Achtung: Text ist etwas lang geworden :-) Wer keine Lust hat, alles zu lesen, aber trotzdem helfen will: Bitte nur den vorletzten Absatz lesen Hallo! Schon länger bin ich auf der Suche nach einer Methode, galvanisch durchkontaktierte Platinen herzustellen. So bin ich dann auch auf dieses Forum insbesondere auf die Anlage von Markus Zingg gestoßen. Es geht also doch Was mich vor allem vom Bau abgehalten hat, ist aber der Preis für die Chemie der anscheinend oberhalb von 500 Euro zu liegen scheint. Das lohnt sich für mich als Hobbybastler nicht, unabhängig von den gelieferten Mengen. Deshalb die Idee: Kommerzielles Verfahren nachbauen / eigenes Verfahren entwickeln. Der letzte und entscheidende Schritt das galvanische Beschichten scheint tatsächlich relativ einfach realisierbar zu sein. Als Elektrolyt kommt eine schwefelsaure Kupfer(II)Sulfat-Lösung in Frage + Einebner + Glanzzusatz. Alles eher leicht zu beschaffen, auch als Fertiglösung, und günstig. Probleme gibt es vor allem bei der außenstromlosen Metallisierung. Aber der Reihe nach: 1. Schleifen: Trivial. 2. Entfetten: Geeignet sind organische Lösungsmittel. Professionell eingesetzt werden wohl immer noch chlorierte Kohlenwasserstoffe, die auch gar nicht schwer zu beschaffen sind (habe selbst noch eine Flasche Trichlorethen im Keller :), aber gesundheitsschädlich. Vielleicht reicht auch Aceton. 3. Abätzen von Harzrückständen (in den Bohrlöchern), geeignet ist eine Permanganat-Lösung. Sehr leicht zu bekommen (Kaliumpermanganat). 4. Außerstromlose Metallisierung. Hier wird es, wie gesagt, kompliziert. - Klassisches Verfahren: Bekeimung mit Palladium. Eine kolloidale Palladium/Zinn.Lösung ist anscheinend gar nicht so schwer herzustellen. Bin auf folgende Zusammensetzung gestoßen: 160 mg/L Palladiumchlorid + 0,4 Mol/L Salzsäure + ca. 5g/L Zinn(II)chlorid. Die Beschaffung des Palladiumchlorids könnte sich allerdings als schwierig und kostspielig erweisen. Palladium ist noch wesentlich seltener als Gold und zudem nicht nur für die Leiterplattenindustrie von Bedeutung Außerdem muss die mit Palladium-Clustern aktivierte Oberfläche eventuell chemisch (immer noch stromlos) mit Kupfer weiter ausgebaut werden zu dicke Palladium-Schichten werden mechanisch instabil. Vielleicht aber auch nicht nötig, nicht zuletzt wohl eine Preisfrage. Nicht zu vergessen muss die Platine nach der Bekeimung in eine Beschleunigerlösung, hierfür eignet sich anscheinend Zitronensäure. - Substratinduzierte Koagulation: Es wird bei diesem Verfahren kein Metall, sondern Kohlenstoff abgeschieden. Vereinfachte Beschreibung: 1. Konditionierung des Materials mittels Gelatinelösung 2. Spülen 3. Eintauchen in Russdispersion (enthält anionische/kationische Zusätze und Natriumacetat) 4. Spülen (Gelatinereste verschwinden) Fertig ist eine angeblich spül- und haftfeste sowie leitende Kohlenstoffschicht. Der Vorgang lässt sich zur Schichtverstärkung wiederholen. Offensichtliches Problem: Eine bereits verkupferte Platine ist nun vollständig mit Kohlenstoff beschichtet. Eine weitere Lage Kupfer wird wahrscheinlich nicht so gut haften, wie die erste, vor allem dürfte sich das Ätzen als schwierig erweisen Vielleicht ist aber die mechanische Entfernung möglich, ohne die Ablagerungen in den Bohrungen zu beschädigen. Auch nicht so einfach: Das Herstellen der Russdispersion. Neben einem Turbomixer (lässt sich vielleicht im kleinen Maßstab selbst bauen/Bohrmaschine ) ist ein Ultraschallbad (vielleicht reicht ein Ultraschallreiniger?) und eine genaue Wage erforderlich (>=50 Euro) für die Zusätze. Aber diese Anschaffungen machen sich wahrscheinlich durch den Verzicht auf Palladium langfristig bezahlt. - Beschichtung mit leitfähigen Polymeren: Vereinfacht: 1. Ablagerung von Braunstein auf den nicht leitenden Platinenteilen. Die Herstellung von Braunstein ist ein Selbstgänger, wenn Kaliumpermanganatlösung vorhanden ist. Wie das selektiv auf dem Trägermaterial geschieht, habe ich noch nicht herausgefunden. 2. Eintauchen in eine entsprechende saure Monomer-Lösung: Der Braunstein löst sich, Mn^2+ geht in Lösung und dabei kommt die Polymerisation in Gang. Klingt insgesamt realisierbar, die Beschaffung der Monomere könnte sich allerdings als schwierig erweisen. Als Beispiele habe ich FR-4 und Arlon gefunden. - Meine eigene Idee: Silberablagerung. Könnte sich von vorneherein als unbrauchbar erweisen, konnte kein Beispiel für eine professionelle Anwendung entdecken. Meine Chemiekenntnisse gehen leider nicht über die Schulbildung hinaus... Aber genau auf diesem Niveau bewegt sich die Methode: 1. 10 ml 0,1 molare Silbernitratlösung + 100 ml Wasser mit soviel Ammoniak versetzen, bis sich der entstehende Niederschlag gerade wieder löst. 2. Eventuell erhitzte Platine dazu, ca. 5ml gesättigte Glukoselösung + wenig NaOH-Lösung hinzugeben. Platine Bewegen -> elementares Silber scheidet sich ab. 3. Spülen, eventuell Entfernen von Silberoxid das wahrscheinlich schon durch gelösten Sauerstoff entsteht. An diesem Punkt könnte das Verfahren auch von vornherein scheitern. Vorteile: Chemikalien leicht zu beschaffen (Apotheke), bekanntermaßen gute Leitfähigkeit des Silbers. Bevor ich mit den Experimenten anfange, wollte ich die Ansätze hier im Forum diskutieren. Vielleicht liest ja sogar ein Chemiker mit, der mich vom einen oder anderen Verfahren rechtzeitig abbringt :) Interessieren würde mich vor allem die Zusammensetzung der professionellen Lösungen. Da sehr viele der verwendeten Substanzen potentiell gesundheitsschädlich sind, müssten sie eigentlich deklariert sein. Hilfreich wäre aber schon der Ablauf bis zur galvanischen Beschichtung. Falls jemand Interesse an eigenen Experimenten hat: Habe viele Details ausgelassen (Text ohnehin schon zu lang), würde ggf. die entsprechenden Links versenden. Meine Ansprüche sind eigentlich gar nicht hoch zwei Layer würden völlig ausreichen, dauern darf es auch also keine großen Anforderungen an Stromdichte/Elektronik. Vielleicht kommt ja auch mal eine Firma wie Seno auf die Idee, erschwingliche Chemikalien in kleinen Mengen vertrieben für den Hobbybereich zu entwickeln. Scheint mir eine Marktlücke zu sein. Schon einmal vielen Dank für die Mühe (und fürs Lesen), Eric
Das Silber-Verfahren hört sich sehr interessant an, hast du einen genaueren Text? Bin auch kein Chemiker, aber diese Frage beschäftigt und reizt mich auch sehr. Henrik
Hallo! Unter http://www.experimentalchemie.de/versuch-049.htm gibt es eine genaue Anleitung, die allerdings eher für die Herstellung von Weihnachtskugeln taugt. Z.B. ist die Zugabe eines NaOH-Plätzchens kaum praktikabel. Sinnvoll wäre eventuell auch die Wahl eines anderen Reduktionsmittels - in Frage kommen auch Formaldehyd oder Kalium-Natrium-Tartrat. Im Gegensatz zu den anderen genannten Verfahren gibt es im Netz hierzu noch viele Seiten, allerdings konnte ich keine Beispiele für eine nachfolgende galvanische Beschichtung entdecken. Eric
Hallo! ...mir ist noch etwas eingefallen: Es gibt sog. Bronzefarben, die elektrisch leiten. Habe damit vor einiger Zeit mal ein Holzgehäuse abgeschirmt. Sie enthalten offensichtlich Metallpartikel + Binder. In der Hoffnung, dass die Partikel klein genung sind, schwebt mir folgendes Verfahren vor: - Farbe ggf. verdünnen, um die Fließeigenschaften zu verbessern - Platine in Farbe tauchen und abtropfen lassen - Zwischen zwei Walzen quetschtrocknen - Farbe aushärten lassen, dann Reste vom Kupfer schleifen / polieren - Galvanisch mit Kupfer beschichten. Sicherlich das denkbar unsauberste Verfahren, außerdem dürfte die Haltbarkeit des abgeschiedenen Kupfers auf der Bronze katastrophal schlecht sein. Vielleicht funktioniert es trotzdem. Die Bronze selbst sollte zumindest auf dem Basismaterial halten. Eine nachfolgende Verzinnung könnte die Haltbarkeit verbessern. Ausserdem denke ich nicht an maschinelle Bestückung :-) Eric
Daran habe ich auch schoneinmal dedacht, aber mir schwebte vor, es punktuell einzuspritzen. Es gibt bei Reichelt einen Abschirmlack auf Basis von Kupfer. Wäre der nicht besser? Ein Sauzeug, aber leiten tut er verdammt gut (fast genau so wie er stinkt)! Werde mich jetzt mal auf die Anleitung stürzen! Henrik
Hi, Das w.o. angesprochene Verfahren mit Bronze- oder sonstigen leitenden Lacken ist funktionsunsicher wegen der Haftung in den Bohrlöchern. Desweiteren würden sich Probleme infolge des Lackmittels beim Galvanisieren ergeben. das Durchkontaktieren mit Pd-Sn- lösungen funktioniert technisch sehr sicher, hat aber den Nachteil, daß das sauteure Palladium sich auch auf die vorhandene Kupferflächen abscheidet. Besser ist das jetzt angewandte Verfahren mit organischen leitenden Polymeren. Das läuft etwa so ab. - Platine bohren - alkalisch bohrlöcher ätzen mit NaOH und Kaliumpermanganat - Spülen bis waschwasser neutral ist ggfs etwas wenig Citronensäure zusetzen - Tauchen in einer Lösung , welches Pyrrol oder Thiophen enthält, dabei wird das in den Bohrlöchern befindliche Mn zu einen leifähigen Polymer umgewandelt, welches sich nur in den Löchern befindet, nicht auf dem Kupfer (großer Vorteil) - leicht sauer spülen - Cu aufgalvanisieren - Auflaminieren von Festfilm-Fotopolymer als Ätzmaske. Flüssiglacke sind ungeeignet! - Ätzen in CuCL H2o2 Hcl - Resist strippen mit KOH oder NaOH - ggfs stromlos Zinn aufbringen Da hier eine galvanische Cu-Verstärkung auftritt, ist die Verwendung von 18µ-Cu-Platinen auszugehen, andernfalls kommt es zu Unterätzungen. Chemie gibt es hier: http://www.chemistryworld.de/preise/chepreis.htm Übrigens versucht auch die Industrie möglichst einseitige Platinen zu fertigen und nimmt lieber 100 Drahtbrücken in Kauf. viel Erfolg Tippfix
Habe ich gerade beim surfen gefunden, da ging es um Fotodruck o.ä., den Großteil habe ich mal rausgeschnipselt, keine Ahnung ob die Lösungen zum Anmetallisieren taugen. ---Zitat--- Die Palladiumlösung Auch hier werden zwei Möglichkeiten aufgezeigt, der Unterschied liegt im Preis. Palladiumchlorid ist günstiger Methode A Ammoniumtetrachloropalladat(II) 5gr - (NH4)2[PdCl4] destilliertes Wasser für ein Gesamtvolumen von 20ccm Die Kristalle werden bei Raumtemperatur in 15ccm destilliertes Wasser unter ständigem Rühren aufgelöst. Anschliessend wird auf 20ccm aufgefüllt. Methode B Palladiumchlorid(II) 3gr [PdCl2] Ammoniumchlorid NH4Cl 1.8gr destilliertes Wasser für ein Gesamtvolumen von 25ccm Das Ammoniumchlorid in 20ccm dest. Wasser von ca. 70- 800C lösen. Anschliessend das Palladiumchlorid hinzufügen und unter Beibehaltung der Temperatur so lange rühren, bis es gelöst ist. Das kann 1 Stunde dauern. ---Zitat Ende---
@ ätzsau die angegeben Lösungen sind bedingt richtig. Palladiumchlorid ist teurer als Gold, also warum solche utopisch hohen mengen PdCl pro liter? Für die Belegung sind nur wenige Atomlagen nötig, so das die nachfolgemde Reduzierung durch Sn+ eine leitfähige Pd-Schicht ergibt. ich arbeite bereits seit vielen Jahren nach dem 2stufigem Pd-Sn- Verfahren , habe selten ausfälle gehabt. hier folgt nun eine langzeiterprobte Version: Vortauchlösung 50ml HCL 35% in 950 ml Wasser Lösung 1 ( Mengen sind auf 1 L bezogen) DI-Wasser 850 ml Pd2Cl 0,3 gr (kann ggfs etwas verringert werden, Lösung sollte gelblichbraun durchscheinend aussehen) Hcl 35% 150 ml Lösung 2 Sn2Cl 20 gr HCL 35% 200 ml DI-Wasser 800 ml alle Zutaten müssen die Reinheitsstufe Ph.Z ( Apothekenqualität) oder als rein deklariert sein. Ablauf: Platine cnc-Bohren danach gründlich entgraten, entfetten. in Vortauchlösung 30 sec tauchen, Wasserspülen dann in lösung 1 , dauer 10 min /Raumtemperatur die platine nimmt dabei einen leichten metallschimmer vom Pd an Anschliessend abtropfen lassen, dann ins Zinnbad ( lösung 2 ) , Dauer etwa 10.. 15 min Niemals die Platine zuerst ins Zinnbad und dann ins Palladium geben, dies führt meistens zum Zerstören der Pd-lösung. Die Lösung wird grün und ist dann unbrauchbar, infolghe eingeschleppter Cu-Salze. nach dem Zinnbad die Platine kurz in einer Zitronensäurelösung ( ca 10 %)von den Zinnhydroxiden befreien ( heisst auch beschleunigen) und dann das überflüssige Palladium von den beiden cu-Flächen herunterbürsten, geht mit einem Reinigungsvlies aus dem Sanitärfachhandel am besten. Das Pd muss von den Cu-Flächen runter, andernfalls gibt es bein galvanisieren große Haftungsprobleme mit dem cu. Spülen und dann ab ins stromlose Cu-Bad Stromloses Cu-Bad für die Leitschicht Natriumkaliumtartrat oder natriumcitrat 100.. 120 gr /l Natriumhydroxid 20 gr/l Kupfersulfat 20..30 gr /l Formaldehydlösung 37% 10..20 ml je nach Frische der lösung die Platine bleibt ca 20.. 30 min in diesem Bad bei RTemp. wenn alles richtig ist, müssen bereits kurz nach dem Eintauchen Gasblasen ( Wasserstoff) auftreten. Es scheidet sich eine dunkelbraune Kupferschicht ab, die nach kurzen Anätzen dann elektrisch auf sollstärke verkupfert werden muss. frohes Schaffen
Noch einen Nachtrag für die Sn Lösung. Damit das Zinn2chlorid beim auflösen nicht hydrolysiert, ist folgende Lösungsreihenfolge einzuhalten: 400 ml Di Wasser alles an HCL langsam lösen dann das Zinnchlorid ebenfalls langsam unter rühren lösen. Zuletzt das restliche DI-Wasser unter rühren zugeben. so klappt es und es fällt kein Sn-Hydroxid aus.
tolle infos, ich muss mich jetzt hinlegen, Samstagsprüfungen sind zum k...
Hi. Z.B. ist die Zugabe eines NaOH-Plätzchens kaum praktikabel. ..das is doch nix andres als Abflussreiniger cya Anonymous
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