Перманганатная очистка отверстий. Выбор оборудования и химии.

Оборудование для перманганатной очитки может быть 2х типов исполнения: вертикальное и горизонтальное. У каждого из этих исполнений есть свои плюсы и минусы, ООО «ТЕХНОТЕХ» имеет опыт работы на линиях перманганатной очистки обоих видов и предлагает поделиться своим опытом и провести сравнительную характеристику.

Вертикальные линии перманганатной очистки отверстий

Классическая вертикальная линия перманганатной очистки может быть включена в линию предварительной металлизации отверстий (прямая металлизация/химическое меднение). Очень важно понимать, что производительность линии будет зависеть от размера заготовок печатных плат, от размера и объема ванн для перманганатной очистки, наполнения ванн вспомогательными приспособлениями и оснастками.
Встает вопрос об использовании для крепления заготовок на штанге с помощью подвесок или «прищепок»? Подвески для перманганатной очитки должны быть изготовлены исключительно из нержавеющей стали, без покрытия пластизолью или покрытием Halar, т.к. комплекс перманганатной очистки это сильно щелочной раствор и активное окисление, проходящее в ванне перманганатной очистки со временем, разрушает защитное покрытие подвесок. «Парусность» заготовок при использовании подвесок на много меньше чем при использовании «прищепок» и это несомненно плюс подвесок. Таким образом прокачка растворов через отверстия диаметром 0,3 и менее проходит лучше при использовании подвесок, вибрация тоже передается до нижнего края заготовок лучше.

Перманганатная очистка

Из минусов использования подвесок стоит отметить увеличение времени крепления заготовок печатных плат по сравнению с временем креплением заготовок на автоматические прищепки (вместо гаечного ключа можно конечно использовать шуруповерт для сокращения времени работы оператора, но это все равно дольше). Однако, для «тонких» заготовок толщиной менее 0,5 мм, скорее всего, понадобятся технологические приспособления («рамки») для уменьшения эффекта парусности при покачивании штанги в ванне. Использование «прищепок» возможно и целесообразно для заготовок с толщиной материала более 1,0 мм и отверстиями не менее 0,3 мм.

Перманганатная очистка

Для увеличения производительности вертикальной линии можно использовать корзины для расположения в ней большего количества заготовок печатных плат и увеличения загрузки ванн. Необходимо понимать, что корзина должна быть изготовлена либо из полипропилена (что приведет к быстрому износу материала) либо из нержавеющей стали (будет достаточно тяжелой в работе и загрузке на линию). Также необходимо понимать, что проникновение раствора к центральным заготовкам будет затруднено, такой способ загрузки линии можно использовать для печатных плат не выше 4 класса точности с минимальным диаметром отверстий не менее 0,3 мм.

Перманганатная очистка

Производители растворов для перманганатной очистки отверстий обеспечивают свои растворы всеми необходимыми технологическими инструкциями на концентраты, параметры приготовления растворов, температурные режимы работы, временные интервалы нахождения заготовок в растворах, аналитическими процедурами анализа растворов, режимы для корректировки растворов и многое другое можно узнать и использовать при работе с данными документами. Важным параметром данных технологических инструкций являются требования к оборудованию и наполнению ванн дополнительным оснащением. Например, температура в ванне перманганата и набухания порядка 80 градусов, к сожалению, полипропилен при такой рабочей температуре довольно быстро потеряет свою форму и разрушится, поэтому обязательное требование выполнение данных ванн только из нержавеющей стали. Перемешивание растворов способствует лучшему проникновению в малые диаметры отверстий, тем самым и лучшей очистке данных отверстий, а также увеличение степени обновления раствора и уносу продуктов реакции для последующей фильтрации. Нагревательные элементы должны обеспечивать достаточно быстрый нагрев от комнатной температуры до рабочей, для того чтобы не ждать часами, начала работы комплекса перманганатной очитки. Эжекторы или эдукторы способствуют еще лучшему перемешиванию и подаче раствора в зону реакции на границу раздела фаз заготовка/раствор. Ультразвуковой источник в ванне набухания будет увеличивать «смачиваемость» отверстий раствором и быстрому проникновению в отверстия. Вибрация и покачивание необходимы для выбивания пузырьков воздуха из отверстий печатной платы – пузырь это прямой путь к непрокрытию отверстия при последующей металлизации заготовки. В ванне перманганатной очистки происходит окислительно-восстановительная реакция и перманганат ион со степенью окисления +7 переходит в манганат ион со степенью окисления +6 и +4, для того чтобы постоянно не добавлять раствор перманганат (что существенно удорожит процесс) устанавливают регенератор. В регенераторе с помощью электрохимической реакции под действием электрического тока происходит обратный процесс – получение перманганат иона, который будет дальше участвовать в реакции и разрушать наволакивание смолы внутри отверстия. Затраты на установку данного узла ванны окупят себя уже после 2 лет работы. Желательно чтобы регенератор работал даже в процессе нагрева ванны и во время простоя, т.к образование манганат ионов идет не только когда заготовки погружены в раствор (силу тока и напряжения рассчитывают по электрохимической реакции, а так же исходя из результата анализа лаборатории). Ванна нейтрализатора может быть из полипропилена или другого материала, требования к ней значительно менее требовательны чем к остальным ваннам. Также обязательным требованием для комплекса перманганатной очистки является приготовление всех химических растворов на основе дистиллированной воды с проводимостью не выше — 5-7 мСм.

Периодичность замены всех ванн также прописана в технологических инструкциях к растворам и обычно зависит от прохождения определенного количества квадратных метров поверхности заготовок, при расчетах следует учитывать что обрабатывается вся поверхность заготовки с двух сторон, а так же площадь просверленных отверстий и отфрезерованных пазов. При работе на классической вертикальной линии перманганатной очистки требуется чистить раствор перманганата от смолы или устанавливать нержавеющий фильтр на насос, в зависимости от объема загрузки, но не реже чем 1 раз в год. Лучшим очистителем ванны перманганатной очистки является или раствор серной кислоты с перекисью водорода в соотношении один к одному или отработанный раствор нейтрализатора (экономия должна быть экономной).

Важной частью всех химических процессов являются промывки, а именно их чистота и обновление. Не пренебрегайте очисткой оборудования не реже одного раза в неделю, и полной замене промывок не реже одного раза в день. Горячие промывки можно менять и чаще. Желательно предусмотреть каскады промывок, что существенно позволит Вам экономить на расходе воды и отмывка плат будет не хуже статичной ванны с водой.

Комплекс перманганатной очистки на вертикальной линии используется достаточно давно в производстве печатных плат. Можно сказать — это классический метод очистки отверстий. При верном подходе и понимании процесса можно добиться очень хороших результатов при металлизации отверстий любых диаметров с высоким соотношением диаметра отверстия к толщине платы и материалов применяемых в конструктиве печатных плат.