پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کے لیے الکلائن ایچنٹس کا استعمال کرتے ہوئے لائنوں کو تیار کرنے کے لیے، کیا تجارتی طور پر خالص ٹائٹینیم ٹینٹلم کو وسرجن ہیٹر شیتھ میٹریل کے طور پر بدل سکتا ہے؟

یہ الکلائن ایچینٹس، عام طور پر 50-60oC پر سوڈیم یا پوٹاشیم ہائیڈرو آکسائیڈ محلول کا استعمال کرتے ہوئے پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز کے لیے ترقی کی لائنوں میں ایک خاص مادی چیلنج ہے۔ کاسٹک حملے کے خلاف بہترین مزاحمت کی وجہ سے ٹینٹلم اس سروس میں وسرجن ہیٹر کے لیے انتخاب کا مواد رہا ہے۔ تاہم، ٹینٹلم کی زیادہ قیمت (ٹائٹینیم سے تقریباً 15-20 گنا) ایک قابل عمل متبادل کے طور پر معاشی طور پر خالص ٹائٹینیم میں دلچسپی برقرار رکھتی ہے۔ سوال یہ نہیں ہے کہ کیا ٹائٹینیم الکلائن اینچنٹس میں زندہ رہتا ہے - یہ کچھ شرائط کے تحت ہوتا ہے - لیکن اگر یہ پی سی بی کی ترقی پذیر لائنوں کے مخصوص ماحول میں ٹینٹلم کی قابل اعتماد اور سروس لائف سے میل کھا سکتا ہے جہاں ایچینٹ کیمسٹری میں نہ صرف ہائیڈرو آکسائیڈ بلکہ پیچیدہ ایجنٹ، سرفیکٹینٹس اور تحلیل شدہ تانبے سے ٹریس میٹل آئن بھی ہوتے ہیں۔ الکلائن پی سی بی ایچینٹس میں گریڈ 2 ٹائٹینیم اور ٹینٹلم کی سنکنرن مزاحمت کا موازنہ کیا جاتا ہے اور ٹینٹلم کے لیے ٹائٹینیم کے کامیاب متبادل کے حالات کا تعین کیا جاتا ہے۔

الکلین میڈیا میں ٹائٹینیم کا سنکنرن سلوک
ٹائٹینیم میں ایک امفوٹیرک آکسائیڈ کوٹنگ ہے جو تیزابیت اور الکلائن ماحول میں مستحکم ہے، حالانکہ اس کی استحکام کی حد محدود ہے۔ سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ محلول میں 20 فیصد سے کم اور 80 ڈگری سے کم درجہ حرارت پر، گریڈ 2 ٹائٹینیم ایک غیر فعال تہہ برقرار رکھے گا جس میں سنکنرن کی شرح 0.02 ملی میٹر فی سال سے کم ہوگی۔ ارتکاز یا درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ، غیر فعال فلم تحلیل ہونے لگتی ہے اور ٹائٹینیم گھلنشیل ٹائٹینیٹ پرجاتیوں (Na 2 TiO 3 یا Na 4 TiO 4) پیدا کرتا ہے۔ گریڈ 2 ٹائٹینیم 15% NaOH میں 60C پر ~0.03-0.05 mm/yr پر خراب ہو جائے گا، مخصوص PCB الکلائن ڈویلپنگ لائنوں کے لیے، 1.65 mm وال ٹیوب کے لیے قابل قبول حد کے اندر جس کی توقع 5-7 سال تک رہے گی۔

زیادہ سنگین مسئلہ کاسٹک اسٹریس کورروشن کریکنگ (SCC) ہے۔ ٹائٹینیم بلند درجہ حرارت (70 ڈگری سے زیادہ) پر مرتکز ہائیڈرو آکسائیڈ محلول میں ایس سی سی کے لیے خطرناک ہو سکتا ہے جب ٹیوب موڑنے یا ویلڈنگ سے بقایا تناؤ کا دباؤ موجود ہو۔ 55 سے 60 سینٹی گریڈ کے اوسط پی سی بی ڈیولپمنٹ درجہ حرارت پر ایس سی سی کا خطرہ کم سے کم ہے لیکن نہ ہونے کے برابر ہے۔ ویلڈیڈ ٹیوب ختم ہوتی ہے اور میکانکی طور پر پھیلی ہوئی ٹیوب شیٹس میں بقایا تناؤ ہوتا ہے جو کہ اگر اینچنٹ کا ارتکاز اوپر کی طرف بڑھ جاتا ہے یا درجہ حرارت کی سیر ہوتی ہے تو اس میں دراڑیں پڑ سکتی ہیں۔ تاہم، ٹینٹلم 150 ڈگری تک کاسٹک ایس سی سی کے لیے عملی طور پر ناگوار ہے۔

Etchant Additives اور تانبے کی آلودگی کا اثر
کمرشل الکلائن پی سی بی ایچنٹ ایڈیٹیو ٹائٹینیم کی کارکردگی کے لیے ڈرامائی اثر رکھتے ہیں۔ نامیاتی چیلیٹنگ کیمیکل جیسے EDTA یا امونیا{1}}کی بنیاد پر مرکبات ٹائٹینیم آئنوں کو چیلیٹ کر سکتے ہیں اور غیر فعال پرت کے ٹوٹنے کو تیز کر سکتے ہیں۔ سرفیکٹینٹس سطح پر جذب کر سکتے ہیں اور اس کی حفاظت کر سکتے ہیں یا فلم کی خامیوں میں پھیل سکتے ہیں اور سطح پر حملہ کر سکتے ہیں۔ سب سے اہم بات یہ ہے کہ اینچڈ سرکٹ بورڈز سے پگھلا ہوا تانبا اینچنٹ غسل میں جمع ہوتا ہے۔ نقل مکانی کے رد عمل (Ti + Cu2+ → Ti2+ + Cu0) کے استعمال سے ٹائٹینیم کی سطحوں پر دھاتی تانبے کو تانبے کے آئنوں (Cu2+) کے طور پر جمع کرنا ممکن ہے۔ تانبے کا یہ ذخیرہ ایک گالوانک جوڑے کی تشکیل کرتا ہے: الکلائن محلول میں تانبا ٹائٹینیم سے کیتھوڈک ہوتا ہے، جس سے ذخائر کی سرحدوں پر ٹائٹینیم کی انوڈک تحلیل ہوتی ہے۔ تانبے کے ذخائر کے تحت مقامی حملے نے 12-18 مہینوں میں پی سی بی ڈیوٹی میں 1.65 ملی میٹر ٹائٹینیم ٹیوبوں کو سوراخ کیا ہے، جب کہ ٹینٹلم اتنا عمدہ ہے کہ تانبا جمع نہیں کرتا یا گیلوانک حملہ نہیں کرتا ہے۔

ایپلی کیشن میٹرکس: ٹائٹینیم بمقابلہ ٹینٹلم برائے الکلین پی سی بی ہیٹر پیرامیٹر ٹینٹلم کے بجائے اینچنگ ٹائٹینیم کے لیے عام غسل کے حالات؟ متوقع ٹائٹینیم لائف (1.65 ملی میٹر) تجویز کردہ مواد
تازہ ڈویلپر کوئی کاپر کلین سسٹم نہیں 10-15% NaOH یا KOH 55 ڈگری کوئی اضافہ نہیں ہاں، 5-8 سال مکمل کریں گریڈ 2 ٹائٹینیم۔
پروڈکشن ڈویلپر، کم کاپر (<5 g/L) Same plus 2-5 g/L CuYes, with monitoring 3-5 years Grade 2 titanium
پروڈکشن ڈویلپر، ہائی کاپر (5-15 g/L) سیم پلس Cu 5-15 g/LNo، تیز حملہ 12-24 ماہ ٹینٹلم یا گریڈ 7 ٹائٹینیم ایچنٹ EDTA کے ساتھ یا پیچیدہ مرکبات NaOH 10-15% + chelatorsNo، فاسٹ فلم اٹیک 6-12 ماہ ٹینٹلم exclus
اعلی درجہ حرارت لائن (65-70 ڈگری) 15-20% NaOH، تھرمل تناؤ ایس سی سی خطرہ نمبر<12 months Tantalum
اسٹرائپر لائن (بیس + نامیاتی سالوینٹ) نامیاتی امائنز (متغیر) * ٹائٹینیم حملہ نمبر *<6 months Tantalum or steel lined
پی سی بی ہیٹر کی تفصیلات کے لئے نتیجہ
تجارتی طور پر خالص ٹائٹینیم کو الکلائن پی سی بی کی ترقی پذیر لائنوں میں وسرجن ہیٹر میان مواد کے طور پر ٹینٹلم کے متبادل کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے، لیکن صرف کچھ خاص، انتہائی ریگولیٹڈ حالات کے تحت: ہائیڈرو آکسائیڈ کا ارتکاز 15 فیصد سے کم، درجہ حرارت 60 ڈگری سے کم، تحلیل شدہ تانبا 5 جی/ ایل سے کم اور کوئی جارحانہ پیچیدہ نہیں۔ ایسے حالات میں، گریڈ 2 ٹائٹینیم، 1.65 ملی میٹر دیوار کی موٹائی کے ساتھ، ٹینٹلم کی قیمت کے تقریباً 5-10% پر 3-5 سال کی سروس پیش کرتا ہے۔ اگر پروڈکشن لائن پر کاپر کی تعمیر 5 g/L سے زیادہ ہے، یا اگر لائن چیلیٹڈ اینچنٹ یا 60 ڈگری سے زیادہ کسی بھی سروس کو استعمال کرتی ہے، تو ٹائٹینیم گیلوینک اٹیک یا کاسٹک SCC سے قبل از وقت ناکام ہو جائے گا۔ ان حالات میں ٹینٹلم ثابت شدہ معیار کے طور پر جاری ہے اور ٹائٹینیم کو تبدیل کرنے کی کوششوں کے نتیجے میں غیر متوقع وقت اور غسل کی آلودگی پیدا ہوتی ہے جو کسی بھی ابتدائی مواد کی بچت سے کہیں زیادہ ہے۔