Problem z talerzem-
Wanny do bezprądowego miedziowania są przeznaczone do selektywnego osadzania miedzi na katalizowanych powierzchniach przedmiotu obrabianego,-zazwyczaj aktywowanych-otworach płytek drukowanych. Kąpiel zawiera siarczan miedzi, środek redukujący (formaldehyd), środki kompleksujące i stabilizatory, które hamują osadzanie się na powierzchniach nie-przedmiotu obrabianego.
Pomimo stabilizatorów, metalowe grzałki zanurzeniowe w tych kąpielach tworzą powłokę miedzianą. Płytka- zaczyna się od cienkiej warstwy, przechodzi w widoczną warstwę miedzi i ostatecznie tworzy gruby, szorstki osad. Miedź platerowana zmniejsza przenoszenie ciepła, zużywa chemikalia do kąpieli i-co najważniejsze-zapewnia źródło cząstek miedzi, które pękają i powodują defekty na przedmiotach obrabianych. Grzejnik należy zdemontować i oczyścić kwasem azotowym, co jest niebezpieczną operacją, która skraca żywotność grzejnika.
Wymienniki ciepła PTFE nie pokrywają miedzią. Nieprzewodząca,-niskoenergetyczna powierzchnia fluoropolimeru nie zawiera miejsc katalitycznych inicjujących bezprądowe osadzanie miedzi. Wysunięcie płyty- zostało wyeliminowane.
Mechanizm inicjacji autokatalitycznej
Bezprądowe osadzanie miedzi wymaga do zainicjowania powierzchni katalitycznej. Środek redukujący formaldehyd odwodornia się na powierzchni, uwalniając elektrony, które redukują jony miedzi do metalicznej miedzi. Świeżo osadzona miedź sama w sobie jest katalityczna, podtrzymując reakcję.
Powierzchnie grzejne ze stali nierdzewnej i tytanu, chociaż nie są tak katalityczne jak pallad (zamierzony katalizator przedmiotu obrabianego), są wystarczająco aktywne, aby zainicjować osadzanie się miedzi. Na powierzchni tlenku metalu znajdują się miejsca, w których formaldehyd może odwodorniać. Gdy utworzy się kilka jąder miedzi, katalizują one dalsze osadzanie. Stabilizatory w kąpieli-zazwyczaj cyjanek, tiomocznik lub zastrzeżone związki-adsorbują się na powierzchni metalu i hamują tę inicjację, ale hamowanie nigdy nie jest całkowite. Z biegiem czasu miedź nieuchronnie zarodkuje się i rośnie.
Gorąca powierzchnia grzejnika pogłębia problem. Podwyższona temperatura na ściance rury przyspiesza kinetykę chemiczną. Temperatura usuwa również rozpuszczony tlen, który zwykle pomaga pasywować powierzchnię metalu przed osadzaniem się. Połączenie powierzchni katalitycznej, podwyższonej temperatury i zubożonego tlenu stwarza idealne warunki do inicjacji-płytki.
| Płyta-Parametr wyjściowy | Grzejnik ze stali nierdzewnej | Grzejnik tytanowy | Wymiennik ciepła PTFE |
|---|---|---|---|
| Powierzchniowa aktywność katalityczna | Umiarkowany | Niski-Umiarkowany | Brak (-nieprzewodzący) |
| Czas inicjowania-wysuwania płyty (praca ciągła) | 2-6 tygodni | 4-12 tygodni | Nie występuje |
| Grubość złoża miedzi po 12 tygodniach (µm) | 50-200 | 20-100 | 0 |
| Metoda czyszczenia | Pasek kwasu azotowego (niebezpieczny) | Pasek kwasu azotowego | Nie jest wymagane |
| Wpływ usuwania izolacji na żywotność grzejnika | Zmniejsza żywotność o 20-40% na pasek | Zmniejsza żywotność o 15-30% na pasek | N/A |
Powierzchnia niekatalityczna z PTFE-
PTFE jest izolatorem elektrycznym z pasmem wzbronionym, który zapobiega przenoszeniu elektronów. Środek redukujący formaldehyd nie może odwodorniać na powierzchni PTFE, ponieważ nie ma dostępnych stanów elektronowych, które mogłyby przyjąć elektrony. Etap inicjacji bezprądowego osadzania miedzi jest niemożliwy.
Nawet jeśli w roztworze zbiorczym utworzą się zarodki miedzi i dryfują na powierzchnię PTFE, nie będą się one przylegać. Niska energia powierzchniowa PTFE (18-20 mN/m) zapobiega silnemu przyczepianiu. Wszelkie luźno osadzone cząstki są usuwane przez normalną cyrkulację kąpieli.
Powierzchnia PTFE nie zużywa stabilizatora. Na powierzchniach metalicznych stabilizator jest w sposób ciągły zużywany w wyniku adsorpcji, a lokalne stężenie stabilizatora na powierzchni maleje. To wyczerpanie tworzy mikro-strefy, w których może rozpocząć się osadzanie. W przypadku PTFE stężenie stabilizatora na powierzchni jest takie samo jak w kąpieli masowej. Pełne działanie stabilizujące chemii kąpieli dostępne jest na powierzchni grzejnika.
Korzyści operacyjne i jakościowe
Wyeliminowanie-płyty eliminuje potrzebę okresowego usuwania kwasu azotowego-niebezpiecznej operacji, która generuje toksyczne opary NOx, skraca żywotność grzejnika i tworzy niebezpieczne odpady. Wymiennik PTFE pracuje w sposób ciągły, bez przerw na czyszczenie.
Eliminacja cząstek miedzi wydzielanych z platerowanych powierzchni grzewczych zmniejsza defekty na przedmiotach obrabianych. Podczas produkcji płytek PCB pojedyncza cząsteczka miedzi powodująca zwarcie pomiędzy sąsiednimi ścieżkami może spowodować uszkodzenie całego panelu. Redukcja defektów bezpośrednio przyczynia się do poprawy wydajności.
Streszczenie
Bezprądowe kąpiele miedziane nakładają się na metalowe powierzchnie grzejnika, ponieważ tlenki metali zapewniają miejsca katalityczne do odwodornienia formaldehydu, inicjując autokatalityczne osadzanie miedzi. Wymienniki ciepła PTFE zapobiegają wysuwaniu się płyty-przez ich nieprzewodzącą-niekatalityczną-powierzchnię, która nie może podtrzymać reakcji inicjacji. Powierzchnia o niskiej-energii zapobiega także przyleganiu cząstek miedzi powstałych w roztworze masowym. Eliminacja-wypadania płyty eliminuje potrzebę niebezpiecznego usuwania kwasu azotowego i poprawia wydajność przedmiotu obrabianego, eliminując źródło defektów cząstek miedzi.
Wsparcie techniczne w zakresie specyfikacji wymienników ciepła PTFE dla miedzi bezprądowej i innych kąpieli do powlekania autokatalitycznego jest dostępne po przedstawieniu składu chemicznego kąpieli, temperatury roboczej, szybkości-prądu płyty i szczegółów procedury odpędzania.
