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Herstellung gedruckter Leiterplatten
Für mich ist die Herstellung von Leiterplatten schon immer einer der ungeliebtesten Teile meines E-Hobbys gewesen, weshalb ich es nach Möglichkeit immer vermieden habe, Platinen selbst zu ätzen. Hier möchte ich aber beschreiben, wie ich die Leiterplatten für die MyCPU (20 Stück) selbst hergestellt habe und mit welchen Fallstricken man rechnen sollte. Platinenherstellung im Schnelldurchlauf: 1. Platinen positiv Material mit Layoutfilm belichten. 2. Belichtetes Material entwickeln. 3. Entwickeltes Material mit Wasser spülen und trocknen. 4. Entwickeltes Material ätzen. 5. Lackreste entfernen 6. Bohren 7. Lötlack auftragen Dieser 7 Punkte Plan hört sich vieleicht einfach an, und wenn man im WWW sucht, finden sich auch noch etliche Variationen zu Herstellung, er ist es aber nicht! Ich habe übrigens fertiges Platinen Positiv Material der Firma Bungad benutzt in 1,5 mm Dicke und 35 mircrometer Kupferauflage im Euroformat. Und jetzt die einzelnen Punkte in Langfassung. 1. Belichten Da alle Platienen 2 Seitig ausgeführt sind (bis auch die Spannungsversorgung), werden hohe Ansprüche zur Passgenauigkeit gestellt. Die Bohrungen in der Platiene sollten ja auf beiden Seiten möglichst mittig im Via oder Lötpad liegen, oder? Mit dem Ausdruck von normalen Laserdruckern ist mir das nicht gelungen. Die Drucke waren nicht passgenau genug, teilweise zu klein und die Lichtdeckung des Druckes war nicht stark genug. Ich habe die Filme dann von Firma Bauridl herstellen lassen. Die können PDF dateien sehr gut auf Film bannen, zu Humanen Preisen. zum ausrichten des Layoutfilms auf dem Platienenmaterial: Ich habe aus einem gröseren stück Platinenmaterial (ca. 250 X 200 mm) gleicher Dicke ein Euroformat grosses rechteck ausgeschnitten (siehe hier). In diesem Euroformat grossen Loch kann ich das zu belichtene Material einlegen ohne das es zur seite verutschen kann, beim Belichten und Wenden. Vor dem füllen des Loches des Trägers mit dem Platienenmaterial können die Filmlayouts zueinander ausgerichtet und fixiert werden. Dabei sollte eine Filmlayoutseite noch hochklappbar sein und erst an allen seiten fixiert werden wenn das Platienenmaterial ohne schutzfolie eingelegt ist. Beim ausrichten der Filme ist ein weisser hintergrund hilfreich, auch sollte es wirklich gut passen, den ungenau wirds von alleine! Jetzt kann das Material ca 140 sekunden pro Seite belichtet werden. Ob 140 Sekunden die richtige zeit ist sollte vor dem ersten Belichten des Materials wie folgt ermittelt werden (siehe hier). 2. Belichtetes Material entwickeln. Das belichtete Platinen Positiv Material wird mit Natriumhydroxid(Ätznatron) entwickelt. Ich habe dazu 15 Gramm Natriumhydroxid in 1 Liter Leitungswasser (20 Grad Raumtenperatur) aufgelöst. Jetzt wird eine passende Entwicklerwanne zur hälfte mit der Lösung gefüllt. Einseitige Platinen können jetzt mit der Fotolackschicht nach oben in die Wanne gelegt werden. Nach wenigen Sekunden wird der Lack dunkel und beim leichten Schwenken der Wanne wird der Lack von der flüssigkeit abgetragen. Nach ca. 30 sekunden sollten die Leiterbahnen auf der Platine erkennbar sein. Wenn die Leiterbahnen klar erkennbar sind und kein Lack mehr abgetragen wird, sollte die Platine nach wenigen weiteren Sekunden aus der Entwicklerlösung entfernt und in eine Wanne mit Wasser zum spühlen gelegt werden. Bei 2 seitigen Platinen besteht aber das Problem das die untere, in der Wanne liegende Lackseite, durch das Schwenken zerkratzt wird. Jeder Kratzer unterbricht aber beim Äzen die Leiterbahn und macht die Platine eventuell unbrauchbar. Ich halte daher die zu entwickelnde Platine mit den Zeigefingern in der Wanne schwebend fest und Schwenke die Platine ohne die Wanne zu berühren. Achtung, bitte unbedingt Gummihandschuhe benutzen !!! Die Haut und der Enwickler vertragen sich nämlich nicht!! 3. Entwickeltes Material mit Wasser spülen und trocknen. Sofort nach dem entnehmen aus der Enwickler Flüssigkeit sollte die Platine mit Wasser gespühlt werden, damit der Entwicklugsprozess gestoppt wird. Ich spühle die Platine danach nocheinmal unter einem Wasserstrahl von beiden Seiten. Nach der Spühlung die Platine mit einem weichem Papiertuch trocken Tupfen. Bitte auf keinen Fall mit dem Tuch über den Lack reiben (kratzer Gefahr!). Bevor ich mit der Verarbeitung vortfahre lasse ich die Platine 20 min abgedunkelt trocknen. Hinweis: wenn sich die Leiterbahnen im Bad nicht mehr klar erkennen lassen weil die Lösung zu dunkel geworden ist, oder sich die Entwiklungszeit verdoppelt hat, sollte der Entwickler entsorgt werden. Bei der Entsorgung bitte die Hersteller angaben unbedingt beachten! 4. Entwickeltes Material ätzen. Ich besitze ein Proma Äzgerät type 1 und Ätze mit Natriumpersulfat. Beim umgang mit Natriumpersulfat ist vorsicht geboten, es giebt unter anderem Braune Flecken auf Stoff, und darf auf keinen Fall in die Augen oder auf die Haut gelangen. Bitte vor der ersten Verwendung den Beipack Zettel lesen. Die Platine wird im Halter eingespannt in das Ätzbad gehangen. Nach ca 30 Sekunden ist Erkennbar das an den Stellen wo kein Lack auf der Platine ist diese leicht Matt erscheint. Nach weiteren ca. 10 Minuten ist erkennbar das an den Ränder der Leiterbahnen das Epoxyd trägermaterial anfängt durzuscheinen. Das Ätzen ist beendet wenn die Leiterbahnen der Platine vollständig freigelegt sind. Nach der Entnahme aus dem Ätzbad ist die Platine in Wasser zu spühlen. Danach genau prüfen ob die Platine wirklich vollständig freigestellt ist, sollten doch noch stellen übrig geblieben sein kann noch nachgeätzt werden. Ist kein vollständiges Ätzen möglich, ist der fehler bei der Belichtungszeit und oder der Entwicklungsdauer zu suchen! 5. Lackreste entfernen Der Positivlack läst sich nicht besonders gut Löten deshalb entferne ich ihn kurz bevor ich die Platinen weiterverarbeite. Bis dahin ist er gut als schutz vor anlaufen der Kupferschicht zu gebrauchen. Angelaufene Platinen lassen sich auch schlecht löten. Der Lack lässt sich gut mit Azeton entfernen. Hinweis: Auch Azeton ist nicht ungefärlich, bitte vorsichtig verwenden! 6. Bohren Ich habe die IC Lötpads und durchkontacktierungen mit 0,8 mm Durchmesser gebohrt. Die Pfostenstecker, Serialports, VGA buchsen und Federleisten habe ich mit 0,9 mm Durchmesser gebohrt. HSS Bohrer können mit einer Platinenbormaschine ohne Bohständer verwendet werden, leider haben diese Bohrer an Epoxydharz Platinen nur eine kurze Standzeit. Einen Stumpfen Bohrer erkennt man daran das auf der Austritsseite das Lötpad einen sehr starken grad (ausfransung) aufweist. Für eine Platine benötigte ich ca 3 HSS Bohrer. Daher habe ich Hartmetall Platinenboher benutzt, unter zuhifenahme eines Bohständers. Leichtestes verkanten beim bohren bricht diese Bohrer sofort ab! Doppelseitige Platinen bohre ich immer von der Bestückunsseite richtung Lötseite. Sollten die Layoutfilme nicht genau deckungsgeich beim belichten gewesen sein, ist das auf der Lötseite leichter ausbesserungsfähig als auf der Bestückunsseite. Dort stehen die Bauteile dann meistens im Weg. Die 4 grossen Löcher an den Ecken der Platinen habe ich mit 3,2 mm Durcmesser HSS Bohrern Hergestellt 7. Lötlack auftragen Nach dem Bohren habe ich die Platinen auf beiden Seiten mit Lötlack SK10 behandelt. Das funktioniert am besten wenn die Platine an einem der 3,2 mm Löcher aufgehangen wird. |