JEDKANJE IN REGENERACIJA IZRABLJENIH JEDKAL PRI PROIZVODNJI TISKANIH VEZIJ S. Cankar, J. Maček KLJUČNE BESEDE: tiskano vezje, tiskane plošče, jedkanje, jedkala, amonijev klorid, recikliranje jedkal, tehnologija POVZETEK: Kakovost jedkanja je pomemben faktor pri izdelavi tiskanih vezij, ki je odvisen od načina jedkanja, od postopkov pri izdelavi tiskanih vezij, od strojne opremljenosti in usposobljenosti strokovnega kadra. Uporabljajo različna jedkala, njihov izbor pa je odvisen predvsem od vrste tiskanega vezja. Napake in pomanjkljivosti jedkanja najpogosteje ugotovimo šele pri končni kontroli kakovosti tiskanega vezja. Ko se jedkalna raztopina nasiti z bakrovimi ioni, dobimo izrabljeno (odpadno) jedkalo, ki ga recikliramo - baker izločimo in uporabimo v drugih industrijah, raztopino pa po ustrezni obdelavi znova uporabimo za jedkanje. ETCHING AND RECYCLING OF ETCHANTS IN PRINTED CIRCUIT BOARD PRODUCTION KEY WORDS: printed circuits, printed boards, etching, etchants, ammonium chloride, recycling of etchants, manufacturing process SUMMARY: Depending on the method of etching, proceedings during the manufacture of printed circuits, available equipment and efficiency of the technical cadre, the quality of etching is of supreme importance. Different etchants can be applied, corresponding primarily to the sort of the printed circuit. Faultiness and deficiencies of the circuits can only be spotted at the final control.The etchant is treated when the etching solution is saturated with copper ions. At this stage, it is ready for recycling - copper is extracted and employed in other industries while after a proper processing the solution can be used anew. a) shematski prikaz 1 vhod 2 jedkanje 3 izpiranje 4 kontrola 5 svet len je 6 izpiranje 7 sušenje 8 izhod b) stroj v proizvodnji Slika 1: Sodoben jedkalni stroj V zadnjem desetletju Je bil storjen velik napredek na področju tehnologije jedkanja pri proizvodnji tiskanih vezij. Šaržno jedkanje so nadomestili s kontinuirnim pri konstantnih pogojih, avtomatskem doziranju kemikalij in stalni kontroli procesa v strojih. Tovrstna sodobna tehnologija je seveda nujna za doseganje ustrezne kakovosti tiskanih vezij, pomembna pa je tudi za uspešnejšo realizacijo proizvodnje in nenazadnje zaradi varstva človekovega okolja pred onesnaževanjem z izrabljenimi jedkali, ki vsebujejo sorazmerno velike koncentracije snovi, toksičnih za ljudi in živali. Ob tem je seveda treba poudariti, da so sodobni stroji z avtomatsko regeneracijo ali recikliranjem izrabljenih jedkal zelo dragi in ekonomsko upravičeni le pri veliki proizvodnji tiskanih vezij. Pri manjši proizvodnji, ki jo imamo tudi pri nas v Jugoslaviji, pa moramo poiskati druge cenejše rešitve problema razstrupljevanja in predelave izrabljenih jedkal. V sestavku so opisane vrste jedkal, osnovni princip jedkanja tiskanih vezij, nekaj metod za regeneracijo ter metoda za regeneracijo in recikliranje izrabljenega amonij kioridnega jedkala, ki jo pri nas uvajamo. Glede na vrsto tiskanih vezij in tehnologijo obdelave uporabljajo v industriji predvsem dva osnovnatipa jedkal in sicer: * kisla jedkala (bakrov klorid, železov klorid, krom žveplena kislina, amonij-perokso-disulfat) in * alkalna jedkala (amonij klorid, amonij sulfat, amonij karbonat....) Kisla jedkala imajo na splošno nižjo, alkalna pa višjo kapaciteto vezanja bakrovih ionov. Razlikujejo se v hitrosti jedkanja. Nekatera jedkajo (raztapljajo) le baker na ploščah tiskanega vezja, druga pa lahko poleg bakra še druge kovinske prevleke (kositer, kositer-svinec), ki so zaradi različnih zahtev tudi lahko na vezeh tiskanega vezja. Zato moramo za jedkanje določenega tipa vezja izbrati ustrezno jedkalo. Kakovost jedkanja je odvisna od postopkov pri izdelavi tiskanih vezij (nanos slike vezja, galvanska obdelava ipd.), lastnosti osnovnega materiala, debeline in kakovosti bakrove folije ter seveda od strojne opremljenosti in usposobljenosti strokovnega kadra. Napake in pomanjkljivosti, ki nastanejo pri jedkanju najpogosteje ugotovimo šele pri redni kontroli kakovosti. Le-to opravljamo z merjenjem spodjedka in prerastka kovinske prevleke vodnikov, z oceno kakovosti površine vodnikov in izračunom jedkalnega faktorja. Med jedkanjem se namreč raztaplja bakrova folija v navpični smeri (po globini), hkrati pa pride tudi do večjega ali manjšega raztapljanja (jedkanja) sten vodnikov v vodoravni smeri (slika 2). .:.ir'i;i'.-i v".)diii.-('i i;.a !'i Irr.u .i^U.l.vailcjKh zašol nakfcna I'o.li la _ jeaeic ...... pr'Oi'^i.ite'.'. Slika 2: Spodjedek in prerastek Te pomanjkljivosti so najpogosteje posledica različnih tehnoloških napak pri izdelavi tiskanih vezij, kot so npr. neustrezni nanos slike na vezja, slaba ali neustrezna galvanska obdelava vodnikov in izvrtin, neenakomerna debelina bakrove folije, prevelika odstopanja od predpisane pH vrednosti, gostote, temperature in neustrezne kemijske sestave jedkala pa tudi v pomanjkljivem delovanju opreme. Potek jedkanja in nastanek spodjedka je prikazan na sliki 3. Iz razmerja med globino jedkanja, oz. debelino bakrove folije in spodjedka lahko izračunamo jedkalni faktor (slika 4). Čim večji je, boljše je jedkanje. Kakovost površine vodnikov lahko ugotavljamo vizualno in z 10-kratno, 50-kratno pa tudi z večjo povečavo. Za dokumentiranje in poznejšo oceno rezultatov teh preiskav uporabljamo fotografsko tehniko. Površina vodnikov mora biti gladka, sijajna, brez lis in vključkov ter brez napak, kot so odrgnine, jamice, pore, praznine ipd. JEDKANJE Z AMONIJ KLORIDNIM JEDKALOM Področje jedkanja s tem jedkalom je zelo obsežno in ga bomo opisali nekoliko širše. Z njim jedkamo tiskana vezja, na katera so galvansko nanešene prevleke kositra, zlitine kositra in svinca, srebra, lahko pa tudi druge prevleke. Jedkalo deluje na nezaščiteno površino bakra na plošči z oksidacijo, raztapljanjem in kompleksiran-jem. Amonij - hidroksid in amonijeve soli tvorijo z bakrovimi ioni v raztopini bakrove tetramin kompleksne ione /Cu(NH3)4/^'". Koncentracija tako vezanega bakra se giblje med 100 in 150 g/l. Tako nastaneta spodjedek oziroma prerastek kovinske prevleke vodnikov. Tipična oksidacijska reakcija jedkanja poteka po enačbah: :;rv!-v ^iPf ■ _ ■rs'vhr.:.:. .i;..'."'!:' itjl/'a Jedkan.i»; ss ^aiie 7. ."ciztrijljaiiie-; ii;.vj;iL>;'J.Jene (nezaščitene} površine aakra, deb^iin:. lu se znur jiu. Jc;: