього мідь у
травильному розчині. Шар сплаву який залишився промивають висушують і
зважують. Потім розраховують середню товщину покриття. Місцеву
товщину покриття визначають краплинним методом з точністю ± 20%.
Контроль розсіювальної здатності електроліту.
Розсіювальну здатність визначають співставляючи товщину покриття в
отворах та на контактних площадках. Товщини покриття при цьому
визначають за допомогою металографічних шліфів.
2.5. Освітлення і оплавлення покриття сплавом ПОС-61.
Освітлення покриття. При травленні міді в амічному лужному розчині
олов’яно-свинцеве покриття частково розчиняється з утворення на поверхні
шламу темного кольору. Ця плівка шламу перешкоджає проведенню
наступних операцій оплавлення та паяння. Для видалення травильного
шламу плати занурюють в освітлюючий розчин такого складу: тіомочевина –
м3л; кислота соляна – 60 млл; Синтанол ДС-10 -6 мгл; препарат ОС-20 –
млл; температура розчину 18÷25оС. Тривалість обробки 1-2 хв.
Оплавлення покриття. Гальванічне покриття сплавом ПОС-61 є
евтектикою з температурою плавлення 183оС. Через це покриття легко
розплавляється і в рідкому стані стікає з поверхні провідників на їх бокові
стіни. Оплавлене покриття має цілий ряд переваг у порівнянні з
неоплавленим. Через це у виробництві друкованих плат як правило
застосовують оплавлене покриття ПОС-61.Оплавлене покриття проводять з
) Перетворення губчастої поверхні покриття у блискучу гладеньку.
) Захист бокових стінок провідників від корозії особливо коли суміжні
провідники різнополярні.
) Покращання здатності до паяння особливо після тривалого
) Усунення “навісів” металу на краях провідників.
) Виключення можливості росту ниткоподібних кристалів в умовах
тривалого зберігання та експлуатації.
) Зниження на 15÷20оС температури припою при автоматизованій
) Додатковий контроль якості струмопровідного рисунка так як
оплавлення достатньо жорстким випробуванням.
У промисловості використовують два способи оплавлення:
Оплавлення занурюванням у рідкий теплоносій. Як теплоносій
використовують Лакрол олігоефір ОЖ-1 масло ТП – 22 (рідини стійкі в
діапазоні температур 220÷ 240оС). Оплавлення здійснюють в автоматичних
установках конвеєрного типу які мають модульну конструкцію. У модулях
занурюванням у теплоносій 3-видалення теплоносія 46-промивання у
гарячій воді 5- промивання у гарячій воді з додатком СМ3 7-висушування
Оплавлення під дією інфрачервоних променів. Здійснюють в
автоматичних установках конвеєрного типу модульного типу. У модулях
установки виконують такі оперції: 1-флюсування 2-підсушування флюсу 3оплавлення під дією інфрачервоних променів 4-видмивання флюсу гарячою
водою 5- висушування гарячим повітрям.
Процес оплавлення утруднюють такі чинники:
- наявність плівок на поверхні після травлення міді
- підвищений вміст свинцю у сплаві
- наявність домішок у покритті.
2.6. Видалення покриття сплавом ПОС-61 із друкованих
Так як на поверхню роз’ємів наносять дорогоцінні метали то
попередньо із контактів необхідно видалити покриття сплавом. Для
видалення сплаву у промисловості використовують три способи:
) механічний покриття видаляють за допомогою гумно-абразивних
борфтористоводнева кислота -330 млл; пероксид водню – 70 млл;
температура розчину 18 ÷ 25оС.
електролітіщо містить: кремнійфтористоводнева кислота (45%) – 400млл;
азотнокислий амоній – 15 гл. Як матеріал катода використовують
Кінцеві друковані роз’єми призначені для електричного з’єднання блоків
забезпечення надійного з’єднання між контактуючими поверхнями необхідне
покриття яке має малий перехідний опір добру зносостійкість та на якому
відсутні будь-які плівки що погіршують контактне з’єднання. Таким
вимогам відповідають покриття із деяких дорогоцінних металів.
Краще всього вищенаведеним вимогам відповідають золото-кобальт
товщиною 25 мкм із вмістом легуючого елементу до 06% (тверде” золото).
Золоті покриття за вимогами стандарту наносяться на підшар нікелю
товщиною 6-15 мкм. Підшар нікелю перед золоченням використовується з
метою підвищення зносостійкості шару золота внаслідок підвищення
твердості підкладки. Підшар нікелю покращує також корозійну стійкість
виключає можливість окислення міді через пори золотого покриття. Крім
того підшар нікелю перешкоджає дифузії міді в золоте покриття і цим
забезпечує сталість величини перехідного опору в процесі тривалої
експлуатації та зберігання позолочених контактів.
Електроліт позолочення друкованих роз’ємів має такий склад:
золото металеве у вигляді диціанаурату калію 4-5 гл; кислота лимонна 30-50
гл; сульфат кобальту 2-35 гл. Величина рН = 38-42. Температура
електроліту 18-30оС катодна густина струму 05-10 Адм2. Аноди
платинований титан. Електроліт періодично продувають азотом для
витіснення розчиненого кисню який може відновлюватися на катоді і
знижувати вихід за струмом. Протягом перших 5-10 с роботи рекомендується
поштовх струму” величиною 1-15 Адм2.
Контроль товщини золотого покриття в процесі його нанесення
рекомендується здійснювати таким чином. Разом з друкованими платами у
ванну завантажують два зразки - супутники із мідної фольги які попередньо
зважені на аналітичних терезах.
Після закінчення розрахованого часу нанесення покриття катодну
густину струму зменшують до 01 Адм2 виймають перший зразок зважують
і розраховують середню товщину покриття. Коли ж товщина покриття
недостатня. То процес продовжують і аналізують другий зразок.
Нанесення підшару нікелю здійснюють з такого електроліту: нікель
сірчанокислий 200 гл; магній сірчанокислий 60 гл; натрій сірчанокислий 70
гл; кислота борна 30 гл; натрій хлористий 5 гл; натрію лаурилсульфат 1 гл.
Катодна густина струму 1 Адм2. Температура електроліту 18-25 оС.
Останнім часом як підшар рекомендується наносити сплав паладійнікель (70% паладію). Такий підшар має високу корозійну стійкість що
дозволяє наносити наступний шар золота 05 мкм. У багатьох випадках
покриття таким сплавом може використовуватися як самостійне на роз’ємах
Паладій володіє доброю зносостійкістю і має більш низьку вартість
однак на його поверхні внаслідок каталітичних властивостей утворюються
полімерні плівки із органічних продуктів. Які знаходяться в повітрі. Ці
плівки можуть порушувати контакт. Для покриття роз’ємів паладій можна
в умовах добре вентильованої апаратури. Товщина шару
паладію складає 25-6 мкм.
Електроліт паладіювання має такий склад: паладій хлористий 18-25 гл;
амоній хлористий 15 гл; аміак водний (25%) 2-5 млл; малеїнова ангідрид
5 гл. Температура електроліту 18-25оС катодна густина струму 08-10
Адм2. Аноди нерозчинні: платинований титан або паладій.
Срібло є самим дешевим із дорогоцінних металів забезпечує саму
високу електропровідність але має ряд недоліків:
- швидко темніє під дією сірководню;
- легко кородує під дією корозійних агентів;
- має малу зносостійкість.
Срібні покриття рекомендуються для маловідповідальних систем. У яких
контактна пара експлуатується в легких умовах за відсутності сірчистих
сполук у повітрі. Товщина покриття складає 6-9 мкм. Срібні покриття
заборонено використовувати для багатошарових друкованих плат та для
плат які використовуються в обладнанні
спеціального призначення.
Електроліт сріблення містить такі складники: диціаноаргентат калію (мет.)
-50 гл; калій роданистий 200-250 гл; калій вуглекислий 20-30 гл.
Температура електроліту 18-25оС катодна густина струму 08-15 Адм2.
Аноди розчинні срібні.
3.4. Обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
роз’єми друкованих плат.
Гальванічна ванна має невелику висоту обладнана донним анодом та
зливним карманом який дозволяє підтримувати сталим рівень електроліту.
Плати попередньо закріплюють у спеціальну касету і потім завантажують у
На друкованих платах для підвищення струму до роз’ємів передбачають
струмопровідного рисунка вище друкованих
роз’ємів ізолюють смужкою із
клеєвої композиції яку наносять методом трафаретного друку. Ця смужка
захищає рисунок від шкідливої дії електроліту. Потім захисну смужку та
друковану шину видаляють.
Травлення міді – це окислювально-відновлювальний процес у результаті
якого міді переходить у розчинений стан у вигляді іонів а травильний розчин
при цьому є окислювачем. Травлення міді є однією із основних операцій у
виробництві друкованих плат використовується в усіх методах за
здійснюється ця операція повинні відповідати таким вимогам:
- у склад розчинів повинні входити дешеві та доступні компоненти;
- розчин повинен регенеруватися з метою утилізації міді;
- розчин не повинен діяти на діелектричну основу плати та на захисний
У промисловості процес травлення здійснюється у
струменевих установках двостороннього травлення з горизонтальним
розташуванням друкованих плат. У цих установках на плати які
переміщуються на транспортері зверху і знизу направляють струмені
травильного розчину який інтенсивно перемішується в робочій камері.
Струменевий метод є найбільш ефективним як за швидкістю травлення так і
зі зменшенням величини бокового підтравлювання.
Травильна установка складається із окремих зі стикованих між собою
модулів у яких виконують такі операції: завантаження травлення лужна чи
кисла промивка візуальний контроль фінішна промивка і висушування.
Розглянемо основні характеристики травильних розчинів які найбільш
поширенні у промисловості.
Водний розчин хлорного заліза є сильним окисником і
швидкістю розчиняє мідь за такими реакціями:
FeCl3 + Cu CuCl + FeCl2
CuCl + FeCl3 CuCl2 + FeCl2
Частка останньої реакції становить 80 % від загальної кількості
травильної міді через це даний травильний розчин можна вважати залізомідно-хлоридним. Таким чином у розчині травлення будуть міститися такі
складники: FeCl3 CuCl2 CuCl2 CuCl.
У промисловості використовують розчин такого складу: хлорне залізо
0 гл; соляна кислота 50 гл; густина розчину 13 гсм3. температура
розчину до 35 оС. Основні характеристики розчину:
- швидкість травлення 35 мкмхв;
- бокове підтравлювання 40-66 мкмхв;
- ємність за стравленою міддю до 105 гл.
Свіжоприготовлений розчин забарвлено у коричневий колір. У процесі
експлуатації колір змінюється на зелений.
- висока швидкість травлення;
- висока ємність за міддю.
- руйнує металорезисти на основі сплаву ПОС-61 і через це непридатний
для використання в позитивному методі виготовлення друкованих плат;
- при промиванні плат після травлення залишки травильного розчину
легко гідролізують з утворенням важкорозчинних основних солей заліза які
необхідно видаляти механічною зачисткою;
іонообмінних смол і адсорбують іони Fe3+ що погіршує діелектричні
- відпрацьований розчин містить катіони чотирьох сортів що ускладнює
регенерацію розчинів та утилізацію міді.
теперішній час скорочується.
відпрацьованого розчину
Заснований на контактному виділенні міді на залізі. У ємкість із
відпрацьованим розчином завантажують перфоровану вінілпластову корзину
в яку засипана знежирена сталева стружка. Повноту виділення міді
контролюють по закінченню виділення міді на окремих знежирених зразках
які періодично занурюють у розчин. Після повного осадження міді корзини
виймають із розчину порошкоподібну мідь із стружки змивають сильним
струменем води у льняний мішок промивають водою зневоднюють на
рамному фільтрпресі висушують і здають на переробку.
Розчин з якого вилучена мідь нейтралізують вапняним молоком. Осад
гідрооксиду заліза теж зневоднюють на рамному фільтрпресі і вивозять у
спеціально відведені місця. Більш перспективним може бути використання
для цементації не залізної а алюмінієвої стружки. При цьому утворюється
розчин хлориду алюмінію який можна використовувати як коагулянт на
залізо-мідно-хлоридного
катодами та графітовими анодами. На титанових катодах відбувається
виділення порошкоподібної міді а на графітовому аноді здійснюється
окислення Fe2+ до Fe3+ Cu+ до Cu2+ крім того хлор який при цьому
виділяється теж окислює Fe2+. Регенерований розчин направляють на
травильну установку а порошкоподібну мідь на переробку.
2. Кислі розчини на основі хлорної міді (хлорно-мідний
Хлорид міді окисляє і розчиняє мідь за такою реакцію:
Утворювана сіль CuCl є малорозчинною сполукою. Однак в присутності
іонів хлору у вигляді HCl NHCl4 утворює добре розчинні комплекси [CuCl2].
Хлоридно-мідний кислий розчин містить: CuC HCl 145-150
гл; рН=0-(-1). Робоча температура розчину 45-50 оС.
Основні характеристики розчину:
- бокове підтравлювання 40-60 мкм;
- ємність за стравленою міддю 160 гл.
- розчин порівняно дешевий;
- відсутність шламу при промиванні;
- простота коригування та регенерації так як розчин містить тільки
Недоліки розчину: руйнує металорезист ПОС-61 не придатний для
позитивного комбінованого методу.
На теперішній час цей розчин є основним у субтрактивному
Регенерація відпрацьованого кислого розчину на основі хлорної міді
здійснюється хімічним способом і базується на таких реакціях:
CuCl + 2 HCl + H2О2 = 2 CuCl2 + 2 H2О
CuCl + О2 + 4 HCl = 4 CuCl2 + 2 H2О
CuCl2 + Cl2 = 2 CuCl2
Таким чином відпрацьований кислий розчин хлорної міді можна легко
регенерувати до вихідного стану.
Регенерацію міді із відпрацьованих травильних розчинів здійснюють
осадженням CuО під дією NаОН при нагріванні і барботуванні повітрям за
CuCl2 + 2 NаОН = CuО + 2NаCl + Н2О
CuCl + 12 О2 + 2 NаОН = 2 CuО + 2 NаCl + 2 Н2О
В аміачному середорвищі солі міді утворюють комплексну сіль за
CuCl2 + 4NН4ОН = Cu(NН3)4Cl2 + 4Н2О
Аміачна комплексна сіль двовалентної міді є окислювачем і розчиняє
Cu(NН3)4Cl2 + Cu = 2 Cu(NН3)2Cl
У склад лужного розчину на основі хлорної міді входять: CuC
NН4ОН (25%) 140 мгл; (NН4)2СО3 30 гл; рН 8 – 95.
Температура розчину 40 – 50 0С.
Розчин не руйнує металорезистів і призначений
позитивного методу що є перевагою цього розчину.
- необхідне постійне корегування вмісту розчину так як безперервно
випаровується аміак.
- стічні води забруднюються амонієвими солями і це ускладнює
очищення таких вод від солей важких металів.
- внаслідок безперервного випаровування аміаку необхідна ефективна
Відпрацьований лужний розчин що містить одновалентну мідь легко
регенерується за допомогою окислення киснем повітря
Cu(NН3)2Cl + 12 О2 + 2NН4Cl = 2 Cu(NН3)4Cl2 + 3 Н2О
із лужних розчинів здійснюють електрохімічним
шляхом. Використовують електролізери оснащені катодами із титану і
анодами із графіту. Мідь яку вилучають можна отримувати у вигляді
фольги або ж у вигляді порошку.
Персульфат амонію відноситься до категорії сильних окислювачів і в
кислому середовищі розчиняє мідь за реакцією:
(NH4)2S2O8 + Cu = CuSO4 + (NH4)2SO4
Побічною реакцією при цьому є гідроліз персульфату
(NH4)2S2O8 + H2O = 2NH4HSO4 + H2O2
(NH4)2S2O8 200 – 250 гл; H2SO4 5 – 7 гл. Температура розчину до 50 0С.
- швидкість травлення – 25 мкмхв.
- бокове підтравлювання – 50 – 80 мкм;
- эмність за стравленою міддю – 35 гл.
- відсутність шламу при травленні;
- простота в приготуванні розчину.
- нестійкість персульфату (самовільно розкладається);
- дороговизна персульфату;
- нерівномірність травлення;
- мала швидкість травлення;
- складність утилізації міді.
Утилізацію міді із відпрацьованого розчину здійснюють шляхом його
охолодження до +5 0С. При цьому випадає осад подвійної солі
CuSO4(NH4)2SO4*H2O. Осад відфільтровують а розчин нагрівають
додають необхідну кількість (NH4)2S2O8 і використовують повторно.
використовуватися в позитивному і негативному методах. Однак недоліки
наведені вище обумовлюють його обмежене використання в промисловості.
В основному розчин використовується для підтравлювання фольги перед
нанесенням гальванопокриттів.
використовуються зарубіжними фірмами замість мідно – аміачних розчинів.
Розчинення міді перебігає під дією перекису водню в кислому середовищі за
Cu + H2O2 = CuO + H2O
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
використовувати для приготування розчинів та електролітів.
Розчин не руйнує металорезистів і його можна використовувати в
позитивному методі. Однак використання H2O2 у промислових масштабах
пов’язане з труднощами. H2O2 легко розкладається в присутності Cu2+
часток пилу та під дією світла.
Після того як були знайдені стабілізатори у виді органічних кислот та
інших речовин стало можливим застосування перекису водню у струминних
установках та стаціонарних ваннах. У склад розчинів також вводять
Регенерацію розчину здійснюють шляхом його охолодження внаслідок
чого випадають кристали CuSO4·5H2O.
Основні напрямки удосконалення технології виготовлення
Маловідходним вважається таке виробництво у якому здійснюються
заходи спрямовані на зменшення викидів в атмосферу та стічні води
Для організації маловідходних гальванохімічних операцій можна
рекомендувати такі заходи:
Зменшення кількості розчинів які виносяться з платами з робочих
ванн у ванни промивання. Це здійснюється шляхом витримки плат над
основною ванною після вивантаження протягом 6 – 10 с. Це дозволяє за
рахунок стікання з плат більшої частини розчину зменшити втрати
компонентів які виносяться у промивні води на 60 – 80 %.
Застосування ванн збірників заповнених непроточною водою. У
таких ваннах здійснюють попереднє промивання плат.
Перегляд складів розчинів та електролітів з метою зниження вмісту
компонентів які становлять екологічну небезпеку. Наприклад вміст
сірчанокислої міді можна знизити із 220 гл до 50 – 70 гл і т. ін.
передбачені заходи із вилучення компонентів ванн хімічної та гальванічної
металізації та повернення цих компонентів у виробництво. У першу чергу це
стосується вилучення катіонів важких металів.
Найбільш простим і доступним може бути застосування електролізу у
ваннах-збірниках переобладнаних в електролізери. Розчин у таких ваннах
являє собою розбавлений електроліт із вмістом іонів металів у межах 10 –
00 мгл. Для катодного осадження металів зі таких розчинів необхідно
забезпечити виконання двох умов:
Створити максимально велику поверхню катода щоб за малих густин
струму 001 – 01 Адм2 осаджувати метал із швидкістю 10 – 50 ггод.
Забезпечити інтенсивне перемішування розчину щоб усунути
дифузійні обмеження при розряді іонів металу та створити умови для
осадження його у вигляді компактного покриття.
Першу умову можна вирішити коли використовувати як катод об’ємнопорувату металізовану пластмасу або вуглеволокно марки УУТ – 2.
Перемішування розчину здійснюють за допомогою барботування
Ванну-збірник переобладнують таким чином. Вздовж однієї із стінок
ванни розташовують катод-рамку із натягненою вуглетканиною а вздовж
протилежної стінки розташовують нерозчинний анод матеріал якого
залежить від природи електроліту. На дні ванни розташовують барботер.
Живлення електролізера здійснюють від лабораторного випрямляча.
У міру накопичення металу катод вивантажують із ванни збірника і
завішують на анодну штангу робочої ванни де метал розчиняється. Після
цього вуглетканина знову використовується як катод. Таким чином
здійснюють повернення у робочу ванну основного компонента.
Розчин що залишається у ванні-збірнику після електролізу направляють
на очистку реагентним методом.
Якименко Г. Я. Технологія виробництва друкованих плат: Навч.
посібник - Харків: НТУ "ХП" 2001. – 152 с.
Ильин В. А. Химические и электрохимические процессы в
производстве печатных плат. – М.: Изд-во ВИНИТИ 1994. – 142 с.
Технология многослойных печатных плат А.А. Федулова Ю.А.
Устинов Е.П. Котов и др. – М.: Радио и связь 1990. – 208 с.
Медведев А. Печатные платы. Конструкции и материалы. – М.:
Техносфера 2005. – 304 с.
Медведев А. Технология производства печатных плат. – Москва:
Техносфера 2005. – 360 с.

Зміст.doc

Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
2. Субтрактивний негативний метод
3. Субтрактивний позитивний метод.
4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням
гальванічних покриттів
2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
3. Хімічна металізація
4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
5.Коригування розчинів хімічного міднення.
6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
1. Електроліти для міднення друкованих плат.
1.1. Комплексні електроліти.
Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Контроль якості гальванічного покриття
Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
2. Коректування складу ванни міднення
3. Визначення сірчанокислої міді об'ємним тригонометричним
4. Визначення сірчаної кислоти
5. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
6. Повітряна продувка
7. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки
1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
2. Визначення виробничої програми обладнання
3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та
розрахунок його кількості
4.Перерахунок діючого обладнання
5. Баланс струму на гальванічній ванні
6. Баланс напруги на гальванічній ванні
7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Розрахунок витрат матеріалів
1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат хімічних реактивів
1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої
Розрахунок витрат води
1. Витрати води на приготування електроліту
2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
3. Витрати води на промивні операції
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
1 Автоматизація процесу міднення
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
3. Опис розробленої схеми автоматизації
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друковани
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих
1.2. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
2. Розрахунок собівартості продукту
2.1. Розрахунок собівартості продукції цеху. Амортизаційні
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та
напівфабрикатів цеху
2.3. Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні
потреби цеху виробництва друкованих плат
2.4. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати
виробничих працівників цеху виробництва друкованих плат із
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію
2.6. Розрахунок цехових витрат
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
2.8. Розрахунок собівартості продукції
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці
1.1. Повітря робочої зони
1.2. Виробниче освітлення
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації
1.4. Електробезпека.
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування
1.6. Пожежна безпека
2. Визначення кількості повітря яке видаляється бортовими
3. Аналіз небезпеки об’єкта.
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого
попадання цеху в зону ураження (ЗУ).
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті
1 Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та
напрямки запобігання їм
2 Класифікація стічних вод
3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для
розроблюваного проекту
5. Основні технологічні параметри процесу очищення
6. Технологічна схема очистки

Охрана труда (= (испр нумерация).doc

Як видно з технологічної частини проекту у виробництві плат
друкованого монтажу використовуються шкідливі пожежонебезпечні речовини і
матеріали. Відходи виробництва характеризуються такими ж властивостями.
Проектом передбачено використання теплової електричної і механічної
У якості транспортних засобів в даному проекті передбачено використання
безрейкових ТЗ (електрокари електронавантажувачі) а також конвеєрний і
трубопровідний транспорт. Проект виконаний з урахуванням всіх сучасних норм
і вимог з охороні праці.
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці
1.1. Повітря робочої зони
У проектованому цеху всі види робіт відносяться до категорії 2-б
(фізичні роботи середньої тяжкості). Для даної категорії робіт згідно
санітарним нормам мікроклімату виробничих приміщень ДСН 3.3.6.042-99
встановлені оптимальні умови в робочій зоні які представлені в таблиці
Таблиця 14.1. Оптимальні і допустимі норми температури відносної
вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні виробничих приміщень.
ПеріодКатегоТемпература 0С Відносна Швидкість руху
року рія вологість % мс
оптидопустима оптимдопустимаОптимадопустима
маль альнана льна на робочих
на робочих не місцях
місцях більш постійних і
постійнихніж непостійних
пост непостійних постійних
Освітленість лк КЕО %
3. Аналіз небезпеки об’єкта.
Об’єкт відноситься до В класу небезпеки згідно ПЛАС. На підприємстві у
наявності є небезпечні режими роботи обладнання такі як камера
піскоструминної обробки ванни з органічними знежирювачами ванни травлення
та знежирення. У ваннах з органічними знежирювачами у якості знежирюючої
речовини використовують бензин «Нефрас» та розчинником Р-5А які є дуже
вибухопожежонебезпечними речовинами і при недотримані правил пожежної
безпеки можливий вибух а як наслідок пожежа. В результаті вибуху можливе
зруйнування обладнання. При значній пожежі полум’я може перекидатися на
інші об’єкти в тому числі на ділянку піскоструминної обробки. Для
забезпечення пожежної безпеки підприємство обладнане вогнегасниками
пожежними рукавами та іншим протипожежним обладнанням
Для ліквідації пожежі необхідно діяти згідно інструкціям пожежної
безпеки та виконувати наступні дії. В першу чергу необхідно сповістити
пожежну охорону про пожежу. Потім ввімкнути систему безпеки і пожежогасіння
якщо автоматичні системи не спрацювали. З зони займання необхідно вивести
робітників що не беруть участі в ліквідації пожежі. Співробітники які
беруть участь у ліквідації пожежі мають необхідні службові інструкції
згідно яким вони виконують конкретні дії та відповідають за їх виконання .
За командою керівництва необхідно зупинити виробництво і знеструмити
електрообладнання а також відключити вентиляцію перекрити подачу горючих
Тільки після цього можна розпочати гасіння пожежі. Тут також необхідне
чітке виконання усіх правил і застережень щоб уникнути ще більшого
матеріального збитку псування власності підприємства та завдання шкоди
здоров’ю тих хто приймає участь у ліквідації пожежі. Після прибуття
пожежної бригади всі робітники підприємства повинні залишити небезпечну
– відстань від цеху до місця аварії (вибуху) R0 = 06 км;
– тип вибухової речовини – тротил;
– маса вибухової речовини Q = 600 т;
– характеристики елементів цеху:
– будівля цеху: з металевим каркасом одноповерхова;
– межа вогнестійкості несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год;
– обладнання: верстати середньої важкості контрольно-вимірювальна
апаратура в цеху трубопроводи наземні кабельні мережі наземні;
– категорія виробництва з пожежної небезпеки – В;
– щільність забудови об’єкта Щ = 20 %.
3.1. Визначення параметрів об’єкта ураження (ОУ) і можливого
попадання цеху в зону ураження (ЗУ).
) Виходячи з того що тип вибухової речовини – тротил параметри
визначаємо з графіка 14.1.
Радіус ОУ Rос і радіус зони слабких руйнувань Rсл (на зовнішній межі якої
ΔPф = 10 кПа) за вибуху продукту масою Q = 600 т становить Rос = Rсл = 1140
Радіус зони середніх руйнувань Rср = 700 м якщо ΔPф = 20 кПа; сильних Rсил
= 530 м якщо ΔPф = 30 кПа; повних Rп = 400 м якщо ΔPф = 50 кПа.
Рис. 14.1. Графіки залежності надмірного тиску від кількості тротилу і
відстані до центру вибуху
) Порівнюємо відстань від цеху до місця аварії R0 = 06 км і радіус
Оскільки R0 Rос цех може опинитися в осередку ураження ударної
хвилі вибуху в зоні середніх руйнувань.
2.3.2. Визначення величини надмірного тиску УХ очікуваного в районі
Надмірний тиск на відстані R0 від ЦВ у разі вибуху тротилу визначаємо
де Q – кількість вуглеводневого продукту т; R0 – відстань від ЦВ до
Висновок. У місці розташування цеху очікується максимальний надмірний тиск
3.2. Визначення ступеня руйнувань елементів цеху та очікуваних
) Визначаємо можливий ступінь руйнувань кожного елемента цеху за
величиною ΔPф = 1974 кПа і заносимо данні у таблицю 5.6.
Ступінь руйнування об’єкта залежно від надмірного тиску ударної хвилі ΔPф
Елементи об’єкта Ступінь руйнувань
Слабкі Середні Сильні Повні
Будівлі з металевим або 20–30 30–40 40–50 50–60
залізобетонним каркасом
Верстати середні 15–25 25–35 35–45 –
Контрольно-вимірювальна 5–10 10–20 20–30 30
Трубопроводи наземні 20 50 130 –
Кабельні наземні мережі 10–30 30–50 50–60 60
) Очікувані збитки визначаємо за табл. 5.7 виходячи із ступеня
руйнувань елементів. Результати заносимо в підсумкову табл. 5.8.
Збитки залежно від ступеня руйнувань елементів об’єкта (цеху)
Ступінь руйнувань Слабкі СередніСильні Повні
Збитки зруйновані елементи обладнання %10–30 30–50 50–90 90–100
3.3. Визначення можливих утрат виробничого персоналу.
За ΔPф = 1974 кПа у разі слабких руйнувань будівель загибель людей
малоймовірна але частина з них може отримати травми різного ступеня від
3.4. Визначення можливого характеру пожеж на об’єкті.
На об’єкті можуть виникнути окремі пожежі з переходом у суцільні через 1–2
год виходячи з того що:
– категорія виробництва за пожежною небезпекою – В;
– очікується надмірний тиск УХ ΔPф 20 кПа;
– щільність забудови Щ = 20 %;
– ступінь вогнестійкості будівель – III (для заданих меж вогнестійкості
несучих стін – 1 год перекриттів – 025 год).
Таблиця 14.8.Результати прогнозування та оцінювання наслідків аварії
В якій зоні Елементи цехуСтупіньОчікуванХарактер Ступінь ураження
руйнувань руйнуваі пожеж виробничого
об’єкт. ння збитки персоналу
Зона Будівля слабкі 10 – 30 Окремі Легкі травми.
середніх пожежі з Загибель людей
руйнувань переходом малоймовірна але
ΔPф = 1974 у суцільнічастина з них може
кПа через 1–2 отримати травми
год різного ступеня від
Верстати слабкі 10 – 30
Трубопроводи слабкі 10 – 30
Кабельні слабкі 10–30
Контрольно-висередні30 – 50
У разі аварії з вибухом цех може опинитися в зоні середніх руйнувань.
Елементи цеху не зазнають сильних руйнувань тому цех стійкий до дії УХ.
Для зменшення наслідків упливу вибуху на цех здійснити такі заходи:
– укріпити будівлю цеху установленням додаткових колон підкосів;
– верстати надійно закріпити на фундаменті установити захисні ковпаки
– трубопроводи та кабельні мережі прокласти під землею;
– установити на вікнах металеві сітки щоб розбите скло не потрапляло
Список використаної літератури
Метод. вказівки до викон. розділу «Охорона праці та безпека в
надзвичайних ситуаціях» в дипломних проектах і роботах для
спеціалістів і магістрів хіміко-технологічного факультету і факультету
біотехнології та біотехніки Уклад.: А Т. Орленко Н. А. Праховнік
Ю.О. Полукаров О. С. льчук – К.: НТУУ «КП» 2013. – 62 с.
Безпека життєдіяльності: Метод вказівки до викон. практ. індивід
робіт та домашньої контрольної роботи для студ. техн. спец. Уклад.:
Г. П. Демиденко В. М. Прилепський А. В. П'ятова та ін. - Вид. 2-ге
без змін. - К.: НТУУ «КП» 2008. - 120 с.
Методичні вказівки до виконання розділу «Охорона праці в дипломних
проектах та роботах». Укладач А.Т. Орленко.Київ.КП.1999-52с
Макаров Г.В. Васин А.Я. Маринина Л.К. Охрана труда в химической
промишлености. – М.: Химия 1989. – 496 с.

Spetsifikatsiya avtomatizatsia.docx

Специфікація устаткування матеріалів і виробів
УСТАТКУВАННЯ ТА ПРИЛАДИ
діапазон вимірювання (–50) +60 °С допустимий тиск Ру = 04 МПа
Автоматичний показу-вальний і реєструвальний вторинний прилад; вхідні сигнали:
ТО НСХ 50П 100П 50М 100М
ЗАТ «Промышленная группа»
Нормувальний перетворювач
Продовження таблиці Д 1
Електроліт електролі-
Рівнемір буйковий з пневматичним вихідним сигналом;
діапазон температур:
діапазон вимірювання:
пневматичний показувальний реєструвальний зі станцією керування
Регулятор пневматичний пропорціонально-інтегральний
Пневмопривід мембранний діапазон температур:
Густина струму та напруга
Електролітична ванна
Агрегат випрямний для гальванічних ванн
max = 500 A Umax = 12 B
Пульт дистанційного керування для випрямного агрегату
Мембранний апарат. Чутливий елемент рН-метра заглибного виконанняз електродом скляним ЭСП-31-06 і регулятором типу РДС-1 глибина занурення 1600 мм
«Гомельский завод измерительных приборов» м. Гомель
Перетворювач високоомний (для Rн > 200 Ом) клас точності 1; вих = 0 5 мА; цифрова індикація результатів; пристрій зв’язку з комп’ютером
Блок регулювальний пропорційно-інтегральний
ПО «Электроприбор» м. Чебоксари
– номінальний обертовий момент на вихідному валу Нм; 25 – номінальний час повного ходу вихідного валу с;
Севанский завод електричних виконавчих механізмів
Пускач магнітний безконтактно реверсивний. Температура довкілля
(-10) 50 °С відносна вологість до 80 % керувальний сигнал Uвх = 24±6 В Uжив = 220 В 5060 Гц Wжив = 10 ВА
ПО «Электроприбор» м.Чебоксари
Кнопка запобіжного вимикання; номінальна робоча напруга: змінна 600 В постійна 400 В номінальний тепловий струм – 10 А
ТОВ «Кам’янець - Подільський електромеханічний завод»

Avtomatizatsia1 (1).cdw

Контроль і регулювання в ємностях 4 5 аналогічні ємності 1.
процесу міднення друкованих плат
Ручне дистанційне керування

Фрагмент.frw

Автоматизация.doc

12. Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
1 Автоматизація процесу міднення
Найважливішими задачами гальванічного виробництва є його механізація
та автоматизація. Механізація та автоматизація можуть бути частковими якщо
охоплюються деякі агрегати та деякі процеси повними або комплексними
якщо охоплюють весь гальванічний цех. В цьому випадку ручна праця повністю
виключена а управління процесами здійснюється оператором за допомогою
приладів дистанційного керування. Комплексна механізація та автоматизація
повинні забезпечувати підвищення якості та довговічності машин що
випускаються різних приладів та пристроїв підвищення продуктивності
праці зниження собівартості покриття підвищення умов праці в
гальванічному цеху забезпечення захисту навколишнього середовища.
Основними параметрами з якими пов’язане налагодження автоматичної лінії
Таким чином гальванічні ванни в автоматичній лінії обладнані
датчиками та пристроями для контролю та регулювання величин параметрів що
були зазначені вище.
2. Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
В автоматизованих системах вимірювання температури здійснюється на
основі фізичних властивостей тіл що функціонально пов’язані з температурою
останніх. Процес міднення ведуть при кімнатних температурах 20 30 °С.
Температуру можна вимірювати різними видами термометрів.
У процесі нанесення мідного покриття може змінюватись склад
електроліту його об’єм а також рН розчину. Об’єм електроліту може
змінюватись при його розбризкуванні під час вивантаження деталей.
Що стосується зміни складу електроліту та рН то цей факт може
призвести до погіршення структури осаду та його рівномірності що негативно
вплине на його якість. Саме тому слід автоматично підтримувати постійний
склад електроліту його рівень та рН.
Не менш важливим параметром процесу міднення є густина струму. При
зменшенні густини струму знижується швидкість осадження металу а при
підвищенні покриття буде губчастим порошкоподібним.
Таким чином на підставі аналізу технологічної схеми норм
технологічного режиму визначено необхідний об’єм автоматизації процесу
який подано у вигляді таблиці 12.1.
Параметри регулювання та контролю процесу нанесення мідного покриття
№ ппНазва стадії Назва параметру Норми Вимоги до
процесу місце що контролюється технологічногорівня
заміру параметру чи регулюється режиму та автоматизаці
допустимі ї (контроль
відхилення регулювання
Стадія нанесення Температура 20 30 °С Контроль
мідного покриття регулювання
Стадія нанесення Рівень 900 950 мм Контроль
Стадія нанесення Напруга та сила 900 А; 324 В Контроль
мідного покриття струму регулювання
Стадія нанесення рН 5 58 Контроль
3. Опис розробленої схеми автоматизації
Схема автоматизації є основним технічним документом що визначає
функціональну структуру в блочному вигляді окремих вузлів автоматичного
контролю керування і регулювання технологічного процесу та оснащення
об’єкта керування приладами і засобами автоматизації.
Під час розроблення схеми автоматизації необхідно слідкувати за
забезпеченням наступних факторів:
– отримання первинної інформації про стан технологічного процесу та
– стабілізація технологічних параметрів процесу;
– контроль та реєстрація технологічних параметрів процесу та стану
технологічного обладнання.
Поставлені вище задачі можна вирішити проаналізувавши умови роботи
технологічного обладнання на базі виявлених законів та критеріїв керування
Задачі автоматизації реалізуються за допомогою різноманітних технічних
засобів зокрема відбірних пристроїв засобів отримання первинної
інформації засобів перетворення та обробки інформації засобів подання
інформації обслуговуючому персоналу.
Схема автоматизації виконана у вигляді креслення на якому схематично
показано: технологічне устаткування комунікації органи керування і засоби
автоматизації із зазначенням зв’язків між технологічним устаткуванням і
засобами автоматизації а також зв’язків між окремими функціональними
блоками і елементами автоматики.
В першому контурі системи керування процесом для контролю температури
в схемі автоматизації нанесення мідного покриття використовуємо платиновий
термоперетворювач опору 1-1. Також використовуємо показувальний і
реєструвальний вторинний прилад 1-2 і нормувальний перетворювач 1-3.
У другому контурі проводимо контролювання рівня електроліту в
електролітичній ванні для цього у електролізері встановлено буйковий
рівнемір 2-1 який подає пневматичний сигнал тому на щиті керування було
встановлено пневмоелектричний перетворювач 2-2 з якого сигнал поступає на
пневматичний регулятор 2-3 який передає сигнал на виконавчий механізм –
пневмопривід мембранний 2-4. Контури 5 6 працюють аналогічно.
Контроль сили струму та напруги на клемах ванни виконується за допомогою
випрямного агрегату 3-1 який передає сигнал на пульт дистанційного
В наступному контурі проводимо контроль рН для цього у ванні
встановлено чутливий елемент 4-1 який передає сигнал на високоомний
перетворювач 4-2 який передає сигнал на реєструвальний і показувальний
прилад 4-3 з якого сигнал поступає до регулюючого блоку 4-4 з якого сигнал
передається на виконавчий механізм 3-5.
Специфікація устаткування матеріалів і виробів для процесу цинкування
представлена у додатку 1.
Таким чином поставлені задачі щодо автоматизації процесу нанесення
мідного покриття регулювання контролю та сигналізації параметрів було
досягнуто шляхом обладнання гальванічних ванн датчиками та приладами для
контролю та регулювання величин параметрів що були зазначені вище а саме:
температури сили струму рівня електроліту напруги та рН.
Схема автоматизації є основним технічним документом що зазначає
функціональні види окремих вузлів автоматичного контролю керування і
регулювання технологічного процесу та оснащення об’єкта керування приладами
і засобами автоматизації.

ekonomika.cdw

Розрахунок техніко-економічних показників
виробнитцва оксафенаміду
Річний випуск продукції
Чисельність персоналу за списком
Собівартість продукції
Коефіцієнт економічної ефективності
Період повернення капіталовкладень
Вартість основних фондів
економічних показників
виробництва оксафенаміду

Documents bak (1).doc

Дипломний проект (ДП) – це вид атестаційної роботи випускника освітньо-
кваліфікаційного рівня «бакалавр» або «спеціаліст» призначений для
об’єктивного контролю ступеня сформованості умінь вирішувати типові
завдання діяльності які в основному віднесені в освітньо-кваліфікаційних
характеристиках фахівців до проектної (проектно-конструкторської) та
інженерної виробничих функцій.
Дипломний проект є завершеною інженерною розробкою об’єкта проектування
(системи пристрою технологічного процесу комп’ютерної програми тощо) і
передбачає синтез об’єкта проектування який відповідає вимогам завдання на
дипломний проект; із докладною розробкою певної функціональної частини
(елемента вузла підсистеми технологічної операції тощо) з урахуванням
сучасного рівня розвитку відповідної галузі досягнень науки і техніки
економічних екологічних експлуатаційних і ергономічних вимог а також
вимог охорони праці.
Студент зобов’язаний:
– своєчасно вибрати тему атестаційної роботи та отримати попереднє
завдання на ДП (ДР МД) та рекомендації від керівника на підбирання та
опрацювання матеріалів під час проведення переддипломної практики;
– на переддипломній практиці крім виконання її програми ознайомитися з
практичною реалізацією питань організації та управління виробництвом
(підприємством фірмою тощо) охороною праці вирішенням питань
екології безпеки життєдіяльності техніко-економічних і спеціальних
питань за темою атестаційної роботи;
– після складання та захисту звіту про переддипломну практику отримати у
керівника остаточне завдання на ДП (ДР МД) за встановленою формою
(додатки 12 13) та затверджене завідувачем випускової кафедри
з’ясувати зміст особливості та вимоги до виконання його окремих питань;
– регулярно не менше одного разу на два тижні інформувати керівника про
стан виконання роботи відповідно до календарного плану надавати на його
вимогу необхідні матеріали для перевірки;
– самостійно виконувати індивідуальну атестаційну роботу або
індивідуальну частину комплексної роботи;
– при розробленні питань враховувати сучасні досягнення науки і техніки
використовувати передові методики наукових та експериментальних
досліджень приймати обрунтовані й оптимальні рішення із застосуванням
– при виконанні роботи використовувати сучасні комп’ютерні технології;
– відповідати за правильність прийнятих рішень обрунтувань
розрахунків якість оформлення текстового та графічного матеріалу їх
відповідність методичним рекомендаціям випускової кафедри щодо виконання
атестаційних робіт випускової кафедри існуючим нормативним документам
та державним стандартам;
– дотримуватися календарного плану виконання роботи встановлених правил
поведінки в лабораторіях і аудиторіях своєчасно та адекватно реагувати
на зауваження та рекомендації керівника і консультантів ДП (ДР МД);
– у встановлений термін подати атестаційну роботу для перевірки керівнику
та консультантам і після усунення їх зауважень повернути керівнику для
отримання його відгуку;
– отримати всі необхідні підписи на титульному листі роботи та
кресленнях а також резолюцію завідувача випускової кафедри про допуск
– особисто подати атестаційну роботу допущену до захисту рецензенту; на
його вимогу надати необхідні пояснення з питань які розроблялися;
– ознайомитися зі змістом відгуку керівника і рецензії та підготувати (у
разі необхідності) аргументовані відповіді на їх зауваження при захисті
роботи у ДЕК. Вносити будь-які зміни або виправлення в атестаційну
роботу після отримання відгуку керівника та рецензії забороняється;
– за рішенням факультету (інституту) випускової кафедри або з власної
ініціативи та за згодою керівника проекту пройти попередній захист на
кафедрі або в організації де виконувалася робота;
– надати на кафедру підготовлену та допущену до захисту атестаційну
роботу з відгуком керівника і рецензією не менш ніж за тиждень до її
– своєчасно прибути на захист атестаційної роботи або попередити
завідувача випускової кафедри та голову ДЕК (через секретаря ДЕК) про
неможливість присутності на захисті із зазначенням причин цього та
наступним наданням документів які засвідчують поважність причин. У разі
відсутності таких документів ДЕК може бути прийнято рішення про
неатестацію його як такого що не з’явився на захист атестаційної роботи
без поважних причин з подальшим відрахуванням з університету. Якщо
студент не мав змоги заздалегідь попередити про неможливість своєї
присутності на захисті але в період роботи ДЕК надав необхідні
виправдні документи ДЕК може перенести дату захисту.
У завданні зазначаються:
– тема атестаційної роботи та наказ по університету яким вона
затверджена (вписується після отримання наказу деканатом);
– термін здачі студентом закінченої роботи який встановлюється рішенням
випускової кафедри або вченої ради факультету (інституту) з урахуванням
часу необхідного для отримання відгуку керівника візи завідувача
випускової кафедри про допуск до захисту рецензії та подання секретарю
ДЕК не пізніше ніж за тиждень до захисту;
– вихідні дані до проекту (роботи). Зазначаються лише кількісні або (та)
якісні показники (характеристики) об’єкта проектування яким він повинен
відповідати після розробки в даному дипломному проекті; умови в яких
повинен функціонувати об’єкт проектування (часові просторові
кліматичні енергетичні навантажувальні екологічні ергономічні);
припустимі відхилення від нормативних значень показників або похибки
(максимальні мінімальні середньоквадратичні) тощо. Вихідні дані до
дипломної роботи повинні визначати кількісні або (та) якісні показники
щодо умов засобів та методів які характеризують спрямованість
дослідження конкретизують методику розв’язання теоретичних проблем та
проведення експерименту якщо останнє не є предметом самостійного вибору
студента в процесі виконання дипломної роботи. Залишати цей розділ
завдання незаповненим або зазначати в ньому літературні джерела (крім
тих де надається опис і характеристика конкретного об’єкта-прототипу)
– об’єкт дослідження (у завданні на МД). Зазначається через назву певної
системи (обладнання пристрою процесу технології програмного
продукту інформаційної технології інтелектуального твору явища
економічної діяльності тощо) що породжує проблемну ситуацію і обране
для дослідження. Об’єкт дослідження має належати до класу узагальненого
об’єкта діяльності фахівця певної спеціальності. Одна із можливих
помилок – коли обраний об’єкт дослідження не належить до певного класу
узагальненого об’єкта діяльності фахівця даній спеціальності. Тому
необхідно максимально відповідально підійти до вибору об’єкта
дослідження й теми дисертації;
– предмет дослідження (у завданні на МД). Зазначається у вигляді системи
властивостей характеристик функцій об’єкта дослідження на які
безпосередньо має бути спрямовано дослідження (із зазначенням певних
обмежень). Визначення предмета дослідження практично є конкретизацією
наукової проблеми що випливає із завдань дослідження;
– перелік завдань які потрібно розробити. Зазначаються конкретні
завдання з окремих частин атестаційної роботи (основної спеціальної
економічної охорони праці та навколишнього середовища та інших (за
необхідності)) послідовність та зміст яких визначають фактично програму
дій студента та майбутню структуру атестаційної роботи. Формулювання цих
завдань з кожної частини проекту роботи має бути в наказовому способі
тобто починатися зі слів: «Розробити » «Обрунтувати »
«Оптимізувати » «Провести аналіз » «Розрахувати » тощо;
– перелік графічного (ілюстративного) матеріалу. Визначає креслення
діаграми гістограми малюнки плакати тощо які є обов’язковими для
виконання у даній роботі. Кількість обов’язкових креслень (ілюстрацій)
та їх формати визначає випускова кафедра з урахуванням вимог цього
– консультанти з окремих питань (або частин) дипломного проекту (ДР МД).
Зазначаються назви питань (наприклад з питань економічного
обрунтування проекту або просто з економічних питань питань охорони
праці з технологічної частини інших спеціальних питань) та вчене
звання прізвище ініціали й посада консультанта з цих питань;
– дата видачі завдання;
– календарний план виконання атестаційної роботи.
Завдання підписується керівником ДП (ДР МД) який несе відповідальність
за реальність виконання та збалансованість його обсягу з часом відведеним
на виконання атестаційної роботи а також студентом який своїм підписом
засвідчує дату отримання завдання для виконання. Завдання є необхідною
складовою роботи. Внесення до нього суттєвих змін допускається як виняток
рішенням випускової кафедри на прохання керівника тільки протягом місяця
від початку виконання атестаційної роботи.
3.6. Вимоги до структури та змісту
дипломного проекту (роботи)
Дипломний проект (робота) будь-якого освітньо-кваліфікаційного рівня за
змістом має відповідати визначенню наданому в п.3.1 даного Положення.
Дипломні проекти (роботи) різних освітньо-кваліфікаційних рівнів за своєю
структурою практично однакові а за обсягом повнотою та інженерним
(науковим) рівнем розробки (дослідження) питань розрізняються що є
наслідком відмінності виробничих задач діяльності фахівця.
Зокрема дипломні проекти бакалаврів з інженерних спеціальностей
передбачають в основному проектування (або модернізацію) окремих
елементів обладнання (систем приладів тощо) з метою забезпечення або
покращення їх технічних чи експлуатаційних характеристик. Система у вигляді
опису та сукупності її характеристик або конкретний тип обладнання
визначається вихідними даними завдання на дипломне проектування. Тому
розробляти вимоги до системи в цілому або до будь-якої її підсистеми (тобто
розробляти технічне завдання) в ДП бакалавра не обов’язково. З цього
погляду він наближається до комплексного курсового проекту й може складати
основу спеціального розділу в майбутньому дипломному проекті спеціаліста за
умови що тематика (напрямок) розробки зберігається а автором є той самий
студент (бажано також і керівник обох проектів).
Дипломні проекти спеціалістів передбачають як правило розробку
технічного завдання на систему в цілому або її підсистему з наступним
детальним проектуванням елементів системи і вирішенням питань охорони
праці техніки безпеки екології тощо також стосовно системи в цілому.
Дипломні роботи різних освітньо-кваліфікаційних рівнів також різняться.
Якщо дипломні роботи ОКР спеціаліста повинні бути як правило самостійним
аналізом проблеми в певній галузі то дипломні роботи ОКР бакалавра можуть
мати лише самостійні фрагменти аналізу в межах загальної проблеми.
Дипломний проект складається з обов’язкового графічного матеріалу
(креслень) та пояснювальної записки до нього а дипломна робота – з
текстового та ілюстративного матеріалу (плакатів які містять діаграми
графіки залежностей таблиці рисунки тощо). Крім того при захисті може
використовуватись додатково демонстраційний матеріал в графічному (на
папері плівках) електронному (відео матеріали мультимедіа презентації
тощо) або натурному (моделі макети зразки виробів тощо) вигляді.
Орієнтовний обсяг з урахуванням викладеного в попередньому пункті
– дипломних проектів (робіт) бакалавра: пояснювальна записка – 50-
сторінок; обов’язковий графічний (ілюстративний) матеріал – не менше
аркушів креслень (плакатів) формату А1;
– дипломних проектів (робіт) спеціаліста: пояснювальна записка – 80-
0сторінок; обов’язковий графічний (ілюстративний) матеріал – не менше
аркушів креслень (плакатів) формату А1.
Пояснювальна записка до дипломного проекту (текстова частина роботи) має
у стислій та чіткій формі розкривати творчий задум проекту (роботи)
містити аналіз сучасного стану проблеми методів вирішення завдань проекту
обрунтування їх оптимальності методики та результати розрахунків опис
проведених експериментів аналіз їх результатів і висновки з них; містити
необхідні ілюстрації ескізи графіки діаграми таблиці схеми рисунки та
ін. В ній мають бути відсутні загальновідомі положення зайві описи
виведення складних формул тощо. Текст пояснювальної записки складається як
правило державною або російською (для іноземних студентів) мовою в
друкованому вигляді на аркушах формату А4 шрифтом Times New Roman 14
пунктів міжрядковий інтервал 15 Lines.
Структура дипломного проекту (роботи) умовно поділяється на вступну
частину основну частину та додатки.
– титульний аркуш (ДП – додаток 17 ДР – додаток 18);
– завдання на ДП (ДР) (додаток 12);
– відомість дипломного проекту (додаток 17 або за вимогами галузевого
– реферат (анотація) українською та іноземною мовами;
– перелік скорочень умовних позначень термінів;
– розділи (глави) які розкривають основний зміст проекту відповідно до
переліку питань наданих у завданні на дипломне проектування;
– кожний розділ (глава) має закінчуватися висновками;
– закінчення (загальні висновки);
Реферат (анотація) обсягом 05-1 сторінки державною та іноземною (яку
вивчав студент) мовами повинен стисло відображати загальну характеристику
та основний зміст ДП (ДР) і містити:
– відомості про обсяг пояснювальної записки кількість ілюстрацій
таблиць креслень додатків і бібліографічних найменувань за переліком
– мету проекту (роботи) використані методи та отримані результати
(характеристика об’єкта проектування нові якісні та кількісні
показники економічний ефект тощо);
– рекомендації щодо використання або (та) результати впровадження
розробок або досліджень (отримані патенти прийняті заявки на патент
публікація в наукових журналах акти про впровадження тощо);
– перелік ключових слів (не більше 20).
Вступ має відображати актуальність і новизну проекту (роботи) та містити:
– обрунтування необхідності нової розробки або удосконалення
(модернізації) існуючого об’єкта проектування на основі аналізу
сучасного стану проблеми за даними вітчизняної та зарубіжної науково-
технічної літератури та періодичних видань патентного пошуку та досвіду
роботи підприємств установ провідних фірм у відповідній галузі
виробництва економіки або науки;
– обрунтування основних проектних рішень або напрямків досліджень;
– можливі галузі застосування результатів проекту (роботи).
Основна частина пояснювальної записки має включати:
– розробку вимог до характеристик об’єкта проектування;
– вибір і обрунтування оптимальності технічних рішень або теоретичних та
експериментальних методів досліджень поставлених задач;
– вибір та обрунтування можливих варіантів технічної реалізації та
методів розрахунків параметрів елементів (електричних схем механічних
елементів на міцність та ін.);
– експериментальні дослідження розробку методики досліджень опис
експериментального обладнання аналіз результатів експерименту;
– техніко-економічне обрунтування дипломного проекту розрахунок
економічного ефекту;
– пропозиції та заходи щодо забезпечення охорони праці техніки безпеки
– висновки за розділами (главами) та загальні висновки щодо відповідності
отриманих результатів завданню на дипломне проектування та висунутим
вимогам можливість впровадження або застосування результатів.
До додатків виносяться:
– технічне завдання на ДП (ДР) (крім ОКР бакалавра);
– відомість дипломного проекту;
– методики і протоколи випробувань;
– результати патентного дослідження;
– виведення розрахункових формул;
– акти про впровадження у виробництво та копії патентів отриманих
– інші матеріали які допомагають більш повно і докладно розкрити задум
та шляхи реалізації проекту (роботи).
Завдання на дипломний проект (роботу)
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
Факультет (інститут)
Освітньо-кваліфікаційний рівень
на дипломний проект (роботу) студенту
(прізвище ім’я по батькові)
Тема проекту (роботи)
керівник проекту (роботи)
(прізвище ім’я по батькові науковий ступінь
Строк подання студентом проекту (роботи)
Вихідні дані до проекту (роботи)
Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік завдань які потрібно
Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових
Консультанти розділів проекту (роботи)
Розділ Прізвище ініціали та посада Підпис дата
№ Назва етапів виконання Строк виконання Примітка
зпдипломного проекту (роботи) етапів проекту
(підпис) (ініціали прізвище)
Відгук керівника (наукового керівника) дипломного проекту (роботи)
(магістерської дисертації)
керівника (наукового керівника) дипломного проекту
( дипломної роботи магістерської дисертації)
виконаного (-ої) на тему:
Керівник (науковий керівник)
(посада науковий ступінь вчене звання) (підпис)
Рецензія на дипломний проект (дипломну роботу
магістерську дисертацію)
на дипломний проект (дипломну роботу магістерську дисертацію)
виконаний (-у) на тему:
(повна назва теми ДП (ДР МД)
(посада науковий ступінь вчене звання) (підпис) (ініціали
Печатка установи організації рецензента (тільки для зовнішнього
Рецензія складається у довільній формі (використання бланків-шаблонів
неприпустимо) із зазначенням: відповідності дипломного проекту (дипломної
роботи магістерської дисертації) затвердженій темі та завданню;
актуальності теми; реальності роботи (виконання на замовлення підприємств
організацій за науковою тематикою кафедри НД тощо); загальний огляд
змісту роботи при цьому рецензент оцінює кожний розділ роботи глибину
техніко-економічного обрунтування прийняття рішень (для проекту); ступеня
використання сучасних досягнень науки техніки виробництва інформаційних
та інженерних технологій; оригінальності прийнятих рішень та отриманих
результатів; правильності проведених розрахунків і конструкторсько-
технологічних рішень; наявності і повноти експериментального (математичного
моделювання) підтвердження прийнятих рішень; якості виконання пояснювальної
записки відповідності креслень вимогам стандартів; можливості впровадження
результатів; недоліків; загальна оцінка («відмінно» «добре» «задовільно»
«незадовільно») яку на думку рецензента заслуговує робота та її
відповідність вимогам можливості присвоєння студенту-випускнику
відповідної кваліфікації (формулювання згідно з навчальним планом напряму
підготовки або спеціальності).
Титульний аркуш дипломного проекту
(повна назва інститутуфакультету)
(повна назва кафедри)
«До захисту допущено»
з напряму підготовки (спеціальності)
(код та назва напряму підготовки або
(прізвище ім’я по батькові) (підпис)
(посада науковий ступінь вчене звання прізвище та
(назва розділу) (посада вчене звання науковий ступінь
прізвище ініціали) (підпис)
(посада науковий ступінь вчене звання науковий ступінь
прізвище та ініціали) (підпис)
Засвідчую що у цьому дипломному проекті
немає запозичень з праць інших авторів
без відповідних посилань.
ВДОМСТЬ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ
№ ФорматПозначення Найменування КількПримітка
А4 ДП ХХХХ. 00.000 ПЗ Пояснювальна 115
А1 ДП ХХХХ. 01.000 ТК 1
А1 ДП ХХХХ. 02.000 ТК 1
А1 ДП ХХХХ. 03.000 ТК 1
А1 ДП ХХХХ. 04.000 ТК 1
А1 ДП ХХХХ. 05.000 ТК 1
А1 ДП ХХХХ. 06.000 ТК 1
А1 ДП ХХХХ. 07.000 ТК 1
Розробн. Відомість Листів
Консульт. НТУУ «КП»
Пояснювальна записка
до дипломного проекту

Чертеж.cdw

Ванна попереднього міднення

ванна а1.cdw

технологічна частина1.doc

1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
Методи виготовлення друкованих плат можна поділити таким чином:
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгований діелектрик.
Суть методу: струмопровідний рисунок отримують шляхом
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
або метали чи сплави які називають металорезисти. Навісні
електрорадіоелементи закріплюють у неметалізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
В залежності від виду фотошаблона який застосовується розрізняють
негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі використання
негативу зображення захисний рельєф наносять на струмопровідний рисунок.
У разі використання позитиву зображення захисний рельєф наноситься на
пробільні ділянки і захищає їх від наступного електороосадження металу (або
ж хімічного осадження металу).
2. Субтрактивний негативний метод
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
виключенням місць паяння здійснюють методом трафаретного або
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220С)
стисненим повітрям (повітряний ніж). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
Метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
3. Субтрактивний позитивний метод.
Метод передбачає використання фотошаблона з позитивним
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
наноситься на пробільні ділянки і захищає їх від наступного
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
струмопровідний рисунок.
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попередньо захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного і наступного
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає лише
÷10 мкм і тільки забезпечує необхідну електропровідність а нарощування
шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно скорочує
тривалість процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
Електрохімічний метод не знайшов широкого застосування у
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до
діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Для даного дипломного проекту оберемо субтрактивний позитивний метод.
Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
Мідне покриття повинно забезпечити високонадійне електричне
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах не
менше 5 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять блискучі мідні покриття. Це пов`язано з
тим що якість мідного покриття багато в чому визначає якість
металорезисту який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна
поверхня мідного покриття тим тонший шар металорезисту можна наносити. У
разі використання блискучого мідного покриття товщина шару металорезисту
Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
В даному проекті розробляється процес попереднього міднення
призначений для покриття внутрішньої частини отворів шаром міді.
Операції що передують гальванічному мідненню:
Очищення отворів від задирок;
Хімічне нанесення шару міді на діелектрик в отворах;
При хімічному в стаціонарних ваннах знежирюють розчинами з підвищеним
вмістом їдкого натру (40-50 гл) і кальцинованої соди (100-150 гл).
Температура знежирення 80-90°С час 3-10 хв.
Для знежирення всіх металів сплавів і покриттів застосовують
розчин складу (гл); їдкий натр 5-10; вуглекислий натрій 20-40;
тринатрійфосфат 20-40. Режим роботи: температура 60-80°С; густина струму на
катоді 2-10 Адм2; час витримки 3-10 хв.
Будем використоуати саме його.
2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
Розчин призначений для активування фольгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання якості
металізації. У промисловості використовується розчин такого складу : PdCl2–
гл ; SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє собою
колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної сполуки PdSnCl4
яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором розчину.
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
Перед обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо занурюють у
розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не розбавлявся
водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде розкладатися.
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCl4 на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці сполуки.
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих ємкостях так як
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
3. Хімічна металізація
Як відновник у процесі зазвичай використовують формалін
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40% СН2О і 10÷15%
СН3ОН який вводять для запобігання можливої полімеризації. У
промисловості використовують також параформ триоксан
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
HCOH + OH- = HCOO- + H2
Cu2+ + 2HCOH + 4OH- = Cu + 2HCOO- + H2 + 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
Процес хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу
адсорбція компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція
десорбція видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що
швидкість десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
Розчини для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
міді комплексоутворувач відновник луг стабілізатори. Розчини
класифікуються за природою комплексоутворивача. Які
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкмгод. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла –
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) –
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128;
температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа
завантаження 3÷4дм2л.
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калій-натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл; калій - натрій
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна наносити
шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
Оберемо розчин на основі трилону Б для розроблюваного проекту.
5.Коригування розчинів хімічного міднення.
Корегування за вмістом сірчанокислої міді гідроксиду натрію та
формаліну здійснюється щоденно перед початком роботи за результатами
хімічних аналізів. Стабілізатор вводять у розчин в кінці робочого дня в
кількості 12 від рецептурного значення. Коригування за вмістом
комплексоутворювача здійснюється 1 раз на тиждень.
6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
З метою запобігання розкладання розчині під час зберігання їх
підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О6
- добавляють Cu2+ для вирівнювання концентрації з С4Н4О6
-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б здійснюю за допомогою
двохстадійного процесу.
Відпрацьований розчин нагрівають до 60С. Додають розчин лугу і
формалін перемішують протягом двох годин відстоюють протягом десяти
годин. Утворений порошок міді відфільтровуть промивають. Висушують в
електропечах і здають на переплавку.
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють H2SO4 до
рН 1÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому утворюється
етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять годин
фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Активацію діелектрика і хімічну металізацію в цих лініях виконують на
модулі хімічного міднення.
Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
На даний час в промисловості використовують сульфатні бористоводневі
пірофосфатні і ціанідні електроліти міднення.
відповідати мідне покриття з високою пластичністю.
1. Електроліти для міднення друкованих плат.
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
1.1. Комплексні електроліти.
Мають більш високу розсіювальну здатність ніж інші електроліти.
Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
Пірофосфатні електроліти також мають високу розсіювальну здатність
але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних електролітів має
такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію – 350 гл; лимона
кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт натрію – 0002
гл; рН 83÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2; температура
електроліту 30÷500С.
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм2.
) Порівняно невисока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими за
складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати. Однак
стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а отримані осади
є крупнокристалічними. Продуктивність електроліту невисока. Такі
електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
За величиною розсіювальної здатності вони наближаються до
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
дозволяє отримувати осади стійки до термічних навантажень які
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ” стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура електроліту
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота
0÷150гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю і
використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для даного проекту обиремо електроліт №2
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує з
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
міддю. Таким чином унеможливлюється перебіг реакції
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
шламоутворення що призведе до погіршення фізико-механічних
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліту активованим вугіллям.
Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Оскільки після міднення отворів плати покривають фоторезистом то
завершальними стадіями після міднення є:
Холодна промивка для видалення електроліту з поверхні;
Гаряча промивка для зменшення товщини шару Прандля;
Сушка необхідна оскільки фоторезист має наноситись на суху поверхню.
Холодна промивка здійснюється хлодною проточною водою з подальшим
Гаряча промивка відбувається в ванні об’ємом 1-2 м3 гарячою водою
яка змінюеться при досягненні певної критичної концентрації електроліту.
Сушка здійснюється промисловим калорифером. Гаряча промивка здійснюється з
метою зменшення теплоти при сушінні плат.
При збільшенні температури зменшується в’язкість електроліту який
залишився на заготовці в шарі Прантля.
Контроль якості гальванічного покриття
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати за допомогою
металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ =[pic]( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ =[pic]. Відносне видовження розраховують за
Виконують декілька вимірювань і усереднюють результати. За
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або знесолену
воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі хімікати так
і попередньо приготовлені концентрати.
1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів Літр кг
Вода повністю знесолена До 100
Мідь ()-сульфат-5-гідрат * 15
Н2S04х.ч.( d=184) 815 15
* Залізо(Fe): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири години
реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години
розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати добаку «МДЕЛ».
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 384 гл.
3. Коректування складу ванни міднення
Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити
аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
Компонент При заправленні У процесі
Сірчана кислота 150 гл 150 гл
Хлориди 50 мгл 50 мгл
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити визначення
вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого
значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють
сіль у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в
розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Schering N. Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт.
Додавання 04 кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує
вміст міді приблизно на 1 гл.
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану кислоту
концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л. ванни
підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.Сірчану кислоту додають при
помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію ч.д.а.
Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів на 6
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості води.
4. Визначення сірчанокислої міді об'ємним тригонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти (трилон
Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі дана реакція
протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки цьому
визначення міді може бути виконано об'ємним методом із застосуванням
індикатора мурексида що в еквівалентній точці дає різні зміни забарвлення
розчину в синьо- фіолетовий колір.
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4Cl розчинити в 200 мл води долити 350 мл 25%
розчину аміаку долити дистильованої води до 1 л і перемішати);
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки
дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну колбу
ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою
перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу ємністю
0 мл розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового оранжевого
й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином аміаку долити
-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя індикатора мурексида й
титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном Б до одержання малиново-
фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних
визначень припустимі розбіжності між якими не повинні перевищувати 1%.
5. Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до 150-
0 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати отриманий
розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з рожевої в
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н – кількість сірчаної кислоти г;
а – кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т – титр 01Н NaОН по (теоретично титр 00049) гл;
т – кількість електроліту узятого на аналіз мл;
6. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл
дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а
ртутносульфатний - до негативного полюсів рн-метра. Електроди занурити в
розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при
безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин
азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції
необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець
титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого
фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно по
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
8. Повітряна продувка
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 м3год на кожний метр довжини
катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються
паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів
ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного
свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має два
ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50 мм .
Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із
внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм.
9. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Види дефектів Можливі причини Способи усунення
Погане Неякісна Поліпшити підготовку поверхні
зчеплення підготовка друкованої плати перед
мідного поверхні перед гальванічним мідненням.
покриття гальванічним
Завищена Привести температуру
температура електроліту у відповідність із
електроліту. вимогами.
Високий вміст Проробити електроліт при
блискоутворюючої 3=1Адм2 застосовуючи
добавки. технологічні заготовки до
Обробити електроліт
активованим вугіллям з
наступною фільтрацією.
Поява Завищення вмісту Проробити електроліт при
поверхневих блискоутворюючої )=1Адм2 застосовуючи
дефектів типу добавки технологічні заготовки до
рисунка ("муар" зникнення дефекту.
мідного Обробити електроліт
покриття). активованим вугіллям з
Наявність Присутність Зробити фільтрацію
непокритих завислих часток велектроліту.
областей біля електроліті.
Завищена густина Знизити густину струму й
Шероховатість струму. увести перемішування.
Підгорілі Мала концентраціяДодати необхідну кількість
місця й блискоутворюючої блискоутворюючої добавки.
дендрити по добавки. Застосувати додаткові екрани.
Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки
1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
Розробюване підприємство працює в одну восьмигодинну зміну п’ять днів
на тиждень. Враховуючи 10 святкових і 104 вихідних днів час роботи цеху
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Т (год) визначають
виходячи із Т з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (К) які в гальванічному виробництві можуть складати від
до 8 %. При роботі неавтоматизованого немеханізованого обладнання і
стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої обладнання яке працює в
одну зміну складає 2 %
2. Визначення виробничої програми обладнання
Річна прграма даного підприємства складає 120 тис. плат. Враховуючи
що брак скадатиме 1% ми маємо виробляти
Тобто в день ми маємо вирбляти
3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
В розроблюваному проекті використовується автоматична лінія АГ-44М з
двопозиційними гальванічними ваннами.
Час нанесення мідного покриття на заготовку складає
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски з
деталями) ( складає:
хв-час на завантаження і вивантаження плат на підвіску.
Таким чином кількість оброблюваних завантажень
Разове завантаження всіх ванн:
4.Перерахунок діючого обладнання
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски; h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту ; h3 – відстань від дзеркала електроліту до верхнього краю
Габаритні розміри плати 150х290мм відстань між платами 10мм. Таким
чином кільксть плат на підвісці
Але якщо розмстити плати так щоб 150мм-сторона розсташовувалась вздож
Рис.1 схема розсташування заготовок на підвісці
5. Баланс струму на гальванічній ванні
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою
Cu+2e=Cu2+ (Вс=100%)
Cu2+=Cu+2e (Вс=100%)
Таблиця 8.5. Баланс електрики ванни міднення на одну годину
Надходження Q А % Витрати Q А %
На катоді: 180 100 На осадження міді 180 100
Разом 180 100 Разом 180 100
На аноді: 180 100 На розчинення міді 180 100
6. Баланс напруги на гальванічній ванні
Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні гальванічного
міднення за такими вихідними даними: ік = 500 Ам2; іа = 500Ам2; Еіа =
+035 В; Еік = +025 В; ( = 36(10–2 Ом(м; lа-к = 0155 м.
Баланс напруги процесу міднення розраховують за формулою:
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
падіння напруги в електроліті становитиме
Тоді напруга на ванні
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
Таблиця 8.6. Баланс напруги на ванні міднення
Надходження В % Витрати В %
Напруга на 0903 100 Різниця потенціалів під струмом 01 11
ванні Ea – Ek 0.713 79
Падіння напруги в електроліті
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 + Uk
Разом 0903 100 Разом 0903 100
7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
Джерело струму що використовується повинно підтримувати силу струму
не менше 180 А і напругу 0903 В і мати потужність
Оберемо джерело струму марки ТЕ - 40012Т номінальною напругою 12 В і
Для вибраного випрямного агрегату коефіцієнт завантаження
Отже вибране нами джерело стуму такожможе живити іншу гальанічну
пару й другу гальанічну ванну.
8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти баланс енергії на
годину роботи ванни міднення за такими вихідними даними: = 180А; [p
тривалість електролізу за одну астрономічну годину складає (=4655 хв.
Так як процес міднення відбувається з розчинними анодами а катодний і
анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця 8.8. Баланс енергії на ванні міднення
Надходження кДж % Витрати кДж %
Електрична 454 100 Джоулева
енергія від теплота 454 100
Разом 454 100 Разом 454 100
9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається за
[pic]де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; [pic]- теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько [p [p [pic]- теплоємність матеріалу
футеровки для вініпласту близько [p [p [pic]-
теплоємність матеріалу анода; [p [pic]- кінцева
температура електроліту.
Розрахунок показує що за умови відсутності теплообміну температура
електролізера не зросте більш як на 134[pic] тому охолодження не
Розрахунок витрат матеріалів
1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв[pic]
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів до
довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує анодних
штанг у ванні; da – густина матеріалу
анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного типу.
2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми
м2; п – товщина покриття в мікрометрах; [pic] – норма витрат розчинних
анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення
[pic] визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
Розрахунок витрат хімічних реактивів
1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв –
обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв
– кількість ванн даного типу.
Витрати для мідного купоросу
Для сірчаної кислоти
Для хлористого натрію
2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при
виконанні річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
Отже загальні итрати компонентів
для мідного купоросу
Розрахунок витрат води
1. Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати [pic] (кг) визначаються за формулою:
де [p [pic] – сумарні
витрати електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину [pic] можна визначати за формулою:
де dел – густина електроліту кгм3 С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни (Кзап =
09); nв – кількість ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного
деталями (див. вище у даному розділі ***- можливо варто ввести нумерацію
рівнянь щонайменше для тих на які є посилання-***).
2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води [pic] (кг) розраховують за формулою:
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2(год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за температури навколишнього
середовища повітря Па; [pic] – вологість повітря в умовах цеху %.
Оскільки максимальна вологість цеху даного типу 75% то для
розрахунку оберемо саме таку. [pic]=75% при t=200C Pп=075·466=3495
3. Витрати води на промивні операції
При одноступеневому промиванні способом занурювання погодинні витрати
води 1Vгод визначають за формулою:
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої проводиться
промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація основного компонента
у воді після промивки гдм3.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній

Економіка.doc

13. Економічна частина
Для виконання організаційно-економічної частини дипломного
проекту відповідно до діючої «Галузевої інструкції з планування обліку
виробництва та калькуляції собівартості на підприємствах хімічної
промисловості» необхідно розрахувати техніко економічні показники цеху з
виробництва плат друкованого монтажу та повну собівартість продукції.
Для цього необхідно зробити наступні розрахунки:
виробничої потужності;
ефективного фонду робочого часу цеха;
капітальних витрат на будівництво нового цеху;
амортизаційних відрахувань;
вартості сировини та матеріалів;
вартості палива та енергії на технологічні потреби;
основної та додаткової заробітної плати виробничих робітників
витрати на утримання та експлуатацію обладнання;
загальнозаводські витрати.
На підставі проведених розрахунків проводиться аналіз техніко -
економічних показників на підставі якого роблять висновки про доцільність
створення виробничого підрозділу для підприємства.
А саме чи буде вироблена продукція проектованого цеху
задовольняти потреби споживачів і при цьому збільшувати норми прибутків за
рахунок збільшення конкурентної здатності розширенням ринку збуту та
забезпечення стабільної роботи всього підприємства в цілому.
1. Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друкованих плат
Будівництво корпуса по виробництву плат друкованого монтажу з
комплексом допоміжних споруд передбачається на існуючій площадці радіо -
приладового заводу Київський радіозавод” що знаходиться у місті Києві.
Завод має можливість використовувати міську електричну мережу для
постачання виробництва електроенергією. Також він розташований поблизу
водних басейнів де є достатня кількість артезіанської води що задовольняє
технічним вимогам пропонованих до даного виробництва.
Основною продукцією даного заводу є радіо - електронні апаратури
тому вироблені плати необхідні для комплектації приладів на цьому ж заводі
тим самим вирішується проблема збуту й транспортування готової продукції
проектованого цеху. Крім цього описуваний завод перебуває в безпосередній
близькості до мережі автомобільних доріг і залізничних колій і не потрібно
значних витрат на створення під'їзних колій і комунікацій. А також з
огляду на рівень безробіття легко вирішується питання з вільними трудовими
Можлива організація очищення й повернення у виробництво а також
видалення умовно чистих стічних вод при збереженні навколишнього
Проектом передбачаються ефективні заходи щодо створення умов праці
які відповідають нормативно – припустимим вимогам а також розроблені
заходи щодо охорони навколишнього середовища й зменшення концентрації
шкідливих викидів в атмосферу до ГДК.
Зі сказаного вище можна зробить висновок що намічуваний до
будівництва корпус на навколишнє середовище шкідливого впливу не зробить а
також крім переваг обумовлених вигідним географічним розташуванням даного
проекту цех проектується із застосуванням закордонного устаткування й
використанням механізації й автоматизації обладнання що дозволяє
збільшити продуктивність проектованого цеху й зменшити собівартість
1.1. Розрахунок виробничої потужності цеху виробництва друкованих плат
Виробнича потужність ділянки визначається продуктивністю провідного
агрегату виробнича потужність цеху у свою чергу визначається
продуктивністю провідної ділянки.
Розрахунок виробничої потужності при заданій програмі зводиться до
визначення необхідної кількості одиниць основного обладнання та коефіцієнта
Основним обладнанням проектованого цеху є хіміко-гальванічна лінія
«Діна плюс – 130» виробництва фірми «АТОТЕХ» ФРГ.
Номінальний річний фонд часу роботи обладнання:
Тн = (365-10-104)*8=2008 годрік
де Тк – кількість календарних днів у році; Тв - кількість вихідних днів у
році; Тсв - кількість святкових днів у році.
Після вибору режиму роботи проектованого цеху (періодичний)
розрахунку загального часу роботи підрозділу протягом року з урахуванням
вихідних святкових неробочих днів визначаємо проектовану продуктивність
ПП = 120000251=478 платдень;
Виходячи з потужності обраного основного технологічного обладнання та
запланованої потужності цеху розраховуємо плановану кількість одиниць
n = 478(30*8)=2 ванни;
Тривалість роботи лінії між ремонтами ( Тр ) становить:
- для поточного ремонту (Тп) = 168 годин;
- для середнього ремонту (Тс) = 1008 годин;
- для капітального ремонту (Тк) = 3955 годин.
Кількість ремонтів і-того виду за рік розраховуємо за формулою:
Кількість капітальних ремонтів:
Кількість середніх ремонтів:
ас = (20081008) – 05 = 15
Кількість поточних ремонтів:
ап = (2008168) –15-05=10
1.2. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
Ефективний фонд робочого часу підприємства – час витрачений
безпосередньо на випуск продукції без урахування неробочих днів та днів
простою через планові ремонти.
Загальний час простою у ремонтах визначаємо за формулою:
Тпр = ак · tк. + аc · tс. + ап · tп. = 05·85 + 15·13 + 10·6 = 122
де ак аc ап – кількість капітальних середніх поточних ремонтів даного
виду обладнання протягом року од.; tк tс tп. – тривалість простою даного
виду обладнання у капітальному середньому поточному ремонтах годод.
При 8-ми годинному робочому дні у дві зміни та 5-денному робочому тижні з
урахуванням скорочення робочого часу в передсвяткові дні на дві години
номінальний річний фонд часу складе:
Ефективний фонд часу роботи підприємства
Теф = Тн – Трем = 2008-122 =1886 годин
Режим роботи підприємства обчислюємо у вигляді таблиці (13.1)
Таблиця 13.1. Річний фонд робочого часу підприємства з виробництва
Показник Норма робочого часу
Календарний фонд робочого часу підприємства діб 365
Тривалість робочого дня підприємства год. 8
Календарний фонд робочого часу підприємства год.2008
Час простою у планово-попереджувальних ремонтах 122
Річний фонд робочого часу підприємства год. 1886
Будуємо річний графік планово-попереджувальних ремонтів автоматичної лінії
Таблиця 13.2. Графік планово-попереджувальних ремонтів цеху провідного
Найменування Вид Види ремонту ТривалЕфекти
обладнання ремонту ість вний
тривалість простофонд
Цехова споруда 1 313730 5 156865
Гальванічна лінія 1372860
Діна плюс ком пакт 15 205929
Сума амортизаційних 2216155
нструменти 15513 7% від суми
Виробничий та 4432 2% від суми
господарський амортиз.
інвентар відрахувань
2.2. Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів цеху
Розрахунок вартості сировини матеріалів і напівфабрикатів базується
на нормах витрат встановлених галузевими нормативами стандартами та
технологічними регламентами підприємств обраним проектним рішенням.
Результати розрахунків наведені в таблиці 13.4.
Таблиця 13.4. Розрахунок вартості сировини на річну програму цеху
Сировина та Витрати на рік Витрати на одиницю продукції
КількістьСума грн КількістьЦіна Сума грн
Мідь 5661 кг 45175 00037 798 003
Кислота сірчана 2142 кг 130448 0014 609 0085
Натрій хлористий047 кг 07 307·10-6 147 45·10-6
Cupracid BL-CT 14076 кг 33118 92·10-4 23528 022
Cupracid BL 188 кг 75 123·10-5 3987 49·10-4
Аноди мідні АМФ 4437 кг 866546 0029 1953 057
2.3. Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні потреби цеху
виробництва друкованих плат
Розрахунок витрат робимо за окремими елементами.
Підприємство одержує електроенергію від державної мережі. Розрахунок
вартості електроенергії на технологічні цілі проводиться по двоставочному
тарифу тобто окремо оплачується кожна кВт-год приєднаної потужності і
кожна кВт-год спожитої електроенергії.
Розрахунок за формулою:
Еф = (Мц · Теф · Кпот)Кпоп
де Мц – установлена максимальна потужність одиниці обладнання кВт
Мц = 28 кВт; Теф – ефективний час роботи обладнання год. Теф = 3772;
Кпот – коефіцієнт збільшення потужності обладнання; Кпоп – коефіцієнт
попиту на електроенергію.
Коефіцієнт попиту (Кпоп) становить для обладнання працюючого в
періодичному процесі 07.
Коефіцієнт збільшення потужності (Кпот) за рахунок втрат енергії в
електрообладнанні та кабельних мережах становить 147.
Еф = (28 · 3772 · 147)07 = 221793 кВтрік
Розрахунок вартості електроенергії проводимо шляхом множення
розрахункової кількості електричної енергії на заводську її собівартість.
Заводська собівартість електроенергії:
Се = (Те + Ре)Еф · Квт = (3992274 + 3992) 221793 · 095 = 019
де Те – вартість спожитої електроенергії грн.; Ре – витрати на утримання
заводського енергогосподарства грнрік Ре = 10% від Те; Еф –
запланована до споживання електроенергія кВтрік; Квт – коефіцієнт втрат в
електромережі (Квт = 095).
де С – ринкова вартість електроенергії (15 грн. за даними заводу-
Те = 221793 · 15 = 3326895 грнкВт*год
Таблиця 13.5. Розрахунок річних витрат електроенергії на річну програму
Технологічне Паспортна потужність одиниці обладнання кВт *Кількіс
Подібним чином розраховуємо витрати на інші енергоносії і результати
розрахунків подаємо у вигляді таблиці 13.6.
Таблиця 13.6. Розрахунок витрат на різні види енергії та палива на річну
Енергоносій Витрати на рік Витрати на одиницю продукції
Кількість Сума грн Кількість Ціна Сума грн
Холодна вода 7306560 м3 2191968 0048 03 00144
Електроенергі266151 7186077 046 027 01242
* Річна витрата води на технологічні цілі розраховуємо виходячи з даних
технологічної частини проекту та норм витрат води а річна витрата
електроенергії узята з таблиці 13.8.
2.4. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати виробничих
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями
Фонд заробітної плати виробничих працівників розраховуємо виходячи
із чисельності їх за списком тарифного розряду тарифної ставки кількості
робочих днів відпрацьованих одним працівником протягом року з урахуванням
Розрахунок річного часу підприємства наведений в табл. 13.1.
З урахуванням режиму роботи цеху розраховуємо режим роботи одного
робітника. Згідно з відомчими нормами технічного проектування режим роботи
одного робітника характеризується 7-часовим робочим днем та 8-годинною
робочою зміною в умовах безперервного робочого тижня при роботі у дві
Виходячи з режиму роботи працівника та режиму роботи цеху
розраховуємо річний фонд робочого часу одного працівника.
Результати розрахунків подаємо у вигляді таблиці 13.7.
Таблиця 13.7. Режим роботи та річний фонд робочого часу одного працівника
Показник Тривалість дібрік в умовах
перерваного режиму із
тривалістю роб. дня 8 годин
Календарний фонд робочого часу 365
Неробочі дні з розрахунку на
Номінальний фонд робочого часу 251
Цілоденні невиходи на роботу:
основна відпустка; 18
виконання держ. обов'язків; 1
Час роботи одного працівника 220
При розрахунку тарифних ставок і фонду заробітної плати враховують
норми мінімальної заробітної плати в Україні. Наприклад мінімальна
заробітна плата від01.10.2014 становить 1301 грн. Ефективний фонд робочого
часу робітника 1-го розряду в нормальних умовах роботи протягом року
Теф = 220 · 8 = 1760 годрік;
де Теф - ефективний фонд робочого часу робітника протягом року;
0 – кількість днів роботи одного робітника в нормальних умовах праці
протягом року (табл. 13.7.); 8 – тривалість робочої зміни годдень.
Тоді тарифна ставка не повинна бути менше за:
ТС = (1301 . 12)1760 = 780.
Таким чином тарифна ставка робітника 1-го розряду повинна бути не менш
ніж 780 грнгод а заробітна плата 1301 грнмісяць.
Таблиця 13.8. Тарифна сітка підприємства
Тарифна ставка78 936 1248 1482 1714 195
Тарифний 10 13 16 19 22 25
Розрахунок чисельності працівників виконують на підставі норм
виробітку норм обслуговування обладнання та апаратури в умовах повного
навантаження робочих місць. При двозмінному режимі роботи:
Таблиця 13.9. Розрахунок кількості працівників цеху
№ НайменуваТарифникількіскільЯвочнЧисло Число Заміна уОбліков
пння й ть кісте робочиднів вихідні е число
п професії розряд працюючь числох днівроботи дні робітни
их у змінпраці 1 ків *
зміну у вникі працівн
гальванікIV 2 2 4 251 226 1 4
оператор IV 2 2 4 251 226 1 4
Допоміжні працівникі
диспетчерIV 1 2 2 251 226 1 2
коректуваIV 1 2 2 251 226 1 2
лаборант-VI 1 2 2 251 226 1 2
вантажникI 1 2 2 251 226 1 2
Обслуговування та ремонт обладнання
інструменV 1 2 2 251 226 1 2
слюсар V 1 2 251 226 1 2
електрик V 1 2 2 251 226 1 2
Розраховуючи фонд оплати праці ураховують явочну чисельність
персоналу чисельність його за списком тарифні ставки та тарифні розряди
(табл. 13.10. 13.11.). Результати розрахунків наведені в табл. 13.1. Для
розрахунку фонду оплати праці необхідно розділити працівників на групи щодо
участі у виробничому процесі (основні допоміжні по догляду за
Таблиця 13.10. Розрахунок фонду заробітної плати робітників цеху
№ Найменуван-Тарифна ТарифнПреміїОсновнДодат диний
пня професіїставка ий та ий кова соціал
п фонд доплатфонд зп ьний
зп и грнзп грн внесок
грн (15%) грн (10%)Річний грн
гальванік 1482 118561214971822413972213972153694 59172
оператор 1482 118561214971822413972213972153694 59172
усього 307388 118344
Допоміжні працівники
диспетчер 1482 118563037445562349303493 192118 14793
коректуваль1482 118563037445562349301746192118 14793
лаборант- 195 156 390525858 449104491 247009 19020
вантажник 78 62 21696 32544249502495 137227 10566
Слесар 176 1408 347135207 399201996 219563 16906
електрик 176 1408 347135207 399201996 219563 16906
РАЗОМ: 296410 228236
Річний фонд заробітної плати інженерно-технічного персоналу
розраховують на підставі місячних окладів. Розмір окладів не повинен бути
менше ніж мінімальний розмір заробітної плати в Україні на даний час і
залежить від умов колективного договору на даному підприємстві.
Річний фонд оплати праці інженерно-технічного персоналу та службовців
розраховують за окремою формою. Розрахунок подаємо у вигляді таблиці 13.11.
Таблиця 13.11. Річний фонд заробітної плати ТР службовців
КваліфіКількісУстановНадбавкМісячниРічний диний
Посада кація ть лений и й окладфонд соціаль
штатнихоклад грн.(12з зп ний
од. грн. %) надбавкгрн. внесок
- нач. цеху; ТР 1 4500 540 5040 60480 23284
- мастер; ТР 1 4000 480 4480 53760 20697
- ТР 1 3900 468 4368 52416 20180
інженер-технолог;ТР 1 3700 444 4134 49656 19117
- економіст; служ 1 3200 384 3584 43008 16558
- норміровщик; служ 1 3000 360 3360 40320 15523
- табельщик; МОП 1 1600 192 1792 21500 8277
РАЗОМ 4 321130 123636
2.5. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання цеху
Витрати на утримання та експлуатацію обладнання містять всі
калькуляційні елементи утримання обладнання та робочих місць.
Таблиця 13.12. Кошторис витрат на утримання та експлуатацію обладнання
Стаття витрат Витрати грн Обрунтування для
1 електроенергія на основне
обладнання; 7186077 табл. 13.6.
2. вода холодна 2191968 табл.13.6.
Амортизація виробничого
обладнання коштовного 205929 табл. 13.3.
Ремонт інструментів
2.6. Розрахунок цехових витрат
Цехові витрати пов'язані з організацією виробництва у даному цеху та
управління ним. Ці витрати зокрема витрати на електроенергію для
освітлення амортизаційні відрахування на цехові будівлі та споруди.
Розрахунки наведені в таблиці 13.13.
Таблиця 13.13. Кошторис цехових витрат
Стаття витрат Витрати грн. Обрунтування для
Зарплата цехового персоналу та 617550 табл. 13.10. п.3-9
допоміжних працівників + т.13.11.
Нарахування на зп 351872
Витрати на утримання будівель табл. 13.10. п. 3-9
та споруд: 71244 + т.13.11.
- електроенергія на освітлення156865
- амортизація будинків та 31373 п. 13.2.3.
споруд 435 табл.. 13.3.
Поточний ремонт будинків та 580
споруд 665562 15 грн.люд.
Витрати на випробування
дослідження реконструкцію 665562 20 грн.люд.
Витрати на охорону праці 10% від (
Усього по статтях 1 6
Відшкодування зношування
швидкоспрацьовуваного інвентарю
2.7. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
Заводські витрати нараховують на собівартість продукції всіх цехів
підприємства непрямі витрати пропорційно розмірам фондів заробітної плати
виробничих робітників.
Результати зводять у вигляді таблиці 13.14.
Таблиця 13.14. Розрахунок загальнозаводських виробничих витрат
Утримання 969422 10% табл. 13.13.
адміністративно-управлінськ
2.8. Розрахунок собівартості продукції
Собівартість розраховують на підставі калькуляції що складають або
по елементах (для підприємства в цілому) або по статтях (для окремого
підрозділу). Результати зводимо у вигляді табл. 13.15.
Таблиця 13.15. Калькуляційна собівартість готової продукції цеху
Стаття калькуляції Витрати на Витрати на Обрунтування
річну одиницю розрахунків
Сировина та матеріали грн1374106 09 табл.13.4.
Енерговитрати грн 226382877 1509 табл.13.6.
Зарплата виробничих 2 табл.13.10.
працівників грн 307388 п.1-2
Нарахування грн 079
Витрати на експлуатацію 118344 16 табл.13.10.
обладнання грн 48 п.1-2
Цехові витрати грн 2413605
Цехова собівартість грн 385071808 2518
Загальнозаводські витрати7321182 048 табл. 13.14.
Повна собівартість продукції394697371 2631
Таблиця 13.19. Техніко-економічні показники цеху
Показник Позначення Значення
Річний випуск продукції шт.рік В 120000
Чисельність персоналу за списком ЧСП 29
- основні й допоміжні робітники; ЧСП 7
- інженерно-технічні працівники й
Середньорічний виробіток робітника ВЧСПР 413793
Загальна собівартість продукту:
- усього грн. СЗ 394697371
- на одиницю продукції грн.шт С 2631
Ринкова вартість продукції грншт. Ц 3100
Прибуток на од. продукції грншт П=Ц-С 469
Рентабельність продукції % Р=(П·100)С 1782
Фондовіддача виробничих фондів ФВ=(ВЦ)ВФ 178
Фондомісткість грнгрн Ф=1ФВ 056
Продуктивність праці підрозділу ПП=(ВЦ)Чсп 13278338

Retsenzia2.doc

освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр»
виконаний на тему: «Гальванічні покриття у приладобудуванні. Розробка
технології нанесення блискучого хрому»
студентом Чирюкіном Богданом Борисовичом.
Рецензована робота є актуальна і спрямована на виробництво плат
Виконаний проект повністю відповідає затвердженій темі та завданню
на дипломне проектування.
Пояснювальна записка викладена українською мовою з використанням
правильних технічних термінів оформлена якісно. Графічний матеріал містить
креслення які відповідають вимогам СКД і відображують основний зміст
На основі аналізу про сучасні досягнення гальванотехніки у
технологічній частині проекту обрунтовується вибір сульфатного електроліту
міднення. Запропонований електроліт забезпечує отримання високоякісних
блискучих покриттів.
Для нанесення мідного покриття у проекті обрунтований вибір
гальванічної ванни обладнаної відповідними пристроями.
Дипломником правильно виконані всі передбачені конструктивні і
технологічні розрахунки.
В економічній частині проекту проведені розрахунки основної
заробітної плати виробничих працівників.
У розділі «Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу»
розроблена принципова схема регулювання основних технологічних параметрів
Дипломником охарактеризована екологічна небезпека гальванічного
процесу міднення та обрунтований вибір очистки стічних вод реагентним
У дипломному проекті виявлені та проаналізовані небезпечні та
шкідливі виробничі фактори та вимоги безпеки до розроблюваного процесу
міднення і використовуваного обладнання.
Виконаний проект свідчить що Чирюкіг Б.Б. здатний самостійно
приймати рішення з вибраного напрямку підготовки.
Рецензований проект заслуговує оцінку «відмінно» а Чирюкін Богдан
Борисович присвоєння кваліфікації бакалавр з хімічної технології та
інженерії спеціальності 6.091603 «Технічна електрохімія»

Metoda-platu-dodatok2.doc

Карта технологічного процесу блискучого гальванічного міднення та матового олов’янування друкованих плат
Операція Склад розчину і концентрація Технологічний режим Примітки
№ Назва Зміст Назва компонентів гдм3 Час t ік
0Монтаж Монтаж заготовок– – – – – На заготовки вже
на підвіски нанесено захисний
0Знежирення-трХімічне суміщенеСульфатна кислота 100 3-6 20-45 – –
авлення знежирення-травлСинтанол ДС-10 10
0Промивка Промивка Холодна водопровідна– 05-1– – –
холодна проточною очищена вода 0
0Травлення Підтравлювання Персульфат натрію 25 05-420-40 – –
мідної поверхні Гідросульфат натрію 25 0
0Активація Активація мідноїСульфатна кислота 50-100 05-118-25 – –
Продовження додатку 2
0Міднення Основне Мідь Сu2+ 12-22 60 22-28 10-3Аноди марки АМФ.
гальванічне Сульфатна кислота 200-260 0 Безперервна
міднення Cupracid TP Einebner8-18 млл фільтрація
Cupracid Glanzzusatz02-08 електроліту.
0Активація Активація мідноїСульфатна кислота 50-100 06-118-25 – –
0Олов’януванняГальваніне Сульфатна кислота 160-200 85 18-25 1-2 –
олов’януваня х.ч. 15-30
STH-Zusatz 30-80 млл
Sulfotech SP-Zusatz
0Сушіння Висушування – – 3 65-70 – –
0Демонтаж Демонтаж – – – – – –
Карта технологічного процесу попереднього гальванічного міднення друкованих плат
0Монтаж Монтаж – – – – – На заготовки вже
заготовок на нанесено захисний
0Знежирення Хімічне Гідроксид натрію 10-15 1-3 50(5 – –
хімічне знежирення Карбонат натрію 20-30
поверхні Фосфат натрію 50-60
діелектрика Силікат натрію 3-5
0Промивка Промивка Водопровідна вода – 05-130-45 – –
0Промивка Промивка Водопровідна вода – 05-1– – –
холодна проточною 0
0ДеелектризаціяОбробка у Антистатик 1-2 1-2 30-50 – –
кислому Сульфатна кислота 10
Продовження додатку 3
0ПідтравлюванняПідтравлюванняПерсульфат амонію 200-250 05-118-25 – –
поверхні міді Сульфатна кислота 10-20 0
0Освітлення Обробка у Соляна кислота 5-10 % 03-0– – –
0Промивка кислаПромивка Соляна кислота 10 % 05-4– – –
0Активація СенсибілізаціяПаладій хлористий 03-06 7-10 40 – –
суміщена діелектрика Олово двохлористе 20-25
суміщена з Соляна кислота 200-250мл
активацією Натрій хлористий л
Дистильована вода 10 млл
0Уловлювання Промивка Соляна кислота 50-100 01-0– – –
кисле непроточною Вода водопровідна млл 3
підкисленою до 1000 мл
0Промивка Промивка Водопровідна вода – 10-2– – –
0Прискорення Промивка у Гідроксид натрію 20-35 2-3 – – –
0Міднення Нанесення *** Мідь сірчанокисла 25-35 20-25 20-40 – –
хімічне шару міді Сегнетова сіль 170-190
хімічним Гідроксид натрію 40-60
способом Карбонат натрію 30-35
Формалін (40 %) 20-25
Тіосульфат натрію 0002-003
0Активація Активація шару Сірчана кислота 50-100 03-0– – –
0Попереднє Попереднє Мідь Сu2+ 12-22 7-10 22-28 15-2Барботаж. Аноди
міднення гальванічне Сульфатна кислота 200-260 5 марки АМФ.
міднення Cupracid TP Einebner8-12 млл Безперервна
Cupracid Glanzzusatz02-04 фільтрація
Хлор-іони млл електроліту.
0Пасивація Пасивація Cu Passivierung GS 50-100 05-018-25 – –
мідного покриттяKonz. млл 7
0Сушіння Висушування – – 7-9 65-70 – –

экология.docx

15.Екологічна безпека гальванічного виробництваЗмн.
У даному розділі проекту аналізують екологічну безпеку передбаченого технологічного процесу наводять і описують принципову схему очистки стічних вод яку вибирають у залежності від складу стоків та їх кількості. Вибрана схема очистки повинна грунтуватися на розумному співвідношенні між інтересами економіки виробництва та захисту навколишнього середовища від забруднень.
1 Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та напрямки запобігання їм
Забезпечення екологічної безпеки гальванічного виробництва потребує запобігання надходження у довкілля токсичних речовин які містяться у рідких газоподібних та твердих відходах виробництва. Найбільш небезпечними речовинами є сполуки важких металів (ВМ) бо вони чинять не тільки токсичну дію яка виявляється у появі отруєнь різноманітних хвороб але й мають інші не менш шкідливі наслідки. Так вони можуть бути канцерогенами (тобто викликати злоякісні новоутворення) мутагенами (змінювати спадковість) тератогенами (викликати виродливість у дітей) алергенами. Важкі метали можуть негативно впливати на рослинний світ накопичуючись у грунті спричиняти загибель водних мікроорганізмів що порушує харчовий природний ланцюг чинить негативний вплив на біологічну очистку води.
Серед усіх виробництв саме гальванічні виробництва тримають першість серед забруднювачів природи важкими металами. Основний шлях попадання в довкілля цих речовин - стічні води які утворюються в результаті промивки деталей та обладнання переробки та заміни відпрацьованих електролітів.
До найбільш екологічно небезпечних металів слід віднести в першу чергу кадмій та хром (VI). Свинець є також одним з найнебезпечніших металів але доля його в гальванічних процесах значно менша ніж хрому. Змн.
Цинк та мідь є менш токсичними для людей і тварин але згубно впливають на водні Змн.
організми гальмують біологічну очистку води.
Найбільша кількість хімічних сполук із гальванічних ванн виноситься з промивними водами об'єм яких може коливатися у широких межах: від 02 до 5 м3 на м2 поверхні деталей.
2 Класифікація стічних вод
Велика кількість домішок які забруднюють природні та стічні води потребує класифікації вод для вибору методу їхньої очистки. Класифікацію стічних вод гальванічного виробництва можна здійснити за різними параметрами. Так класифікація може грунтуватися на ідеї виявлення спільності фізико-хімічної поведінки домішок у воді тобто на їх здатності утворювати гомогенні чи гетерогенні системи. Така класифікація забруднень передбачає що вибір методів очистки води визначається насамперед фізичним станом домішок а в разі гетерогенних систем – і їх дисперсністю. Суть запропонованої класифікації полягає в тому що всі домішки поділяють на чотири групи. Дві групи належать до гетерогенних систем дві – до гомогенних. Гетерогенні системи – це суспензії емульсії піни колоїди; гомогенні – це речовини що утворюють з водою молекулярні або іонні розчини.
Для кожного фазово-дисперсного стану домішок існує відповідна сукупність методів обробки води що дає змогу досягти її необхідних якісних та кількісних показників. Так наприклад грубо дисперсні домішки можна виділити механічним розділенням (відстоюванням центрифугуванням). Зі зменшенням величини часточок для очистки води необхідно застосовувати фільтруючі матеріали з відповідно меншим ефективним діаметром пор. онні розчини фільтрують через напівпроникні мембрани які пропускають тільки воду.
Вибір адсорбентів також залежить від фазово-дисперсного стану домішок а не тільки від їхньої природи. Так адсорбцію дисперсних домішок доцільно проводити на глинистих матеріалах гідроксидах фероціанідах металів. Органічні домішки добре адсорбуються на активованому вугіллі а іони краще за все фіксуються на твердій фазі іонітів.
Часто іони важких металів переводять у нерозчинні сполуки для наступної фільтрації при цьому прагнуть одержати часточки з якомога більшим розміром.
Крім фазово-дисперсного стану стічні води гальванічного виробництва класифікують за концентрацією домішок: концентровані – це відпрацьовані електроліти розведені – промивні води та стічні води утворені після миття обладнання іонітів мембран посуду підлоги тощо. За режимом скидання стічні води поділяють на ті що скидають постійно (промивні води) і періодично (всі інші води).
Всі вище названі параметри класифікації стічних вод являють собою основу для вибору методу їхньої очистки. Але найчастіше основою класифікації є склад забруднень. По вмісту домішок стічні води гальванічних виробництв поділяють на лужні (від знежирення виробів) кислотні (від травлення виробів нанесення покриттів у кислотних електролітах) хромові (від процесів хромування пасивації) ціанисті (від нанесення покриттів у ціанистих електролітах) фторидні (від процесів травлення лудіння). Звичайно води двох перших типів змішують а інші відводять окремо.
3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки
Очистку стічних вод найчастіше виконують централізовано на станціях нейтралізації де збирають всі рідкі відходи гальванічного виробництва. На теперішній час більш раціональними визнані децентралізовані системи водного господарства які передбачають локальну роздільну очистку усіх стоків.
Повноту очистки розчину оцінюють за ступенем очистки α (%):
де Со – початкова концентрація компоненту в розчині що поступає на очистку Ск – кінцева концентрація компонента після очистки.
За механізмом процесів методи очистки стічних вод поділяють на чотири групи: механічні хімічні (або реагентні) фізико-хімічні біологічні.
До механічних методів відносять відстоювання фільтрацію центрифугування. Ці методи не змінюють ні хімічного ні фазового стану речовин і використовуються для виділення дисперсних домішок.
Хімічні методи приводять до зміни хімічного складу домішок внаслідок реакцій які являють собою осадження і кристалізацію домішок нейтралізацію окисно-відновлювальну або каталітичну обробку розчинів.
Найбільша група – це фізико-хімічні методи. Група складається із чотирьох підгруп: сорбційні електрохімічні мембранні та температурні методи. При виділенні домішок фізико-хімічними методами можливими але Змн.
не обов'язковими є зміни як хімічного складу так і фазового стану домішок.
4. Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для розроблюваного проекту.
Виробничі стічні води звичайно очищають від іонів важких металів реагентним методом за допомогою каустику або вапна. Очищення мідь-вмісних промивних вод проводять при оптимальному рН осадження іонів міді у вигляді гідроокису міді що випадає в осад:
Сu2+ + 2ОН- = Сu(ОН)2
5. Основні технологічні параметри процесу очищення
вихідна концентрація іонів мідімгдм3 – до 200;
концентрація їдкого натру - реагенту – 4%-ва;
концентрація вапняного молока – 5-10%-ва;
величина значення оптимального рН – 9-105;
час змішування з реагентом хв. – 2-3;
освітлення й відстоювання знешкоджених вод год. – 2-4;
Коагуляційна очистка:
маса завантажуваного скрапу і коксу в співвідношенні 4:1 кг. –400:100;
відмивання завантажуваного скрапу водою з об'ємною витратою м3год– 2-25;
тривалість відмивання год – до 24;
маса довантажуваного скрапу у добу кг – 19-32;
маса довантажуваного коксу у тиждень кг – 10-25;
об'ємна витрата води що надходить на очищення м3год – до 4;
оптимальна величина рН стоків мідевмісних вод – 60 ±025;
вихідна концентрація міді мгдм3 – 1-125;
величина рН знешкодження – 61-65;
час обробки хв – 20;
кінцева концентрація міді мгдм3 – не вище ГДК (05 мгдм3);
освітлення та відстоювання доочищених стічних вод год – 6-12.
6. Технологічна схема очистки
Технологічна схема знешкодження промивних мідь-вмісних стічних вод передбачає такі етапи:
нагромадження та усереднення мідевмісних стічних вод відбувається в усереднювачах;
знешкодження стічних вод реагентним методом у реакторах;
освітлення та відстоювання знешкоджених стічних вод у відстійниках і поступають у накопичувач освітлених вод.
Доочищення на фільтрі типу ФСД.
подача осаду з відстійників на мулоущільнювач з наступним зневодненням осаду на прес-фільтрі;
складування знешкодженого осаду в спеціально відведеному місці для подальшої переробки й утилізації.
Проект також передбачає регенерацію розчинів травлення міді із пробільних місць що є дуже актуальною проблемою для виробництв друкованих плат.
Розглянемо електрохімічний спосіб регенерації відпрацьованого міднохлоридного розчину травлення. Цей спосіб є досить перспективним тому що крім регенерації розчину він забезпечує можливість утилізації міді у вигляді катодного осаду.
Метод полягає в пропусканні постійного струму через електролізер із графітовими електродами розділеними катіоновою мембраною. На рис. 11.8. приведена схема процесу регенерації міді із кислого розчину.
Відпрацьований травильний розчин з установки травлення охолоджений у теплообміннику направляється в анодний простір електролізера де половина іонів міді (Cu+) окисляється на графітовому аноді до Cu2+ а друга половина внаслідок електродіалізу через катіонну мембрану проникає в катодний простір і на графітовому катоді відбувається відновлення Cu+ до металу Cu°. Розряд іонов Cu2+ на катоді менш ймовірний тому що він відбувається при більш негативних потенціалах ніж розряд іонів Cu+ . Розчин збагачений іонами Cu2+ через теплообмінник повертається в травильну установку. Циркуляція розчину в католіті здійснюється лише для його охолодження. Мідь на графітовому катоді осаджується у вигляді порошку (вміст міді 998%) і періодично скидається в сепаратор а потім у лоток звідки вивантажуЗмн.
ється для утилізації.
Електрохімічна регенерація більше раціональна ніж хімічна тому що вона не вимагає витрат матеріалів на окислювання Cu+ і на наступне виділення солей міді що накопичуються в розчині при травленні.
Електрохімічна регенерація в такий спосіб здійснюється по реакції зворотній реакції травлення:
Для електрохімічної регенерації відпрацьованого розчину хлорної міді розроблена й поставляється установка АУ-УМ1.249.013-01 продуктивністю 15 кг міді за годину та ДМУМ3.249.011 продуктивністю 5 кггодину Змн.
максимальний струм 5000 А.

Dok 1.docx

Останнім часом з’явилась необхідність організації складних комутаційних схем що пов’язано зі стрімким розвитком науки і техніки протягом останніх десятиліть та створенням малогабаритних приладів мікросхем напівпровідників різноманітних обчислювальних машин. Чим більша складність та функціональна насиченість сучасної апаратури тим вона потребує більшої кількості комунікаційних з'єднань які старим об'ємним способом виконати не можливо. Ця проблема була вирішена широким застосування друкованих плат (ДП). зараз ДП є одним із основних конструктивно-технологічних елементів сучасної радіоелектронної апаратури (РЕА). Удосконалення технології їхнього виготовлення є важливою проблемою виробництва РЕА.
ДП складаються із плоских провідників у вигляді ділянок металізованого покриття розташованого на діелектричній основі які забезпечують з'єднання елементів електричного кола. На них монтується більшість електрорадіоелементів за допомогою напівавтоматичних та автоматичних установок з наступною одночасною пайкою всіх електрорадіоелементів зануренням у розплавлений припій або на хвилі рідкого припою. Отвори на платі у які вставляються виводи електрорадіоелементів при монтажі називаються монтажними. Металізовані отвори що служать для з'єднання провідників розташованих по обидва боки плати називаються перехідними.
Застосування ДП дозволяє: збільшити щільність монтажних з'єднань і зменшити розміри виробів; одержати друковані провідники які екранують поверхню та радіоелектронні елементи в одному технологічному циклі; виробництво приладів з гарантованою стабільністю та повторюваними електричними характеристиками; збільшити стійкість до кліматичних і механічних умов; уніфікувати та стандартизувати конструктивні технологічні рішення; збільшити надійність апаратури; зменшити матеріалоємність і собівартість продукції.
До ДП пред'являють ряд вимог по точності розташування струмопровідного рисунка по величині опору ізоляції діелектрика по механічній міцності і т.д.
Однією з основних вимог є забезпечення здатності до пайки що досягається вибором відповідного гальванічного покриття та технологією металізації тому у виробництві ДП особлива увага приділяється хіміко-гальванічним процесам. Виготовлення ДП здійснюється хімічним електрохімічним або комбінованим способами. У даному дипломному проекті розглянуті різні технології виробництва ДП та спроектований цех по виготовленню ДП комбінованим позитивним методом розроблена технологія гальванічного міднення в автоматичній лінії продуктивністю 120 тисяч штук плат на рік.
Проектований цех забезпечує такі вимоги як мікромініатюризація та автоматизація виробництва технологія виробництва підібрана з підвищеною вимогливістю до щільності монтажу плат точності відтворення малюнка друкованої схеми її механічним та електричним характеристикам надійністю ДП зниженню трудомісткості і матеріалоємності. Гальванічну дільницю цеху передбачається обладнати хіміко - гальванічною автоматичною лінією «Діна плюс - 190» виробництва фірми «АТОТЕХ» ФРГ яка відповідає всім європейським стандартам і має ряд переваг у порівнянні з вітчизняними аналогами.
нші ділянки цеху також передбачається обладнати сучасним технологічним обладнанням описаним у розділах проекту. За рахунок цього в проектованому цеху є широкі можливості подальшого вдосконалювання методів конструювання застосування інтенсивних технологій а також підвищення якості ДП у цілому.
Проектом передбачені заходи щодо охорони праці розраховані техніко- економічні показники проектованого проекту запропонована технологія очищення стічних вод.
Технологічна частина
1. Види друкованих плат та вимоги які ставляться до них
Конструктивно-технологічні особливості друкованих плат досить різноманітні. В залежності від кількості створених друкованих шарів ДП поділяються на одно- двобічні і багатошарові.
Однобічні друковані плати (ОДП) виконуються на шаровій пресованій або литій рельєфній основі без металізації або з металізацією монтажних отворів. Плати виготовлені на шаровому діелектрику прості за конструкцією та економічні за витратами матеріалів і енергоресурсів. їх використовують для монтажу побутової радіоапаратури блоків живлення та інших приладів. Невеликі витрати технологічність і нагрівотривкість мають рельєфні (тримірні) литі ДП на одному боці яких розташовані елементи друкованого монтажу а на іншому - об’ємні елементи (корпуси з’єднувачів периферійна арматура для кріплення деталей і ЕРЕ тепловідводи та ін.). в цих платах за один технологічний цикл створюється вся конструкція з монтажними отворами та спеціальними заглибленнями для розміщення ЕРЕ що монтуються на поверхні.
Двобічні друковані плати (ДДП) мають провідний рисунок на обох боках діелектричної або металевої основи. Електричний зв’язок шарів друкованого монтажу виконується за допомогою металізації отворів. Двобічні ДП мають підвищену щільність монтажу і надійність з’єднань. Вони використовуються у вимірювальній техніці системах керування і автоматичного регулювання. Розташування елементів друкованого монтажу на металевій основі дозволяє вирішити проблему тепловідводу у великострумовій та радіопередаючій апаратурі.
Багатошарові друковані плати (БДП) складаються з почергових шарів ізоляційного матеріалу і повідного рисунка з’єднаних клейовими прокладками в процесі пресування в монолітну структуру. Електричний зв’язок між провідними шарами виконується спеціальними об’ємними деталями друкованими елементами або хіміко-гальванічною металізацією.
Гнучкі друковані плати (ГДП) оформлені конструктивно як ОДП або ДДП але виконані на еластичній основі товщиною ОД-05мм. Виробляють їх тільки в тих випадках якщо вони працюють в умовах вібрації багатократних згинань або коли ЕРЕ необхідно надати компактної вигнутої форми. Різновидом ГДП є гнучкі друковані кабелі (ГДК) які складаються з одного або декількох непровідних шарів з розташованими на них друкованими провідниками. їх використовують для з’єднання вузлів і блоків РЕА оскільки вони займають менші об’єми і легше круглих джутів та кабелів а їх виробництво може проводитись безперервно з рулонного матеріалу.
Провідні друковані плати являють собою діелектричну основу на якій виконаний друкований монтаж або його окремі елементи (контактні площинки шини живлення і заземлення) а необхідні електричні з’єднання проводять ізольованим проводами діаметром 01-02мм. Такі плати використовують на етапах макетування розробки дослідних зразків в умовах малосерійного виробництва коли проектування і виготовлення БДП економічно невигідне. При цьому скорочується кількість необхідного технологічного оснащення та виробничих операцій.
Виготовлені друковані плати повинні відповідати вимогам державних та галузевих стандартів (ТОСТ 23752-79) серед яких слід відзначити основні.
Діелектрична основа ДП повинна бути однорідна за кольором монолітна за структурою і не мати внутрішніх пухирів раковин сторонніх вкраплень відколів тріщин і розшарувань.
Провідний рисунок повинен бути чітким з рівними краями без пухирів відлущень підтравлень розривів темних плям слідів інструмента та залишків технологічних матеріалів. Допускаються: окремі потрави - не більше 5 на 1 дм друкованої плати за умови що ширина провідника не менше допустимої за кресленням; подряпини - не більше 25мкм і довжиною до 6мм; відлущення провідника в одному місці на довжині не більше 4мм; залишки металізації на пробільних ділянках ДП якщо вони не зменшують допустимих відстаней між елементами. Для забезпечення більш високої корозійної стійкості провідного рисунка і покращання паяння на його поверхню наносять гальванічне покриття яке повинно бути суцільним без розривів відлущень і підпалу.
Товщина міді нанесеної на металізовані ділянки ДП повинна бути в межах 40-100мкм на лініях землі та екрану допускається 150 мкм. Захисне покриття сплавами олово-свинець олово-вісмут використовують товщиною 9-18 мкм для спеціальних цілей покривають сріблом золотом. Кінцеві контакти на платах покривають нікелем сріблом золотом паладієм або їх сплавами. Для забезпечення захисту ДП від впливу зовнішнього середовища при експлуатації приладів на поверхню провідників наносять захисну мачку лаками а інколи зібрану плату з навісними елементами покривають електроізоляційним захисним лаком. При наявності на провідниках критичних дефектів їх дублюють об’ємними провідниками але не більше 5-10 на платі і розміром до 120x180мм і 10 провідниками для плат більших розмірів.
Монтажні і фіксуючі отвори розташовують відповідно до вимог креслення. Монтажні отвори можуть бути металізовані і неметалізовані та служать для монтажу виводів навісних елементів. Металізовані отвори забезпечують електричний зв’язок між шарами провідних рисунків. Для підвищення надійності паяних з’єднань внутрішню поверхню монтажних отворів покривають шаром міді товщиною не менше 25мкм який повинен 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 паятись. Покриття в отворі повинно витримувати чотири (для БДП три) перепайки виводів без зміни зовнішнього вигляду підпалу і відлущень. У випадку недопустимого пошкодження металізовані отвори відновлюють за допомогою пустотілих заклепок яких повинно бути не більше 10 на ДП. Перехідні та наскрізні отвори між зовнішніми і внутрішніми шарами БДП повинні бути заповнені смолою в процесі пресування яка не повинна мати газових включень та напливати на контактні площинки. Для з’єднання друкованих провідників з металізацією монтажних отворів навколо них розташовують ділянки металевого покриття круглою або прямокутної форми - контактні площинки. Гарантійний поясок навколо отвору повинен бути не менше 50 мкм. Розриви на ньому не допускаються. Контактні площинки монтажних отворів повинні рівномірно змочуватись припоєм за 3-5 с.
Механічна і хімічна обробка друкованих плат у процесі виготовлення не повинна погіршувати їх ні електрофізичні та механічні властивості. Електроопір ізоляції між розташованими поряд елементами ДП при мінімальній відстані між ними 02-04мм не повинен бути меншим О10 Ом для склотекстоліту за нормальних умов 109 Ом - після двогодинного перебування при температурі 85°С. Відновлення початкового значення опору ізоляції повинно проходити протягом доби. Технічними умовами визначенні й інші вимоги щодо електричної міцності ізоляції.
Плата складається з шарів з різними коефіцієнтами температурного розширення і тому процес виготовлення ДП супроводжується їх деформацією яка призводить до вигину та скручування. Величина деформації залежить від механічних властивостей матеріалу режимів нагріву і охолодження та ін.. Для плат товщиною 08мм і менше деформація не контролюється а при товщині 15- Змм на довжину 100мм деформація повинна бути не більше 04-05мм - для БДП 05-08мм - для ДЦП і 06-09мм - для ОДП на склотекстоліті і 06-15мм - на гетинаксі. При дії на друковані плати температур 260-290°С протягом 10с не повинні виникати розриви провідного покриття відлущення від діелектричної основи. Стійкість ДП кліматичному впливу характеризує їх здатність зберігати зовнішній вигляд механічні властивості і електропараметри в межах норм експлуатації за умов:
- підвищення і пониження температур;
- циклічної зміни температур;
- 98% вологості при 40°С;
- підвищення атмосферного тиску до 3 атм.;
- швидко змінюваного атмосферного тиску;
- середовища зараженого цвіллю і грибками;
Друковані плати повинні бути працездатними не менше 5000 год. а ймовірність безвідмовної роботи 0995. Під відмовою розуміється повна або часткова втрата працездатності.
Зберігають виготовлені ДП до монтажу при вологості 80% і температурі в межах +5 до +39 °С за умов відсутності в повітрі кислотних та інших агресивних домішок в тому числі і сірки. Термін зберігання друкованих плат до монтажу - не більше 6 місяців.
До друкованих плат ставиться ряд вимог:
- по точності розташування друкованого рисунка;
- по величині опору діелектрика (підстави);
- по достатній механічній міцності;
- по стійкості до температурних коливань;
- по електричних параметрах струмопровідного рисунка;
- по міцності зчеплення метал-діелектрик;
-по товщині і якості металізації в отворах у двосторонній і багатошаровій друкованій платах;
Однією з основних умов у вимогах до друкованих плат є забезпечення здатності до пайки що досягається відповідним вибором гальванічного покриття й технології металізації. ДЕРЖСТАНДАРТ 23751-86 (Плати друковані. Основні параметри конструкції.) Установлено 5 класів точності ДП у відповідності зі значеннями основних параметрів і граничних відхилень елементів конструкції (основ ДП провідників контактних площадок отворів).
Найменше номінальне значення основних розмірів елементів конструкції ДП залежно від класів точності представлені в табл. 1.1.
Таблиця 1.1.Найменше номінальне значення основних розмірів елементів
Ширина провідника мм
Відстань між краями сусідніх елементів провідного рисунка
Гарантійний пасок контактної площадки мм
Відношення мінімального діаметра металізації отвору до товщини плати
Вимоги які ставлять до мідного покриття на друкованих платах
Згідно з ГОСТ 23770-79 (Плати друковані. Типові технологічні процеси хімічної і гальванічної металізації.) до мідного покриття на друкованих платах ставляться такі вимоги:
гальванічне мідне покриття на поверхні заготовок друкованих плат має бути суцільним дрібнокристалевим світло-рожевим без бульбашок та відшарувань;
шар електроосадженої міді в отворах має бути суцільним щільним без розривів;
середня товщина шару міді в отворах друкованих плат повинна бути:
для двобічних ДП - 20-25 мкм;
для багатошарових ДП - 25-30 мкм.
2. Порівняльна характеристика методів 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. Основні методи виготовлення друкованих плат наведені у вигляді схеми:
Перелік методів виготовлення друкованих плат
Субтрактивний метод.
Вихідним матеріалом при хімічному способі служить фольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок одержують шляхом витравлювання міді із пробільних місць при цьому струмопровідний малюнок захищають нанесенням захисного рельєфу що стійкий до травильного розчину.
Залежно від виду фотошаблона розрізняють: негативний субтрактивний метод; позитивний субтрактивний метод.
Коли використовується негативний фотошаблон то захисний рельєф наноситься на струмопровідний малюнок і захищає його від травильного розчину.
При використанні позитивного фотошаблону захисний рельєф наноситься на пробільні місця й захищає їх від наступного хімічного або електрохімічного осадження металу.
- простота й порівняно невелика кількість технологічних операцій;
- можливість повної автоматизації;
- не дозволяє виготовляти двосторонні ДП із перехідними металізованими отворами;
- виготовлення друкованих плат супроводжується витравлюванням великої кількості міді тому є необхідність у її регенерації й очищенні стічних вод.
Цей метод призначений для виготовлення двосторонніх друкованих плат з перехідними сполуками. Як вихідний матеріал використовується нефольгований діелектрик спеціальних сортів. Суть методу полягає в створенні провідного малюнка шляхом металізації діелектрика досить товстим шаром міді який осаджується хімічно (25 -35 мкм) що дозволяє виключити операції гальванічної металізації й травлення. Пробільні місця при цьому захищаються нанесенням захисного рельєфу.
- економічний тому що дозволяє значно скоротити витрати міді за рахунок використання нефольгованих матеріалів знизити витрати на травильні розчини і їхню утилізацію
- висока точність відтворення малюнка друкованого монтажу (становить 01 мм).
недостатня адгезія хімічно осадженої міді до діелектрика;
дуже мала швидкість хімічного міднення знижує продуктивність і отже підвищує собівартість плат;
Через ці недоліки адитивний метод знаходить обмежене використання але проводяться роботи з його вдосконалення.
Він є одним з удосконалених. У цьому методі використовується діелектрик до складу якого вводять Ті02 . На поверхню такого діелектрика наноситься тонкий фоточутливий шар що містить катіони Реї + або Си2+ . Після цього на поверхню діелектрика з фоточутливим шаром накладають фотошаблон з негативним зображенням струмопровідного малюнка й експонують. Під дією світла ТіСЬ віддає електрони катіонам Рсі2+ або Си2+ вони відновлюються й утворюють активні центри для наступного процесу хімічного міднення. Процес нанесення захисного рельєфу при цьому не використовується взагалі.
Основним недоліком цього методу є «розростання» гальванічного покриття що знижує точність відтворення малюнка.
ншим удосконаленим методом є метод переносу який можна використовувати для виготовлення однобічних друкованих плат.
Метод передбачає використання тимчасової основи у вигляді пластини з полірованої сталі. На цю основу спочатку наносять захисний рельєф на пробільні місця й потім гальванічно наносять мідне покриття товщиною ЗО мкм і в такий спосіб формують струмопровідний малюнок. Потім захисний рельєф видаляють і тимчасову основу з малюнком притискають до діелектрика з нанесеним клейовим шаром. При цьому струмопровідний малюнок відшаровується від основи з нержавіючої сталі й приклеюється до діелектрика. Цей метод можна використовувати для виготовлення гнучких друкованих плат. Однак дотепер ні фотоадитивний метод ні метод переносу не знайшли промислового застосування.
Електрохімічний метод.
Вихідним матеріалом при електрохімічному (напівадитивному) меотоді служить нефольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок одержують шляхом електрохімічного осадження міді на попередньо хімічно металізовану поверхню діелектрика. У технології збережена операція травлення тонкого шару металу що утвориться по всій поверхні ДП при хімічній металізації.
- можливість виготовлення двосторонніх плат з наскрізною металізацією отворів;
- так як витравлюється тонкий шар міді ( 5-7 мкм) то бічне підтравгаовання мінімальне й роздільна здатність такого методу досягає 015 мм.
- недостатня адгезія хімічно осаженої міді до діелектрика що іноді приводить до відшаровування друкованих провідників від діелектрика в процесі експлуатації.
Метод застосовується для виготовлення двосторонніх друкованих плат з металізованими отворами а також для виготовлення зовнішніх шарів і металізації отворів багатошарових друкованих плат.
Як вихідний матеріал використовується двосторонній фольгований склотекстоліт. Струмопровідний малюнок одержують шляхом витравлювання міді із пробільних місць а металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного й наступного електрохімічного осадження міді.
Залежно від виду фотошаблона розрізняють:
- негативний комбінований метод;
- позитивний комбінований метод.
Комбінований негативний метод.
Полягає в комбінації хімічного й електрохімічного методу. Як вихідний матеріал застосовується двосторонній фольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок одержують шляхом травлення міді із пробільних місць. При цьому захисний рельєф наноситься на струмопровідний малюнок і захищає його від дії
травильного розчину. Металізація отворів здійснюється шляхом хімічного міднення з наступним електрохімічним осадженням міді.
—виготовлення двосторонніх плат з наскрізною металізацією отворів і підвищеною щільністю монтажу (клас 3 за ГОСТ 23751-79);
бічне підтравлювання у випадку застосування товстих шарів фольги значне що знижує розсіювальну здатність методу;
оскільки після травлення струмопровідний малюнок уже сформований то розроблювані плати передбачають технологічні друковані провідники які електрично з'єднують окремі елементи схеми в єдине ціле що необхідно для гальванічного нанесення покриття на малюнок. Потім ці провідники механічно видаляються і ця ручна операція не дозволяє повністю автоматизувати процес;
при свердлінні отворів через захисну лакову плівку утворюються нерівності які видаляються методом зенковки а це друга механічна операція що здорожує виробництво.
Базовий позитивний комбінований метод
У цьому методі як фотошаблон використовують позитивне зображення струмопровідного малюнка при цьому захисний рельєф наноситься на пробільні місця й захищає їх від наступного електроосаждення металу. Свердління отворів під металізацію виконується відразу після свердління базових отворів. На сьогодні цей метод є основним для виготовлення двосторонніх друкованих плат з металізованими отворами. Він також використовується для виготовлення струмопровідного малюнка на зовнішніх шарах багатошарових друкованих плат.
—можливість комплексної механізації й автоматизації процесу;
—виготовлення двосторонніх плат з наскрізною металізацією отворів і підвищеною щільністю монтажу;
—застосування склотекстоліту марки СТПА з тонкою фольгою (5 мкм) не вимагає додаткового устаткування й скорочує втрати міді при травленні дозволяючи при цьому виготовляти плати 4 класу точності.
—внаслідок бічного підтравлювання фольги друкованих провідників точність методу обмежена що не дозволяє виготовляти плати з насиченим струмопровідним малюнком;
—метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на регенерацію міді й очищення стічних вод.
Найпоширеніший і перспективний є базовий позитивний комбінований метод який характеризується тим що свердління всіх отворів під металізацію виконується на заготовці плати до нанесення захисного рельєфу а необхідне з’єднання при одержанні захисного малюнка забезпечує система базових отворів на технологічних полях.
3. Технологія виготовлення двосторонніх друкованих плат з паяльною маскою і підвищеною густиною монтажу
Виготовленню двосторонніх ДП із підвищеною густиною монтажу перешкоджають металізовані монтажні отвори у яких методом пайки 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 навісні ЕРЕ мають не штирові а планарні виводи. Такі виводи припаюють безпосередньо до монтажних площадок на платі. Монтажні металізовані отвори при цьому не потрібні. Електричні переходи здійснюють за допомогою металізованих отворів дуже малого діаметра D=02-015 мкм. Ширина друкованих провідників при цьому може становити 015-02 мм відстань між ними такого ж порядку. Так як друковані провідники перебувають 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».
У цей час цей метод є найпоширенішим його освоюють багато підприємств. (Smobc - паяльна маска поверх голої міді).
Вихідним матеріалом у даному методі служить фольгований склотекстоліт FR-4 (товщина фольги 18 мкм) що поставляється по стандарту NEMA - U1 -1989 в аркушах.
У даному проекті пропонуються друковані плати виготовляти у відповідності з наступною технологічною схемою:
Порізка вихідного матеріалу (тобто FR-4 - 1818 - склотекстоліту фольгованого із двох сторін міддю) на заготовки із заданим розміром.
Свердління базових і технологічних отворів.
Свердлення отворів під металізацію на верстатах зі ЧПУ.
Підготовка поверхні заготовки й отворів.
Попередня металізація отворів.
1) Підготовка поверхні перед нанесенням СПФ;
) Нанесення СПФ ( СПФ “R
Електролітичне міднення й олов’янування струмопровідного рисунка.
Зняття захисного рельєфу.
Травлення міді із пробільних місць.
Зняття олов'яного покриття зі струмопровідного рисунка.
Нанесення паяльної маски:
) Нанесення захисної фото композиції («E
) Експонування маски;
Гаряче лудіння ПОС 61 з вирівнюванням гарячим повітрям.
Обробка плат по контуру (фрезерування на верстатах зі ЧПУ).
Схема виготовлення ДП позитивним комбінованим методом представлена на аркуші 5.
4. Гальванічне міднення у виробництві друкованих плат
У виробництві друкованих плат у якості основного струмопровідного шару широко використовують мідні покриття. Гальванічно осаджена мідь визначає надійність ДП і є шаром на який згодом осаджується металорезист тому якість осадженої міді значною мірою визначає захисні властивості резисту. Відповідно до технічних умов наскрізна металізація отворів на друкованих платах повинна виконуватися міддю й повинні задовольнятися наступні вимоги:
) наявність суцільної металізації;
) однакова товщина покриття в отворі й на поверхні фольги;
) дрібнозерниста структура покриття;
) відсутність стовщень включень і т.п.;
)відсутність надлишкового наростання металу на вході отвору або на зовнішньому краї контактної площадки;
) відсутність тріщин у покритті;
) мінімальна товщина міді в отворі 25 мкм;
) висока еластичність мідного покриття.
1. Порівняльна характеристика електролітів міднення що використовуються у виробництві друкованих плат
Електроліти міднення що використовуються у виробництві друкованих плат повинні забезпечувати:
- високу розсіювальну здатність і рівномірне осадження шару міді при співвідношенні товщини шару на поверхні й на стінці отвору 08:1 -1:1.
- рівномірний розподіл міді по поверхні плати незалежно від її розмірів і рисунка провідників.
- одержання рівномірного дрібнокристалічного покриття.
- осадження пластичного досить міцного шару з низькими внутрішніми напруженнями.
- досить високу швидкість осадження міді.
З електролітів міднення для виробництва ДП у першу чергу становлять інтерес електроліти що мають високу розсіювальну здатність. Найбільш високу розсіювальну здатність мають ціаністі електроліти але через високу лужність розчинів (рн 10-12) агресивність стосовно матеріалів друкованих плат і високу токсичність вони не застосовуються для їхнього виготовлення.
Найпоширенішими у виробництві друкованих плат є кислі електроліти й лужні пірофосфатні електроліти. З кислих електролітів відомі фторборатні сульфатні кремнефторидні.
Пірофосфатні електроліти мають високу розсіювальну здатність і малу агресивність стосовно основного матеріалу друкованих плат (склопластику) досить стійкі для тривалого виробничого застосування. Основними компонентами пірофосфатних електролітів є солі міді - сульфат або пірофосфат натрію або калію. Крім того електроліти звичайно містять добавки що активують роботу анодів і які забезпечують осадження блискучих покриттів.
Основним недоліком електролітів приготованих на основі пірофосфату натрію є низька допустима густина струму. Тому при мідненні ДП інтерес представляють тільки електроліти на основі калієвої солі пірофосфатної кислоти. Калієва сіль пірофосфатної кислоти має значно більшу розчинність ніж натрієва й крім того електроліти на основі калієвої солі мають кращу електропровідність.
У якості блискоутворювачів для одержання дзеркально-блискучих покриттів у пірофосфатні електроліти вводять гетероциклічні складу. Блискучий шар міді осаджується також у присутності деяких ненасичених спиртів наприклад аллілового спирту бутиндіолу та ін. Від правильного вибору блискоутворювачів залежить одержання рівномірного покриття по площині біля отворів. Дослідження властивостей міді показали що ортофорфати можуть негативно впливати на еластичність мідного покриття. Питання про причини появи тендітного мідного покриття при застосуванні пірофосфатних електролітів становить значний інтерес при виробництві ДП але є маловивченим.
Недоліками даних електролітів є включення фосфору в мідне покриття що призводить до утруднень при пайці й крихкості осаду. Охолодження електроліту спричиняє кристалізацію солей на анодах стінках ванни при роботі виникає так звана сольова пасивація анодів. До недоліків відноситься також мала швидкість осадження міді через низькі густини струму дефіцитність пірофосфатів більша чутливість до домішок заліза свинцю хлору кальцію магнію й органічних продуктів неможливість використання більш перспективних фоторезистів водолужного прояву (СПФ ВЩ). У Виробництві друкованих плат електроліт має обмежене застосування.
З кислих електролітів міднення найбільш широко застосовуються сульфатні електроліти що відрізняються простотою складу дешевизною хімічною стійкістю й допустимими високими густинами струму. Вихід за струмом в цих електролітах наближається до 100% і майже не змінюється зі зміною густини струму. Недоліками кислих електролітів є їх незначна розсіювальна здатність і більш груба структура осадів у порівнянні з лужними електролітами. З метою істотного підвищення ефективності процесів міднення в кислих електролітах розроблені складу з добавками компонентів які дають блискоутворюючий і вирівнюючий ефекти.
Велика розмаїтість блискоутворюючих добавок до сірчанокислого електроліту міднення запропоновано за кордоном головним чином у патентній літературі. З імпортних добавок широко відомі запатентовані композиції речовин за назвою Юбак фірми Ерко UDILITE (Великобританія) Си-63 (Німеччина) «Cupracid Glanzzusats» фірми «АТОТЕСН» (Німеччина) і ін. Болгарська промисловість поставляла добавки БС-1 БС-2.
Вітчизняна промисловість також має у своєму розпорядженні такі добавки. У Ленінградському технологічному інституті розроблена добавка що вирівнює марки ЛТИ добавка БЕСМ. нститутом хімії й хімічної технології Литви розроблений електроліт кислого блискучого міднення із застосуванням блискоутворювача Лімеда Л-2А. Порівняльні дослідження проведені в інституті неорганічної хімії Латвії показали що по розсіювальній здатності сірчанокислі електроліти цього типу в ряді випадків близькі до комплексних електролітів міднення (ціаністих пірофосфатних).
Дніпропетровським НД розроблена вирівнюючи добавка «Мідел» як показали дослідження й досвід практичного застосування додаткового компонента ефект вирівнювання товщини міді що осаджується на плати досить значний. Крім ефекту вирівнювання введення добавки забезпечує одержання гладкої блискучої поверхні міді.
Високопродуктивний розчин блискучого міднення Cupracid BL-CT застосовуваний у виробництві друкованих плат добре відповідає вимогам виробництв по виготовленню друкованих плат завдяки високій розсіювальній здатності. Гальванічне покриття не має внутрішніх напружень пластичне і блискуче ступінь блиску й вирівнювання можуть регулюватися за допомогою варіацій обох добавок. Це можна визначити за допомогою циклічної вольтамперометрії Мідні осади стійкі до термічних навантажень витримують не менш 10 термоударів (-20°С +240°С). Відносне подовження покриття становить 15 - 18 % пластичність мідного покриття становить 24%. Розподіл металу в отворах і на поверхні плати 085 - 09. Блиск - 95%.
Добавка Cupracid BL-CT стійка в сильно кислих середовищах не вибухонебезпечна й не пожарнебезпечна. Вона відноситься до помірно-токсичних речовин по ступеню впливу на організм.
Виробничі приміщення й лабораторії у яких виконуються роботи повинні бути обладнані приточно-витяжною вентиляцією за ДСТ 12.4. 021-75. Роботи з добавкою необхідно проводити під тягою при працюючій вентиляції.
Працівники зайняті при виробництві випробуванні й застосуванні блискоутворюючої добавки Cupracid BL-CT повинні бути забезпечені спецодягом за ДСТ 11.621-73 і ГОСТ 11.622-73 гумовими рукавичками захисними окулярами а також дотримувати особистої гігієни. Прибирання приміщення при роботі з добавкою повинна робитися вологим способом.
Шкіру й слизову оболонку очей при потраплянні добавки варто промити струменем води.
З огляду на те що сірчанокислі електроліти доступні й порівняно дешеві легкі в експлуатації легко готуються й коректуються а також з огляду на те що блискоутворююча добавка Cupracid BL-CT досить дешева при гарній якості осаду надійна в роботі зберігає високу працездатність протягом тривалого строку експлуатації що позначається на низькій витраті добавки у даному проекті пропонується використовувати при гальванічному мідненні плат друкованого монтажу електроліт наступного складу:
Мідь сірчанокисла (гідрат) (по міді)15 гл (12 - 21)
Кислота сірчана (пит. вага 184 х.ч.)220 гл (180 - 250)
Хлор-он (вводиться у вигляді хлориду натрію)80 мгл
Grundeinebner Cupracid BL-CT15 млл (15 — 20)
Glanzzusatz Cupracid BL05 млл (04 -10)
Температура розчину24° С (22 - 28)
Робоча густина струму2 - 35 Адм
Перемішування: барботаж і погойдування катодних штанг
Висока якість покриттів може бути досягнута тільки у випадку застосування в процесі міднення мідних анодів марки АМФ легованих фосфором (003 - 006% фосфору). Перед розміщенням у робочу ванну аноди рекомендується проробляти (при густини струму 1 Адм2) для формування на поверхні щільної чорної плівки й видалення неякісних анодів
Аноди в електроліті розчиняються без пасивації із середнім шламоутворенням. На анодній штанзі аноди розташовуються так щоб бічні аноди були приблизно на 80 мм менше бічних країв друкованих плат а всі аноди були довше на 80 мм верхнього й коротше на 50 - 80 мм нижнього краю друкованих плат.
Електроліт має підвищену розсіювальну здатність.
Режим роботи електроліту
Температура електроліту повинна становити 15 - 30° С. У зазначених межах якість одержуваного покриття й працездатність електроліту не залежить від температури. Підвищення температури вище 30°С призводить до підвищеної витрати блискоутворюючої добавки зменшенню розсіювальної здатності і зменшенню блиску покриття. При сильному охолодженні (менш 16 С) знижується густина струму що веде до зниження пластичності покриття.
Перемішування електроліту здійснюється рухом катодних штанг із лінійною швидкістю 08 - 16 мхв. Перемішування барботажем збільшує розсіювальну здатність.
Густина катодного струму 2-3 Адм2 (оптимальна 2.5 Адм2). Густина анодного струму 15 Адм . В області низьких густин струму осаджуються матові покриття.
Катодний вихід за струмом 100 %.
Швидкість осадження покриття близько 26 мкмгодину при густині струму 2 Адм .
Щоденна періодична фільтрація електроліту (швидкість фільтрації 5обгодину; матеріал фільтра поліспун 5-10 мкм). Фільтри використовуються для видалення оскожів фоторезисту ниток скловолокна зі склотекстоліту пилу з повітря й часток анодного шламу.
Приприготування електроліту
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або знесолену воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі хімікати так і попередньо приготовлені концентрати.
Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 1.2. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів
Вода повністю знесолена
Мідь ()-сульфат-5-гідрат *
Grundeinebner Cupracid BL-CT
Grundeinebner Cupracid BL
* Залізо(Ре): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути підігрітою до 40°С.
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири години реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота зневоднена).
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати Grundeinebner Cupracid BL-CT і Glanzzusatz Cupradd BL.
Доводять об'єм розчину до необхідного рівня.
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму близько 2 Адм ).
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 15 гл.
Перевірку за вмістом Grundeinebner Cupracid BL-CT і Glanzzusatz Cupracid BL проводять методом циклічної вольтамперометрії.
нструкція із застосування Cupracid BL-CT
Високопродуктивний розчин блискучого міднення Cupracid BL-CT що застосовується у виробництві друкованих плат добре відповідає вимогам виробництв по виготовленню друкованих плат завдяки високій розсіювальній здатності. Гальванічне покриття не має внутрішніх напружень пластичне і блискуче ступінь блиску й вирівнювання можуть регулюватися за допомогою варіацій обох добавок. Це можна визначити за допомогою циклічної вольтамперометрії.
При нанесенні покриття з електроліту Cupracid BL - CT. Рекомендується виконувати умови наведені в таблиці 1.3.
Таблиця 1.3. Рекомендовані умови для нанесення покриття з електроліту Cupracid BL-CT
Сталевий аркуш футерований полівінілхлоридом твердим гумуванням пропиленом полиетиленом смолами складних ефірів; сполучні елементи - полівіння хлорид (складний ефір).
Горизонтальне переміщення виробів. Переміщення анодів: вгору-вниз підйом 20 - 40 мм (регульоване) частота підйому 6-20 підйомів (хв. регульоване). Оптимальну величину переміщення виробів визначають експериментальним шляхом.
Повітряне перемішування необхідне (повітря повинно бути очищене від масел і забруднень)
Труба подачі стисненого повітря в розчин розташована паралельно катодній штанзі на висоті приблизно 30 - 80 мм від дна ванни. Вона містить залежно від виду й величини ванни - отвори діаметром близько 1мм з розташуванням один від одного 50 мм зміщених стосовно дна ванни на 30°. Кожна труба має в такий спосіб два ряди отворів які зміщені один проти одного на 25 мм. Рекомендується встановлювати у ванну дві труби для повітряного перемішування.
Зазор між трубами (внутрішній діаметр 20 - 40 мм) повинен становити 100 мм. Найбільш підходящим матеріалом для труб є полівінілхлорид або поліетилен.
Безперервна; мінімум 2 об'єми на годину.
Графіт титан тефлон скло порцеляна.
- 28°С переважно 24°С.
4.4. Коректування складу ванни міднення Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити визначення вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють сіль у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Schering N. Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт. Додавання 04 кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує вміст міді приблизно на 1 гл.
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану кислоту концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л. ванни підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.
Сірчану кислоту додають при помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію ч.д.а. Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів на 6 мгл.
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості води.
Визначення сірчанокислої міді об'ємним тригонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти (трилон Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі дана реакція протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки цьому визначення міді може бути виконано об'ємним методом із застосуванням індикатора мурексида що в еквівалентній точці дає різні зміни забарвлення розчину в синьо- фіолетовий колір.
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4C
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну колбу ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу ємністю 250 мл
розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового оранжевого й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином аміаку долити 3-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя індикатора мурексида й титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном Б до одержання малиново- фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних визначень припустимі розбіжності між якими не повинні перевищувати 1%.
Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до 150-240 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати отриманий розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з рожевої в жовтий.
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчаної кислоти г;
а - кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н NaОН по(теоретично титр 00049) гл;
Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а ртутносульфатний - до негативного полюсів рн-метра. Електроди занурити в розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно по 0.2 мл.
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування мл;
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
Визначення вмісту блискоутворюючої добавки Grundeinebner Cupracid BL-CT
Про вміст добавки Grundeinebner Cupracid BL-CT судять по гарній блискоутворюючій здатності аналізованого електроліту в комірці Хулла.
Випробування з коміркою Худла
Випробування проводять при русі електроліту при 22 - 25°С на контрольній пластині при 2А та напрузі від 28 до 30 В. Тривалість міднення 10хв. Як анод використовують мідь леговану фосфором як катод (випробувальна пластина) - мідну пластину подряпану латунною щіткою.
Головні компоненти які визначають роботу електроліту:
Glanzzusatz Cupracid BL-CT.
Забруднення сторонніми металами типу: цинк залізо нікель несуттєво впливають на роботу ванни.
Комірка Хулла ємністю 250 мл виготовляється із кислотостійкого матеріалу (оргскло вініпласт) і має наступні розміри в мм (рис.1)
Рис 1.1. Комірка Хулла Катод - мідна пластинка розміром 100x70мм анод - пластинка з фосфорованої міді АМФ розміром 50x70 мм.
В комірку Хулла налити 250 мл аналізованого електроліту міднення. Установити ретельно знежирені віденським вапном декапійовані в розведеній сірчаній кислоті (1:10) промиті проточною й дистильованою водою анод і катод. Електроліз вести при перемішуванні тривалістю 10 хв при струмі 1 А. Після цього катод промивають водою й сушать фільтрувальним папером. Якість покриття визначають візуально. Покриття повинне бути блискучим в інтервалі 1-5 Адм . Про зниження концентрації добавки свідчить розповсюдження підгару й поява матових плям в області 4-5 Адм2. При передозуванні добавки при густинах струму вище 1 Адм2 осаджуются матові покриття.
Догляд за електролітом і його коректування Регулярно (1-2 рази на місяць залежно від інтенсивності роботи ванни) хімічним аналізом визначають вміст міді сірчаної кислоти хлориду натрію добавки Grundeinebner Cupracid BL-CT і при необхідності коректують згідно даним аналізу.
Переміщення деталейелектроліту Потрібна повітряна продувка рекомендується додаткове переміщення катодних штанг для поліпшення обтікання повітрям поверхонь деталей.
Горизонтальне переміщення 100 мм25 25
Вертикальне переміщення 60 мм25 30
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 мгод на кожний метр довжини катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має два ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50 мм . Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм. ПХВ або полиетилен придатні
Висока якість покриттів досягається застосуванням мідних анодів марки АМФ легованих фосфором використаються холоднокатані аноди які випускаються за ГОСТ 760-70 або гарячекатані (ТУ 48-21-5045-76) у вигляді пластин. Можливе застосування кускових анодів у титанових кошиках.
Таблиця 1.4. Відсоткова кількість домішок в анодах АМФ
Добавка фосфору виконує три функції:
Сприяє розкисленню мідного зерна при прокаті анодів що попереджає шламоутворення;
Одновалентна мідь що утворюється поблизу анодів зв'язується в нерозчинну сполуку Сu3Р яка утворює темну анодну плівку. Ця плівка не перешкоджає анодному утворенню Сu2+ але при цьому попереджає реакцію диспропорціонування;
Плівка запобігає анодному окислюванню ПАР.
При порушенні цілісності анодної плівки анодів АМФ у ванну завішуються заготовки склотекстоліту (фольгованого) і проробляється при робочих густинах струму до одержання рівномірної анодної плівки на анодах. А також перед зануренням у робочу ванну аноди рекомендується проробляти (при густині струму 1 Адм2) для формування на поверхні щільної чорної плівки та видалення неякісних анодів.
Для запобігання нагромадження анодного шламу необхідна постійна або періодична фільтрація електроліту.
Аноди використовуються в кошиках зі спеціального кислотостійкого повністю синтетичного матеріалу.
Вплив інших компонентів
Добавка хлоридів (у вигляді хлориду натрію ч.д.а.) може здійснюватися тільки після попереднього аналітичного обстеження ванни відповідно до інструкції по проведенню аналізів “Ванни кислого міднення”.
Нестача (концентрація нижче 30 мгл): веде до рельєфного за формою покриття в області 0-60 мм і завуальованим покриттям при низьких густанах струму.
Надлишок: по контрольній пластині не виявляється. Випробовується при 300 мгл.
При занадто низькому вмісті міді є тенденція до нагару при високій густині струму (наприклад при 40 гл міді область 0 - 8 мм матова)
Занадто високий вміст міді не проявляється на контрольній пластині однак на практиці виникає тенденція до викристалізації сульфату міді (СuS04-Н20).
Нестача сірчаної кислоти проявляється через підвищену напругу (наприклад при 30 гл сірчаної кислоти - 46 В). Крім цього виникає також деяка тенденція до нагару. Занадто високий вміст сірчаної кислоти не виявляється на контрольній пластині. На практиці наступає швидке пасивування анодів.
Вплив сторонніх металів
ЗАЛЗО ЦИНК НКЕЛЬ:не впливають на мідне покриття
(випробовування по залізу до 20 гл цинку й нікелю до 4гл).
ХРОМ: невеликі кількості шестивалентного хрому у ванні знижують і підвищують тільки витрату добавок.
Блискоутворювач Glanzzusats Cupracid
Кількість блискоутворювача Glanzzusats Cupracid необхідну для коректування електроліту можна встановити й експериментальним шляхом додаючи блискоутворювач порціями по 005 гдм3 до відновлення осадження напівблискучого або блискучого покриття на друкованих платах або за даними електролізу в комірці Хулла.
Очищення електроліту
Основними джерелами забруднень є органічні речовини що попадають в електроліт при розчиненні фоторезистів фарб і матеріалів друкованих плат а також продукти розкладання добавки. Для запобігання нагромадження органічних забруднень рекомендується періодично фільтрувати розчини через вугільну тканину «БУСОФИТ». Частота контролю 2 рази на місяць. При нагромадженні в електроліті 4-5 гл органічних речовин необхідно робити очищення.
Для очищення в електроліт додають 30% перекис водню з розрахунку 3- 5млл і залишають на 4-5 годин при температурі 60-70°С для повного розкладання перекису. Потім додають активоване вугілля 3-5 гл включають барботаж на 6-7 годин. Після цього фільтрують через щільний подвійний хлориновий фільтр і вводять нову порцію блискоутворювача. Чистий електроліт проробляється при густини струму 2-4 Адм2 біля 2-3 А* годл.
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті Таблиця 1.5. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Можливі причини їхнього утворення
Погане зчеплення мідного покриття
Неякісна підготовка поверхні перед гальванічним мідненням. Тривала витримка деталей в електроліті без струму.
Поліпшити підготовку поверхні друкованої плати перед гальванічним мідненням.
Завищена температура електроліту.
Привести температуру електроліту у відповідність із вимогами.
Проробити електроліт при 3=1Адм2 застосовуючи технологічні заготовки до зникнення дефекту.
Обробити електроліт активованим вугіллям з наступною фільтрацією.
Поява поверхневих дефектів типу рисунка ("муар" мідного покриття).
Проробити електроліт при )=1Адм2 застосовуючи технологічні заготовки до зникнення дефекту.
Наявність непокритих областей біля отворів.
Присутність завислих часток в електроліті.
Зробити фільтрацію електроліту.
Шероховатість покриття.
Завищена густина струму.
Знизити густину струму й увести перемішування.
Підгорілі місця й дендрити по контуру й на поверхні друкованої плати.
Мала концентрація блискоутворюючої добавки.
Додати необхідну кількість блискоутворюючої добавки. Застосувати додаткові екрани.
Технологічні особливості при мідненні друкованих плат
З метою одержання високоякісних покриттів при мідненні друкованих плат рекомендується дотримувати таких технологічних особливостей.
Робити щодня підрахунок пройдених через електроліт ампер-годин і корекцію блискоутворюючої добавки.
Робити контроль товщини гальванічного покриття за допомогою шліфів службою ЦЗЛ (центральна заводська лабораторія) не рідше 1 раз на тиждень.
Розташовувати заготовки друкованих плат у ванні гальванічного міднення паралельно поверхні анодів. Не допускається екранування друкованих плат одна з одною. Катодна штанга повинна бути розташована симетрично щодо анодних штанг.
Щоб уникнути підгарів” осаджуваної міді 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 менше 150мм. Допускається для гальванічного міднення використовувати відпрацьовані аноди застосовуючи пристосування типу перфорованих кошиків зі сплаву ВТ 1-0.
Плати що мають по контуру друковані елементи та схеми розміром 02 мм і менше а також одиночно виступаючі контактні площадки завішувати в ванну гальванічного міднення з екранами що перебувають на полі заготовки по її контуру. Рекомендується застосовувати додаткові діелектричні екрани або екрани з мідного дроту D - 08 - 1 мм (ГОСТ 2112-79) знизу та з боків заготовок особливо в місцях нерівномірного розподілу провідників відповідно до вказівки в маршрутній карті (МК) на деталь. Мідний дріт розташовувати по контуру заготовки по два витка з кожного боку а також по полю заготовки при наявності на ньому ненасичених ділянок.
Завішувати у гальванічні ванни заготовки одного найменування. При необхідності завішування друкованих плат різних найменувань підбирати заготовки що мають приблизно однакову поверхню металізації та розташування елементів схеми. Підбір металізованої поверхні робити за картотекою.
При розрахунку величини струму на деталь ураховувати поверхню малюнка схеми технологічних елементів дротових екранів.
Виконувати 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.
Виконувати контроль якості покриттів друкованих плат на підкладці з бавовняної тканини за допомогою мікроскопа при збільшенні 5 -10х.
Пакувальний папір для перекладання заготовок друкованих плат повинен бути не менше розміру заготовки та не мати на своїй поверхні забруднень у вигляді жирових плям залишків солей і т.п. Щоб уникнути лущення плівкового фоторезисту розрив між проявленням СПФ та гальванічною металізацією повинен бути не більше ніж 3 доби.
Робити видалення органічних домішок у ваннах гальванічного міднення відповідно до інструкції та затвердженого графіка. Аноди перед обробкою вивантажити з ванни.
Операція гальванічної металізації виконується безупинно. Не допускається розрив між окремими переходами операції.
Виконувати роботу на хіміко-гальванічній лінії тільки при включених системах погойдування фільтрації розчинів барботування стежити за роботою дозаторів гальванічних ванн.
Не рідше одного разу на місяць перевіряти надійність електричних з'єднань на ванні та поверхнях які контактують на пристосуваннях. Робити контроль пластичності мідного покриття отриманого з електроліту гальванічного міднення з добавкою Cupracid BL-CT не рідше одного разу в тиждень. Гальванічна мідь повинна витримувати не менш чотирьох перегинів у противному випадку необхідно зробити хімічний аналіз електроліту та корекцію його за даними аналізу. При невідновлюваному порушенні пластичності міді електроліт підлягає заміні.
Для фільтрування розчину гальванічного міднення допускається використовувати фільтри цехового виготовлення для чого каркас фільтруючого елемента обертається поліпропіленовою тканиною чергуючись шарами фільтрувального паперу.
При запуску ДП нових замовлень робити контроль струму за допомогою приладу 29П - 0379 шляхом завішування його на "супутник" лінії одночасно із друкованими платами.
При збої в роботі гальванічної лінії «Діна плюс - 130» необхідно вручну вивантажити плати з ванни лінії промити висушити та зробити контроль якості металізації в отворах друкованих плат на відповідність ТТК 03031:
а) при відсутності металізації в отворах плат друкованого монтажу списати плати в техвідходи;
б) при наявності металізації в отворах зробити повторну обробку згідно технологічного процесу.
Методи контролю якості мідного покриття на ДП
Для забезпечення якості продукції яка випускається на підприємстві крім перевірки якості готового виробу існує поопераційний контроль. Неруйнівний метод контролю товщини металізації отворів є одним з його видів. Даний контроль здійснюється за допомогою установки «Caviderm».
Призначення установки:
Прилад «Caviderm» фірми РА призначений для виміру товщини металізації по міді в отворах ДП у процесі гальванічного міднення а також на витравлених платах покритих сплавом олово - свинець.
Основним вузлом у приладі " Caviderm " є мікромметр модель СД-6 із цифровою індикацією.
Пробник модель СДП-8 являє собою систему зондів метою яких є забезпечення надійного контакту із металізованим отвором. Таких зондів 4два з них є тоновими інші два - контакти напруги. Вимірювана напруга
використовується для обчислення опору металізації в отворах і відтворюється на цифровому індикаторі основного пристрою СД-6 у мікроомах.
Специфікація зондів моделі СДП-8 дозволяє робити виміри на ДП із товщиною металу (склотекстоліту) min. 0.75 мм - шах. 2.0 мм.
Методика перевірки товщини металізації в отворах ДП:
ДП що надходять на вимір товщини металізації в отворах повинні бути чистими та сухими.
Показання повинні зніматися тільки в наскрізних металізованих отворах які не з'єднані з іншими отворами.
На платах виготовлених позитивним методом виміри товщини металізації по міді в процесі виробництва виконуються на спеціальних технологічних отворах при цьому необхідно зробити ізоляцію мідного покриття в отворі з однієї сторони плати від всіх інших отворів і мідних покриттів круговою фрезою.
Металізацію вважають задовільною якщо показання приладу не перевищують даних наведених у таблиці 2.6.
Таблиця 2.6. Задовільні показання приладу Caviderm”
Товщина склотекстоліту мм
Показання приладу мкОм
* - відповідає товщині металізації 20 мкм.
При одержанні в контрольних отворах заниженої товщини металізації число контрольованих плат подвоїти.
При одержанні у всіх контрольованих отворах заниженої товщини металізації ДП повторно направити на операцію гальванічного міднення.
Для вимірів товщини металізації по міді в отворах ДП покритих ПОС використовують витравлені і освітлені плати.
Допускається для вимірів товщини металізації в отворах використовувати оплавлені плати виготовлені методом металізації наскрізних отворів.
Розрахунок товщини металізації в отворах не зазначеної в додаткових таблицях робити по розрахунковій лінійці прикладеної до приладу "Саviderm".
Опір металізованих отворів ПП виготовлених методом металізації наскрізних отворів повинні бути не більше величин зазначених у таблицях також доданих до приладу " Саviderm ".
Визначення пластичності мідного покриття:
Для проведення цього випробування електроосаджують 005 мм міді на квадратну пластину з нержавіючої сталі зі сторонами 30 см. Потім фольгу знімають і розрізують на шість смужок центральної частини фольги кожну розміром 25415 см. Кожний із шести зразків згинається вперед та назад протягом однієї осі на 180°. Мідь вважається пластичної якщо зразок витримує чотири вигини без утворення тріщин.
Карта технологічного процесу гальванічного міднення ДП
Роботи по цих технологічних операціях проводяться в приміщенні яке відповідає вимогам ОСТ.4ГО.091.245. Стіни колони повинні бути облицьовані керамічним кахлем на висоту 2 м. Верхня частина стін та стеля повинні бути вкриті емалевими фарбами. Підлога має бути багатошаровою із ребероїдними та бітумними прошарками та керамічним кислототривким кахлем.
До самостійної роботи допускаються гальваніки III—V розряду які вивчили Комплект документів та нструкцію для робочих гальваніків що обслуговують гальванічну установку «Діна плюс -190» - УФСИ.25272.00132.
Температура 18—25 °С вказана в режимах технологічного процесу і є оптимальною температурою повітря яку необхідно підтримувати в приміщенні. Температура робочих розчинів у цьому разі не вимірюється. Якщо вказана інша температура то вона відноситься до розчинів або режимів сушки і її необхідно контролювати за встановленими датчиками.
Приступати до роботи тільки після досягнення ваннами робочої температури.
Розчини та електроліти які використовуються в роботі готує та коректує бригада коректувальників за розрахунками та вказівками начальника лабораторії.
Хімічні аналізи робочих розчинів та електролітів виконує лаборант хімічних аналізів. Результати аналізів записують в журнал проведення аналізів. Аналізи виконуються згідно графіка проведення аналізів.
Вимоги з техніки безпеки
Для попередження отруєнь:
Роботу виконувати тільки при ввімкнутій системі припливно-витяжної вентиляції яка забезпечує вміст в повітрі шкідливих парів нижче гранично - допустимої концентрації.
Для попередження пожежі:
Робоче місце повинно бути обладнане первинними засобами пожежогасіння (пінний вогнегасник ОХП-О ящик із піском).
Робоче місце повинно бути забезпечене інструкцією з охорони праці.
Для попередження хімічних опіків:
Всі роботи виконувати в спецодязі ГОСТ 12.4.103-83 фартуху ГОСТ 12.4.029-76 гумових рукавичках ГОСТ 20010-74.
При нанесенні покриттів дотримуватись вимог інструкцій з охорони праці № 243 для робочих по хімічному та електрохімічному знежирюванні № 43 для травильників № 240 для робочих на кислих ваннах.
Обробка заготовок друкованих плат в гальванічному ряду хіміко- гальванічної установки Діна Плюс 190
Заготовки друкованих плат які пройшли операцію нанесення малюнка схеми й операції ретуші та коректування захисного шару плівкового фоторезисту на ділянках фотодруку та ретуші на підставках надходять на обробку в гальванічному ряду гальванічної установки Діні Плюс 190
В гальванічному ряду здійснюються операції блискучого гальванічного міднення Cupracid BL-СТ та олов'янення Sulfotech Т-S з наступною сушкою.
Промивка заготовок друкованих плат очищеною водопровідною водою виконується в автооператорі.
Операції переносу заготовок друкованих плат із ванни в ванну обробка заготовок друкованих плат в робочих ваннах скапування розчинів в ванни промивки заготовок друкованих плат очищеною водопровідною водою під тиском виконує автооператор згідно циклограмі. Час обробки заготовок друкованих плат в гальванічному ряду ~ 1 година 30 хвилин.
Гальванічне міднення
Монтувати заготовки друкованих плат в пристрої. Заготовки БДП та ДДП з товщиною діелектрика > 15 мм монтувати в пристрої за 2 бокизаготовки для забезпечення надійного контакту та для уникнення загублення заготовок робочих ваннах.
Порахувати величину оброблюваної поверхні з однієї та з іншого боку загрузки.
Ввести програму обробки заготовок друкованих плат в пульт керування.
Обробити заготовки друкованих плат в кислому очищувачі мідної поверхні Sauer Reinigung FR:
Кислота сірчана х.ч.300-380 глtt = 20-45 °С
Sauer Reinigung FR80-100 гл= 3-6 хв.
Промити заготовки друкованих плат очищеною водопровідною водою: = 05-1 хв.
Обробити заготовки друкованих плат в очищувачі мідної поверхні AtzzeinigerSecurigant:
AtzzeinigerSecurigant 40-100 глt=20-40°C = 05-4 хв.
Допускається очистку мідної поверхні проводити в розчині складу: Персульфат натрію25 гл
Гідросульфат натрію25 гл
Режим обробки такий як і при обробці AtzzeinigerSecurigant.
Промити заготовки друкованих плат очищеною водопровідною водою: ф = 05-1 хв.
Кислота сірчана50-100 глt = 18-25 °С
Основне гальванічне міднення Cupracid BL-CT:
Мідь Сu2+12-22 глt= 22-28 °С
Кислота сірчана200 - 260 глі= 10 - 30 Адм2
Cupracid BL-CT Einebner8-18 млл~ 60 хв.
Cupracid BL Glanzzusatz02 - 08 млл
Хлор-йони40 - 60 мгл
Безперервна фільтрація
Спеціальні мідні аноди із вмістом фосфору 002 - 006 %.
Промити заготовки друкованих плат очищеною водопровідною водою = 05 -1 хв.
Гальванічне олов'янення
Кислота сірчана50—100 гл t=18—25°С
Гальванічне оловянення:
Кислота сірчана х.ч.160 - 200 глt=18 - 25°С
Олово Sn2+15- З0 гл=85 хв.
Добавка STH Zusatz30- 60 глі=2 Адм2
Добавка Sulfotech SP Zusatz 30 - 80 гл
Промити заготовки друкованих плат очищеною водопровідною водою
Сушити заготовки друкованих плат: і = 65 - 70°С
Демонтувати заготовки друкованих плат.
Склад розчину і концентрація
Назва або хім. формула
Монтувати заготовки ДП в пристрої
Обробити заготовки ДП у кислому очищувачі мідної поверхні Sauer Reinigung FR
Кислота сірчана х.ч. H2SO4 Sauer Reinigung FR
Промити заготовки ДП проточною водою
Очищена водопровідна вода
Обробити заготовки ДП в очищувачі мідної поверхні
AtzzeinigerSecurigant
Активувати поверхню заготовок ДП у кислому розчині
Кислота сірчана H2SO4
Електрохімічно наростити шар міді струмопровідного рисунка ДП
Сірчана кислота H2SO4
Cupracid BL-CT Einebner
-18 мл 02-08мл 007-01
Таблиця1.7.Технологічна карта процесу гальванічного мідненя
Г альван і чне олов’янення
Нанести металорезист на струмопровідний рисунок ДП
Кислота сірчана х.ч.H2SO4
Промити заготовки ДП в непроточній воді
Сушити заготовки ДП в потоці нагрітого повітря
Демонтувати заготовки ДП з пристроїв
Вибір основного обладнання для гальванічного міднення друкованих плат
Вибір обладнання обумовлюється характером обробки деталей обсягом завдання а також прийнятим технологічним процесом.
Коли виробнича програма невелика менша ніж 4 м год то використовують механізовані лінії та ванни з ручним обслуговуванням. У багатосерійних виробництвах для нанесення гальванопокриття на великі партії однотипних деталей використовують кареточні автоматичні лінії. У тих гальванічних цехах де часто змінюється номенклатура деталей та види покриттів а виробнича програма перевищує 4 м2год використовують автоматичні автооператорні лінії з програмним управлінням.
Автоматична лінія в загальному випадку містить такі складові: ванни для хімічної та електрохімічної обробки деталей автооператори (маніпулятори) сушильну камеру завантажувально-вивантажувальний пристрій систему вентиляції металоконструкцію систему трубопроводів площадку обслуговування командоапарат (або іншу систему програмного управління) допоміжне обладнання (ємкості для приготування електролітів запасні ємкості фільтрувальні установки теплообмінники насоси і т. ін.).
У залежності від продуктивності автооператорні лінії можуть мати один або декілька автооператорів. Вони розташовуються над ваннами або збоку ванн.
Ванни з розміщеними між ними вентиляційними відсмоктувачами розташовують довшою стороною перпендикулярно до осі лінії. Усі комунікації із запірною і регулюючою арматурою (трубопроводи води пари стисненого повітря каналізації) розташовують збоку ванн під площадкою обслуговування.
Одним з основних елементів лінії є автооператор який призначений для транспортування деталей по технологічних позиціях для хімічної електрохімічної обробки їх поверхні та для нанесення покриття.
Автоматичні автооператорні лінії (АОЛ) класифікуються за типом автооператора.
Підвісні автооператори переміщаються по напрямних рейках над ваннами. У цьому типі АОЛ доступ до ванн відкритий з двох боків що зручно для їх експлуатації а близькість маси автооператора та переношуваного вантажу до опорної поверхні рейкових шляхів забезпечує стійкість як самого автооператора так і вантажу в процесі його транспортування.
Кріплення напрямних шляхів двояке: до спеціальних вертикальних стояків або ж до елементів перекриття цеху. АОЛ з кріпленням напрямних шляхів до перекриття цеху є кращими. Вони придатні для обслуговування ванн практично любої довжини та висоти. У порівнянні з іншими типами ліній площа яку вони займають менша на 20-30% а металомісткість їх менша на 10-15%. Найбільш доцільно лінії цього типу використовувати при масі транспортованого вантажу від 200 до 2000 кг.
Портальні автооператори використовують у лініях розташованих у низьких виробничих приміщеннях та в лініях з ваннами великих розмірів і масою транспортованого вантажу більше 2000 кг. Кріплення шляхів для переміщення автооператора в цих лініях також двояке: до стояків металоконструкцій або ж до кронштейнів які монтуються безпосередньо до корпусів ванн.
Лінії з портальними автооператорами мають ряд недоліків:
- утруднення обслуговування ванн;
- більш швидке корозійне руйнування автооператора внаслідок його близькості до дзеркала електроліту;
- ускладнена конструкція приводу горизонтального переміщення автооператорів.
Лінії з консольними автооператорами за переважним використанням займають проміжне місце між лініями з підвісними операторами і портальними. У лініях цього типу автооператори переміщаються по напрямних шляхах які установлені на металоконструкції з одного боку ванн а вантажозахватний механізм автооператора виконаний у вигляді консолі яка проходить над поверхнею ванн. Основною перевагою лінії цього типу є їх компактність особливо при малих габаритах ванн та невеликій вантажопідйомності автооператорів. Недоліки АОЛ цього типу - нечітка стабілізація вантажу при його переміщені та утруднене обслуговування ванн з боку розташування метапоконструкцій. Лінії з консольними автооператорами рекомендується використовувати при довжині ванн не більше 1600 мм. і масі вантажу до 200 кг.
На ділянці гальванічного міднення друкованих плат передбачається використовувати автоматичну лінію модульного типу із гнучким циклом програмним управлінням та підвісним автооператором «Діна плюс-130». Гнучкий модуль керування означає те що зміна режимів роботи здійснюється шляхом програмування. Автомат із програмним управлінням може одночасно виробляти декілька видів покриттів або одне покриття з різною тривалістю процесу що є його перевагою перед автоматами інших типів.
Хіміко-гальванічний і гальванічний модулі являють собою ряд послідовно з'єднаних ванн різного призначення: ванни для хімічної обробки ванни промивання ванни електролітичної обробки сушильні пристрої.
Для переміщення плат на лінії передбачено два автооператори: один на хіміко-гальванічному модулі один на гальванічному. Плати безпосередньо кріпляться гвинтами а підвіски закріплюються на гальванічні штанги уздовж лінії й вертикально в площині ванн відповідно до заданого технологічного процесу.
Ванни обладнані різним додатковим устаткуванням: контрольно- вимірювальними приладами фільтрувальними насосами витяжними пристроями барботерами - для перемішування електроліту стисненим повітрям.
Для ванн хімічного гальванічного міднення передбачене електропідігрівання електроліту. Використовуються спеціальні пристрої в автооператорі для промивання плат водою під тиском. Елементи підключення керування обслуговування та індикації додаткового обладнання в основному монтуються в комутаційних шафах.
Ванна для нанесення мідного покриття обладнується пристроєм фільтрації всі частини якого що контактують із електролітом виготовлені з кислотостійких матеріалів.
Гальванічна лінія для покриття друкованих плат обладнана хиткими катодними штангами що рухаються з лінійною швидкістю 08 - 16 мхв при амплітуді качання - 25-35 мм і частоті -12-25 подвійних ходів у хв.
Підвісні пристосування жорстко кріпляться на катодній штанзі а друковані плати - жорстко кріпляться до підвісних пристосувань за допомогою нарізного з’єднання. Конструкція підвісних пристосувань забезпечує гарне стікання розчинів а ізолюючий підвіску матеріал має міцне зчеплення з металом без щілин та зазорів.
Аноди поміщають у чохли або кошики. Як матеріал для анодних чохлів застосовуються сепаратори-конверти з високопористого поліетилену за ТУ 6-503- 237-83.
Як джерела постійного струму повинні використовуватися випрямлячі коефіцієнт пульсації випрямленого струму яких не перевищує 10%. Необхідно враховувати те що мінімальні пульсації випрямленого струму виходять тоді коли випрямляч працює при навантаженні що більше половини номінальної. Керування струмом виконується індивідуально для кожної ванни з пульта керування або ж у ручному режимі із шафи джерел. Завдання струму виконується шляхом запису в пульт керування оброблюваної площі матеріалу.
Всі рухи (підйом підвісок перенос із ванни в ванну та опускання) автооператор здійснює за визначеною циклограмою складеною на основі технологічного процесу.
Очищення мідевмісних стічних вод
Очищення стічних вод від іонів важких металів здійснюється шляхом переводу іонів важких металів в малорозчинні сполуки (гідроксиди або основні карбонати) при нейтралізації стічних вод за допомогою різних лужних реагентів (гідроксидів кальцію натрію магнію оксидів кальцію карбонатів натрію кальцію).
При нейтралізації кислих стічних вод вапняним молоком що містить значну кількість СаСОз а також розчинами соди деякі іони важких металів (наприклад Сu та ін.) осідають у вигляді відповідних основних карбонатів вони менш розчинні у воді ніж відповідні гідроксиди. Тому при утворенні основних карбонатів відбувається більш повний перехід іонів важких металів у малорозчинну форму. Крім того основні карбонати більшості металів починають осідати при більш низьких значеннях рН ніж відповідні гідроксиди.
Практикою очистки стічних вод встановлено також що при сумісному осадженні гідроксидів двох або декількох металів при одному і тому ж значенні рН досягаються кращі результати ніж при окремому осадженні кожного із металів.
Осадження нерозчинних сполук що утворюються в процесі реагентної обробки здійснюється у відстійниках (зазвичай вертикальних можна в тонкошарових поличкових відстійниках). Тривалість відстоювання складає не менше двох годин.
Дня прискорення освітлення нейтралізованих стічних вод рекомендується добавляти до них синтетичний флокулянт - поліакриламід у вигляді 01%-ного розчину) в кількості 2-5 г на 1 м стічних вод в залежності від вмісту іонів металу (чим менша сумарна концентрація іонів металів тим більша доза флокулянта). Додавання поліакриламіду до стічних вод рекомендується проводить перед їх потраплянням у відстійник (після їх виходу з камери реакції).
Вологість осаду після відстійника становить 98 - 995 %. Для зниження вологості осаду рекомендується додаткове відстоювання в шламоущільнювачі протягом 2-3 днів. Осад з шламоущільнювача подається на вузел зневоднення (вакуум- фільтрація фільт-пресування центрифугування). Вологість осаду після вакуумфільтра становить 80-85 % після центрифуги 72-79% після фільтр-пресу 65-70%
Проект також передбачає регенерацію розчинів травлення міді із пробільних місць що є дуже актуальною проблемою для виробництв друкованих плат.
Розглянемо електрохімічний спосіб регенерації відпрацьованого міднохлоридного розчину травлення. Цей спосіб є досить перспективним тому що крім регенерації розчину він забезпечує можливість утилізації міді у вигляді катодного осаду.
Спосіб полягає в пропущенні постійного струму через електролізер із графітовими електродами розділеними катіоновою мембраною.
На рис.1.3. наведена схема процесу регенерації міді з кислого розчину.
Рис.1.3. Схема очищення мідевмісних стічних вод методом електрохімічної регенерації Т - теплообмінники; Тр - лінія травлення міді; С - сепаратор; В - камера вивантаження мідного порошку; К - катод електролизера; А - анод електролизера; Мк - катіонова мембрана.
Відпрацьований травильний розчин з установки травлення охолоджений у теплообміннику направляється в анодний простір електролізера де половина іонів міді (Сu+) окисляється на графітовому аноді до Сu+ а друга половина внаслідок електродиаліза через катіонову мембрану проникає в катодний простір і на графітовому катоді відбувається відновлення Сu+ до металу Сu°. Розряд іонів С2+ на катоді менш ймовірний тому що він відбувається при більш негативних потенціалах ніж розряд іонів Сu2+. Розчин збагачений іонами Сu2+ через теплообмінник вертається в травильну установку. Циркуляція розчину в католіті здійснюється лише для його охолодження. Мідь на графітовому катоді осаджується у вигляді порошку (вміст міді 998%) і періодично скидається в сепаратор а потім і в лоток звідки вивантажується для утилізації.
Електрохімічна регенерація більш раціональна ніж хімічна тому що вона не вимагає витрат матеріалів на окислювання Сu+ і на наступне виділення солей міді що накопичуються в розчині при травленні. Електрохімічна регенерація в такий спосіб здійснюється по реакції зворотній реакції травлення:
Для електрохімічної регенерації відпрацьованого розчину хлорної міді розроблена й поставляється установка АУ-УМ1.249.013-01 продуктивністю 15 кг міді в годину й ДМУМЗ.249.011 продуктивністю 5 кггод максимальний струм 5000 А.
Варто мати на увазі що через істотний недолік установок який полягає в тому що після окислювання на аноді одновалентної міді у двовалентну (стандартний потенціал цієї реакції +015 В) потенціал анода зміщується в позитивну сторону й починається процес виділення хлору (стандартний потенціал +135 В). Кисень внаслідок великої перенапруги на графіті практично не виділяється. Процес регенерації через можливість виділення хлору стає досить небезпечним для обслуговуючого персоналу. Виникає необхідність використання протигаза з найменшою появою запаху хлору й негайного припинення процесу.
Технологічне устаткування
Основним устаткуванням на гальванічній ділянці є хіміко-гальванічна лінія “Діна-Плюс-130” - це високопродуктивна лінія модульного типу по нанесенню гальванічних покриттів на ДП і деталі. Складається з гальванічного хіміко-гальванічного модулів і системи керування “ Діна-Троє-Е” що забезпечує
виконання відповідних функцій. Хіміко-гальванічний і гальванічний модулі являють собою ряд послідовно-з’єднаних ванн різного призначення: ванни для хімічної обробки ванни промивання ванни електролітичної обробки сушильні пристрої.
Ванни постачені різним додатковим устаткуванням:контрольно-вимірювальними приладами фільтрувальними насосами витяжними пристроями барботерами - для перемішування електроліту стисненим повітрям.
Для ванн хімічного гальванічного міднення передбачене електропідігрівання електроліту. Використовуються спеціальні пристрої для промивання плат водою під тиском. Елементи підключення керування обслуговування й індикації додаткового устаткування в основному монтуються в комутаційних шафах.
Для переміщення плат на лінії передбачено три автооператори (транспортні візки): дві на хіміко-гальванічному модулі один на гальванічному. Плати безпосередньо кріпляться гвинтами а підвіски закріплюються на гальванічні штанги уздовж лінії й вертикально в площині ванн відповідно до заданого технологічного процесу - програмою.
Розташування ванн хімічного й гальванічного модулів представлено на плакаті.
Ванна для нанесення олов'яного покриття обладнується пристроєм фільтрації всі частини якого що контактують із електролітом виготовлені з кислотостійких матеріалів.
Гальванічна лінія для покриття друкованих плат обладнана хитними катодними штангами що рухаються з лінійною швидкістю 08-16 мхв при амплітуді хитання - 25-35 мм і частоті -12-25 подвійних ходів у хв.
Підвісні пристосування жорстко кріпляться на катодній штанзі а друковані плати - жорстко кріпляться до підвісних пристосувань за допомогою нарізного з’єднання.
Аноди поміщують у чохли або кошики. Як матеріал для анодних чохлів застосовуються сепаратори-конверти з високопористого поліетилену по ТУ 503- 237-83. Нові анодні чохли ретельно вимиваються в теплій воді для видалення неміцно пов’язаних з основою матеріалу ниток і волосків а також замаслювання.
Як джерела постійного струму повинні використовуватися випрямлячі коефіцієнт пульсації випрямленного струму яких не перевищує 10%. Необхідно мати на увазі те що мінімальні пульсації випрямного струму виходять тоді коли випрямляч працює при навантаженнні що більше половини номінального.
З метою досягнення максимальної продуктивності електроліт міднення застосовується із блискоутворюючими добавками що дозволяють вести процес осадження міді при густинах струму 3 Адм .
Щоб уникнути забруднення електроліту домішками сторонніх металів необхідно строго стежити щоб ніякий метал крім анодів і друкованих плат що покриваються не стикався з електролітом. Не слід допускати падіння плат на дно ванни а плати що впали витягати відразу.
Конструкція підвісних пристосувань забезпечує гарне зтікання розчинів а ізолюючий підвіску матеріал має міцне зчеплення з металом без щілин і зазорів. Не допускається застосування для виготовлення друкованих плат фоторезисту ПВС тому що через велику кількість крапкових проколів на ньому осаджуються погано зчеплені з основою дендрити міді (особливо в електролітах матового міднення).
Організація виробництва в цеху
Проектований цех призначений для виготовлення двосторонніх друкованих плат (ДДП) базовим позитивним комбінованим методом з металізацією отворів на хіміко-гальванічній лінії продуктивністю 160000 штук у рік і фотодруком на базі сухого плівкового фоторезисту - водо-лужного (СПФ - «Riston») прояву.
Для виготовлення ДДП вихідним матеріалом служить склотекстоліт фольгований мідною фольгою (товщина фольги 18 мкм).
Технологічний процес виготовлення ДДП комбінованим позитивним методом здійснюється на наступних виробничих ділянках: механічній підготовки поверхні гальванічній підготовки поверхні нанесення СПФ «Riston» експонування проявку гальванічній зняття СПФ «Riston» травлення зняття олова коректування підготовки поверхні нанесення фотокомпозиції експонування й прояви фотомаски гарячого лудіння з обдувом маркування обробки контуру прийомоздаточних випробувань консервації до упакування.
Допоміжні ділянки: комора прийому деталей матеріальна комора інструментальна комора комора СПФ приміщення зберігання хімікатів приміщення зберігання ЛВЖ комора готової продукції ділянка ремонту оснащення ділянка коректування ділянка електро обслуговування.
Доставка вихідних матеріалів інструментів деталей ЛВЖ і хімікатів із центрального матеріального складу й заводських складів химікатів лаків і ГСМ у корпус здійснюється підлоговими безрейковими засобами - електрокарами причіпними буксованими візками й електровантажниками.
На виробничих ділянках цеху розміщене передове високопродуктивне устаткування відповідно до технологічних операцій виготовлення ДЦП.
Таблиця 1.8. Перелік ділянок операцій і устаткування
Порізка заготівок. Вирубка штампування.
Гільйотинні ножиці 0А-805; Ножиці роликові “Реско”. Прес ДО 2324.
Свердлення отворів на верстатах із ЧПУ.
Свердлильний верстат СМ- 600 свердлильний верстат “Мікроникнув-4” Свердлильний верстат «Schmoll»
Ділянка підготовю поверхні
Підготовка поверхні та відмивання отворів під високим тиском
Механічне зачищення в модулі «Hibass» + відмивання отворів «LS»
гальванічне міднення.
Автоматизована хіміко- гальванічна лінія “Діна + 130”.
Ділянка підготовки поверхні перед нанесенням СПФ «Riston»
Підготовка поверхні.
Механічне зачищення в модулі «Hibass» + підготовю поверхні в установці «AFIC>:
Ділянка нанесення СПФ і експонування
Нанесення СПФ. Експонування.
Нанесення СПФ- ламінування на установці «Dinashim» «Dupont»- принтери експонування
Проявочна установка «Chemcat»
Г альванічна ділянка зняття СПФ
Нарощування шару міді й нанесення металлорезисту (олов’янування)
Автоматизована хіміко- гальванічна лінія “Діна + 130” «АТОТЕСН» Установка зняття СПФ «AFIC»
Зняття металорезисту
Травильна установка «AFIC) Травильна установка «Chemcat»
Ділянка підготовки поверхні
Механічне зачищення в модулі «Hibass» + підготовю поверхні в установці «АИС>:
Ділянка нанесення фото маски «PETERS>
Нанесення фото маски
Напівавтоматичний верстат для нанесення маски «Swecia»
Ділянка експонування
Принтер експонування «Dupont»
Проявочна установка «AFIC»
Ділянка гарячого лудіння
Гаряче лудіння з вирівнюванням припою гарячим повітрям
Установка гарячого лудіння «Сетсо»
Ділянка нанесення знаків маркування й виготовлення трафаретів
Нанесення знаків маркування
Напівавтомат. Верстат для натягу поліестеровий сітки «Swecia» установка ультрафіолетової полімеризації конвеєрного типу «Chemcat».
Ручний верстат для нанесення маркування
Фрезерування на верстатах із ЧПУ
Верстат для фрезерування «СМ-600» і «Місгопіс»
«Мапіа» установка електроконтролю
прийомоздаточних випробувань. Консервація й пакування.
Консервація й пакування.
Стопи монтажника мікростопи.
Ванна із флюсом що консервує і установка запаювання поліетиленової тари “Блискавка”.
Загальна характеристика об'ємно-планувальних рішень виробничого приміщення
Виробничі ділянки цеху розміщені на першому поверсі будинку з висотою стелі 6 м.
У лівому крилі будинку розташовані адміністративно-управлінські кабінети й відділи.
Основними несучими елементами каркаса будинку є залізобетонні колони 400 х 600 мм що опираються на фундаментні блоки із кроком колон 6 х 12 м. Віконні й дверні прорізи в стінах виконуються з урахуванням відповідних стандартів. Світлові рами розташовуються на оцінці 12 м. від рівня підлоги. Розміри віконних прорізів 18 х 36 м. Стіни будинку залізобетонні.
На тих ділянках де можливий витік кислот і інших хімічних речовин на підлогу (гальванічна ділянка ділянка травлення ділянка коректування й ін.) виконується спеціальний протикорозійний хімічний захист підлог і будівельних конструкцій що складається з гідроізоляційного шару що забезпечує водонепроникність підлоги й шару кислототривкої керамічної плитки товщиною 30 мм із закладенням швів замазкою арзаміт так само виконуються зливальні приямки для відводу протоку на очисні спорудження. Все більші отвори в перекритті для проходу трубопроводів повітря у запобіганні потрапляння рідини виконуються з бортиками й хімзахистом.
Ділянки цеху розміщені відповідно до технологічного процесу виготовлення друкованих плат а їхні розміри підібрані відповідно до розташованого на них устаткуванням і числом працюючих інші приміщення спроектовані відповідно до галузевих нормативів. Загальна площа цеху становить 2000 м2 а площа гальванічної ділянки 400 м2. Планування цеху представлене на аркуші 6.
Спроектований цех має можливості для подальшого розширення виробництва й поліпшення якості продукції.

referat.doc

Технологічна частина
1 Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
1.1 Класифікація друкованих плат .
1.2 Загальні вимоги до друкованих плат .
1.3 Конструкційні матеріали для виготовлення друкованих плат
1.4 Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
2 Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах ..
3 Вибір технологічного процесу нанесення мідного покриття на друковані
3.1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
3.2 Активація заготовок друкованих плат в суміщеному розчині.
3.3 Хімічне осадження міді. .
3.4 Розчини для хімічного міднення друкованих плат
3.5 Вибір електроліту для попереднього гальванічного міднення .
3.5.1 Режим роботи електроліту .
3.5.2 Приготування електроліту .
3.6 Вибір і обгрунтування завершальних операцій
4 Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки ..
4.1 Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
4.2 Визначення виробничої програми обладнання .
4.3 Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
4.4 Баланс струму на гальванічній ванні .
4.5 Баланс напруги на гальванічній ванні .. .
4.6 Вибір джерела струму для гальванічної ванни . ..
4.7 Визначення джоулевої теплоти складання балансу
4.8 Тепловий розрахунок гальванічної ванни .
4.8.1 Тепловий розрахунок гальванічних ванн які працюють за кімнатної
4.9 Розрахунок витрат
4.9.1 Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання . ..
4.9.2 Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої
4.9.3 Розрахунок витрат хімічних реактивів . .
4.9.4 Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
4.9.5 Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої
4.9.6 Розрахунок витрат води . .
4.9.6.1 Витрати води на приготування електроліту ..
4.9.6.2 Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
4.9.6.3 Витрати води на промивні операції ..
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу .
1.1 Автоматизація процесу міднення
1.2 Аналіз технологічного процесу міднення як об’єкта автоматизації
1.3 Опис розробленої схеми автоматизації ..
Економічна частина ..
1.1 Техніко-економічне обрунтування проекту виробництва друкованих
1.2. Розрахунок виробничої потужності цеху друкованих плат .
1.3. Розрахунок ефективного фонду робочого часу цеху виробництва
1.4. Розрахунок собівартості продукції . Амортизаційні відрахування
1.5 Розрахунок вартості сировини матеріалів та напівфабрикатів цеху .
1.6 Розрахунок вартості палива та енергії на технологічні потреби цеху
виробництва друкованих плат .
1.7. Розрахунок основної та додаткової заробітної плати виробничих
працівників цеху виробництва друкованих плат із нарахуваннями
1.8. Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію обладнання цеху ..
1.9. Розрахунок цехових витрат .
2. Розрахунок загальнозаводських витрат цеху
Екологічна безпека гальванічного виробництва
1.1Екологічно небезпечні наслідки гальванічного виробництва та напрямки
1.2 Класифікація стічних вод ..
1.3 Ступінь очистки стічних вод. Класифікація методів очистки ..
1.4 Метод очистки стічних вод від іонів міді обраний для розроблюваного
1.5 Основні технологічні параметри процесу очищення
1.6. Технологічна схема очистки
1. Виявлення та аналіз шкідливих небезпечних виробничих факторів на
проектному об’єкті. Заходи з охорони праці ..
1.1. Повітря робочої зони ..
1.2. Виробниче освітлення ..
1.3. Захист від виробничого шуму та вібрації ..
1.4. Електробезпека ..
1.5. Безпека технологічних процесів та обслуговування обладнання ..
1.6. Пожежна безпека ..
2. Визначення кількості повітря яке видаляється бортовими
Список використаної літератури ..
У проекті розроблений технологічний процес попереднього гальванічного
міднення плат друкованого монтажу з використанням сірчанокислого
електроліту з добавками типу Grundeinebner Cupracid BL-CT та Glanzzusatz
Cupracid BL. Цей електроліт характеризується високою розсіювальною
здатністю рівномірним розподілом міді по поверхні плати пластичності та
Для нанесення електролітичного покриття в проекті розрахована
гальванічна двохпозиційна ванна із складу автоматичної лінії Діна плюс
0” з продуктивністю 130 000 платрік.
В проекті передбачено обладнання гальванічної ванни датчиками та
приладами для контролю та регулювання основних параметрів процесу.
Наведена та описана принципова схема очистки промивних мідьвмісних
стічних вод реагентним способом.
Проведений аналіз умов праці робітників на проектованому гальванічному
виробництві і передбачені заходи які забезпечують безпеку праці.
В економічній частині проекту розрахована собівартість нанесення
покриття а також основні техніко-економічні показники цеху з виробництва
плат друкованого монтажу. Рентабельність проектованого цеху становить 17%
при виробництві 130000 шт.рік друкованих плат з одиничною собівартістю
Гальванічні покриття в приладобудуванні. Розробка технологічного
процесу попереднього гальванічного міднення плат друкованого монтажу.
Бутенко О.С – Київ: НТУУ «КП» ХТФ ХЕ-01
Дипломний проект 2014 рік. Кількість сторінок - таблиць –28
рисунків – 2 літературних джерел – .
У проекті розроблений технологічний процес попереднього
гальванічного міднення плат друкованого монтажу з використанням
сірчанокислого електроліту з добавками типу Grundeinebner Cupracid BL-CT та
Glanzzusatz Cupracid BL. Для нанесення електролітичного покриття вибрана
і розрахована гальванічна двохпозиційна ванна із складу автоматичної лінії
“Діна плюс 130” з продуктивністю 130 000 платрік.
В проекті передбачені заходи щодо техніки безпеки автоматизації
параметрів процесу запропонований спосіб очистки стічних вод реагентним
методом розраховані основні техніко-економічні показники.
Ключові слова: попереднє міднення густина струму гальванічна ванна
джерело струму друкована плата сірчанокислий електроліт.
Print Circuit Board Shop. Technology Design of Copper Plating on
Conducting Pattern in Automatic Line.
Baranovska O. - Kyiv: NTUU "KPI" HTF EC -01
Diploma project 2014. Number of pages - and tables - pictures
The project is designed workflow galvanic deposition of copper
coatings on conductive pattern printed wiring boards using sulfate
electrolyte with additives such Grundeinebner Cupracid BL-CT and
Glanzzusatz Cupracid BL. Electroplating calculated the six positional
galvanic baths of automatic line "Dina plus 130 " with a capacity of 140
The project envisages measures for safety and automation of process
parameters the proposed method of sewage treatment by reagent method
followed by post-treatment galvanic-coagulation the main technical and
economic indicators was calculated.
Keywords : copper plating current density plating baths a current
source print circuit board sulfate electrolyte the conductive drawing.
Використана література
Якименко Г. Я. «Технологія виробництва друкованих плат»: Навч.
посібник. – Харків: НТУ «ХП» 2001. - 152 с.
Ильин В.А. «Химические и электрохимические процессы в производстве
печатных плат» - М: Из-во ВИНИТИ 1994. - 142 с.
А. Медведев «Технология производства печатных плат» Москва:
Техносфера 2005 – 360 с.
РСВ 602.71. 3031. Міднення електрохімічне 2006 р.
Методичні вказівки надані фірмою «АТОТЕСН Deutschland GmbH».
Гальванічні покриття у виробництві друкованих плат. Вибір
електролітів технологічні та енергетичні розрахунки при виконанні
дипломного проекту осітньо-кваліфікаційного рівня “”бакалавр”.
Навчальний посібник. Напрям 6.051301 “Хімічна технологія”. Професійна
спрямованість “Технічна електрохімія”. Уклад. Л.А.Яцюк Т..
Мотронюк О.В. Лінючева О.. Букет Ю.Ф.Фатеєєв – К: НТУУ "КП
Под ред. Сухотина А. М. «Справочник по электрохимии». – Л.: Химия
А.М.Когановский Л.А.Кульский «Очистка промышленных сточных вод». –
издательство «Техника». 1981 г.
Метод. вказівки до викон. розділу «Охорона праці» в дипломних проектах
і роботах для студ. хіміко-технол. ф-ту. Уклад.:А. Т. Орленко Н. А.
Праховнік Ю. О. Полукаров. – К.: НТУУ «КП» 2012. – 22 с.
Макаров Г. В. Охрана труда в химической промышлености. – М.: Химия
Безопасность труда в промышлености. К. Н. Ткачук Д. Ф. Иванчук
Р. В. Сабарно. – К.:Техника 1982. – 509 с.
ДП ХЕ0123.1450.00.000 ПЗ

Dokument Microsoft Office Word.docx

Останнім часом з’явилась необхідність організації складних комутаційних схем що пов’язано зі стрімким розвитком науки і техніки протягом останніх десятиліть та створенням малогабаритних приладів мікросхем напівпровідників різноманітних обчислювальних машин. Чим більша складність та функціональна насиченість сучасної апаратури тим вона потребує більшої кількості комунікаційних з'єднань які старим об'ємним способом виконати не можливо. Ця проблема була вирішена широким застосування друкованих плат (ДП). зараз ДП є одним із основних конструктивно-технологічних елементів сучасної радіоелектронної апаратури (РЕА). Удосконалення технології їхнього виготовлення є важливою проблемою виробництва РЕА.
ДП складаються із плоских провідників у вигляді ділянок металізованого покриття розташованого на діелектричній основі які забезпечують з'єднання елементів електричного кола. На них монтується більшість електрорадіоелементів за допомогою напівавтоматичних та автоматичних установок з наступною одночасною пайкою всіх електрорадіоелементів зануренням у розплавлений припій або на хвилі рідкого припою. Отвори на платі у які вставляються виводи електрорадіоелементів при монтажі називаються монтажними. Металізовані отвори що служать для з'єднання провідників розташованих по обидва боки плати називаються перехідними.
Застосування ДП дозволяє: збільшити щільність монтажних з'єднань і зменшити розміри виробів; одержати друковані провідники які екранують поверхню та радіоелектронні елементи в одному технологічному циклі; виробництво приладів з гарантованою стабільністю та повторюваними електричними характеристиками; збільшити стійкість до кліматичних і механічних умов; уніфікувати та стандартизувати конструктивні технологічні рішення; збільшити надійність апаратури; зменшити матеріалоємність і собівартість продукції.
До ДП пред'являють ряд вимог по точності розташування струмопровідного рисунка по величині опору ізоляції діелектрика по механічній міцності і т.д.
Однією з основних вимог є забезпечення здатності до пайки що досягається вибором відповідного гальванічного покриття та технологією металізації тому у виробництві ДП особлива увага приділяється хіміко-гальванічним процесам. Виготовлення ДП здійснюється хімічним електрохімічним або комбінованим способами. У даному дипломному проекті розглянуті різні технології виробництва ДП та спроектований цех по виготовленню ДП комбінованим позитивним методом розроблена технологія гальванічного міднення в автоматичній лінії продуктивністю 120 тисяч штук плат на рік.
Проектований цех забезпечує такі вимоги як мікромініатюризація та автоматизація виробництва технологія виробництва підібрана з підвищеною вимогливістю до щільності монтажу плат точності відтворення малюнка друкованої схеми її механічним та електричним характеристикам надійністю ДП зниженню трудомісткості і матеріалоємності. Гальванічну дільницю цеху передбачається обладнати хіміко - гальванічною автоматичною лінією «Діна плюс - 190» виробництва фірми «АТОТЕХ» ФРГ яка відповідає всім європейським стандартам і має ряд переваг у порівнянні з вітчизняними аналогами.
нші ділянки цеху також передбачається обладнати сучасним технологічним обладнанням описаним у розділах проекту. За рахунок цього в проектованому цеху є широкі можливості подальшого вдосконалювання методів конструювання застосування інтенсивних технологій а також підвищення якості ДП у цілому.
Проектом передбачені заходи щодо охорони праці розраховані техніко- економічні показники проектованого проекту запропонована технологія очищення стічних вод.
Технологічна частина
1. Види друкованих плат та вимоги які ставляться до них
Конструктивно-технологічні особливості друкованих плат досить різноманітні. В залежності від кількості створених друкованих шарів ДП поділяються на одно- двобічні і багатошарові.
Однобічні друковані плати (ОДП) виконуються на шаровій пресованій або литій рельєфній основі без металізації або з металізацією монтажних отворів. Плати виготовлені на шаровому діелектрику прості за конструкцією та економічні за витратами матеріалів і енергоресурсів. їх використовують для монтажу побутової радіоапаратури блоків живлення та інших приладів. Невеликі витрати технологічність і нагрівотривкість мають рельєфні (тримірні) литі ДП на одному боці яких розташовані елементи друкованого монтажу а на іншому - об’ємні елементи (корпуси з’єднувачів периферійна арматура для кріплення деталей і ЕРЕ тепловідводи та ін.). в цих платах за один технологічний цикл створюється вся конструкція з монтажними отворами та спеціальними заглибленнями для розміщення ЕРЕ що монтуються на поверхні.
Двобічні друковані плати (ДДП) мають провідний рисунок на обох боках діелектричної або металевої основи. Електричний зв’язок шарів друкованого монтажу виконується за допомогою металізації отворів. Двобічні ДП мають підвищену щільність монтажу і надійність з’єднань. Вони використовуються у вимірювальній техніці системах керування і автоматичного регулювання. Розташування елементів друкованого монтажу на металевій основі дозволяє вирішити проблему тепловідводу у великострумовій та радіопередаючій апаратурі.
Багатошарові друковані плати (БДП) складаються з почергових шарів ізоляційного матеріалу і повідного рисунка з’єднаних клейовими прокладками в процесі пресування в монолітну структуру. Електричний зв’язок між провідними шарами виконується спеціальними об’ємними деталями друкованими елементами або хіміко-гальванічною металізацією.
Гнучкі друковані плати (ГДП) оформлені конструктивно як ОДП або ДДП але виконані на еластичній основі товщиною ОД-05мм. Виробляють їх тільки в тих випадках якщо вони працюють в умовах вібрації багатократних згинань або коли ЕРЕ необхідно надати компактної вигнутої форми. Різновидом ГДП є гнучкі друковані кабелі (ГДК) які складаються з одного або декількох непровідних шарів з розташованими на них друкованими провідниками. їх використовують для з’єднання вузлів і блоків РЕА оскільки вони займають менші об’єми і легше круглих джутів та кабелів а їх виробництво може проводитись безперервно з рулонного матеріалу.
Провідні друковані плати являють собою діелектричну основу на якій виконаний друкований монтаж або його окремі елементи (контактні площинки шини живлення і заземлення) а необхідні електричні з’єднання проводять ізольованим проводами діаметром 01-02мм. Такі плати використовують на етапах макетування розробки дослідних зразків в умовах малосерійного виробництва коли проектування і виготовлення БДП економічно невигідне. При цьому скорочується кількість необхідного технологічного оснащення та виробничих операцій.
Виготовлені друковані плати повинні відповідати вимогам державних та галузевих стандартів (ТОСТ 23752-79) серед яких слід відзначити основні.
Діелектрична основа ДП повинна бути однорідна за кольором монолітна за структурою і не мати внутрішніх пухирів раковин сторонніх вкраплень відколів тріщин і розшарувань.
Провідний рисунок повинен бути чітким з рівними краями без пухирів відлущень підтравлень розривів темних плям слідів інструмента та залишків технологічних матеріалів. Допускаються: окремі потрави - не більше 5 на 1 дм друкованої плати за умови що ширина провідника не менше допустимої за кресленням; подряпини - не більше 25мкм і довжиною до 6мм; відлущення провідника в одному місці на довжині не більше 4мм; залишки металізації на пробільних ділянках ДП якщо вони не зменшують допустимих відстаней між елементами. Для забезпечення більш високої корозійної стійкості провідного рисунка і покращання паяння на його поверхню наносять гальванічне покриття яке повинно бути суцільним без розривів відлущень і підпалу.
Товщина міді нанесеної на металізовані ділянки ДП повинна бути в межах 40-100мкм на лініях землі та екрану допускається 150 мкм. Захисне покриття сплавами олово-свинець олово-вісмут використовують товщиною 9-18 мкм для спеціальних цілей покривають сріблом золотом. Кінцеві контакти на платах покривають нікелем сріблом золотом паладієм або їх сплавами. Для забезпечення захисту ДП від впливу зовнішнього середовища при експлуатації приладів на поверхню провідників наносять захисну мачку лаками а інколи зібрану плату з навісними елементами покривають електроізоляційним захисним лаком. При наявності на провідниках критичних дефектів їх дублюють об’ємними провідниками але не більше 5-10 на платі і розміром до 120x180мм і 10 провідниками для плат більших розмірів.
Монтажні і фіксуючі отвори розташовують відповідно до вимог креслення. Монтажні отвори можуть бути металізовані і неметалізовані та служать для монтажу виводів навісних елементів. Металізовані отвори забезпечують електричний зв’язок між шарами провідних рисунків. Для підвищення надійності паяних з’єднань внутрішню поверхню монтажних отворів покривають шаром міді товщиною не менше 25мкм який повинен 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 паятись. Покриття в отворі повинно витримувати чотири (для БДП три) перепайки виводів без зміни зовнішнього вигляду підпалу і відлущень. У випадку недопустимого пошкодження металізовані отвори відновлюють за допомогою пустотілих заклепок яких повинно бути не більше 10 на ДП. Перехідні та наскрізні отвори між зовнішніми і внутрішніми шарами БДП повинні бути заповнені смолою в процесі пресування яка не повинна мати газових включень та напливати на контактні площинки. Для з’єднання друкованих провідників з металізацією монтажних отворів навколо них розташовують ділянки металевого покриття круглою або прямокутної форми - контактні площинки. Гарантійний поясок навколо отвору повинен бути не менше 50 мкм. Розриви на ньому не допускаються. Контактні площинки монтажних отворів повинні рівномірно змочуватись припоєм за 3-5 с.
Механічна і хімічна обробка друкованих плат у процесі виготовлення не повинна погіршувати їх ні електрофізичні та механічні властивості. Електроопір ізоляції між розташованими поряд елементами ДП при мінімальній відстані між ними 02-04мм не повинен бути меншим О10 Ом для склотекстоліту за нормальних умов 109 Ом - після двогодинного перебування при температурі 85°С. Відновлення початкового значення опору ізоляції повинно проходити протягом доби. Технічними умовами визначенні й інші вимоги щодо електричної міцності ізоляції.
Плата складається з шарів з різними коефіцієнтами температурного розширення і тому процес виготовлення ДП супроводжується їх деформацією яка призводить до вигину та скручування. Величина деформації залежить від механічних властивостей матеріалу режимів нагріву і охолодження та ін.. Для плат товщиною 08мм і менше деформація не контролюється а при товщині 15- Змм на довжину 100мм деформація повинна бути не більше 04-05мм - для БДП 05-08мм - для ДЦП і 06-09мм - для ОДП на склотекстоліті і 06-15мм - на гетинаксі. При дії на друковані плати температур 260-290°С протягом 10с не повинні виникати розриви провідного покриття відлущення від діелектричної основи. Стійкість ДП кліматичному впливу характеризує їх здатність зберігати зовнішній вигляд механічні властивості і електропараметри в межах норм експлуатації за умов:
- підвищення і пониження температур;
- циклічної зміни температур;
- 98% вологості при 40°С;
- підвищення атмосферного тиску до 3 атм.;
- швидко змінюваного атмосферного тиску;
- середовища зараженого цвіллю і грибками;
Друковані плати повинні бути працездатними не менше 5000 год. а ймовірність безвідмовної роботи 0995. Під відмовою розуміється повна або часткова втрата працездатності.
Зберігають виготовлені ДП до монтажу при вологості 80% і температурі в межах +5 до +39 °С за умов відсутності в повітрі кислотних та інших агресивних домішок в тому числі і сірки. Термін зберігання друкованих плат до монтажу - не більше 6 місяців.
До друкованих плат ставиться ряд вимог:
- по точності розташування друкованого рисунка;
- по величині опору діелектрика (підстави);
- по достатній механічній міцності;
- по стійкості до температурних коливань;
- по електричних параметрах струмопровідного рисунка;
- по міцності зчеплення метал-діелектрик;
-по товщині і якості металізації в отворах у двосторонній і багатошаровій друкованій платах;
Однією з основних умов у вимогах до друкованих плат є забезпечення здатності до пайки що досягається відповідним вибором гальванічного покриття й технології металізації. ДЕРЖСТАНДАРТ 23751-86 (Плати друковані. Основні параметри конструкції.) Установлено 5 класів точності ДП у відповідності зі значеннями основних параметрів і граничних відхилень елементів конструкції (основ ДП провідників контактних площадок отворів).
Найменше номінальне значення основних розмірів елементів конструкції ДП залежно від класів точності представлені в табл. 1.1.
Таблиця 1.1.Найменше номінальне значення основних розмірів елементів
Ширина провідника мм
Відстань між краями сусідніх елементів провідного рисунка
Гарантійний пасок контактної площадки мм
Відношення мінімального діаметра металізації отвору до товщини плати
Вимоги які ставлять до мідного покриття на друкованих платах
Згідно з ГОСТ 23770-79 (Плати друковані. Типові технологічні процеси хімічної і гальванічної металізації.) до мідного покриття на друкованих платах ставляться такі вимоги:
гальванічне мідне покриття на поверхні заготовок друкованих плат має бути суцільним дрібнокристалевим світло-рожевим без бульбашок та відшарувань;
шар електроосадженої міді в отворах має бути суцільним щільним без розривів;
середня товщина шару міді в отворах друкованих плат повинна бути:
для двобічних ДП - 20-25 мкм;
для багатошарових ДП - 25-30 мкм.
2. Порівняльна характеристика методів 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. Основні методи виготовлення друкованих плат наведені у вигляді схеми:
Перелік методів виготовлення друкованих плат
Субтрактивний метод.
Вихідним матеріалом при хімічному способі служить фольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок одержують шляхом витравлювання міді із пробільних місць при цьому струмопровідний малюнок захищають нанесенням захисного рельєфу що стійкий до травильного розчину.
Залежно від виду фотошаблона розрізняють: негативний субтрактивний метод; позитивний субтрактивний метод.
Коли використовується негативний фотошаблон то захисний рельєф наноситься на струмопровідний малюнок і захищає його від травильного розчину.
При використанні позитивного фотошаблону захисний рельєф наноситься на пробільні місця й захищає їх від наступного хімічного або електрохімічного осадження металу.
- простота й порівняно невелика кількість технологічних операцій;
- можливість повної автоматизації;
- не дозволяє виготовляти двосторонні ДП із перехідними металізованими отворами;
- виготовлення друкованих плат супроводжується витравлюванням великої кількості міді тому є необхідність у її регенерації й очищенні стічних вод.
Цей метод призначений для виготовлення двосторонніх друкованих плат з перехідними сполуками. Як вихідний матеріал використовується нефольгований діелектрик спеціальних сортів. Суть методу полягає в створенні провідного малюнка шляхом металізації діелектрика досить товстим шаром міді який осаджується хімічно (25 -35 мкм) що дозволяє виключити операції гальванічної металізації й травлення. Пробільні місця при цьому захищаються нанесенням захисного рельєфу.
- економічний тому що дозволяє значно скоротити витрати міді за рахунок використання нефольгованих матеріалів знизити витрати на травильні розчини і їхню утилізацію
- висока точність відтворення малюнка друкованого монтажу (становить 01 мм).
недостатня адгезія хімічно осадженої міді до діелектрика;
дуже мала швидкість хімічного міднення знижує продуктивність і отже підвищує собівартість плат;
Через ці недоліки адитивний метод знаходить обмежене використання але проводяться роботи з його вдосконалення.
Він є одним з удосконалених. У цьому методі використовується діелектрик до складу якого вводять Ті02 . На поверхню такого діелектрика наноситься тонкий фоточутливий шар що містить катіони Реї + або Си2+ . Після цього на поверхню діелектрика з фоточутливим шаром накладають фотошаблон з негативним зображенням струмопровідного малюнка й експонують. Під дією світла ТіСЬ віддає електрони катіонам Рсі2+ або Си2+ вони відновлюються й утворюють активні центри для наступного процесу хімічного міднення. Процес нанесення захисного рельєфу при цьому не використовується взагалі.
Основним недоліком цього методу є «розростання» гальванічного покриття що знижує точність відтворення малюнка.
ншим удосконаленим методом є метод переносу який можна використовувати для виготовлення однобічних друкованих плат.
Метод передбачає використання тимчасової основи у вигляді пластини з полірованої сталі. На цю основу спочатку наносять захисний рельєф на пробільні місця й потім гальванічно наносять мідне покриття товщиною ЗО мкм і в такий спосіб формують струмопровідний малюнок. Потім захисний рельєф видаляють і тимчасову основу з малюнком притискають до діелектрика з нанесеним клейовим шаром. При цьому струмопровідний малюнок відшаровується від основи з нержавіючої сталі й приклеюється до діелектрика. Цей метод можна використовувати для виготовлення гнучких друкованих плат. Однак дотепер ні фотоадитивний метод ні метод переносу не знайшли промислового застосування.
Електрохімічний метод.
Вихідним матеріалом при електрохімічному (напівадитивному) меотоді служить нефольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок одержують шляхом електрохімічного осадження міді на попередньо хімічно металізовану поверхню діелектрика. У технології збережена операція травлення тонкого шару металу що утвориться по всій поверхні ДП при хімічній металізації.
- можливість виготовлення двосторонніх плат з наскрізною металізацією отворів;
- так як витравлюється тонкий шар міді ( 5-7 мкм) то бічне підтравгаовання мінімальне й роздільна здатність такого методу досягає 015 мм.
- недостатня адгезія хімічно осаженої міді до діелектрика що іноді приводить до відшаровування друкованих провідників від діелектрика в процесі експлуатації.
Метод застосовується для виготовлення двосторонніх друкованих плат з металізованими отворами а також для виготовлення зовнішніх шарів і металізації отворів багатошарових друкованих плат.
Як вихідний матеріал використовується двосторонній фольгований склотекстоліт. Струмопровідний малюнок одержують шляхом витравлювання міді із пробільних місць а металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного й наступного електрохімічного осадження міді.
Залежно від виду фотошаблона розрізняють:
- негативний комбінований метод;
- позитивний комбінований метод.
Комбінований негативний метод.
Полягає в комбінації хімічного й електрохімічного методу. Як вихідний матеріал застосовується двосторонній фольгований діелектрик. Струмопровідний малюнок одержують шляхом травлення міді із пробільних місць. При цьому захисний рельєф наноситься на струмопровідний малюнок і захищає його від дії
травильного розчину. Металізація отворів здійснюється шляхом хімічного міднення з наступним електрохімічним осадженням міді.
—виготовлення двосторонніх плат з наскрізною металізацією отворів і підвищеною щільністю монтажу (клас 3 за ГОСТ 23751-79);
бічне підтравлювання у випадку застосування товстих шарів фольги значне що знижує розсіювальну здатність методу;
оскільки після травлення струмопровідний малюнок уже сформований то розроблювані плати передбачають технологічні друковані провідники які електрично з'єднують окремі елементи схеми в єдине ціле що необхідно для гальванічного нанесення покриття на малюнок. Потім ці провідники механічно видаляються і ця ручна операція не дозволяє повністю автоматизувати процес;
при свердлінні отворів через захисну лакову плівку утворюються нерівності які видаляються методом зенковки а це друга механічна операція що здорожує виробництво.
Базовий позитивний комбінований метод
У цьому методі як фотошаблон використовують позитивне зображення струмопровідного малюнка при цьому захисний рельєф наноситься на пробільні місця й захищає їх від наступного електроосаждення металу. Свердління отворів під металізацію виконується відразу після свердління базових отворів. На сьогодні цей метод є основним для виготовлення двосторонніх друкованих плат з металізованими отворами. Він також використовується для виготовлення струмопровідного малюнка на зовнішніх шарах багатошарових друкованих плат.
—можливість комплексної механізації й автоматизації процесу;
—виготовлення двосторонніх плат з наскрізною металізацією отворів і підвищеною щільністю монтажу;
—застосування склотекстоліту марки СТПА з тонкою фольгою (5 мкм) не вимагає додаткового устаткування й скорочує втрати міді при травленні дозволяючи при цьому виготовляти плати 4 класу точності.
—внаслідок бічного підтравлювання фольги друкованих провідників точність методу обмежена що не дозволяє виготовляти плати з насиченим струмопровідним малюнком;
—метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на регенерацію міді й очищення стічних вод.
Найпоширеніший і перспективний є базовий позитивний комбінований метод який характеризується тим що свердління всіх отворів під металізацію виконується на заготовці плати до нанесення захисного рельєфу а необхідне з’єднання при одержанні захисного малюнка забезпечує система базових отворів на технологічних полях.
3. Технологія виготовлення двосторонніх друкованих плат з паяльною маскою і підвищеною густиною монтажу
Виготовленню двосторонніх ДП із підвищеною густиною монтажу перешкоджають металізовані монтажні отвори у яких методом пайки 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 навісні ЕРЕ мають не штирові а планарні виводи. Такі виводи припаюють безпосередньо до монтажних площадок на платі. Монтажні металізовані отвори при цьому не потрібні. Електричні переходи здійснюють за допомогою металізованих отворів дуже малого діаметра D=02-015 мкм. Ширина друкованих провідників при цьому може становити 015-02 мм відстань між ними такого ж порядку. Так як друковані провідники перебувають 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».
У цей час цей метод є найпоширенішим його освоюють багато підприємств. (Smobc - паяльна маска поверх голої міді).
Вихідним матеріалом у даному методі служить фольгований склотекстоліт FR-4 (товщина фольги 18 мкм) що поставляється по стандарту NEMA - U1 -1989 в аркушах.
У даному проекті пропонуються друковані плати виготовляти у відповідності з наступною технологічною схемою:
Порізка вихідного матеріалу (тобто FR-4 - 1818 - склотекстоліту фольгованого із двох сторін міддю) на заготовки із заданим розміром.
Свердління базових і технологічних отворів.
Свердлення отворів під металізацію на верстатах зі ЧПУ.
Підготовка поверхні заготовки й отворів.
Попередня металізація отворів.
1) Підготовка поверхні перед нанесенням СПФ;
) Нанесення СПФ ( СПФ “R
Електролітичне міднення й олов’янування струмопровідного рисунка.
Зняття захисного рельєфу.
Травлення міді із пробільних місць.
Зняття олов'яного покриття зі струмопровідного рисунка.
Нанесення паяльної маски:
) Нанесення захисної фото композиції («E
) Експонування маски;
Гаряче лудіння ПОС 61 з вирівнюванням гарячим повітрям.
Обробка плат по контуру (фрезерування на верстатах зі ЧПУ).
Схема виготовлення ДП позитивним комбінованим методом представлена на аркуші 5.
4. Гальванічне міднення у виробництві друкованих плат
У виробництві друкованих плат у якості основного струмопровідного шару широко використовують мідні покриття. Гальванічно осаджена мідь визначає надійність ДП і є шаром на який згодом осаджується металорезист тому якість осадженої міді значною мірою визначає захисні властивості резисту. Відповідно до технічних умов наскрізна металізація отворів на друкованих платах повинна виконуватися міддю й повинні задовольнятися наступні вимоги:
) наявність суцільної металізації;
) однакова товщина покриття в отворі й на поверхні фольги;
) дрібнозерниста структура покриття;
) відсутність стовщень включень і т.п.;
)відсутність надлишкового наростання металу на вході отвору або на зовнішньому краї контактної площадки;
) відсутність тріщин у покритті;
) мінімальна товщина міді в отворі 25 мкм;
) висока еластичність мідного покриття.
1. Порівняльна характеристика електролітів міднення що використовуються у виробництві друкованих плат
Електроліти міднення що використовуються у виробництві друкованих плат повинні забезпечувати:
- високу розсіювальну здатність і рівномірне осадження шару міді при співвідношенні товщини шару на поверхні й на стінці отвору 08:1 -1:1.
- рівномірний розподіл міді по поверхні плати незалежно від її розмірів і рисунка провідників.
- одержання рівномірного дрібнокристалічного покриття.
- осадження пластичного досить міцного шару з низькими внутрішніми напруженнями.
- досить високу швидкість осадження міді.
З електролітів міднення для виробництва ДП у першу чергу становлять інтерес електроліти що мають високу розсіювальну здатність. Найбільш високу розсіювальну здатність мають ціаністі електроліти але через високу лужність розчинів (рн 10-12) агресивність стосовно матеріалів друкованих плат і високу токсичність вони не застосовуються для їхнього виготовлення.
Найпоширенішими у виробництві друкованих плат є кислі електроліти й лужні пірофосфатні електроліти. З кислих електролітів відомі фторборатні сульфатні кремнефторидні.
Пірофосфатні електроліти мають високу розсіювальну здатність і малу агресивність стосовно основного матеріалу друкованих плат (склопластику) досить стійкі для тривалого виробничого застосування. Основними компонентами пірофосфатних електролітів є солі міді - сульфат або пірофосфат натрію або калію. Крім того електроліти звичайно містять добавки що активують роботу анодів і які забезпечують осадження блискучих покриттів.
Основним недоліком електролітів приготованих на основі пірофосфату натрію є низька допустима густина струму. Тому при мідненні ДП інтерес представляють тільки електроліти на основі калієвої солі пірофосфатної кислоти. Калієва сіль пірофосфатної кислоти має значно більшу розчинність ніж натрієва й крім того електроліти на основі калієвої солі мають кращу електропровідність.
У якості блискоутворювачів для одержання дзеркально-блискучих покриттів у пірофосфатні електроліти вводять гетероциклічні складу. Блискучий шар міді осаджується також у присутності деяких ненасичених спиртів наприклад аллілового спирту бутиндіолу та ін. Від правильного вибору блискоутворювачів залежить одержання рівномірного покриття по площині біля отворів. Дослідження властивостей міді показали що ортофорфати можуть негативно впливати на еластичність мідного покриття. Питання про причини появи тендітного мідного покриття при застосуванні пірофосфатних електролітів становить значний інтерес при виробництві ДП але є маловивченим.
Недоліками даних електролітів є включення фосфору в мідне покриття що призводить до утруднень при пайці й крихкості осаду. Охолодження електроліту спричиняє кристалізацію солей на анодах стінках ванни при роботі виникає так звана сольова пасивація анодів. До недоліків відноситься також мала швидкість осадження міді через низькі густини струму дефіцитність пірофосфатів більша чутливість до домішок заліза свинцю хлору кальцію магнію й органічних продуктів неможливість використання більш перспективних фоторезистів водолужного прояву (СПФ ВЩ). У Виробництві друкованих плат електроліт має обмежене застосування.
З кислих електролітів міднення найбільш широко застосовуються сульфатні електроліти що відрізняються простотою складу дешевизною хімічною стійкістю й допустимими високими густинами струму. Вихід за струмом в цих електролітах наближається до 100% і майже не змінюється зі зміною густини струму. Недоліками кислих електролітів є їх незначна розсіювальна здатність і більш груба структура осадів у порівнянні з лужними електролітами. З метою істотного підвищення ефективності процесів міднення в кислих електролітах розроблені складу з добавками компонентів які дають блискоутворюючий і вирівнюючий ефекти.
Велика розмаїтість блискоутворюючих добавок до сірчанокислого електроліту міднення запропоновано за кордоном головним чином у патентній літературі. З імпортних добавок широко відомі запатентовані композиції речовин за назвою Юбак фірми Ерко UDILITE (Великобританія) Си-63 (Німеччина) «Cupracid Glanzzusats» фірми «АТОТЕСН» (Німеччина) і ін. Болгарська промисловість поставляла добавки БС-1 БС-2.
Вітчизняна промисловість також має у своєму розпорядженні такі добавки. У Ленінградському технологічному інституті розроблена добавка що вирівнює марки ЛТИ добавка БЕСМ. нститутом хімії й хімічної технології Литви розроблений електроліт кислого блискучого міднення із застосуванням блискоутворювача Лімеда Л-2А. Порівняльні дослідження проведені в інституті неорганічної хімії Латвії показали що по розсіювальній здатності сірчанокислі електроліти цього типу в ряді випадків близькі до комплексних електролітів міднення (ціаністих пірофосфатних).
Дніпропетровським НД розроблена вирівнюючи добавка «Мідел» як показали дослідження й досвід практичного застосування додаткового компонента ефект вирівнювання товщини міді що осаджується на плати досить значний. Крім ефекту вирівнювання введення добавки забезпечує одержання гладкої блискучої поверхні міді.
Високопродуктивний розчин блискучого міднення Cupracid BL-CT застосовуваний у виробництві друкованих плат добре відповідає вимогам виробництв по виготовленню друкованих плат завдяки високій розсіювальній здатності. Гальванічне покриття не має внутрішніх напружень пластичне і блискуче ступінь блиску й вирівнювання можуть регулюватися за допомогою варіацій обох добавок. Це можна визначити за допомогою циклічної вольтамперометрії Мідні осади стійкі до термічних навантажень витримують не менш 10 термоударів (-20°С +240°С). Відносне подовження покриття становить 15 - 18 % пластичність мідного покриття становить 24%. Розподіл металу в отворах і на поверхні плати 085 - 09. Блиск - 95%.
Добавка Cupracid BL-CT стійка в сильно кислих середовищах не вибухонебезпечна й не пожарнебезпечна. Вона відноситься до помірно-токсичних речовин по ступеню впливу на організм.
Виробничі приміщення й лабораторії у яких виконуються роботи повинні бути обладнані приточно-витяжною вентиляцією за ДСТ 12.4. 021-75. Роботи з добавкою необхідно проводити під тягою при працюючій вентиляції.
Працівники зайняті при виробництві випробуванні й застосуванні блискоутворюючої добавки Cupracid BL-CT повинні бути забезпечені спецодягом за ДСТ 11.621-73 і ГОСТ 11.622-73 гумовими рукавичками захисними окулярами а також дотримувати особистої гігієни. Прибирання приміщення при роботі з добавкою повинна робитися вологим способом.
Шкіру й слизову оболонку очей при потраплянні добавки варто промити струменем води.
З огляду на те що сірчанокислі електроліти доступні й порівняно дешеві легкі в експлуатації легко готуються й коректуються а також з огляду на те що блискоутворююча добавка Cupracid BL-CT досить дешева при гарній якості осаду надійна в роботі зберігає високу працездатність протягом тривалого строку експлуатації що позначається на низькій витраті добавки у даному проекті пропонується використовувати при гальванічному мідненні плат друкованого монтажу електроліт наступного складу:
Мідь сірчанокисла (гідрат) (по міді)15 гл (12 - 21)
Кислота сірчана (пит. вага 184 х.ч.)220 гл (180 - 250)
Хлор-он (вводиться у вигляді хлориду натрію)80 мгл
Grundeinebner Cupracid BL-CT15 млл (15 — 20)
Glanzzusatz Cupracid BL05 млл (04 -10)
Температура розчину24° С (22 - 28)
Робоча густина струму2 - 35 Адм
Перемішування: барботаж і погойдування катодних штанг
Висока якість покриттів може бути досягнута тільки у випадку застосування в процесі міднення мідних анодів марки АМФ легованих фосфором (003 - 006% фосфору). Перед розміщенням у робочу ванну аноди рекомендується проробляти (при густини струму 1 Адм2) для формування на поверхні щільної чорної плівки й видалення неякісних анодів
Аноди в електроліті розчиняються без пасивації із середнім шламоутворенням. На анодній штанзі аноди розташовуються так щоб бічні аноди були приблизно на 80 мм менше бічних країв друкованих плат а всі аноди були довше на 80 мм верхнього й коротше на 50 - 80 мм нижнього краю друкованих плат.
Електроліт має підвищену розсіювальну здатність.
Режим роботи електроліту
Температура електроліту повинна становити 15 - 30° С. У зазначених межах якість одержуваного покриття й працездатність електроліту не залежить від температури. Підвищення температури вище 30°С призводить до підвищеної витрати блискоутворюючої добавки зменшенню розсіювальної здатності і зменшенню блиску покриття. При сильному охолодженні (менш 16 С) знижується густина струму що веде до зниження пластичності покриття.
Перемішування електроліту здійснюється рухом катодних штанг із лінійною швидкістю 08 - 16 мхв. Перемішування барботажем збільшує розсіювальну здатність.
Густина катодного струму 2-3 Адм2 (оптимальна 2.5 Адм2). Густина анодного струму 15 Адм . В області низьких густин струму осаджуються матові покриття.
Катодний вихід за струмом 100 %.
Швидкість осадження покриття близько 26 мкмгодину при густині струму 2 Адм .
Щоденна періодична фільтрація електроліту (швидкість фільтрації 5обгодину; матеріал фільтра поліспун 5-10 мкм). Фільтри використовуються для видалення оскожів фоторезисту ниток скловолокна зі склотекстоліту пилу з повітря й часток анодного шламу.
Приприготування електроліту
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або знесолену воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі хімікати так і попередньо приготовлені концентрати.
Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 1.2. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів
Вода повністю знесолена
Мідь ()-сульфат-5-гідрат *
Grundeinebner Cupracid BL-CT
Grundeinebner Cupracid BL
* Залізо(Ре): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути підігрітою до 40°С.
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири години реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота зневоднена).
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати Grundeinebner Cupracid BL-CT і Glanzzusatz Cupradd BL.
Доводять об'єм розчину до необхідного рівня.
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму близько 2 Адм ).
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 15 гл.
Перевірку за вмістом Grundeinebner Cupracid BL-CT і Glanzzusatz Cupracid BL проводять методом циклічної вольтамперометрії.
нструкція із застосування Cupracid BL-CT
Високопродуктивний розчин блискучого міднення Cupracid BL-CT що застосовується у виробництві друкованих плат добре відповідає вимогам виробництв по виготовленню друкованих плат завдяки високій розсіювальній здатності. Гальванічне покриття не має внутрішніх напружень пластичне і блискуче ступінь блиску й вирівнювання можуть регулюватися за допомогою варіацій обох добавок. Це можна визначити за допомогою циклічної вольтамперометрії.
При нанесенні покриття з електроліту Cupracid BL - CT. Рекомендується виконувати умови наведені в таблиці 1.3.
Таблиця 1.3. Рекомендовані умови для нанесення покриття з електроліту Cupracid BL-CT
Сталевий аркуш футерований полівінілхлоридом твердим гумуванням пропиленом полиетиленом смолами складних ефірів; сполучні елементи - полівіння хлорид (складний ефір).
Горизонтальне переміщення виробів. Переміщення анодів: вгору-вниз підйом 20 - 40 мм (регульоване) частота підйому 6-20 підйомів (хв. регульоване). Оптимальну величину переміщення виробів визначають експериментальним шляхом.
Повітряне перемішування необхідне (повітря повинно бути очищене від масел і забруднень)
Труба подачі стисненого повітря в розчин розташована паралельно катодній штанзі на висоті приблизно 30 - 80 мм від дна ванни. Вона містить залежно від виду й величини ванни - отвори діаметром близько 1мм з розташуванням один від одного 50 мм зміщених стосовно дна ванни на 30°. Кожна труба має в такий спосіб два ряди отворів які зміщені один проти одного на 25 мм. Рекомендується встановлювати у ванну дві труби для повітряного перемішування.
Зазор між трубами (внутрішній діаметр 20 - 40 мм) повинен становити 100 мм. Найбільш підходящим матеріалом для труб є полівінілхлорид або поліетилен.
Безперервна; мінімум 2 об'єми на годину.
Графіт титан тефлон скло порцеляна.
- 28°С переважно 24°С.
4.4. Коректування складу ванни міднення Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити визначення вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють сіль у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Schering N. Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт. Додавання 04 кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує вміст міді приблизно на 1 гл.
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану кислоту концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л. ванни підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.
Сірчану кислоту додають при помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію ч.д.а. Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів на 6 мгл.
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості води.
Визначення сірчанокислої міді об'ємним тригонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти (трилон Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі дана реакція протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки цьому визначення міді може бути виконано об'ємним методом із застосуванням індикатора мурексида що в еквівалентній точці дає різні зміни забарвлення розчину в синьо- фіолетовий колір.
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4C
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну колбу ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу ємністю 250 мл
розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового оранжевого й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином аміаку долити 3-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя індикатора мурексида й титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном Б до одержання малиново- фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних визначень припустимі розбіжності між якими не повинні перевищувати 1%.
Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до 150-240 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати отриманий розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з рожевої в жовтий.
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчаної кислоти г;
а - кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н NaОН по(теоретично титр 00049) гл;
Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а ртутносульфатний - до негативного полюсів рн-метра. Електроди занурити в розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно по 0.2 мл.
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування мл;
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
Визначення вмісту блискоутворюючої добавки Grundeinebner Cupracid BL-CT
Про вміст добавки Grundeinebner Cupracid BL-CT судять по гарній блискоутворюючій здатності аналізованого електроліту в комірці Хулла.
Випробування з коміркою Худла
Випробування проводять при русі електроліту при 22 - 25°С на контрольній пластині при 2А та напрузі від 28 до 30 В. Тривалість міднення 10хв. Як анод використовують мідь леговану фосфором як катод (випробувальна пластина) - мідну пластину подряпану латунною щіткою.
Головні компоненти які визначають роботу електроліту:
Glanzzusatz Cupracid BL-CT.
Забруднення сторонніми металами типу: цинк залізо нікель несуттєво впливають на роботу ванни.
Комірка Хулла ємністю 250 мл виготовляється із кислотостійкого матеріалу (оргскло вініпласт) і має наступні розміри в мм (рис.1)
Рис 1.1. Комірка Хулла Катод - мідна пластинка розміром 100x70мм анод - пластинка з фосфорованої міді АМФ розміром 50x70 мм.
В комірку Хулла налити 250 мл аналізованого електроліту міднення. Установити ретельно знежирені віденським вапном декапійовані в розведеній сірчаній кислоті (1:10) промиті проточною й дистильованою водою анод і катод. Електроліз вести при перемішуванні тривалістю 10 хв при струмі 1 А. Після цього катод промивають водою й сушать фільтрувальним папером. Якість покриття визначають візуально. Покриття повинне бути блискучим в інтервалі 1-5 Адм . Про зниження концентрації добавки свідчить розповсюдження підгару й поява матових плям в області 4-5 Адм2. При передозуванні добавки при густинах струму вище 1 Адм2 осаджуются матові покриття.
Догляд за електролітом і його коректування Регулярно (1-2 рази на місяць залежно від інтенсивності роботи ванни) хімічним аналізом визначають вміст міді сірчаної кислоти хлориду натрію добавки Grundeinebner Cupracid BL-CT і при необхідності коректують згідно даним аналізу.
Переміщення деталейелектроліту Потрібна повітряна продувка рекомендується додаткове переміщення катодних штанг для поліпшення обтікання повітрям поверхонь деталей.
Горизонтальне переміщення 100 мм25 25
Вертикальне переміщення 60 мм25 30
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 мгод на кожний метр довжини катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має два ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50 мм . Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм. ПХВ або полиетилен придатні
Висока якість покриттів досягається застосуванням мідних анодів марки АМФ легованих фосфором використаються холоднокатані аноди які випускаються за ГОСТ 760-70 або гарячекатані (ТУ 48-21-5045-76) у вигляді пластин. Можливе застосування кускових анодів у титанових кошиках.
Таблиця 1.4. Відсоткова кількість домішок в анодах АМФ
Добавка фосфору виконує три функції:
Сприяє розкисленню мідного зерна при прокаті анодів що попереджає шламоутворення;
Одновалентна мідь що утворюється поблизу анодів зв'язується в нерозчинну сполуку Сu3Р яка утворює темну анодну плівку. Ця плівка не перешкоджає анодному утворенню Сu2+ але при цьому попереджає реакцію диспропорціонування;
Плівка запобігає анодному окислюванню ПАР.
При порушенні цілісності анодної плівки анодів АМФ у ванну завішуються заготовки склотекстоліту (фольгованого) і проробляється при робочих густинах струму до одержання рівномірної анодної плівки на анодах. А також перед зануренням у робочу ванну аноди рекомендується проробляти (при густині струму 1 Адм2) для формування на поверхні щільної чорної плівки та видалення неякісних анодів.
Для запобігання нагромадження анодного шламу необхідна постійна або періодична фільтрація електроліту.
Аноди використовуються в кошиках зі спеціального кислотостійкого повністю синтетичного матеріалу.
Вплив інших компонентів
Добавка хлоридів (у вигляді хлориду натрію ч.д.а.) може здійснюватися тільки після попереднього аналітичного обстеження ванни відповідно до інструкції по проведенню аналізів “Ванни кислого міднення”.
Нестача (концентрація нижче 30 мгл): веде до рельєфного за формою покриття в області 0-60 мм і завуальованим покриттям при низьких густанах струму.
Надлишок: по контрольній пластині не виявляється. Випробовується при 300 мгл.
При занадто низькому вмісті міді є тенденція до нагару при високій густині струму (наприклад при 40 гл міді область 0 - 8 мм матова)
Занадто високий вміст міді не проявляється на контрольній пластині однак на практиці виникає тенденція до викристалізації сульфату міді (СuS04-Н20).
Нестача сірчаної кислоти проявляється через підвищену напругу (наприклад при 30 гл сірчаної кислоти - 46 В). Крім цього виникає також деяка тенденція до нагару. Занадто високий вміст сірчаної кислоти не виявляється на контрольній пластині. На практиці наступає швидке пасивування анодів.
Вплив сторонніх металів
ЗАЛЗО ЦИНК НКЕЛЬ:не впливають на мідне покриття
(випробовування по залізу до 20 гл цинку й нікелю до 4гл).
ХРОМ: невеликі кількості шестивалентного хрому у ванні знижують і підвищують тільки витрату добавок.
Блискоутворювач Glanzzusats Cupracid
Кількість блискоутворювача Glanzzusats Cupracid необхідну для коректування електроліту можна встановити й експериментальним шляхом додаючи блискоутворювач порціями по 005 гдм3 до відновлення осадження напівблискучого або блискучого покриття на друкованих платах або за даними електролізу в комірці Хулла.
Очищення електроліту
Основними джерелами забруднень є органічні речовини що попадають в електроліт при розчиненні фоторезистів фарб і матеріалів друкованих плат а також продукти розкладання добавки. Для запобігання нагромадження органічних забруднень рекомендується періодично фільтрувати розчини через вугільну тканину «БУСОФИТ». Частота контролю 2 рази на місяць. При нагромадженні в електроліті 4-5 гл органічних речовин необхідно робити очищення.
Для очищення в електроліт додають 30% перекис водню з розрахунку 3- 5млл і залишають на 4-5 годин при температурі 60-70°С для повного розкладання перекису. Потім додають активоване вугілля 3-5 гл включають барботаж на 6-7 годин. Після цього фільтрують через щільний подвійний хлориновий фільтр і вводять нову порцію блискоутворювача. Чистий електроліт проробляється при густини струму 2-4 Адм2 біля 2-3 А* годл.
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті Таблиця 1.5. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Можливі причини їхнього утворення
Погане зчеплення мідного покриття
Неякісна підготовка поверхні перед гальванічним мідненням. Тривала витримка деталей в електроліті без струму.
Поліпшити підготовку поверхні друкованої плати перед гальванічним мідненням.
Завищена температура електроліту.
Привести температуру електроліту у відповідність із вимогами.
Проробити електроліт при 3=1Адм2 застосовуючи технологічні заготовки до зникнення дефекту.
Обробити електроліт активованим вугіллям з наступною фільтрацією.
Поява поверхневих дефектів типу рисунка ("муар" мідного покриття).
Проробити електроліт при )=1Адм2 застосовуючи технологічні заготовки до зникнення дефекту.
Наявність непокритих областей біля отворів.
Присутність завислих часток в електроліті.
Зробити фільтрацію електроліту.
Шероховатість покриття.
Завищена густина струму.
Знизити густину струму й увести перемішування.
Підгорілі місця й дендрити по контуру й на поверхні друкованої плати.
Мала концентрація блискоутворюючої добавки.
Додати необхідну кількість блискоутворюючої добавки. Застосувати додаткові екрани.
Технологічні особливості при мідненні друкованих плат
З метою одержання високоякісних покриттів при мідненні друкованих плат рекомендується дотримувати таких технологічних особливостей.
Робити щодня підрахунок пройдених через електроліт ампер-годин і корекцію блискоутворюючої добавки.
Робити контроль товщини гальванічного покриття за допомогою шліфів службою ЦЗЛ (центральна заводська лабораторія) не рідше 1 раз на тиждень.
Розташовувати заготовки друкованих плат у ванні гальванічного міднення паралельно поверхні анодів. Не допускається екранування друкованих плат одна з одною. Катодна штанга повинна бути розташована симетрично щодо анодних штанг.
Щоб уникнути підгарів” осаджуваної міді 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 менше 150мм. Допускається для гальванічного міднення використовувати відпрацьовані аноди застосовуючи пристосування типу перфорованих кошиків зі сплаву ВТ 1-0.
Плати що мають по контуру друковані елементи та схеми розміром 02 мм і менше а також одиночно виступаючі контактні площадки завішувати в ванну гальванічного міднення з екранами що перебувають на полі заготовки по її контуру. Рекомендується застосовувати додаткові діелектричні екрани або екрани з мідного дроту D - 08 - 1 мм (ГОСТ 2112-79) знизу та з боків заготовок особливо в місцях нерівномірного розподілу провідників відповідно до вказівки в маршрутній карті (МК) на деталь. Мідний дріт розташовувати по контуру заготовки по два витка з кожного боку а також по полю заготовки при наявності на ньому ненасичених ділянок.
Завішувати у гальванічні ванни заготовки одного найменування. При необхідності завішування друкованих плат різних найменувань підбирати заготовки що мають приблизно однакову поверхню металізації та розташування елементів схеми. Підбір металізованої поверхні робити за картотекою.
При розрахунку величини струму на деталь ураховувати поверхню малюнка схеми технологічних елементів дротових екранів.
Виконувати 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.
Виконувати контроль якості покриттів друкованих плат на підкладці з бавовняної тканини за допомогою мікроскопа при збільшенні 5 -10х.
Пакувальний папір для перекладання заготовок друкованих плат повинен бути не менше розміру заготовки та не мати на своїй поверхні забруднень у вигляді жирових плям залишків солей і т.п. Щоб уникнути лущення плівкового фоторезисту розрив між проявленням СПФ та гальванічною металізацією повинен бути не більше ніж 3 доби.
Робити видалення органічних домішок у ваннах гальванічного міднення відповідно до інструкції та затвердженого графіка. Аноди перед обробкою вивантажити з ванни.
Операція гальванічної металізації виконується безупинно. Не допускається розрив між окремими переходами операції.
Виконувати роботу на хіміко-гальванічній лінії тільки при включених системах погойдування фільтрації розчинів барботування стежити за роботою дозаторів гальванічних ванн.
Не рідше одного разу на місяць перевіряти надійність електричних з'єднань на ванні та поверхнях які контактують на пристосуваннях. Робити контроль пластичності мідного покриття отриманого з електроліту гальванічного міднення з добавкою Cupracid BL-CT не рідше одного разу в тиждень. Гальванічна мідь повинна витримувати не менш чотирьох перегинів у противному випадку необхідно зробити хімічний аналіз електроліту та корекцію його за даними аналізу. При невідновлюваному порушенні пластичності міді електроліт підлягає заміні.
Для фільтрування розчину гальванічного міднення допускається використовувати фільтри цехового виготовлення для чого каркас фільтруючого елемента обертається поліпропіленовою тканиною чергуючись шарами фільтрувального паперу.
При запуску ДП нових замовлень робити контроль струму за допомогою приладу 29П - 0379 шляхом завішування його на "супутник" лінії одночасно із друкованими платами.
При збої в роботі гальванічної лінії «Діна плюс - 130» необхідно вручну вивантажити плати з ванни лінії промити висушити та зробити контроль якості металізації в отворах друкованих плат на відповідність ТТК 03031:
а) при відсутності металізації в отворах плат друкованого монтажу списати плати в техвідходи;
б) при наявності металізації в отворах зробити повторну обробку згідно технологічного процесу.
Методи контролю якості мідного покриття на ДП
Для забезпечення якості продукції яка випускається на підприємстві крім перевірки якості готового виробу існує поопераційний контроль. Неруйнівний метод контролю товщини металізації отворів є одним з його видів. Даний контроль здійснюється за допомогою установки «Caviderm».
Призначення установки:
Прилад «Caviderm» фірми РА призначений для виміру товщини металізації по міді в отворах ДП у процесі гальванічного міднення а також на витравлених платах покритих сплавом олово - свинець.
Основним вузлом у приладі " Caviderm " є мікромметр модель СД-6 із цифровою індикацією.
Пробник модель СДП-8 являє собою систему зондів метою яких є забезпечення надійного контакту із металізованим отвором. Таких зондів 4два з них є тоновими інші два - контакти напруги. Вимірювана напруга
використовується для обчислення опору металізації в отворах і відтворюється на цифровому індикаторі основного пристрою СД-6 у мікроомах.
Специфікація зондів моделі СДП-8 дозволяє робити виміри на ДП із товщиною металу (склотекстоліту) min. 0.75 мм - шах. 2.0 мм.
Методика перевірки товщини металізації в отворах ДП:
ДП що надходять на вимір товщини металізації в отворах повинні бути чистими та сухими.
Показання повинні зніматися тільки в наскрізних металізованих отворах які не з'єднані з іншими отворами.
На платах виготовлених позитивним методом виміри товщини металізації по міді в процесі виробництва виконуються на спеціальних технологічних отворах при цьому необхідно зробити ізоляцію мідного покриття в отворі з однієї сторони плати від всіх інших отворів і мідних покриттів круговою фрезою.
Металізацію вважають задовільною якщо показання приладу не перевищують даних наведених у таблиці 2.6.
Таблиця 2.6. Задовільні показання приладу Caviderm”
Товщина склотекстоліту мм
Показання приладу мкОм
* - відповідає товщині металізації 20 мкм.
При одержанні в контрольних отворах заниженої товщини металізації число контрольованих плат подвоїти.
При одержанні у всіх контрольованих отворах заниженої товщини металізації ДП повторно направити на операцію гальванічного міднення.
Для вимірів товщини металізації по міді в отворах ДП покритих ПОС використовують витравлені і освітлені плати.
Допускається для вимірів товщини металізації в отворах використовувати оплавлені плати виготовлені методом металізації наскрізних отворів.
Розрахунок товщини металізації в отворах не зазначеної в додаткових таблицях робити по розрахунковій лінійці прикладеної до приладу "Саviderm".
Опір металізованих отворів ПП виготовлених методом металізації наскрізних отворів повинні бути не більше величин зазначених у таблицях також доданих до приладу " Саviderm ".
Визначення пластичності мідного покриття:
Для проведення цього випробування електроосаджують 005 мм міді на квадратну пластину з нержавіючої сталі зі сторонами ЗО см. Потім фольгу знімають і розрізують на шість смужок центральної частини фольги кожну розміром 25415 см. Кожний із шести зразків згинається вперед та назад протягом однієї осі на 180°. Мідь вважається пластичної якщо зразок витримує чотири вигини без утворення тріщин.
Карта технологічного процесу гальванічного міднення ДП
Роботи по цих технологічних операціях проводяться в приміщенні яке відповідає вимогам ОСТ.4ГО.091.245. Стіни колони повинні бути облицьовані керамічним кахлем на висоту 2 м. Верхня частина стін та стеля повинні бути вкриті емалевими фарбами. Підлога має бути багатошаровою із ребероїдними та бітумними прошарками та керамічним кислототривким кахлем.
До самостійної роботи допускаються гальваніки III—V розряду які вивчили Комплект документів та нструкцію для робочих гальваніків що обслуговують гальванічну установку «Діна плюс -190» - УФСИ.25272.00132.
Температура 18—25 °С вказана в режимах технологічного процесу і є оптимальною температурою повітря яку необхідно підтримувати в приміщенні. Температура робочих розчинів у цьому разі не вимірюється. Якщо вказана інша

Metoda-platu-bez dodat.doc

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАНИ
Національний технічний університет України
Київський політехнічний інститут
Гальванічні покриття у виробництві друкованих плат.
Вибір електролітів технологічні та енергетичні розрахунки при виконанні
осітньо-кваліфікаційного рівня “”бакалавр”
Напрям 6.051301 “Хімічна технологія”
Професійна спрямованість “Технічна електрохімія”
Рекомендовано Затверджено
Гальванічні покриття у виробництві друкованих плат. Вибір електролітів
технологічні та енергетичні розрахунки при виконанні дипломного проекту
осітньо-кваліфікаційного рівня “”бакалавр”. Навчальний посібник. Напрям
051301 “Хімічна технологія”. Професійна спрямованість “Технічна
електрохімія”. Уклад. Л.А.Яцюк Т.. Мотронюк О.В. Лінючева
О.. Букет Ю.Ф.Фатеєєв – К: НТУУ "КП" 2014. – 100 с.
Яцюк Леонід Андрійович
Мотронюк Тетяна ванівна
Лінючева Ольга Володимирівна
Букет Олександр ванович
Фатєєв Юрій Федрорович
Відповідальний за випуск Лінючева О.В.
Загальні положення 5
Гальванічні покриття у виробництві друкованих плат та особливості їх
1. Основні визначення та технічні вимоги до друкованих плат
2. Класифікація друкованих плат
3. Матеріали для виготовлення друкованих плат
4. Виготовлення двосторонніх друкованих плат з металізованими
5. Гальванічні процеси у виробництві друкованих плат
5.1. Особливості нанесення гальванічних покриттів на друковані плати
5.2. Гальванічне міднення
5.2.1. Очищення електролітів міднення від органічних домішок
5.2.2. Особливості технологічного процесу гальванічного міднення
5.2.3. Контроль якості мідного покриття на друкованих платах
5.3. Гальванічне нанесення сплаву олово-свинець на друковані плати
5.3.1. Електроліти для нанесення сплаву ПОС-61 на друковані плати
5.3.2. Особливості технологічного процесу гальванічного нанесення
сплаву ПОС-61 на друковані плати
5.3.3. Контроль якості покриття сплавом ПОС-61 на друкованих платах
5.3.4. Освітлення та оплавлення покриття сплавом ПОС-61 на друкованих
5.4. Гальванічне олов’янування
5.5. Гальванічне нанесення покриттів дорогоцінними металами
5.5.1. Гальванічне нанесення золотих покриттів
5.5.2. Гальванічне нанесення паладієвих покриттів
5.5.3. Гальванічне нанесення срібних покриттів
5.6. Устаткування для нанесення гальванічних покриттів на друковані
Структура та зміст дипломного проекту
1. Структура та обсяг проекту 6
2. Зміст пояснювальної записки 6
3. Графічна документація 7
Правила оформлення пояснювальної записки 7
Вимоги до структури розділів пояснювальної записки
та методичні вказівки щодо їх розробки 8
1. Технологічна частина 8
1.1. Вибір методу виготовлення двосторонніх друкованих плат з
металізованими отворами
1.2. Вибір виду і товщини гальванічного покриття на друкованих платах
1.3. Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
1.3.1. Підготовка поверхні заготовки друкованої плати перед
нанесенням гальванічного покриття
1.3.2. Вибір електролітів для нанесення гальванічних покриттів
1.3.3. Вибір і обрунтування завершальних операцій
1.3.4. Контроль якості гальванічного покриття
1.3.5. Карта технологічного процесу
1.3.6. Приготування і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
Вибір і розрахунок обладнання для нанесення
гальванічних покриттів. Технологічні розрахунки 10
1.4.1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
1.4.2. Визначення виробничої програми обладнання
1.4.3. Вибір виду обладнання для нанесення гальванічного
покриття розрахунок його кількості та габаритних
1.4.4. Баланс струму на гальванічній ванні 18
1.4.5. Баланс напруги на гальванічній ванні
1.4.6. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
1.4.7. Визначення джоулевої теплоти складання балансу
1.4.8. Тепловий розрахунок гальванічних ванн 29
1.4.9. Розрахунок витрат матеріалів 34
1.4.10.Використання комп’ютерної техніки та сучасного
програмного забезпечення при виконанні розрахунків 41
2. Автоматичне регулювання параметрів гальванічного
3. Економіко-організаційні розрахунки 44
4. Екологічна безпека гальванічного виробництва
5. Техніка безпеки процесу нанесення гальванічного
Захист бакалаврського проекту
Основою метою навчального посібника є ознайомлення студентів які
навчаються за напрямом 6.051301 “Хімічна технологія” з вимогами яких
необхідно дотримуватися при розробці технологічних процесів нанесення
гальванічних покриттів на друковані плати та проектуванні гальванічного
У навчальному посібнику розглянуті основні способи виготовлення
друкованих плат та особливості нанесення гальванічних покриттів при їх
виготовленні. Наведено докладний план складання пояснювальної записки та
виконання необхідних технологічних розрахунків а також вимоги щодо
оформлення пояснювальної записки та графічної частини дипломного проекту.
При виконанні технологічної та графічної частини проекту студенти
повинні використовувати навчальну та довідкову літературу список якої
наведений у посібнику знання отримані при вивченні загальноінженерних та
спеціальних дисциплін та під час проходження виробничих практик. Виконуючи
економічну частину проекту а також розділ з охорони праці та техніки
безпеки студенти повинні використовувати методичні вказівки кафедр які
викладають ці дисципліни.
Цей навчальний посібник є значно переробленою та розширеною версією
навчального видання: Методичні вказівки до виконання дипломного проекту із
гальванотехніки освітньо-кваліфікаційного рівня “бакалавр”. Напрям
підготовки 6.091600 “Хімічна технологія та інженерія”. Професійна
спрямованість “Технічна електрохімія”. Уклад. Яцюк Л.А. Чвірук В.П.
Панасенко В.Ф. Мотроюк Т.. Лінючева О.В. Донченко М.. Букет О.. –
К.: НТУУ “КП” 2006. – 66 с.
Структура і зміст дипломного проекту
Структура та обсяг проекту
Дипломний проект складається із пояснювальної записки обсягом 50–70
друкованих сторінок і графічної частин – 4-5 аркушів креслень формату А1.
Зміст пояснювальної записки
Перелік умовних позначень символів одиниць скорочень і термінів
Технологічна частина
1. Вибір виду та товщини гальванічного покриття
2. Вибір технологічного процесу
2.1. Обгрунтування вибору технологічно процесу
2.2. Підготовка поверхні виробів перед нанесенням гальванічного
2.3. Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
2.4. Вибір і обгрунтування завершальних операцій
2.5. Контроль якості гальванічного покриття
2.6. Карта технологічного процесу нанесення гальванічного покриття
3. Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів
3.1. Обгрунтування вибору виду обладнання
3.2. Визначення фонду робочого часу обладнання
3.3. Визначення річної виробничої програми установки
3.4. Визначення кількості установок та їх габаритних розмірів
4. Технологічні розрахунки
4.1. Визначення сили струму на ванні складання балансу кількості
електрики за одну годину роботи
4.2. Визначення напруги на ванні складання балансу напруги
4.3. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
4.4. Визначення джоулевої теплоти та складання балансу енергії на
4.5. Тепловий розрахунок ванни
4.6. Розрахунок витрат енергоносіїв
4.7. Розрахунок витрат матеріалів: анодів хімічних реактивів води
на приготування електроліту та кількості води на промивні операції
Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
Економіко-організаційні розрахунки
Екологічна безпека гальванічного виробництва очистка стічних вод
Техніка безпеки процесу нанесення гальванічного покриття
Графічна документація
Графічна частина проекту має відповідати вимогам ГОСТ 2.301-68 ГОСТ
317-69 “ЕСКД. Общие правила оформления чертежей” – 201 с.
Креслення виконують на креслярському папері формату А1. Уздовж сторони
аркуша проводиться рамка (ліворуч – на відстані 20 мм від інших сторін – 5
мм). У правому нижньому куті розташовують основний напис за встановленою
формою. Дозволяється застосовувати додаткові формати креслень ряду А2
Відповідно до Міждержавних стандартів диної системи конструкторської
документації специфікації виконують на окремих аркушах формату А4 і
брошурують разом з пояснювальною запискою в кінці розділу «Додатки».
Графічна частина дипломного проекту має містити такі креслення:
- схему технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
друковані плати – 1 аркуш формату А1;
- креслення загального виду гальванічної ванни для нанесення
гальванічного покриття – 1 аркуш формату А1;
- схему очистки стічних вод – 1 аркуш формату А1.
Правила оформлення пояснювальної записки
Пояснювальна записка до дипломного проекту оформлюється згідно вимог
стандарту СТП КПИ 2.001-83 “Курсовые проекты. Требования к оформлению
документации» а також вимог ГОСТ 2.105-95 “ЕСКД. Общие требования к
текстовым документам» – 37 с. ГОСТ 2.106-96 «ЕСКД. Текстовые документы».
Текст пояснювальної записки складається українською мовою в
друкованому вигляді на аркушах формату А4 шрифтом Times New Roman 14
пунктів міжрядковий інтервал 1.5 Lines. Орієнтовний обсяг пояснювальної
записки повинен складати 50-70 сторінок.
Вимоги до структури розділів пояснювальної записки та методичні
вказівки щодо їх розробки
Титульний аркуш пояснювальної записки завдання на дипломний проект та
календарний план-графік виконання дипломного проекту оформлюється згідно
вимог “Положення про організацію дипломного проектування та державну
атестації. студентів НТУУ “КП”Уклад. В.Ю. Угольніков. За заг.ред. Ю..
Якименка -. К.: ВПК“Політехніка” 2006.– 84 с.
Наводиться кількість сторінок таблиць рисунків посилань. Коротко
описується зміст дипломного бакалаврського проекту. У кінці тексту
наводяться ключові слова що характеризують зміст проекту (не більше 20).
Реферат складається українською та іноземною (яку студент вивчав) мовами.
Коротко описують типи друкованих плат їх призначення та сфери
застосування. Висвітлюють роль гальванічних покриттів у технології
виготовлення друкованих плат. Формулюють актуальність даного проекту та
мету проектування. (Виправити)
1. Технологічна частина
1.1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
У розділі коротко характеризують переваги і недоліки методів виготовлення
двобічних друкованих плат обрунтовують вибір методу для розробленого
проекту. Коротко описують основні стадії технологічного процесу згідно
1.2. Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вибір виду та товщини гальванічного покриття здійснюють згідно вимог
стандарту ГОСТ 23751-86. Описують властивості вибраного покриття його
призначення та вимоги які ставлять до цього покриття.
1.3.1. Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
Вибір операцій з підготовки поверхні друкованих плат визначається
призначення покриття технологія нанесення якого розробляється в проекті.
Якщо в проекті розробляється технологія попереднього гальванічного
міднення то потрібно передбачити операції свердлення базових отворів
отворів для металізації металізацію діелектрика в отворах шляхом хімічного
При розробці технології гальванічного міднення струмопровідного рисунку
виходять з того що операції хімічного та попереднього міднення і нанесення
захисного рельєфу на пробільні місця уже виконані. У цьому разі в проекті
необхідно передбачити операції хімічного знежирення поверхні друкованих
плат та активування поверхні мідних друкованих провідників.
У розділі коротко описують прийняті у даному проекті механічні
хімічні та електрохімічні операції з підготовки поверхні друкованих плаи.
1.3.2. Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
На основі вимог які ставлять до гальванічного покриття та
порівняльної характеристики найбільш відомих електролітів які знаходять
широке використання в промисловості обгрунтовують вибір електроліту для
розроблюваного проекту. Розглядають способи усунення причин виробничого
браку та схеми обслуговування анодів.
1.3.3. Вибір і обгрунтування завершальних операцій
У залежності від виду гальванічного покриття і його призначення
вибирають необхідні завершальні операції такі як промивання висушування
освітлення оплавлення та ін. Описують призначення вибраних операцій склад
розчинів і режими проведення характеристики обладнання на якому вони
У цьому розділі наводять вимоги до якості гальванічного покриття і
описують методи які застосовують для контролю якості даного виду покриття
і зовнішнього вигляду товщини покриття в отворах і на контактних площадках
плати еластичності міцності зчеплення з мідною фольгою вмісту
компонентів у сплаві та ін. Відзначають яка кількість виробів підлягає
кожному виду контролю.
Карта технологічного процесу включає всі технологічні операції та
промивки і оформляється згідно з вимогами нормативної документації. Приклад
оформлення карти технологічного процесу наведено в Додатку ***. Тривалість
нанесення гальванічного покриття вибраної товщини яку необхідно навести в
карті визначають у розділі ***.
1.3.6. Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
У цьому розділі описують методи приготування аналізу і корегування
електролітів які непередбачено використовувати у проекті що
розробляється. У вигляді таблиць наводять також перелік можливих неполадок
у роботі електролітів та способи їх усунення.
1.4. Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних
покриттів на друковані плати. Технологічні розрахунки
Час роботи обладнання яке проектується визначається режимом роботи
підприємства технологічною схемою процесу та особливостями технологічного
Номінальний річний фонд часу роботи обладнання Тн при переривчастому
виробництві розраховують з кількості календарних днів у році (365) за
вирахуванням вихідних (104) і святкових (10) днів що при п’ятиденному
робочому тижні тривалістю 41 год і двозмінній роботі за вирахуванням 6 год
у передсвяткові дні складає приблизно
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Тд (год) визначають
виходячи із Тн з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (Кпр) які в гальванічному виробництві можуть складати
При роботі неавтоматизованого немеханізованого обладнання і
стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої обладнання яке працює в
одну зміну складає 2 % а у дві зміни – 3 % від Тн. При роботі
автоматизованого обладнання у дві зміни – 8 % від Тн.
Для визначення річної виробничої програми Рр річне виробниче завдання
Рз необхідно збільшити на величину виправного браку виробів який складає
зазвичай 05 3 % (Кбр= 0005 003) від Рз у штуках плат:
Добова виробнича програма Рдоб складає:
де Тдоб – кількість робочих діб у календарному році.
Годинна виробнича програма Рг визначається як
1.4.3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та
розрахунок його кількості
Нанесення гальванічних покриттів на друковані плати як правило
здійснюється в спеціалізованих автоматичних лініях для хіміко-гальванічної
обробки друкованих плат які відрізняються своєю конструкцією і
продуктивністю. Гальванічні ванни у цих лініях мають різну конструкцію та
відрізняються своїми розмірами. Наприклад в автоматичній лінії АГ-44М
використовують двопозиційні гальванічні ванни а в автоматичній лінії “Діна
плюс 130” – шестипозиційну і двопозиційні ванни. У лініях з невеликою
продуктивністю використовують однопозиційні ванни які відрізняються
невеликими розмірами. Ескізи гальванічних ванн деяких спеціалізованих
автоматичних ліній наведено в додатках ***.
У розроблюваному проекті вибирають гальванічну ванну із складу
автоматичної лінії відповідного типу.
Для розрахунку обладнання необхідно знати:
річну виробничу програму;
час обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіска з платами) з
урахуванням часу на завантаження і вивантаження ( хв;
товщину покриття на платах мкм;
габаритні розміри плати та її площу.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски або
барабана з деталями) ( складається із двох величин:
де [pic]- технологічний час (час обробки деталей у ванні) за формулою:
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Величину об - часу обслуговування необхідного для завантаження плат
у ванну та їх вивантаження для розрахунків приймають 1 3 хвилини.
Для деяких сплавів які наносять гальванічним способом відсутні
табличні значення густини dсп та електрохімічного еквівалента Ке сп. х
можна вирахувати за такими формулами:
де P1 P2 . Pn – вміст окремих компонентів у сплаві %; d1 d2 .dn –
густина відповідних компонентів сплаву гсм3.
Умовний електрохімічний еквівалент сплаву гА(год:
де qсп - питомі витрати на 1 г сплаву А.годг
де Ке1 Ке2 . Кеn – електрохімічні еквіваленти окремих компонентів
Затрати часу на початковий запуск обладнання кінцевого вивантаження
ванни і на допоміжні операції враховуються за допомогою коефіцієнта Коб:
для роботи в одну зміну Коб =106 11; у дві зміни – 103 105; у три
зміни – Коб = 102 104.
На основі дійсного річного фонду часу роботи обладнання Тд та
тривалості обробки одного завантаження ванни ( визначають кількість
оброблюваних завантажень n
Тоді разове завантаження усіх ванн Ус [pic] (шт.).
Після цього у залежності від розмірів плат які передбачається
обробляти і наявного гальванічного обладнання здійснюють перерахунок уже
діючого обладнання встановленого в цеху.
Перерахунок діючого обладнання.
Метою цього розрахунку є встановлення можливості виконання річного
виробничого завдання на існуючому обладнанні визначення величини
одночасного завантаження у ванну та необхідної кількості ванн в
Визначають габаритні розміри вибраного типу ванн встановлених у цеху
за місцем практики (студенти які під час практики не мали змоги вивчити
виробництво що проектується можуть вибрати із каталогу потрібний тип
ванни середніх габаритних розмірів).
Виходячи із габаритних розмірів ванни визначають довжину ln та висоту
hn підвісного пристрою:
де l1 - відстань від краю підвіски до борта
ванни (приймають у межах 010 015 м).
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски (015 020 м більший розмір приймають за наявності на дні
ванни змійовика); h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту (приймають 0.05 м); h3 – відстань від дзеркала електроліту до
верхнього краю ванни (010 015 м більший розмір приймають за наявності
перемішування електроліту а при використанні бортових відсмоктувачів
величину h3 збільшують до 015 030 м).
Визначивши габаритні розміри підвіски і знаючи габаритні розміри плат
встановлюють кількість плат nд яку можна закріпити на одну підвіску (між
платами необхідно передбачити невеликі зазори плати не повинні екранувати
одна одну). Схему розташування плат на підвісці наводять у пояснювальній
Вираховують величину одноразового завантаження у ванну N03 шт:
де Nn – кількість підвісок які одночасно завантажують у ванну. У разі
використання підвіски однопозиційної ванни Nn= 1.
Потім розраховують відстань між анодом і ближнім краєм підвіски з
деталями la-k і перевіряють чи відповідає вона унормованому значенню яке
повинно складати 015 025 м що необхідно для забезпечення максимальної
рівномірності покриття. Для однопозиційних ванн la-k складає м:
де В – внутрішня ширина ванни; Вn – товщина підвіски з платами
(визначається із креслення підвіски з платами); Ba – товщина анодів
(товщину анодів вибирають у додатку № 1); В1 – відстань між анодом і
боковою стінкою ванни приймають 005 010 м. Розрахована величина la-k
не повинна бути меншою унормованого значення. У подальшому вона
використовується для визначення напруги на ванні.
Для барабанних ванн відстань між анодом і ближнім краєм підвіски
розраховують за формулою:
де n – кількість технологічних позицій у ванні.
Використовуючи визначену величину одноразового завантаження ванни N03
розраховують кількість ванн необхідних для виконання річної виробничої
коли nв – дробове число то його заокруглюють у більший бік.
Виходячи із визначеної кількості ванн розраховують річну
продуктивність вибраного обладнання Рр(:
та коефіцієнт завантаження обладнання:
При розрахунку обладнання рекомендується щоб величина Кзав
знаходилася в межах 075 085.
1.4.4. Баланс струму на гальванічній ванні
Розрахунок сили струму на ванні необхідний для подальшого вибору джерела
живлення постійним струмом. У багатопозиційній ванні живлення кожної
технологічної позиції здійснюється від окремого випрямляча. Силу струму А
на одній технологічній позиції ванни визначають як добуток величини
технологічної густини струму на катоді Ik Ам2 на площу деталей
одноразового завантаження S03 м2:
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою вибирають його у межах К = 103 115.
У разі розробки процесу попереднього гальванічного міднення коли покриття
наноситься на всю поверхню заготовки плати величину [pic] розраховують за
де [p а і b – довжина і ширина плати м
При нанесенні гальванічного покриття на струмопровідний рисунок плат
величину [pic] розраховують за формулою
де Кпл – коефіцієнт заповнення поверхні плати який у середньому складає
Для розрахунків рекомендується вибирати верхнє допустиме за
технологією значення катодної густини струму.
Для наступного складання балансу кількості електрики записують
рівняння основних і побічних реакцій які перебігають на електродах і на
основі значень виходу за струмом для цих реакцій визначають долю електрики
яка витрачається на основні та часткові процеси. Баланс електрики складають
на одну годину роботи ванни кількість електрики визначають в ампер-
годинах. Результати розрахунків зводять у таблицю балансу електрики. Для
деяких технологічних процесів наприклад міднення та олов’янування із
сульфатних електролітів приймають що на катоді і аноді перебігають тільки
основні процеси з виходом за струмом 100 % відповідно.
Приклад розрахунку. Визначити силу струму та скласти баланс електрики для
ванни олов’янення із сульфатного електроліту за такими даними: іа =
(102Ам2; К = 103; розміри плати 0373 ( 0300 м; коефіцієнт
заповнення поверхні плати Кпл = 03; кількість плат на одній підвісці
[p вихід за струмом для реакції виділення олова ВС = 100 %
Сила струму на ванні олов’янування:
У сульфатному електроліті олов’янування перебігають такі електрохімічні
[pic] (ВC2 = 100 %).
Сила струму яка витрачається на кожну реакцію:
Результати розрахунків зводимо у таблицю ***.
Таблиця *** – Баланс електрики ванни олов’янування на одну годину
Надходження Q А % Витрати Q А %
На катоді: 623 100 На осадження олова 623 100
Разом 623 100 Разом 623 100
На аноді: 623 100 На розчинення олова 623 100
У разі гальванічного нанесення сплавів частку струму яка витрачається
на осадження його окремих компонентів розраховується за рівнянням:
де Кen – електрохімічний еквівалент n – компонента сплаву; Рn – частка n –
компонента в сплаві; qсп - питомі витрати електрики для сплаву А(годг.
Приклад розрахунку. Визначити частки струму які витрачаються на
осадження окремих компонентів сплаву котрий містить 65 % олова (РSn =
65) і 35% нікелю (PNi = 0.35) за умови що катодний вихід сплаву за
струмом складає 100%.
Питомі витрати електрики для сплаву:
Частка струму яка витрачається для осадження нікелевого компонента
Частка струму яка витрачається на осадження олов’яного компонента
Робоча напруга при завданій густині струму Ui є однією із основних
енергетичних характеристик ванни. Вона визначає мінімальну величину
напруги на джерелі струму Uдс яке обслуговує ванну. Знаючи величину
струму і напруги на джерелі струму визначають електричну потужність
яка витрачається на електроліз.
Напруга на одній технологічній позиції ванни U складається із різниці
електродних потенціалів анода і катода під струмом [pic] омічного падіння
напруги в електроліті Uом у провідниках першого роду (електродах
струмопідводах у ванні штангах ) U та в контактах Uk:
Величини потенціалів електродів під струмом в електролітах найбільш
поширених у промисловості можна вибрати в Додатку *** або із довідників з
Омічне падіння напруги в електроліті Uом В розраховують за формулою:
де iср – середня густина струму в міжелектродному просторі Ам2
розраховується за формулою [p la-k – відстань між анодом і краєм
підвіски з платами ( - питома електропровідність електроліту См . м-1; (e
– питомий електричний опір електроліту Ом(м. Величини ( і (e можна
вибрати із Додатку *** або із довідкової літератури із гальванотехніки.
Коли в процесі електролізу на електродах утворюються гази бульбашки
яких заповнюють міжелектродний простір то при визначенні падіння напруги в
електроліті необхідно урахувати вплив газонаповнення на омічний опір. У
цьому разі Uом визначають за формулою:
де К – коефіцієнт який ураховує збільшення опору за рахунок
газонаповнення величини К знаходиться у межах 101 125.
Суму падіння напруги в електродах провідниках першого роду та в
контактах ванни [pic] приймають у межах величини яка не перевищує 10 %
загальної напруги на ванні U В визначається як:
Мінімальна напруга на джерелі струму Uдс складається із суми напруги
на вані U та падіння напруги в шинопроводах від джерела струму до ванни
яке приймають не більшим 10 % від Uдс. Отже
Приклад розрахунку. Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні
гальванічного олов’янування за такими вихідними даними: ік = 150 Ам2; іа =
Ам2; Еіа = +015 В; Еік = –05 В; ( = 8(10–2 Ом(м; lа-к = 025 м.
Баланс напруги процесу олов’янування розраховують за формулою:
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
падіння напруги в електроліті становитиме
Тоді напруга на ванні
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
Мінімальна напруга джерела струму для ванни хромування:
Таблиця *** Баланс напруги на ванні олов’янування
Надходження В % Витрати В %
Напруга на 308 100 Різниця потенціалів під струмом Ea065 21
Падіння напруги в електроліті Uом
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 + Uk
Разом 308 100 Разом 308 100
Джерело постійного струму вибирають виходячи із сили струму і напруги
на ванні із урахуванням падіння напруги в шинопроводах. Не слід вибирати
випрямні агрегати із великим запасом потужності так як це значно знижує
коефіцієнт їх завантаження. Коли для нанесення гальванічного покриття
передбачається використовувати декілька ванн то для кожної ванни вибирають
окремий випрямний агрегат.
Для вибраного випрямного агрегату визначають коефіцієнт завантаження
де Nдс – потужність необхідна для виконання завданої програми [p
Nпасп – паспортна потужність вибраного агрегату. На теперішній час у
гальванотехніці широке застосування знайшли випрямні агрегати серії ВАК
(які вже не випускаються) та серії (Т). Технічні характеристики випрямних
агрегатів серії (Т) наведені в Додатку 4.
1.4.7. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Електрична енергія Wзаг яка підводиться до електролізера
перетворюється в хімічну енергію Wхім та в теплову енергію (джоулеву
Енергія Wхім відображує зміни матеріального стану які відбуваються в
результаті перебігу електрохімічних реакцій в електролізері а енергія Wдж
витрачається на розігрівання електроліту і повинна бути урахована при
складанні теплового балансу.
Електрична енергія яка витрачається на перебіг процесу в одній ванні
визначається за формулою:
де I – струм на ванні А; U – напруга на ванні В; – час роботи ванни під
струмом год. Зазвичай баланс енергії складають на одну астрономічну годину
Енергію Wхім можна визначити за формулою:
де [pic] – зміна ентальпії усіх електрохімічних процесів яка
розраховується за значеннями ентальпії вихідних та кінцевих продуктів
реакції за температури яка відповідає технологічному процесу із
урахуванням стехіометричних коефіцієнтів [p zi
- число електронів які приймають участь у реакції. При розрахунку [pic]
для усіх процесів які перебігають одночасно приймають однакову
направленість реакції. Тоді
Коли в сумарній електродній реакції приймають участь розчинні
речовини а у довідковій літературі відсутні дані для [pic]з урахуванням
теплоти їх розчинення то при розрахунку [pic] необхідно до [pic] утворення
речовини додати [pic] її розчинення. Коли ж окисно-відновна реакція
перебігає в протилежних напрямках на катоді і аноді то для неї [pic] так
як ця реакція не призводить до зміни матеріального стану системи.
При одночасному перебігу декількох електрохімічних процесів необхідно
врахувати витрати хімічної енергії на всі процеси що мають місце в
системі яку розглядають:
Для гальванічних процесів які ідуть із розчинними анодами з виходом
за струмом на катоді і аноді близьким до 100%
Результати розрахунків зводять у таблицю.
Приклад розрахунку. Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти
баланс енергії на годину роботи ванни олов’янування із сульфатного
електроліту за такими вихідними даними: = 623А; [p тривалість
електролізу за одну астрономічну годину складає (=493 хв.
Так як процес олов’янування відбувається з розчинними анодами а
катодний і анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця *** – Баланс енергії на ванні олов’янування
Надходження кДж % Витрати кДж %
Електрична 568 100 Джоулева
енергія від теплота 568 100
Разом 568 100 Разом 568 100
1.4.8. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
У залежності від температурного режиму процесу нанесення гальванічного
покриття тепловий розрахунок ванни може виконуватись за одним із двох
Тепловий розрахунок для гальванічних ванн які працюють за підвищеної
При проведенні теплового розрахунку визначають кількість теплоти яку
необхідно витратити для розігріву ванни до робочої температури і кількість
теплоти яку витрачають на підтримування необхідного теплового режиму під
час електролізу з урахуванням джоулевої теплоти яка при цьому виділяється.
За результатами цих розрахунків потім визначають параметри нагрівного
пристрою і витрати енергоносія. Тепловий розрахунок проводять за такою
Визначення витрат теплоти на розігрів ванни
Кількість теплоти [pic] яка необхідна для розігріву ванни
складається із витрат теплоти [pic] на розігрів електроліту матеріалу та
футеровки ванни анодів і витрат теплоти [pic] на компенсацію втрат у
навколишнє середовище
де [pic] - теплові втрати при робочій температурі за час розігріву
приймають що в процесі розігріву теплові витрати у два рази нижчі.
Величину [pic] визначають як
де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; [pic]- теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько [p [p [pic]- теплоємність матеріалу
футеровки для вініпласту близько [p [p [pic]-
теплоємність матеріалу анода; [p [pic] і [pic]-
кінцева і початкова температури електроліту. Величини густин та
теплоємностей для найбільш поширених електролітів наведені в додатку 3. Для
розбавлених електролітів (із загальною концентрацією компонентів до 100
кгм3) допустимо прийняти густину і теплоємність води відповідно [pic] та
Кількість теплоти на компенсацію теплових втрат у навколишнє
середовище [pic] складається із втрат теплоти нагрітим електролітом через
стінки ванни [pic] і втрати теплоти через дзеркало електроліту [pic]
Так як точний розрахунок величин [pic] і [pic] значно ускладнений
відсутністю в літературі цілого ряду довідкових даних їх можливо
вирахувати наближено за допомогою таких рівнянь:
де [p [pic] – площа поверхні
дзеркала електроліту [p [pic] – час розігріву ванни (приймають у межах
00-7200 секунд частіше – 3600 секунд); [pic] – величина питомих витрат
теплоти через стінки ванни [pic]. Для інтервалу температур у ванні [pic]
величину [pic] можна вирахувати за емпіричним рівнянням:
Значення коефіцієнтів [pic] і [pic] наведені в таблиці 4.4.
Таблиця 4.4. - Значення коефіцієнтів [pic] і [pic]
Коефіцієнт Товщина теплоізолюючого шару
b0 –397 –40.54 –24.85 –13.92
b1 15.23 2.435 1.357 0.909
Величину питомих витрат теплоти [pic] [pic] через дзеркало
електроліту в інтервалі температур [pic] можна вирахувати за емпіричним
Величини [pic] і [pic] для відповідного діапазону температур також
можна вибрати із таблиць емпіричних даних наведених у додатку 5.
Визначення витрат теплоти на підтримання робочої температури ванни
Кількість теплоти [pic] для підтримування робочої температури у ванні
є сумою теплоти на компенсацію теплових втрат у навколишнє середовище [pic]
і теплоти [pic] на підігрів підвісок з періодично оброблюваними платами за
вирахуванням величини джоулевого тепла [pic]
Розрахунок величини [pic] рекомендується проводити на 1 годину роботи
ванни. У цьому разі величини [pic] і [pic] вираховують за формулами:
де [pic] і [pic] - питомі масові теплоємності матеріалу підвіски та
оброблюваних деталей відповідно [p [pic] і [pic] – маси підвісного
пристрою та плат на одній підвісці кг; [pic]- кількість підвісок з
платами які обробляються у ванні за одну годину. Величину [pic] можна
вирахувати як [pic] де [pic] (розділ 5.1.4.3.).
Величина [pic] відповідає [pic] визначеній у розділі 5.1.4.7.
Результати розрахунків зводять у таблицю ***.
Таблиця 4.5. - Тепловий баланс ванни
Надходження Дж % Витрати Дж %
Кількість Qроб Кількість Q2
Кількість Qдж Кількість Q5
Разом 100 Разом 100
Розрахунок витрат енергоносіїв для забезпечення теплового режиму
У гальванічних цехах для нагрівання ванн використовують електричні
теплонагрівачі (скорочено – ТЕН) а за наявності близького джерела дешевого
пару з температурою дещо вище 100 (С (потужні котельні або електростанції)
який зазвичай відправляється на конденсацію в градирнях – парове нагрівання
зануреними в електроліт трубчатими теплообмінниками (змійовиками). Виключно
електричне нагрівання використовують також у випадках коли температура
ванни повинна бути не нижче за 110 оС або ж коли температуру розчину
необхідно підтримувати із високою точністю. Методика розрахунку витрат
енергоносія та пристроїв для нагрівання ванни залежить від виду
використаного енергоносія.
Розрахунок витрат електрики та потужності теплоелектро-нагрівачів для
нагрівання ванни (виконується для ванн обладнаних теплоелектронагрівачами)
Витрати електроенергії на розігрів ванни протягом однієї години
Витрати електроенергії на підтримування теплового режиму ванни
протягом однієї години
Загальна потужність трубчастих електронагрівачів (ТЕНів) для розігріву
Потужність ТЕН для підтримування теплового режиму
Зазвичай [pic] приймають рівним одній годині.
Використовуючи довідкові дані про технічні характеристики промислових
ТЕН [***] вибирають необхідну кількість теплоелектронагрівачів.
Загальні витрати електроенергії на підтримування теплового режиму ванн
при виконанні річної виробничої програми
де [p [pic] – дійсний час
роботи ванни год; [pic] – кількість ванн даного типу.
Тепловий розрахунок гальванічних ванн які працюють за кімнатної
Під час нанесення гальванічних покриттів виділяється значна кількість
джоулевої теплоти що може призвести до розігріву електроліту за межі
допустимої температури. Метою розрахунку є визначення максимально можливої
температури до якої може розігрітися ванна за одну годину роботи. При
цьому допускається що вся джоулева теплота витрачається тільки на
розігрів ванни і не втрачається у навколишнє середовище.
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається за
де 20 – температура навколишнього середовища оС; інші позначення такі ж
як у розділі 5.1.4.8.
Якщо розрахована величина tk оС буде значно перевищувати допустиму за
технологією температуру електроліту то ванну необхідно обладнати пристроєм
для охолоджування електроліту.
Коли ж зростання температури незначне і не перевищує декілька
градусів то охолодження ванни не потрібне.
1.4.9. Розрахунок витрат матеріалів
Розрахунок витрат матеріалів здійснюють з метою визначення річних
потреб виробництва у вихідній сировині та матеріалах для нанесення данного
виду покриття. При розрахунку необхідної кількості анодів хімічних
реактивів води та інших матеріалів виходять з того що їх витрати
здійснюються за такими статтями:
а) на початковий запуск обладнання
б) на виконання річної виробничої програми.
Розрахунок витрат анодів
Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Витрати розчинних та нерозчинних анодів на запуск обладнання (кг)
визначаються за формулою:
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв = 048 . nаш . lв. hв .
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів до
довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує
співвідношення анодів та висоти ванни (приймають К2 = 08); nаш – кількість
анодних штанг у ванні; da – густина
матеріалу анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного
Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми м2;
п – товщина покриття в мікрометрах; [pic] – норма витрат розчинних анодів
на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення [pic]
визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
Величину S визначають за формулою
де Кпл = 1 у разі попереднього гальванічного міднення так як покриття
наноситься на всю геометричну поверхню плати.
Витрати нерозчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Такі витрати обумовлені технологічними витратами відходами і
визначаються за формулою
Gaн = S . Aн . 10-3 кг
Aн – норма витрат нерозчинних анодів гм2.
Розрахунок витрат хімічних реактивів
Для ванн із розчинними анодами загальні витрати хімічних реактивів на
проведення технологічного процесу визначаються кількістю реактивів
необхідних для приготування електроліту на початковий запуск обладнання і
витрати реактивів на виконання річної програми: винос електроліту з
деталями винос електроліту у вентиляційні канали корегування електроліту
заміна електроліту та інше.
Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв – обєм
ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв –
кількість ванн даного типу.
Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при виконанні
річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
Норми витрат для одного м2 оброблюваної поверхні в залежності від
складності конфігурації деталей наведені в додатку ***. Ае не залежить від
Величину S’ визначають за формулою
Для ванн які працюють із нерозчинними анодами необхідно додатково
ураховувати витрати відповідних компонентів на осаджування металевого
При використанні ціанідних електролітів додатково враховують витрати
ціанідів через їх розкладання та анодне окиснення. Для електролітів які
працюють за температури 20 (С такі питомі витрати приймають (05 07)10-3
кгА(год. за t( ( 45(С – (07 08)10-3 кгА(год. t( > 45(С витрати
становлять 08(10-3 кгА(год.
Розрахунок витрат води
При виконанні річної виробничої програми вода витрачається на
приготування електролітів та розчинів на розкладання внаслідок
електролізу на випарування з поверхні електроліту на промивні операції. У
рамках дипломного проекту обмежимося витратами води тільки на процес
електролітичного нанесення покриття та наступне промивання плат.
Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати [pic] (кг) визначаються за формулою:
де [p [pic] – сумарні
витрати електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину [pic] можна визначати за формулою:
де dел – густина електроліту кгм3 (величини dел для найбільш поширених
електролітів наведені в Додатку ***); С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни (Кзап =
09); nв – кількість ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного
деталями (див. вище у даному розділі ***- можливо варто ввести нумерацію
рівнянь щонайменше для тих на які є посилання-***).
Витрати води на розкладання при електролізі
Розрахунок виконується тільки для ванн на електродах яких перебігає
побічний процес розкладання води. Витрати води на розкладання [pic] (кг)
розраховується за формулою:
де [pic] – вихід за струмом для побічного процесу розкладання води %.
Витрати води на винесення із газами
Розрахунок виконується для ванн в яких може перебігати побічний
процес розкладання води. Витрати на винесення із газами [pic] (кг)
– загальний обєм вологого газу який виділяється за температури
Величину [pic] визначають як:
де Рб – загальний тиск паро газової суміші гПа; [pic] – парціальний тиск
парів води за температури електролізу гПа.
Для визначення величини Vгt спочатку визначають обєми водню і кисню
приведені до нормальних умов:
і сумарний обєм приведених до нормальних умов газів:
Обєм вологого газу за температури електролізу:
де tел – температура електролізу (С.
Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води [pic] (кг) розраховують за формулою:
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2(год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за температури навколишнього
середовища повітря Па; [pic] – вологість повітря в умовах цеху %.
Витрати води на промивні операції
У технологічному процесі підготовки поверхні і нанесення гальванічного
покриття недостатнє промивання деталей може бути причиною поганого
зчеплення покриття з основним металом появою на покритті плям та інших
видів браку. З іншого боку екологічні та економічні проблеми вимагають
раціонального використання водних ресурсів. Використання в технології
промивки ванн уловлювання каскадних ванн з протитечію ванн струминної та
струминно-проточної промивки та їх комбінацій значно зменшує витрати на
технологічні потреби. Все це враховується при розробці схеми промивання
Витрати води на промивання плат у значній мірі залежить від кількості
ступенів промивки. При одноступеневому промиванні способом занурювання
погодинні витрати води 1Vгод визначають за формулою:
Для двох - і трьохступеневої каскадної промивки формули приймають вид:
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої проводиться
промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація основного компонента
у воді після промивки гдм3 (величини Ск для основних компонентів що
застосовуються у гальванотехніці наведені в Додатку ***).
За основний компонент (іон) даного електроліту або розчину приймають
той для якого критерій промивки є найбільшим.
Коли перед промивкою здійснюють уловлювання електроліту то величину К
зменшують уведенням таких коефіцієнтів:
– для однієї ванни уловлювання;
5 – для двох ванн уловлювання;
6 – для трьох ванн уловлювання.
Коли ж промивання деталей здійснюють струминним або ж комбінованим
методами то для розрахункових витрат води вводять такі коефіцієнти:
– для струминного методу промивання;
– для комбінованого методу промивання.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній
1.4.10. Використання комп’ютерної техніки та сучасного програмного
забезпечення при виконанні розрахунків
На кафедрі студенти можуть одержати приклад використання електронних
таблиць Microsoft( Excel 97 SR-2 для виконання технологічних розрахунків.
Також доступні приклади креслень ванни електрохімічної обробки та барабана
виконані з використанням AutoCAD 2000і.
2. Автоматичне регулювання параметрів гальванічного процесу
Розробка цього розділу здійснюється за узгодженням з керівником
У розділі на підставі аналізу технологічної схеми норм технологічного
режиму та апаратурного оформлення технологічного процесу визначається
необхідний обсяг автоматизації виробництва який подається у вигляді
таблиці ***. Зазвичай розглядають питання автоматичного регулювання
основних параметрів процесу які забезпечують нанесення високоякісних
покриттів: густини струму напруги температури та pH електроліту.
Таблиця *** Параметри регулювання та контролю виробництва
№ Найменування стадії Найменування Норми Вимоги до схеми
пппроцесу параметру що технологічного автоматизації
(технологічний вимірюється режиму та (вимірювання
обєкт) місце або допустимі регулювання
заміру параметру регулюється відхилення сигналізація)
Розділ складається з двох частин – графічної та текстової.
Графічна частина повинна містити принципову схему пристрою для
автоматичного регулювання вибраного параметру яка виконується згідно з
вимогами ДСТУ Б А.2.4-3-95 (Міждержавний стандарт ГОСТ 21.408-93) у
вигляді креслення на аркуші формату А1.
Текстова частина повинна містити:
– аналіз технологічного процесу як об’єкта автоматизації та
формулювання задач автоматизації (обрунтування вибору параметрів
контролю регульованих параметрів і регулювальних впливів);
– опис розробленої системи керування що включає короткий опис
технічних засобів автоматизації кожного контуру контролю та
– специфікацію на використані технічні засоби автоматизації яка
виконується за ГОСТ 21.110-97 і розміщується у додатках
пояснювальної записки до атестаційної бакалаврської роботи (див.
– висновки щодо виконання поставлених задач автоматизації.
Автоматизація може виконуватися у двох варіантах технічного
забезпечення: на базі локальної автоматики та на базі мікропроцесорної
Необхідні технічні засоби (первинні та проміжні перетворювачі
вторинні прилади регулятори виконавчі механізми монтажні вироби тощо)
підбирають за допомогою каталогів і довідників на технічні засоби
автоматизації що серійно виробляються промисловістю. У специфікації
наводять позиції технічних засобів згідно з функціональною схемою
автоматизації найменування та повну технічну характеристику загальну
кількість однотипних одиниць завод-виробник тощо.
ТабЗавод-вир9 Луцький ВО Луцький Луцький Луцький
лицобник приладо-буді“Геофіз-прилаприладо-бприладо-бприладо-б
я вний завод д” удівний удівний удівний
*** вано-Фран-кізавод завод завод
Кіль-кіст 5 5 5 5 5
Тип 7 ТЗК-2П “Сапфір П201 ЭСП ЭВП-08
моделі 22ДГ ” 01.14
Назва та 6 Термометр Рівнемір ВимірювалЕлектрод Електрод
характери контактний: гідростатичниьний скляний хлорсрібн
стика діапазон й: діапазон перетворюдля ий для
вимір. температур вач рН: рН-метра рН-метра
50(С ціна0 120 (С рН 0-14
поділки 1 (Спохибка 0.25 похибка
сигнал 0–5 мАсигнал
Місце 5 ванна ванна ванна ванна ванна
монтажу блискучого блискучого блискучогблискучогблискучог
нікелювання нікелювання о о о
нікелюваннікелюваннікелюван
Граничне 4 50 55 (С 730 770 мм 40 48 40 48 –
Середовищ3 кислий кислий кислий кислий кислий
е місце електроліт електроліт електроліелектроліелектролі
Назва 2 температура рівень рН рН потенціал
параметра електроліту
Позиція 1 1 2 3 4 5
3. Економіко-організаційні розрахунки
Економіко-організаційні питання займають важливе місце в дипломному
проекті. Це обумовлено тим що економічні показники характеризують
доцільність та обрунтованість прийнятих у проекті рішень. Одержувані при
проектуванні техніко-економічні показники виробництва повинні бути на рівні
або перевершувати показники досягнуті на сучасних підприємствах того ж
Економіко-організаційні розрахунки проводять на підставі матеріалів
технологічної частини проекту: діючих цін на сировину устаткування
матеріали паливо енергію заробітної платні робітників посадових окладів
інженерно-технічних працівників і службовців а також діючих норм
амортизаційних відрахувань та інших нормативів.
Розрахунок чисельності персоналу проектованого виробництва
здійснюється з урахуванням обсягу передбачуваного випуску продукції
типових штатних розкладів що діють у галузі а також організаційних
заходів щодо підвищення продуктивності праці.
Економічні розрахунки виконуються за окремими укрупненими статтями
– вартість сировини й основних матеріалів за винятком вартості
– вартість палива й енергій витрачених на технологічні цілі;
– основна і додаткова заробітна плата виробничих робітників з
нормативними відрахуваннями;
– витрати на підготовку й освоєння виробництва;
– витрати на утримання і експлуатацію устаткування у тому числі
амортизація виробничого устаткування і транспортних засобів.
При розрахунку деяких техніко-економічних показників визначаються
витрати на функціонування підприємства (його основних і допоміжних
підрозділів) рентабельність запропонованих управлінських рішень
рентабельність продукції і основних фондів термін окупності капітальних
вкладень коефіцієнт загальної економічної ефективності капітальних
Організаційно-економічна частина атестаційної бакалаврської роботи
передбачає виконання індивідуальних завдань з наступної тематики:
– оптимізація виду руху автооператора автоматичної лінії;
– розробка структури управління та тарифної сітки підприємства
(тарифна сітка тарифні ставки з урахуванням різних умов праці);
– оптимізація організації допоміжних господарств підприємства
(транспортного складського енергетичного ремонтного);
– організація контролю якості на підприємстві (вибір методів
обєктів і періодичності контролю) та розробка форми паспорту
– розробка та впровадження нової продукції у виробництво оцінка
витрат формування характеристик паспорту якості;
– розробка лабораторного регламенту на нову продукцію.
4. Екологічна безпека гальванічного виробництва очистка стічних вод
У цьому розділі характеризують екологічну небезпеку технологічних
розчинів гальванічного виробництва що проектується і основні напрями її
зменшення. Визначають склад та об’єм стічних вод і на основі цього
вибирають відповідний метод їх очистки. Наводять і описують принципову
схему очистки стічних вод за вибраним методом. У разі необхідності у
проекті передбачають регенерацію або рекуперацію відпрацьованих
технологічних розчинів.
Промивні води містять вся компоненти електролітів що
використовувалися для обробки поверхні деталей і підлягають очищенню.
Основні токсичні забруднювачі – іони важких металів особливо Cr (VI) Cd
Pb а також ціанвмісні іони іони фтору. Екологічно небезпечними є деякі
органічні складові електролітів наприклад етилендіамін добавки
інгібіторів травлення металів і поверхнево-активні добавки які
застосовуються для регулювання властивостей електролітів та катодних
осадів. Але концентрація добавок в стічних водах є досить малою.
Найбільш розповсюдженим є реагентний метод очистки гальваностоків. На
станцію нейтралізації направляють три потоки стічних вод: кислотно-лужні
які містять важкі метали хромвмісні та ціанвмісні. Очистку проводять за
За допомогою спеціальних реагентів – гідросульфіт сульфіт натрію та
інші сірковмісні сполуки перекис гідрогену сполуки Fe2+ – Cr(VI)
відновлюють до Cr(III).
Ціаніди окислюють наприклад гіпохлоритом кальцію до ціанатів які
перетворюються в нетоксичні продукти в результаті гідролізу.
Розповсюдженими окислювачами ціанідів є іони гіпохлориту перманганату
вільний хлор перекис водню озон кисень.
Після попередньої обробки хромвмісних та ціанвмісних розчинів всі
стічні води змішують і нейтралізують до рН осадження гідроксидів важких
металів. Для кращого відділення осаду у воду додають флокулянти (наприклад
поліакриламід). Далі одержану суміш направляють у шламонакопичувач
шламоущільнювач. Шлами і воду розділяють різними способами використовуючи
фільтри центрифуги тощо. Очищена вода має підвищений солевміст тому її
зливають в каналізацію а шлами в більшості випадків направляють у
Крім реагентного для очистки гальванічних стоків використовують
сорбційні мембранні та електрохімічні методи.
Сорбційні і мембранні методи на відміну від реагентних дозволяють не
тільки знешкодити або вилучити токсичні компоненти а й знесолити воду
видаливши з неї як катіони так і аніони. В цьому випадку очищену воду
можна повернути у виробництво а не зливати в каналізацію. Адсорбцію
доцільно використовувати для очистки від органічних домішок. У разі очистки
від важких металів перед сорбційними (адсорбція іонний обмін рідинна
екстракція) або мембранними (зворотний осмос електродіаліз) установками
необхідно поставити ще два фільтри: для очистки від дисперсних домішок та
від органічних речовин. Це можна вважати недоліками цих методів. Крім того
адсорбенти та іоніти періодично потребують регенерації а сконцентровані
розчини утворені в результаті регенерації потребують подальшої обробки
для вилучення токсичних компонентів. Обмеженням для використання мембранних
методів (зворотний осмос електродіаліз) є дефіцитність недовговічність
висока вартість мембран невелика продуктивність.
Серед електрохімічних методів розповсюдження одержали
електрокоагуляція та електрофлотація які не є чутливими до наявності
дисперсних і органічних домішок. У результаті очистки стічних вод цими
методами відбувається утворення гідроксидів як і в реагентному методі але
підлуження досягається не внаслідок введення лужних реагентів а
внаслідок виділення водню на катоді. В методі електрокоагуляції гідроксиди
відділяють від води у вигляді осаду разом з коагулянтом (сполуками заліза
алюмінію утвореними при розчиненні анода) а в методі електрофлотації - у
вигляді піни яка являє собою частинки гідроксидів адсорбовані на пухирцях
водню. Виділені гідроксиди обробляють як і реагентному методі. Разом з
гідроксидами в осади попадають інші дисперсні домішки а також жири масла
тощо. У процесі очистки вода може частково знесолюватися особливо в разі
використання електролізерів з діафрагмами.
Для первинної очистки розчинів від домішок важких металів доцільно
застосовувати електроосадження з нерозчинним анодом (електроекстракцію)
або цементацію. Перевагами цих методів є можливість за допомогою однієї
операції вилучити зі стічних вод чисті метали а не їхні сполуки. Металічні
осади виділені на катоді не потребують багатостадійної обробки й легко
утилізуються. Найбільший ступінь очистки досягається для електропозитивних
металів і металів з невеликою перенапругою розряду їхніх іонів ( мідь
срібло станум кадмій цинк). Основним недоліком методу є великі витрати
електроенергії для досягнення ГДК іонів-домішок із-за переважного перебігу
побічних процесів – відновлення розчиненого кисню виділення водню. Тому
електроекстракцію металів доцільно застосовувати для вилучення основної
маси металу-домішки при відносно великій початковій її концентрації після
чого розчини потрібно направити на доочистку.
Утилізацію виділених металів або їхніх сполук у будь-якому методі
легше реалізувати в разі локальної очистки стічних вод які в такому разі
містять тільки один важкий метал.
5. Техніка безпеки процесу нанесення гальванічного покриття
Даний розділ дипломного проекту складається з аналізу потенційно
небезпечних і шкідливих виробничих факторів проектованого гальванічного
виробництва і вимог безпеки до технологічного процесу і технологічного
обладнання. При аналізі шкідливих і небезпечних виробничих факторів
необхідно охарактеризувати шкідливі компоненти всіх технологічних розчинів
за такою схемою: назва речовини її хімічна формула насипна або питома
густина температура кипіння ГДК у повітрі робочої зони у повітрі
населених місць та у воді санітарно-побутового водокористування механізм
токсичного впливу на організм людини. Для вибухонебезпечних речовин і
матеріалів указують температуру спалаху запалення самозапалювання межі
вибухонебезпечності в суміші з повітрям групу схильних до самозаймання
речовин і матеріалів. Джерела електричної енергії необхідно характеризувати
за видом живлення та за величиною напруги.
Крім того при аналізі шкідливих виробничих факторів необхідно виявити
шкідливі випромінювання шуми і вібрації накопичення електростатичних
зарядів та ін. або обрунтовано констатувати їх відсутність. Необхідно
також навести правила техніки безпеки при проведенні технологічного процесу
нанесення гальванічних покриттів.
У стислій формі наводять підсумки виконаної роботи за кожним розділом
пояснювальної записки та основні та основні техніко-економічні показники
запроектованого виробництва порівнюючи їх із показниками діючих
виробництв дають рекомендації щодо можливого упровадження або застосування
Захист бакалаврського дипломного проекту
Захист проекту проводиться на засіданні державної екзаменаційної
комісії (ДЕК). На захист допускаються проекти що підписані керівником
консультантами і затверджені завідувачем кафедри. Для доповіді студентові
надається 10–12 хвилин. У доповіді у стислій формі необхідно висвітлити
основні проектні рішення техніко-економічні показники запроектованого
виробництва та прийняті заходи з техніки безпеки. Особливу увагу необхідно
приділити новим рішенням запропонованим у проекті. Після доповіді студент
відповідає на запитання голови і членів ДЕК а також присутніх на захисті
спеціалістів. Потім оголошується зовнішня рецензія на проект та відзив
керівника роботи. Якість захисту ДЕК оцінює за чотирьохбальною системою і
оголошує після захисту всіх робіт на цьому засіданні.
Захищений проект здається на кафедру ТЕХВ для зберігання.
Гальванические покрытия в машиностроении: Справочник: В 2т. Под ред.
М.А. Шлугера. – М.: Машиностроение 1985.
Гальванотехника: Справ. изд. Ф.Ф.Ажогин М.А.Беленький И.Е.Галль и
др. – М.: Металлургия 1987 – 736 с.
Ямпольский А.М. Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. – Л.:
Машиностроение 1981 – 269 с.
Якименко Г.Я. Технологія виробництва друкованих плат: Навч. посібник: –
Харків: НТУ “КП” 2001. – 152 с.
Ильин В.А. Химические и электрохимические процессы в производстве
печатных плат: Выпуск 2. Приложение к журналу «Гальванотехника и
обработка поверхности». – Москва 1994. – 142 с.
Федулова А.А. Котов Е.П. Явич Э.Р. Химические процессы в технологии
изготовления печатных плат. – М.: Радио и связь 1981. – 136 с.
Медведев А. Технология производства печатных плат. – М.: Техносфера
Медведев А. Печатные платы. Конструкции и материалы. – М.: Техносфера
Флеров В.Н. Сборник задач по прикладной электрохимии. – М.: Высш. шк.
Якименко Г.Я. Харченко Е.П. Алгоритм і програми розрахунків в
технічній електрохімії. ч.1. Гальванічні виробництва: Навч. посібник. –
Харків: НТУ. ХП 2002 – 234 с.
Дасоян М.А. и др. Технология электрохимических покрытий. – Л.:
Машиностроение 1989 – 391 с.
Положення про організацію дипломного проектування та державної
атестації студентів НТУУ “КП” Уклад. В.Ю. Угольніков. За заг. ред.
Ю.. Якименка – К.: ВПК “Політехніка” 2006. – 84 с.
Запольский А.К. Образцов В.В. Комплексная переработка сточных вод
гальванического производства.- К.: Техніка1989.- 199с.
Смирнов Д.Н. Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах переработки
металлов.- М.: Металлургия 1989.-224с.
Кунтий О.. Гальванотехніка. – Львів: Видавництво Національного
університету “Львівська політехніка” 2004. – 236 с.

чирюкин.doc

1. Вибір методу виготовлення двобічних друкованих плат з металізованими
Методи виготовлення друкованих плат можна поділити таким чином:
– субтрактивний негативний та позитивний метод;
– електрохімічний метод;
– комбінований негативний та позитивний метод.
1. Субтрактивний метод виготовлення друкованих плат.
Цей метод заснований на травленні металу. Як вихідний матеріал
використовують фольгований діелектрик.
Суть методу: струмопровідний рисунок отримують шляхом
витравлювання міді з пробільних ділянок. Для захисту струмопровідного
рисунка від дії травильного розчину на нього попередньо наносять захисний
рельєф. Як захисний рельєф використовують друкарські фарби фоторезисти
або метали чи сплави які називають металорезисти. Навісні
електрорадіоелементи закріплюють у неметалізованих монтажних отворах і
припаюють до монтажних площадок. На всю поверхню плати за
виключенням місць паяння наносять захисну або паяльну масу яка захищає
плату від дії навколишнього середовища від механічних пошкоджень від
короткого замикання навісними електрорадіоелементами.
В залежності від виду фотошаблона який застосовується розрізняють
негативний варіант і позитивний варіант методу. У разі використання
негативу зображення захисний рельєф наносять на струмопровідний рисунок.
У разі використання позитиву зображення захисний рельєф наноситься на
пробільні ділянки і захищає їх від наступного електороосадження металу (або
ж хімічного осадження металу).
2. Субтрактивний негативний метод
Схема технологічного процесу:
Виготовлення заготовок друкованих плат. Листи фольгованого
діелектрика розрізають за допомогою гільйотинних або роликових ножиць.
Розмір заготовок визначають з урахуванням технологічного поля.
Виготовлення базових або фіксуючих отворів на технологічному полі
заготовок здійснюють шляхом свердлення за допомогою шаблонів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги. Поверхню фольги
зачищають за допомогою щіток і знежирюють.
Нанесення захисного рельєфу на струмопровідний рисунок
здійснюють методом трафаретного друку або ж методом фотохімічного
друку з використанням негатива зображення.
Травлення міді з пробільних ділянок.
Видалення захисного рельєфу з поверхні заготовок.
Виготовлення монтажних отворів шляхом свердлення.
Нанесення захисної або паяльної маски на всю поверхню плати за
виключенням місць паяння здійснюють методом трафаретного або
фотохімічного друку.
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) на місця пайки гарячим
способом. Плату занурюють у розплав через шар флюсу надлишок
розплавленого металу видаляють обдуваючи плату гарячим (220С)
стисненим повітрям (повітряний ніж). Ця операція виконується на
спеціальних автоматизованих установках.
Обробка плати за контуром. Шляхом фрезерування видаляють
Контроль якості друкованої плати.
Точність методу складає 02 мм і обмежена боковим підтравлюванням
Преваги методу: простота і можливість повної автоматизації.
Не дозволяє виготовляти двобічні плати з перехідними з’єднаннями.
Великі витрати міді внаслідок її витравлювання (витравлюється 70%
Метод екологічно небезпечний вимагає значних витрат на
регенерацію міді та очистку стічних вод.
Субтрактивний негативний метод - один з самих поширених методів
виготовлення вдрукованих плат.
3. Субтрактивний позитивний метод.
Метод передбачає використання фотошаблона з позитивним
зображенням струмопровідного рисунка. При цьому захисний рельєф
наноситься на пробільні ділянки і захищає їх від наступного
електроосадження металу.
Виготовлення заготовок друкованих плат.
Виготовлення базових отворів.
Хіміко-механічна підготовка поверхні фольги.
Нанесення захисного рельєфу на пробіль місця.
Гальванічне нанесення захисного металевого покриття (Ag Au) на
струмопровідний рисунок.
Видалення захисного рельєфу з пробільних ділянок.
Виготовлення монтажних отворів.
Обробка плати за контуром.
Субтрактивний позитивний метод призначений для виготовлення
друкованих плат для НВЧ-діапазоту. Для нанесення захисного покриття у
цьому разі використовують срібло.
4. Адитивний метод виготовлення друкованих плат.
Метод призначений для виготовлення для виготовлення двобічних
друкованих плат з перехідними з’єднаннями.
Сутність методу. Вихідним матеріалом є нефольгований діелектрик
спеціальних сортів. Формування струмопровідного рисунка та металізацію
отворів здійснюють шляхом хімічного товстошарового осадження міді.
Пробільні ділянки від осадження металу попередньо захищають шляхом
нанесення захисного рельєфу.
Схема технологічного процесу.
Виготовлення вбазових отворів.
Свердлення отворів які підлягають металізації на верстатах з ЧПУ.
Нанесення захисного рельєфу на пробільні ділянки.
Хімічне міднення струмопровідного рисунка та отворів до товщини 30
Видалення захисного рельєфу.
Нанесення паяльної маски на всю поверхню плати за виключенням
Нанесення легкоплавких сплавів (ПОС-61) гарячим методом з
вирівнюванням покриття гарячим стисненим повітрям.
Контроль якості плати.
Нефольговані діелектрики для адитивного методу:
СТАМ - склотекстоліт у склад якого вводять 01÷02% каталітичних
агентів які підвищують якість металізації;
СТЕК - склотекстоліт на поверхню якого нанесено напівзатверділий
клейовий шар епоксикаучукової композиції яка покращує адгезію шару міді
Преваги адитивного методу:
Висока точність відтворення рисунка - 01 мм так як відсутня
операція травлення міді.
Можна виготовляти плати самого високого класу точності.
Малі витрати міді на виробництво плат.
Велика надійність з’єднань металізованих отворів і друкованих
Рівномірне покриття міддю по всій поверхні плати.
Можливість повторного використання бракованих плат після
Невелика кількість обладнання високий коефіцієнт використання
Недоліки адитивного методу:
Мала швидкість осадження міді тривалість процесу складає
Мала продуктивність висока собівартість виробництва.
Складно підібрати захисний фоторезист який був би стійким протягом
годин у сильнолужному середовищі.
Хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до діелектрика
друковані провідники можуть відшаруватися від поверхні плати.
Адитивний метод знаходить обмежене застосування але проводяться
роботи з його вдосконалення.
5. Електрохімічний метод виготовлення друкованих плат.
Суть методу. Як вихідний матеріал застосовують нефольгований
склотекстоліт марки СТЕК. Формування струмопровідного рисунка і
металізацію отворів здійснюють шляхом хімічного і наступного
гальванічного міднення. Товщина шару хімічно осадженої міді складає лише
÷10 мкм і тільки забезпечує необхідну електропровідність а нарощування
шару міді здійснюють електролітичним шляхом що значно скорочує
тривалість процесу формування рисунку.
Свердлення отворів що підлягають металізації.
Підготовка поверхні діелектрика з метою надання їй гідрофільності та
потрібної дрібношорсткості.
Хімічне міднення всієї поверхні до товщини ≥1 мкм.
Попереднє гальванічне міднення (гальванічна затяжка) до товщини
Гальванічне міднення струмопровідного рисунка до товщини 25 мкм в
Гальванічне нанесення металорезисту на струмопровідний рисунок.
Як металорезист часто використовують сплав ПОС-61.
Травлення тонкого шару міді ( 5 мкм) з пробільних ділянок.
Освітлення і оплавлення сплаву Sn-Pb.
Обробка плат за контуром.
Контроль якості друкованих плат.
У цьому методі витравлюється тонкий шар міді ( 5 мкм) і бокове
підтравлення друкованих провідників незначне. З огляду на це точність
методу висока і складає 015 мм.
Електрохімічний метод не знайшов широкого застосування у
промисловості через те що хімічно осаджена мідь має недостатню адгезію до
діелектрика і можливе відшарування друкованих провідників з поверхні
Для даного дипломного проекту оберемо субтрактивний позитивний метод.
Вибір виду та товщини гальванічного покриття на друкованих платах
Вимоги до мідних покриттів на друкованих платах:
Дрібнокристалічна структура
Рівномірність товщини в отворах та на боковій поверхні плати
Відсутність тріщин в отворах
Висока адгезія до фольги чи провідного шару
Низький питомий опір
Висока пластичність покриття.
Мідне покриття повинно забезпечити високонадійне електричне
з’єднання елементів плати в умовах термоудару (швидке розігрівання і
охолодження плати в діапазоні температур -20÷240С). Таким вимогам буде
відповідати мідне покриття з високою пластичністю і товщиною в отворах не
менше 5 мкм. За вимогами стандарту мідні покриття на платах повинні
витримувати дію 6÷10 термоударів. Товщина мідного покриття в отворах та
його пластичність строго контролюються в процесі виробництва друкованих
На друковані плати наносять блискучі мідні покриття. Це пов`язано з
тим що якість мідного покриття багато в чому визначає якість
металорезисту який наноситься поверх міді. Чим більш гладенька і якісна
поверхня мідного покриття тим тонший шар металорезисту можна наносити. У
разі використання блискучого мідного покриття товщина шару металорезисту
Вибір технологічного процесу нанесення гальванічного покриття на
1 Підготовка поверхні друкованих плат перед нанесенням гальванічних
В даному проекті розробляється процес попереднього міднення
призначений для покриття внутрішньої частини отворів шаром міді.
Операції що передують гальванічному мідненню:
Очищення отворів від задирок;
Хімічне нанесення шару міді на діелектрик в отворах;
При хімічному в стаціонарних ваннах знежирюють розчинами з підвищеним
вмістом їдкого натру (40-50 гл) і кальцинованої соди (100-150 гл).
Температура знежирення 80-90°С час 3-10 хв.
Для знежирення всіх металів сплавів і покриттів застосовують
розчин складу (гл); їдкий натр 5-10; вуглекислий натрій 20-40;
тринатрійфосфат 20-40. Режим роботи: температура 60-80°С; густина струму на
катоді 2-10 Адм2; час витримки 3-10 хв.
Будем використоуати саме його.
2. Активація діелектриків у суміщеному розчині
Розчин призначений для активування фольгованих діелектриків і
розроблений з метою скорочення технологічного циклу та покращання якості
металізації. У промисловості використовується розчин такого складу : PdCl2–
гл ; SnC HC KCl -150 гл . Цей розчин являє собою
колоїдну систему. Паладій знаходиться у вигляді комплексної сполуки PdSnCl4
яка стабілізована SnCl2. KCl слугує стабілізатором розчину.
Металевий паладій майже не виділяється на мідній фользі;
Більша стабільність розчину в роботі;
Менш витрати паладію;
Більша адгезія паладію до діелектрика.
Перед обробкою в суміщеному розчині заготовки попередньо занурюють у
розчин HCl. Це потрібно для того щоб суміщений розчин не розбавлявся
водою інакше рН розчину буде підвищуватися і він буде розкладатися.
мовірний механізм активування діелектриків у суміщеному розчині.
Розрізняють 4 стадії процесу :
– Адсорбція частинок PdSnCl4 на поверхні діелектрика заповнення
мікровпадин здійснюється шляхом занурювання в розчин.
– Промивання. Відбувається гідроліз комплексу на поверхні
PdSnCl4 + Н2О = Sn(ОН)Cl + PdCl2 + HCl
Важкорозчинні частинки зачіплюють і колоїдні частки паладію. На
поверхні заготовки утворюється желеподібний шар який містить ці сполуки.
– Обробка заготовок у розчині прискорювача ( HCl H2SO4 HBF4 та
ін.). У кислому розчині на поверхні заготовки відбувається реакція :
Sn(ОН)Cl + PdCl2 = Pd + Sn(ОН)Cl3
– Промивання проточною водою. Частки Sn(ОН)Cl3 вимиваються і на
поверхні залишається металевий паладій.
Промивні операції є надзвичайно важливими. Коли промивання не
достатнє то гідроліз проходить у недостатній мірі частинки Sn(ОН)Cl3
також відмиваються недостатньо. На заготовці плати буде мало металевого
паладію – недостатня активація. При надмірній промивці з поверхні плати
змиваються компоненти розчину і металевий паладій на поверхні може бути
Недоліки розчину суміщеного активування такі ж як розчину
активування за двостадійною схемою.
Особливості експлуатації розчинів активування.
Не можна зберігати у металевих нефутерованих ємкостях так як
паладій буде контактно виділятися на стінках і на поверхні металевої
Перемішувати розчин треба механічно.
У неробочий час ванни рекомендується закривати кришками.
Після ванни активування разташовують дві ванни-збірники. Розчини із
цих ванн використовують для доливання основної ванни.
3. Хімічна металізація
Як відновник у процесі зазвичай використовують формалін
(формальдегід) який має такі переваги: реагує за кімнатної температури
недорогий недефіцитний. Товарний формалін має 35 – 40% СН2О і 10÷15%
СН3ОН який вводять для запобігання можливої полімеризації. У
промисловості використовують також параформ триоксан
поліоксиметиленгліколь – який у лужному середовищірозкладається з
Процеси які перебігають на умовних катодних та анодних ділянках
поверхні каталізатора:
A: HCOH + 3OH - = HCOO- + 2H2O + 2e
HCOH + OH- = HCOO- + H2
Cu2+ + 2HCOH + 4OH- = Cu + 2HCOO- + H2 + 2 H2O
Процес хімічного відновлення міді відбувається тільки в лужному
середовищі тому Cu2+ необхідно зв’язати в комплексну сполуку. Для цього
застосовують комплексоутворювачі. Швидкість процесу хімічного міднення
в сильній мірі залежить від величини рН розчину ( рН 12÷13 ). Коли рН 14
розчин розкладається а коли рН ≤ 11 поверхня плати пасивується і процес
осадження міді припиняється.
Процес хімічного міднення проходить на межі поділу фаз. Можна
виділити такі стадії процесу: доставка компонентів до межі поділу
адсорбція компонентів на каталізаторі окислювально-відновна реакція
десорбція видалення продуктів реакції з межі поділу. Установлено що
швидкість десорбції водню визначає швидкість усього процесу хімічного
Розчини хімічного міднення є нестабільними можуть самовільно
змінювати свій склад і навіть розкладатися що є їх недоліком.
4. Розчини для хімічного міднення друкованих плат
Розчини для хімічного міднення повинні містити такі компоненти: солі
міді комплексоутворувач відновник луг стабілізатори. Розчини
класифікуються за природою комплексоутворивача. Які
комплексоутворювачі використовують: калій - натрій виннокислий Трилон
Б етилендиамін гліцерін.
Розглянемо мкмгод. характеристики розчинів найбільш поширених у
Розчин на основі калій - натрію виннокислого: мідь сірчанокисла –
гл; калій - натрій винограднокислий – 60 гл; натрію гідроксид – 15
натрій вуглекислий - 4 гл; нікель хлористий – 4 гл; формалін ( 37 % ) –
млл; натрій сірчанокислий – 1 ÷ 2 мгл. Величина рН 126 -128;
температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20 ÷ 30 хв. питома площа
завантаження 3÷4дм2л.
Цей розчин найбільш поширенний у промисловості є економічним
містить не дорогі компоненти. Швидкість осадження міді 25 мкмгод.
Товщина отриманого мідного покриття до 1 мкм.
Розчин на основі калій-натрію винограднокислого (синтетичний
ізомер сегнетової солі): мідь сірчанокисла – 25 гл; калій - натрій
виннокислий – 30 гл; натрію гідроксид – 30 гл; формалін ( 37 % ) – 15
натрію диетилтіокарбонат – 30 мгл. Величина рН 131÷133; температура 18
– 25 0С; тривалість процесу 15 ÷ 25 хв. питома площа завантаження 2÷3
Цей розчин більш дешевий ніж попередній але меньш стійкий.
Розчин на основі Трилону Б: мідь сірчанокисла – 15 гл; Трилону Б –
гл; натрію гідроксид – 15 гл; формалін (37 %) – 20 млл; натрію
диетилтіокарбонат – 30 мгл калію гаксафероціанат – 40 мгл. Величина рН
8 -130; температура 18 – 25 0С; тривалість процесу 20÷30 хв. питома
площа завантаження 2÷3 дм2л.
Комплексна сіль міді з Трилоном Б є більш стійкою сполукоючерез це
цей розчин характеризується великою стабільністю і ньому можна наносити
шар міді товщиною 3 мкм за 30 хвилин.
Оберемо розчин на основі трилону Б для розроблюваного проекту.
5.Коригування розчинів хімічного міднення.
Корегування за вмістом сірчанокислої міді гідроксиду натрію та
формаліну здійснюється щоденно перед початком роботи за результатами
хімічних аналізів. Стабілізатор вводять у розчин в кінці робочого дня в
кількості 12 від рецептурного значення. Коригування за вмістом
комплексоутворювача здійснюється 1 раз на тиждень.
6. Зберігання розчинів хімічного міднення.
З метою запобігання розкладання розчині під час зберігання їх
підкислюють сірчаною кислотою таким чином:
– у разі зберігання більше 24 годин розчин підкислюють до рН 5÷6;
– у разі зберігання менше 24 годин розчин підкислюють до рН 12.
7. Утилізація відпрацьованих розчинів хімічного міднення.
У процесі експлуатації у розчинах хімічного міднення накопичується
сірчанокислий натрій та оцтовокислий натрій що призводить до погіршення
якості осадів і їх змінюють на нові. Відпрацьовані розчини утилізують з
метою вилучення міді та інших компонентів. Технологія утилізації
визначається природою комплексоутворювача.
Вилучення міді із розчинів на основі калію-натрію виннокислого.
Роблять хімічний аналіз на вміст Cu2+ та С4Н4О6
- добавляють Cu2+ для вирівнювання концентрації з С4Н4О6
-. Після цього розчин підкислюють
Н2SO4 до рН = 4. При цьому випадає осад CuС4Н4О6. Сіль декантують
промивають висушують та використовують для приготування нових
розчинів хімічного міднення.
Вилучення міді з розчинів на онові трилону Б здійснюю за допомогою
двохстадійного процесу.
Відпрацьований розчин нагрівають до 60С. Додають розчин лугу і
формалін перемішують протягом двох годин відстоюють протягом десяти
годин. Утворений порошок міді відфільтровуть промивають. Висушують в
електропечах і здають на переплавку.
Вилучення кислотного залишку трилону Б. Фільтрат підкисляють H2SO4 до
рН 1÷2 перемішують протягом двох годин. При цьому утворюється
етилендіамінтетраоцтової кислоти. Розчин відстоюють дев`ять годин
фільтрують. Осад промивають висушують і здають на переробку.
Обладнання для хімічного міднення друкованих плат.
Активацію діелектрика і хімічну металізацію в цих лініях виконують на
модулі хімічного міднення.
Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття
На даний час в промисловості використовують сульфатні бористоводневі
пірофосфатні і ціанідні електроліти міднення.
відповідати мідне покриття з високою пластичністю.
1. Електроліти для міднення друкованих плат.
Вимоги до електролітів міднення:
Висока розсіювальна здатність;
Можливість отримання пластичних покриттів;
Висока продуктивність;
Невелика агресивність до фоторезистів та діелектриків;
Стійкість невелика вартість та доступність.
1.1. Комплексні електроліти.
Мають більш високу розсіювальну здатність ніж інші електроліти.
Ціанисті електроліти – мають саму високу
розсіювальну здатність але у виробництві плат не використовуються через
такі недоліки: висока токсичність електроліт руйнує діелектрик невисокий
вихід за струмом мала продуктивність.
Пірофосфатні електроліти також мають високу розсіювальну здатність
але вони не токсичні. Один із варіантів застосовуваних електролітів має
такий склад: мідь сірчанокисла – 90 гл; пірофосфат калію – 350 гл; лимона
кислота – 20 гл; аміак водний – (25%) – 2 млл; селеніт натрію – 0002
гл; рН 83÷85; катодна густина струму 08 ÷ 17 Адм2; температура
електроліту 30÷500С.
Переваги електроліту:
) Дрібнокристалічна структура покриття ;
) Висока розсіювальна здатність (товщина шару міді в отворах складає
% від товщини на контактних площадках);
) Відсутність органічних добавок дозволяє здійснювати безперервну
фільтрацію електроліту через активоване вугілля що дозволяє зберігати
добрі механічні властивості міді в тому числі і еластичність і на протязі
тривалої експлуатації електроліту.
Недоліки електроліту:
) Мала продуктивність;
) Вузький діапазон рН який складно підтримувати;
) Схильність анодів до пасивації що робить необхідним підтримувати
підвищену температуру;
) Фосфор включається в склад осаду що призводить до їх крихкості ;
) Електроліт лужний і тому не можна застосовувати перспективні
фоторезисти СПФ – ВЩ;
) Електроліт містить дорогі компоненти.
Наявність відмічених недоліків обмежує широке розповсюдження
пірофосфатних електролітів у промисловості.
Кислі електроліти. Мають меншу разсіювальну здатність але є більш
стійкими і більш продуктивними.
Борфтористоводневий електроліт який знаходить застосування в
промисловості має такий склад ( гл ):мідь борфтористоводнева – 250;
кислота борфтористоводнева – 15; кислота борна – 40; температура
електроліту 15÷200С; катодна густина струму 3÷5 Адм2.
) Порівняно невисока розсіювальна здатність ( товщина шару міді в
отворах складає 40÷50% від товщини на контактних площадках );
) Агресивний до фоторезистів що призводить до накопичення
органічних домішок в електроліті і втрати пластичності покриття;
) Складність при очищенні стічних вод через наявність фторборатів;
) Мітить дорогі компоненти.
Борфтористоводневі електроліти можна застосовувати у виробництві
друкованих плат з низькою густиною струмопровідного рисунка.
Сульфатні електроліти. Сульфатні електроліти є найбільш простими за
складом і дуже стабільними в роботі. х легко готувати і коригувати. Однак
стандартний електроліт має низьку розсіювальну здатність а отримані осади
є крупнокристалічними. Продуктивність електроліту невисока. Такі
електроліти є не придатними для міднення друкованих плат.
Введення високоефективних блискоутворюючих з одночасною зміною
співвідношення концентрації міді і сірчаної кислоти в бік збільшення
останньої що значно покращує характеристики сульфатних електролітів.
За величиною розсіювальної здатності вони наближаються до
комплексних електролітів однак забезпечують високу продуктивність.
У промисловості використовують такі блискоутворюючі добавки як “
ЛТИ ” “ МДЕЛ ” RV-M Cupracid BL-CT та Cupracid BL і ін.
Наприклад використання добавки “ МДЕЛ ” ( виробник – Україна )
дозволяє отримувати осади стійки до термічних навантажень які
витримують не менше 10 термоударів. Відносне видовження покриття
÷12%. Розподіл металу в отворах і на контактних площадках складає
5÷09 блиск – 95%. Добавка “МДЕЛ” стійка у сильно кислих
середовищах. Вона не токсична не містить біологічно жорстких речовин.
На теперішній час сульфатний електроліт з блискоутворюючими
добавками є основним для міднення друкованих плат.
Для прикладу можна навести склади електролітів міднення на базі
добавки “ МДЕЛ ” які є найбільш поширені в промисловості:
Електроліт №1: мідь сірчанокисла 70÷80 гл; сірчана кислота 170÷180
гл; натрій хлористий 0030 ÷ 0050 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 1÷4Адм2; температура електроліту
Електроліт №2: мідь сірчанокисла 150÷160 гл; сірчана кислота
0÷150гл; натрій хлористий 0050÷0080 гл; блискоутворюючими добавка
“МДЕЛ” 1÷2 гл; катодна густина струму 2÷5Адм2; температура
електроліту 20÷300С.
В обох електролітах передбачається використовувати аноди марки
АМФ застосовувати хитання катодних штанг та перемішування стисненим
Електроліт №1 характеризується підвищеною разсіювальною здатністю і
використовується для виробництва багатошарових друкованих плат та
складних плат з діаметром отворів менше 07мм.
Електроліт №2 дозволяє використовувати підвищену густину струму і
використовується для виготовлення звичайних двобічних плат.
Для даного проекту обиремо електроліт №2
Для нанесення блискучих мідних покриттів застосовують аноди марки
АМФ (аноди мідні фосфорвмісні) які містять 007 ÷ 01% фосфору і
відносяться до категорії безшламових. Наявний додаток фосфору в анодах
виконує такі функції:
Сприяє разкисленю мідного зерна при прокатуванні анодів.
Одновалентна мідь яка утворюється поблизу анодів реагує з
фосфором і утворює на поверхні анодів чорну плівку Cu3P яка призупиняє
подальше утворення Cu+ так як Cu2+ не буде контактувати з металевою
міддю. Таким чином унеможливлюється перебіг реакції
диспропорціонування з утворення частинок металевої міді.
Плівка Cu3P перешкоджає можливе розкладання ПАР на анодах.
На роботу анодів АМФ дуже впливає вміст хлор-аніона в електроліті.
Коли цей вміст перевищує 80 млл то буде спостерігатися суцільне
шламоутворення що призведе до погіршення фізико-механічних
властивостей покриття.
Для попередження сольової пасивації величина анодної поверхні
повинна в два рази перевищувати величину катодної поверхні.
Недоліком анодів марки АМФ: при експлуатації анодів в електроліті з
часом накопичується фосфор що призводить до крихкості утворених осадів.
Домішки фосфору видаляють шляхом обробки електроліту активованим вугіллям.
Вибір і обгрунтування завершальних операцій
Оскільки після міднення отворів плати покривають фоторезистом то
завершальними стадіями після міднення є:
Холодна промивка для видалення електроліту з поверхні;
Гаряча промивка для зменшення товщини шару Прандля;
Сушка необхідна оскільки фоторезист має наноситись на суху поверхню.
Холодна промивка здійснюється хлодною проточною водою з подальшим
Гаряча промивка відбувається в ванні об’ємом 1-2 м3 гарячою водою
яка змінюеться при досягненні певної критичної концентрації електроліту.
Сушка здійснюється промисловим калорифером. Гаряча промивка здійснюється з
метою зменшення теплоти при сушінні плат.
При збільшенні температури зменшується в’язкість електроліту який
залишився на заготовці в шарі Прантля.
Контроль якості гальванічного покриття
Контроль наявності покриття на усіх ділянках плати та його
зовнішнього виду. Здійснюють візуально за допомогою простих оптичних
приладів. Контролюють наявність покриття та його колір наявність
дендрітів підгорілих ділянок.
Контроль товщини покриття в отворах друкованої плати за допомогою
металографічних шліфів.
Плату розрізають по центру отворів готують шліф за спеціальною
методикою і за допомогою мікроскопа вимірюють товщину. Метод дозволяє
отримувати об’єктивні данні забезпечує високу точність вимірювання але є
Визначення пластичності мідного покриття.
Відповідним чином підготовлену пластину із нержавіючої сталі
завантажують разом із пластинами у ванну і наносять мідне покриття
товщиною 30мкм. За допомогою скальпеля отриману мідну фольгу
відшаровують на її поверхні визначають голкою контрольні точки А і Б за
допомогою відлікового мікроскопа вимірюють відстань АБ =[pic]( у межах 30
мм). Потім фольгу розтягають до початку руйнування у розривній машині
знову вимірюють відстань АБ =[pic]. Відносне видовження розраховують за
Виконують декілька вимірювань і усереднюють результати. За
величиною відносного видовження роблять висновок про пластичність
Оцінка міцності покриття на відшаровування.
На технологічному полі друкованої плати за допомогою скальпеля
вирізають та відокремлюють смужку з покриттям близько 50мм. Полоску
перегинають 5 раз під кутом 1800 і коли на величині виникають пухирці
вздуття то адгезія мідного покриття не достатня.
Приготування аналіз і корегування електролітів. Способи усунення
неполадок у роботі електролітів
Для приготування електроліту використовують деіонізовану або знесолену
воду. Електроліт можна приготувати використовуючи як окремі хімікати так
і попередньо приготовлені концентрати.
1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування із солей
Таблиця 7.1. Приготування електроліту для гальванічного нанесення міді
Приготування 100 літрів Літр кг
Вода повністю знесолена До 100
Мідь ()-сульфат-5-гідрат * 15
Н2S04х.ч.( d=184) 815 15
* Залізо(Fe): мах 01 % по масі
Хлорид (С): мах 002% по масі
Порядок приготування
Розчиняють сульфат міді в повністю знесоленій воді. Вода може бути
Додають 10 мл перекису водню (Н2О2 30%). Залишають на чотири години
реагувати при перемішуванні й фільтрації.
Додають необхідну кількість сірчаної кислоти (сірчана кислота
Додають 02 кг фільтруючого вугілля Schering N. Протягом 1 години
розчин повинен циркулювати й після 6-8 годин охолоджуватися.
Ретельно відфільтрувати розчин.
Остудити до 25°С и додати добаку «МДЕЛ».
Без дозування проробляють розчин при 4А-годл (катодна густина струму
Проводять аналіз на вміст іонів хлору й при необхідності коректують.
Вміст міді становить 384 гл.
3. Коректування складу ванни міднення
Для виробничого контролю треба через певні інтервали часу проводити
аналітичний контроль нижче наведених компонентів ванни:
Компонент При заправленні У процесі
Сірчана кислота 150 гл 150 гл
Хлориди 50 мгл 50 мгл
рH ванни становить менше 10 і не вимагає перевірки.
Для ванни що довго проробила треба час від часу проводити визначення
вмісту заліза в електроліті.
Якщо вміст міді електроліту впаде в процесі роботи нижче заданого
значення то додають мідь (II) сульфат - 5 гідрат. Для цього розчиняють
сіль у теплій знесоленій воді або дистильованій воді й розчин як описано в
розділі “Приготування ванни” обробляють фільтрувальним вугіллям.
Schering N. Після ретельної фільтрації розчин можна додати в електроліт.
Додавання 04 кг. міді (П) сульфат - 5 гідрату на 100 л ванни підвищує
вміст міді приблизно на 1 гл.
Для підвищення вмісту сірчаної кислоти використовують сірчану кислоту
концентровану ч.д.а. (густина 184 гсм3). Додавання 05 л на 100 л. ванни
підвищує вміст сірчаної кислоти на 92 гл.Сірчану кислоту додають при
помішуванні щоб запобігти місцевому нагріванню.
Низький вміст хлоридів коректують за допомогою хлориду натрію ч.д.а.
Добавка 1 кг хлориду натрію на 100 л ванни підвищує вміст хлоридів на 6
Хлорид натрію перед додаванням варто розчинити в невеликій кількості води.
4. Визначення сірчанокислої міді трилонометричним
Мідь із двонатрієвою сіллю етилендиамін тетраоцтової кислоти (трилон
Б) утворить міцний розчинний комплекс. В аміачному середовищі дана реакція
протікає миттєво й строго в еквівалентних кількостях. Завдяки цьому
визначення міді може бути виконано із застосуванням індикатора мурексида
що в еквівалентній точці дає зміну забарвлення розчину в синьо- фіолетовий
Аміак водний 25% розчин;
Буферний розчин (54 г NH4Cl розчинити в 200 мл води долити 350 мл 25%
розчину аміаку долити дистильованої води до 1 л і перемішати);
ндикатор - мурексид;
Трилон Б 01Н розчин;
Стандартний розчин міді (10 г сірчанокислої міді розчинити до мітки
дистильованою водою). 100 мл електроліту відібрати піпеткою в мірну колбу
ємністю 100 мл довести об'єм колби до мітки дистильованою водою
перемішати. Відібрати цього розчину 10 мл піпеткою в конічну колбу ємністю
0 мл розбавити розчин до 100 мл долити 1-2 краплі метилового оранжевого
й нейтралізувати розчин до жовтого забарвлення 10% розчином аміаку долити
-4 мл буферного розчину додати на кінчику шпателя індикатора мурексида й
титрувати отриманий розчин точно 01Н трилоном Б до одержання малиново-
фіолетового забарвлення.
Вміст сірчанокислої міді в гл розраховують по формулі:
де Н - кількість сірчанокислої міді г;
а - кількість 01Н трилона Б витраченого на титрування мл;
Т - титр 01Н трилона Б по міді (теоретично титр 0003177);
т - кількість електроліту узятого на аналіз мл;
93 - коефіцієнт перерахування з міді на сірчанокислу мідь.
Контроль точності аналізу:
За результат аналізу приймають середнє арифметичне двох паралельних
визначень припустимі розбіжності між якими не повинні перевищувати 1%.
5. Визначення сірчаної кислоти
ндикатор метиловий жовтогарячий 01% розчин;
дкий натр 01Н розчин.
Проведення аналізу:.
Частина розчину що містить 1 мл електроліту розбавити водою до 150-
0 мл додати 2-3 краплі метилового оранжевого й титрувати отриманий
розчин 01Н розчином їдкого натру до переходу забарвлення з рожевої в
Вміст сірчаної кислоти в гл розраховують по формулі:
де Н – кількість сірчаної кислоти г;
а – кількість 01Н їдкого натру витраченого на титрування мл;
Т – титр 01Н NaОН по (теоретично титр 00049) гл;
т – кількість електроліту узятого на аналіз мл;
6. Визначення вмісту хлоридів потенціометричним методом
1 М розчин азотнокислого срібла;
Налити в склянку 50 мл розчину електроліту й розбавити пробу 50 мл
дистильованою водою. Підключити хлорсрібний електрод до позитивного а
ртутносульфатний - до негативного полюсів рн-метра. Електроди занурити в
розчин для титрування. Установити діапазон виміру в 350 мВ при
безперервному перемішуванні невеликими порціями доливати розчин
азотнокислого срібла. Через 45 секунд після надходження кожної порції
необхідно записати об'єм доданого розчину й зміни потенціалу. Кінець
титрування наступає при різниці потенціалів приблизно 200 мВ. Для чіткого
фіксування моменту стрибка потенціалу останні порції додавати обережно по
Розрахунок вмісту хлоридів проводять по формулі гл:
де V - об'єм розчину азотнокислого срібла що пішов на останнє титрування
N - нормальність розчину азотнокислого срібла.
8. Повітряна продувка
Необхідний об'єм повітря - 12 - 20 м3год на кожний метр довжини
катодної штанги. Трубки через які подається повітря розташовуються
паралельно штанзі на висоті З0 - 80 мм від дна ванни. Залежно від розмірів
ванни отвори в них діаметром 3 мм на відстані 80- 100 мм один від одного
свердлятся під кутом 45° до дна ванни. Кожна трубка у такий спосіб має два
ряди отворів розташованих навпроти один одного з інтервалами 40 - 50 мм .
Рекомендується встановлювати у ванні щонайменше дві такі трубки із
внутрішнім діаметром 20 - 40 мм. Відстань між ними становить 150-250 мм.
9. Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
Можливі дефекти при мідненні в сірчанокислому електроліті
та способи їх усунення
Види дефектів Можливі причини Способи усунення
Погане Неякісна Поліпшити підготовку поверхні
зчеплення підготовка друкованої плати перед
мідного поверхні перед гальванічним мідненням.
покриття гальванічним
Завищена Привести температуру
температура електроліту у відповідність із
електроліту. вимогами.
Високий вміст Проробити електроліт при
блискоутворюючої 3=1Адм2 застосовуючи
добавки. технологічні заготовки до
Обробити електроліт
активованим вугіллям з
наступною фільтрацією.
Поява Завищення вмісту Проробити електроліт при
поверхневих блискоутворюючої )=1Адм2 застосовуючи
дефектів типу добавки технологічні заготовки до
рисунка ("муар" зникнення дефекту.
мідного Обробити електроліт
покриття). активованим вугіллям з
Наявність Присутність Зробити фільтрацію
непокритих завислих часток велектроліту.
областей біля електроліті.
Завищена густина Знизити густину струму й
Шероховатість струму. увести перемішування.
Підгорілі Мала концентраціяДодати необхідну кількість
місця й блискоутворюючої блискоутворюючої добавки.
дендрити по добавки. Застосувати додаткові екрани.
Вибір і розрахунок обладнання для нанесення гальванічних покриттів на
друковані плати. Технологічні розрахунки
1. Визначення дійсного фонду часу роботи обладнання
Розробюване підприємство працює в одну восьмигодинну зміну п’ять днів
на тиждень. Враховуючи 10 святкових і 104 вихідних днів час роботи цеху
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання Т (год) визначають
виходячи із Т з урахуванням загальних річних витрат часу на неминучі
простої обладнання (К) які в гальванічному виробництві можуть складати від
до 8 %. При роботі неавтоматизованого немеханізованого обладнання і
стаціонарних ванн загальні витрати часу на простої обладнання яке працює в
одну зміну складає 2 %
2. Визначення виробничої програми обладнання
Річна прграма даного підприємства складає 120 тис. плат. Враховуючи
що брак скадатиме 1% ми маємо виробляти
Тобто в день ми маємо вирбляти
3. Вибір обладнання для нанесення гальванічного покриття та розрахунок
В розроблюваному проекті використовується автоматична лінія АГ-44М з
двопозиційними гальванічними ваннами.
Час нанесення мідного покриття на заготовку складає
де п – товщина покриття мкм; dм – густина металу покриття гсм3; Вс –
катодний вихід за струмом (доля одиниці); Ке – електрохімічний еквівалент
гА.год; iк – середня катодна густина струму Адм2.
Тривалість обробки однієї завантажувальної одиниці (підвіски з
деталями) ( складає:
хв-час на завантаження і вивантаження плат на підвіску.
Таким чином кількість оброблюваних завантажень
Разове завантаження всіх ванн:
4.Перерахунок діючого обладнання
де h – внутрішня висота ванни м; h1 – відстань від дна ванни до нижнього
краю підвіски; h2 – відстань від верхнього краю підвіски до дзеркала
електроліту ; h3 – відстань від дзеркала електроліту до верхнього краю
Габаритні розміри плати 150х290мм відстань між платами 10мм. Таким
чином кільксть плат на підвісці
Але якщо розмстити плати так щоб 150мм-сторона розсташовувалась вздож
Рис.1 схема розсташування заготовок на підвісці
5. Баланс струму на гальванічній ванні
де коефіцієнт К ураховує втрати електрики на осаджування металу на
контактах підвісного пристрою
Cu+2e=Cu2+ (Вс=100%)
Cu2+=Cu+2e (Вс=100%)
Таблиця 8.5. Баланс електрики ванни міднення на одну годину
Надходження Q А % Витрати Q А %
На катоді: 180 100 На осадження міді 180 100
Разом 180 100 Разом 180 100
На аноді: 180 100 На розчинення міді 180 100
6. Баланс напруги на гальванічній ванні
Визначити напругу та скласти баланс напруги на ванні гальванічного
міднення за такими вихідними даними: ік = 500 Ам2; іа = 500Ам2; Еіа =
+035 В; Еік = +025 В; ( = 36(10–2 Ом(м; lа-к = 0155 м.
Баланс напруги процесу міднення розраховують за формулою:
де різниця потенціалів
При середній густині струму яка проходить через електроліт
падіння напруги в електроліті становитиме
Тоді напруга на ванні
Сума падіння напруги на електродах провідниках і контактах ванни:
Таблиця 8.6. Баланс напруги на ванні міднення
Надходження В % Витрати В %
Напруга на 0903 100 Різниця потенціалів під струмом 01 11
ванні Ea – Ek 0.713 79
Падіння напруги в електроліті
Падіння напруги в електродах
контактах і провідниках U1 + Uk
Разом 0903 100 Разом 0903 100
7. Вибір джерела струму для гальванічної ванни
Джерело струму що використовується повинно підтримувати силу струму
не менше 180 А і напругу 0903 В і мати потужність
Оберемо джерело струму марки ТЕ - 40012Т номінальною напругою 12 В і
Для вибраного випрямного агрегату коефіцієнт завантаження
Отже вибране нами джерело стуму такожможе живити іншу гальанічну
пару й другу гальанічну ванну.
8. Визначення джоулевої теплоти складання балансу енергії
Визначити кількість джоулевої теплоти та скласти баланс енергії на
годину роботи ванни міднення за такими вихідними даними: = 180А; [p
тривалість електролізу за одну астрономічну годину складає (=4655 хв.
Так як процес міднення відбувається з розчинними анодами а катодний і
анодний вихід за струмом близькі до 100 % то
Таблиця 8.8. Баланс енергії на ванні міднення
Надходження кДж % Витрати кДж %
Електрична 454 100 Джоулева
енергія від теплота 454 100
Разом 454 100 Разом 454 100
9. Тепловий розрахунок гальванічних ванн
Максимально можливу температуру розігріву ванни tk оС визначається за
[pic]де V1 C1 d1 - відповідно об’єм питома масова теплоємність і густина
електроліту що нагрівається; [pic]- теплоємність матеріалу корпуса ванни
для сталі – близько [p [p [pic]- теплоємність матеріалу
футеровки для вініпласту близько [p [p [pic]-
теплоємність матеріалу анода; [p [pic]- кінцева
температура електроліту.
Розрахунок показує що за умови відсутності теплообміну температура
електролізера не зросте більш як на 134[pic] тому охолодження не
Розрахунок витрат матеріалів
1. Розрахунок витрат анодів на початковий запуск обладнання
Gаз = К1 . К2 . nаш . lв. hв . а . da . nв[pic]
де К1 – коефіцієнт який враховує співвідношення сумарної ширини анодів до
довжини ванни (приймають К1 = 06); К2 – коефіцієнт який враховує анодних
штанг у ванні; da – густина матеріалу
анодів кгм3; а – товщина анодів м; nв – кількість ванн даного типу.
2. Витрати розчинних анодів на виконання річної виробничої програми
Ці витрати Gap кг визначають за формулою:
де S – сумарна площа нанесеного покриття при виконанні річної програми
м2; п – товщина покриття в мікрометрах; [pic] – норма витрат розчинних
анодів на нанесення покриття товщиною один мікрометр кгм2. Значення
[pic] визначають виходячи з чистої маси покриття технологічних втрат та
Ap = dп . (1 + 006) . 10-6 кгм2
де dп – густина металу покриття кгм3.
Розрахунок витрат хімічних реактивів
1. Витрати хімічних реактивів на початковий запуск обладнання
Витрати кожного компонента електроліту Gі (кг) визначається за
Gi = Ci . Vв . Kзап. nв
де Сі – концентрація відповідного компонента електроліту кгм3; Vв –
обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни Кзап = 07 09; nв
– кількість ванн даного типу.
Витрати для мідного купоросу
Для сірчаної кислоти
Для хлористого натрію
2. Витрати хімічних реактивів на виконання річної виробничої програми
Розрахунок витрат кожного компонента здійснюється за формулою:
де Vвт – сумарний обєм електроліту який виноситься із ванни при
виконанні річної виробничої програми м3.
Величину Vвт можна визначити як:
де S’ – сумарна геометрична поверхня плат яка обробляється за рік м2;
коефіцієнт 115 – враховує площу занурюваної частини підвісок; Ае – норма
витрат електроліту який виноситься з деталями м3м2.
Отже загальні итрати компонентів
для мідного купоросу
Розрахунок витрат води
1. Витрати води на приготування електроліту
Такі витрати [pic] (кг) визначаються за формулою:
де [p [pic] – сумарні
витрати електроліту на виконання річної виробничої програми м3.
Величину [pic] можна визначати за формулою:
де dел – густина електроліту кгм3 С1 С2 Сn – вміст компонентів в
Сумарні витрати електроліту знаходять за формулою:
де Vв – обєм ванни м3; Кзап – коефіцієнт заповнення ванни (Кзап =
09); nв – кількість ванн; Vвт – обєм електроліту винесеного
деталями (див. вище у даному розділі ***- можливо варто ввести нумерацію
рівнянь щонайменше для тих на які є посилання-***).
2. Витрати води на випаровування з поверхні електроліту
Такі витрати води [pic] (кг) розраховують за формулою:
де 456 – коефіцієнт пропорціональності кгм2(год; Кв – коефіцієнт
величина якого залежить від швидкості руху повітря над дзеркалом
електроліту (для спокійного повітря Кв = 056; для повільного руху повітря
Кв = 071; для швидкого руху повітря Кв = 086); Sе – поверхня дзеркала
електроліту м2; nв – кількість ванн даного типу; Рп – парціальний тиск
водяної пари за температури та вологості навколишнього середовища Па.
Величину Рп визначають за формулою:
де Ps – тиск насиченої водяної пари за температури навколишнього
середовища повітря Па; [pic] – вологість повітря в умовах цеху %.
Оскільки максимальна вологість цеху даного типу 75% то для
розрахунку оберемо саме таку. [pic]=75% при t=200C Pп=075·466=3495
3. Витрати води на промивні операції
При одноступеневому промиванні способом занурювання погодинні витрати
води 1Vгод визначають за формулою:
де Ае – норми виносу розчину із ванни поверхнею плат дм3м2 (наведені в
додатку 7); Рг – годинна виробнича програма ванни м2год; К – критерій
остаточної промивки плат. Його визначають за співвідношенням:
де С0 – концентрація основного компонента у ванні після якої проводиться
промивка гдм3; Ск – гранично допустима концентрація основного компонента
у воді після промивки гдм3.
Сумарні витрати води на промивку при виконанні виробничої програми
де коефіцієнт 15 враховує можливе падіння тиску води у водопровідній