galvanisch verkupfern

Details

Galvanisches Verkupfern für die Herstellung von durchkontaktierten Leiterplatten

Als Elektrolyt hat sich schwefelsaure Kupfersulfatlösung bisher als ideal erwiesen.
Das Ethanol dient als Duktilitätsbildner bzw Glanzbildner

auf 1l H2O:

 

- 125g CuSO4*5H20
- 150ml H2SO4
- 50ml Ethanol als Glanzbildener


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

Aufbau der Galvanikzelle:

Die Galvanikzelle besteht aus 2 8mm starken Kupferblechen 20*20cm welche im Abstand von 5cm angebracht sind.
Die Zelle selbst besteht aus 8mm PVC-Platten welche mit PVC-kleber geklebt sind, zusätzlich sind die Nähte noch mit einem flachen Lötkolben verschweisst.
Zur Heizung der Zelle ist ein Aquarienheizstab eingebaut.
Die Halterung der Platine besteht aus 3 Messingstäben welche am Ende abgeflacht sind und die Plaine eingeklemmt werden kann (Idee von Markus Zingg). Die Halterung selbst kann über 4 Büschelstecker in Buchsen auf einen Rahmen aufgesteckt werden welcher auf 2 Schubladenauszügen gelagert ist. Der Rahmen wird über einen Exzenter und Elektrogetriebemotor bewegt.
Zum besseren Entleeren der Zelle ist noch ein 10mm PVC-Rohr eingeklebt an welchem ein Gummischlauch zur Entleerung befestigt ist.

Die Temperatur des Elektrolyten sollte ca 40°C betragen.

Die ideale Stromdichte beträgt 1A/100cm^2, also sind für eine doppelseitige Eurokarte 3A Strom nötig.
Die Spannung sollte dabei nicht mehr als 1.5V betragen, da sonst Sauerstoff entsteht welcher das abgeschiedene
Kupfer oxidiert.
Die Platine dient als Minuspol, die beiden Kupferplatten sind mit der positiven Spannung verbunden.

Bei mir ist ein kleines Schaltnetzteil (0-15V 0-5A) in Verwendung.
Die Platine wird über einen Exzenter etc. mit ca 0.5cm/s bewegt, damit eine gleichmäßige Abscheidung in den Löchern erfolgt.
Das abgeschiedene Kupfer ist leicht matt was für die weitere Verarbeitung eher günstig ist, da hierbei die Lötstoppmaske besser haftet.
Ein erhöhter Zusatz an Glanzbildner kann zu kleinen Kufpernadeln führen welche die Bohrlöcher blockieren.

hier ein bischen Theorie zur Schichtdicke:
aus dem Faradayschen Gesetz folgt:
Q=I*t=m*z*F/M
wobei:
M die Mohlmasse (bei Kupfer 63,55g/mol)
z die Ladungszahl (in diesem Falle 2)
F die Faradaykonstante 9,648*10^4 C/mol

bei 1dm^2 (100cm^2) beträgt das Gewicht von 1um Kupfer 89,2 mg.

somit benötigen wir für 2 Seiten (somit gesamt 2um) 542s/um bei einer Stomdichte von 1A/dm^2
für 18um somit rund 162min.

 

 

Aufbau der Galvanikzelle


Platinenhalter mit Büschelsteckern und 'Gabel'

 

Durchkontaktierungsanlage mit Galvanik und Antrieb

Leiterkarte mit 18u Galvanisch Kupfer (wenig Glanzbildner)