Details

Optimierungen:

Nachdem seit den ersten Versuchen mit chemisch polymerisiertem Polypyrrol (PPY) durchkontaktierte Leiterplatten selbst herzustellen nun etwa ein Jahr vergangen ist, ist es an der Zeit auf ein paar Probleme und deren Lösungen einzugehen. Grundsätzlich ist die Herstellung von selbst durchkontaktierten Leiterplatten nur etwas für denjenigen der keinen Bogen um Chemie macht:


Bohren der Leiterkarte:


beim Bohren der Leiterkarte muss darauf geachtet werden, dass keine Bohrgrate entstehen, diese müssen eventuell mit feinem Schmirgelpapier abgeschliffen werden. Der Bohrer sollte scharf sein, sonst entstehen Verschmierungen in den Bohrlöchern welche später Probleme bereiten. Löcher bis 0,3mm sollten kein Problem darstellen.


Reinigung der Leiterkarte:
nach dem Bohren muss die Leiterkarte entfettet werden, dazu einfach in heißem Spülmittel bewegen und darauf achten, dass auch die kleinen Bohrungen durchspült werden. Nach dem Reinigen in Dest. Wasser nachspülen welchem 1-2 Tropfen Tween 20 als Netzmittel zugefügt wurden, die reduziert im anschließenden Prozess dann die Wahrscheinlichkeit, dass Luftblasen in den Löchern hängen bleiben.

Queller:(vorsicht nur fürChemiker!)


Die Verwendung eines Queller ist optional. Er dient dazu die Oberfläche des Epoxides aufzuweichen und somit den nachfolgenden Schritt des Anätzens zu erleichtern. Die dazu benötigten Chemikalien sind nicht ganz unproblematisch, so dass ich diesen Schritt nicht unbedingt empfehlen würde. Eine Mischung von 250ml Butylcarbitol (Diethylenglykolmonobutylether), 100ml Ethylenglykol, 650ml Dest. Wasser und 7g NaOH werden auf ca 60° erwärmt. Die Verweilzeit im Bad beträgt ca 10min. Die Mischung muss in einer Glasflasche aufbewahrt werden!

250ml Butylcarbitol
100ml Ethylenglykol
650ml H20
7g NaOH
Verweilzeit 10min bei 60°

 

Achtung die Chemikalien sind giftig ,ätzend und reizen die Atemwege, entsprechende Schutzmaßnahmen sind vorzusehen und die Sicherheitsdatenblätter sind zu beachten!

Keine Haftung für gesundheitliche Schäden!

 

Erzeugen der Manganschicht

Eine gute Mangandioxidschicht (Braunstein) ist der Schlüssel zum Erfolg dieses Verfahrens, sämtliche Fehler beim Erzeugen der Mangandioxid Schicht führen zu einer schlechten Leitfähigkeit im Polypyrrol und somit zu schlechten Durchkontaktierungen in der Platine. Im Prinzip gibt es mehrere verschiedene Möglichkeiten die Manganschicht auf dem Epoxid zu erzeugen. Die Verfahren lassen sich grob in 2 Gruppen einteilen, alkalische Verfahren welche bei einem PH von ca 10 arbeiten und saure Verfahren welche im PH-Bereich 1-3 arbeiten. Die meisten sauren Verfahren haben den Nachteil, dass sie das Kupfer anlösen, bei zu langen Verweilzeit im Bad kann das Kupfer auch komplett aufgelöst werden, eine Ausnahme stellt das Verfahren auf Basis von Borsäure dar, welches zum Schluss behandelt wird.
Zuerst das zuvor beschriebene alkalische Verfahren.

alkalisches Verfahren: Dazu werden in 1l Dest. Wasser 45g Kaliumpermanganat (KMnO4) und 45g NaOH gelöst. Bei ca 80°C bleibt die Platine 20min mit hoher Bewegung im Bad. Die Kanten der Leiterkarte müssen danach dunkelbraun gefärbt sein ( Braunstein ).
 

45g NaOH
45g KMnO4
Verweilzeit 20min bei 80°

Achtung die Chemikalien sind giftig ,ätzend und reizen die Atemwege, entsprechende Schutzmaßnahmen sind vorzusehen und die Sicherheitsdatenblätter sind zu beachten!

Keine Haftung für gesundheitliche Schäden!

saure Verfahren:
(siehe auch Thread im Progforum 'Durchkontaktierung ohne Paladiumsalze'

Kaliumpermanganat in Schwefelsäure:
das saure Verfahren hat den Nachteil, dass jedesmal neu KMnO4 zugegeben werden muss und auch immer etwas neue H2SO4, jedoch werden jeweils immer nur 10g KMnO4 benötigt. Kaliumpermanganat ist aufgrund der Gefahrstoffverordnung nur noch schwer zu bekommen, somit bevorzuge ich das saure Verfahren, da es nicht soviel KMnO4 benötigt. (auch das alkalische Verfahren ist nicht beliebig haltbar!!!).
1l 10% Schwefelsäure wird zunächst auf 50° erwärmt. In einem Becherglas o.ä. werden dann die 10g KMnO4 in etwa 200ml Wasser gelöst. Die Platine wird in die heiße Schwefelsäure gegeben und laufend bewegt. (Die Löcher sollten keine Luftblasen mehr enthalten). Nun wird die Kaliumpermanganatlösung zugegen und rasch mit der Schwefelsäure vermischt. Die Platine bleibt bei starker Bewegung ca 10min im der Lösung. Die Lösung wird dabei allmählich braun und es fällt auch Braunstein aus. Anschließend wird die Platine in destilliertem Wasser gewaschen. Die restliche Lösung kann wiederverwendet werden. Dazu wird die Lösung dekantiert.Der restliche Braunstein kommt zum Chemiemüll. Folgende Fehler können auftreten:

1.) Das Kupfer verfärbt sich dunkel, dann ist entweder zu viel KMnO4 benutzt worden oder die Konzentration an H2SO4 ist zu gering. Dies ist schlecht, da das Kupferoxid eine Isolierschicht zwischen PPY und Kupferbildet und somit die Durchkontaktierungen nicht leitfähig werden.

2.) Die Epoxidstellen sind nur leicht braun. Entweder zu kalt,zu kurz oder einfach zu wenig KMnO4.

3.) Einige Löcher sind nicht braun. Ein Problem was besonders bei kleinen Bohrungen auftritt. Es waren dann Luftblasen in den Bohrungen. Dies kann etwas verbessert werden wenn die LP vor dem Beizen in Dest.Wasser + Netzmittel getaucht wird.
 

10g KMNO4 in 200ml H2O
1l 10% H2SO4
ca 10min Verweilzeit bei 50°

 

Achtung die Chemikalien sind giftig ,ätzend und reizen die Atemwege, entsprechende Schutzmaßnahmen sind vorzusehen und die Sicherheitsdatenblätter sind zu beachten!

Keine Haftung für gesundheitliche Schäden!


Kaliumpermanganat in Borsäure:

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass das Kupfer nicht angegriffen wird, da es von einer Kupferboratschicht geschützt wird. Nach dem Prozess wird die Kupferboratschicht mit verdünnter Schwefelsäure entfernt. 10g Borsäure werden in 1l heissem Wasser gelöst. Dann werden 40g KMnO4 zugegeben. In Kaltem Zustand ist die Lösung lange stabil. Zum Oxidieren wird eine Temperatur von 70°-80° benötigt, die Verweilzeit im Bad beträgt ca 20min bei starker Bewegung.
 

40g KMNO4
10g Borsäure
1l H20
2% Schwefelsäure zum reinigen
ca 20min Verweilzeit bei 70°-80°


Achtung die Chemikalien sind giftig ,ätzend und reizen die Atemwege, entsprechende Schutzmaßnahmen sind vorzusehen und die Sicherheitsdatenblätter sind zu beachten!

Keine Haftung für gesundheitliche Schäden!

hier ein Bild einer 2mm Durchkontaktierung nach dem Manganisieren.


 


 



Die Farbe des Bohrloch sollte dunkelbraun sein (siehe rechte Seite) auf der linken Seite im Bild ist eine Fehlstelle zu sehen welche durch eine kleine Luftblase verursacht wurde!
 


 



 

Diese Loch ist perfekt manganisiert!