環保蝕PCB法: (偽)Midorio蝕刻液!! (30/7更新)

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note :

HCL, 鹽酸, 通渠水, 氫氯酸, 漒水, 五金舖有賣
NaCl, 氯化鈉, 食鹽, 超市有賣
氯化銨 ?
H2O2, 雙氧水, 藥房有賣
2Cu+, 氯化銅價錢, 可能係因為好純, 一磅成$90
酸的濃度是0.5M, 食鹽濃度3M(17.5g/100ml)

漂亮通透的綠色(其實是未夠濃 )

1oz銅. 無氣泡無加熱, 只靠搖動

大約過左十幾分鐘, 啡色是就是氯化亞銅

經過20分鐘, 終於蝕好

實際此乃酸性氯化銅蝕刻液
用氯化銅蝕刻好處就是無限重用,

Cu2+ + Cu -> 2Cu+
氯化銅將銅氧化成氯化亞銅

2Cu+ + 4H+ + O2-> 2Cu2+ + 2H2O
之後放在大面積盤幾小時就變回氯化銅, 用氣泵會加快過程, 甚至蝕刻時泵就一舉兩得.
最後只會得到更多的蝕刻液和消耗了一些酸而已.

缺點就是比氯化鐵蝕得慢一點, 但比"過硫酸銨"快(所謂的環保蝕刻液?), 主要係氯化亞銅微溶於水, 形成保護層, 大大減慢下一層銅的氧化. 不過氯化亞銅會和氯離子形成溶於水的絡鹽, 只要加入氫氯酸就可以加快蝕刻.

缺點是因為黏度比氯化鐵低一點, 側蝕會比氯化鐵嚴重, 不過不是很幼的線就沒有問題.

除了直接買氯化銅粉加水成蝕刻液外(貴), 可以用雙氧水加氫氯酸作第一次蝕刻, 速度不錯. 另一個方法就將銅線燒至黑色的氧化銅, 放入氫氯酸, 不過要等很多天. 還有就是第三個方法: 分享XD.

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此蝕刻液有以下危險, 必須在通風地方使用及準備, 並佩帶保護設備如安全眼鏡和手套
(不要怕, 其實其他蝕刻液都差不多 )

成份

氯化銅應大約佔溶液重量23%, 2.2M(14.3g銅/100毫升)左右, 即21cm*21cm的1oz pcb, 如果不夠只會慢一點, 我手上的也沒有這麼濃, 0,5M都不知有沒有 .

板上既氯化亞銅會大大減低蝕刻速度, 可以加入添加劑溶解. 第一種是過量的氯離子, 第二種是銨, 兩種都會與一價銅形成絡鹽先溶於水, 之後一價銅再被氧氧化.
其中一種配方大量氫氯酸, 3M的真的快很多, 不過氫氯酸越濃, 氣味越濃. 五金店賣的是10M, 溶液:酸=7:3可得3M. 要注意酸會在氧化中消耗, 還有揮發出來, 所以要補充維持濃度.

另一種是氫氯酸加氯化銨, 酸的濃度可以減低, 氯化銨濃度由0.5M至2.4M, 銨和氯離子幫助氯化亞銅溶解和氧化, 化工店一買都要一磅, 夠開4公升. 碳酸氫銨(發粉)加氫氯酸可產生氯化銨, 但要確定不是另一種發粉碳酸氫鈉.

第三種是最簡單的, 氫氯酸加氯化鈉, 即食鹽! 酸的濃度是0.5M, 食鹽濃度3M(17.5g/100ml). 我手上的應該有1M至2M的酸, 要確定濃度就要滴定, 食鹽濃度2M. 沒有食鹽下蝕刻時會見到如第二幅圖(其實三張相都是分開拍的 , 最快時間是用一小塊廢電路板測的) 的啡色氯化亞銅在電路板上, 搖都搖不走. 但加入食鹽後氯化亞銅就幾乎立即溶出來, 沒看見啡色物質積累在電路板上, 蝕刻快了很多.

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起始方法

1.雙氧水加氫氯酸
注意: 雙氧水濃度超過30%有爆炸危險及會對皮膚造成灼傷! 化工店出售的最好先稀釋才長期存放. 氫氯酸常見為10M, 有強烈腐蝕性, 濃酸稀釋時一定要將酸緩慢地加入大量的水中, 並保侍攪拌!
雙氧水應該可以買到3%的, 以3%雙氧水和10M氫氯酸為例, 8:2混合會得到含有2M酸的蝕刻液, 7:3則是3M. 之後就可以放入電路板作第一次蝕刻, 速度會很快. 大量的氧氣泡會產生, 雖然搖動會加速蝕刻, 但趕走了氧氣泡就有點可惜. 因為氧不足, 100mL只能在短時間內蝕幾平方寸. 如果面積太大可能要多一點蝕刻液或者等一段時間. 最後會得到淺綠色的氯化銅, 因為濃度不足, 沒有氣泵的話, 之後幾次都會蝕得比較慢, 但隨後會越來越快. 關於會不會產生氯氣, 我無法保證一粒份子都不會, 雖然要產生氯氣要吸收能量, 但能量不是平均分佈的, 可能會有極微機率發生反應, 像水蒸發. 不過肯定氯氣會被雙氧水還原成氯離子, 最後都是安全的, 至少遠遠比從漂白水散發出來的氯氣少.

2.氯化銅蝕刻液
從其他人手上分享就行了, 因為越蝕越多.

3.氯化鐵
用過的氯化鐵蝕刻液不要倒, 只要加入氫氯酸就可以重用的了! 我相信很多人都有氯化鐵淨低, 現在就可以物盡其用,  取用一大粒就可以用一世, 反正餘下的已經不再需要, 放著都是浪費, 不過專程去新買一大樽最後只用一點就不要了, 這樣就本末倒置.

至於過硫化銨, 使用後會得到硫酸銅, 銅(II)離子在硫酸根溶液中不具氧化能力, 即使加入了氯離子, 猜想蝕刻能力應該比沒有硫酸根差(未經證實).

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蝕刻液再生

蝕刻液使用後會看到顏色變啡, 代表溶液中有亞銅離子, 亞銅離子不只沒有氧化能力, 還會阻礙剛形成在銅上的氯化亞銅溶出來, 所以保持亞銅離子的超低濃度, 幾乎是純正的綠色, 才可保持蝕刻速度.

1. 最簡單的方法是將蝕刻液倒在大面積盤子等待一至兩小時, 啡色就會消失.

2. 將蝕刻液倒回容器密封, 蝕刻液會自然吸收容器中的氧氣, 只要過幾天拿出來開蓋替換空氣就可以, 但如果經常使用就會再生得不夠快.

3. 將蝕刻液倒回容器密封後不斷手搖, 缺點當然是…

4. 使用氣泵泵入空氣, 可以在蝕刻時一同進行.

5. 加入雙氧水. 要注意的是加雙氧水的時候其實是加入大量的水, 令蝕刻液變淡.

氫氯酸亦會在使用中消耗和揮發出來, 10mL的10M氫氯酸足夠蝕33平方寸的1oz銅板. 想要準確知道氫氯酸濃度的話就要用鹼滴定, 不過要計一點數. 最懶的方法是用鼻聞XD(不要太近), 1米都聞到明顯氣味代表超過3M, 而僅能聞到應該是1M, 在第一次蝕板時可以感受到.

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棄置蝕刻液
(龜速更新中)
1. 贈送或轉讓, 這是最環保的方法, 因為蝕刻液可以無限再生.

2. 找化學廢料處理公司, 不過這算是下策.

3. 氫氧化鈉

氫氧化銅
(皮膚, 眼睛, 呼吸系統)

加入氫氧化鈉溶液(千萬不要加碳酸氫鈉或碳酸鈉, 會有大量氣泡)直至氫氧化銅停止沉澱出來

淡藍色固體的就是難溶於水的氫氧化銅, 水有一點藍是因為氫氧化銅微粒和溶在水中(應該)的氫氧化銅.

充份反應後蝕刻液已失去對金屬的腐蝕能力, 之後用溫和的熱力加熱燒乾水份, 會看到淡藍色和白色的結晶. 白色的結晶是氯化鈉和氫氧化鈉. 繼續加熱至攝氏185度, 會看到有氣泡爆破, 這就是氫氧化銅分解為黑色的氧化銅是放出的水份. 因為會有氫氧化銅彈出, 最好有蓋蓋住, 但記得留放氣的出口.

還未分解完成, 不過都夠示範. 用厚玻璃加熱小心會裂 .

從另一個角度看.

之後加水溶解除氧化銅外的物質,

經過沉澱後小心倒去溶液, 再加入清水, 重覆數次就得到純正的氧化銅 . 細體大為縮小, 可便長期存放. 日後再用時只要加入氫氯酸就可以再生成蝕刻液了 . 至於氧化銅如何回收, 我就未想到啦 .
(註: 一查發現, 回收用後蝕刻液的方法被一間化學廢料處理公司在01年註冊了專利, 這不是高中化學基本中的基本嗎 ? 以前科學家們努力研究的成果被… )

待續……

[ 本帖最後由 nothingzd 於 2009-7-30 03:40 編輯 ]