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Anleitungen zur Leiterplattenfertigung existieren sicherlich schon in ausreichendem Umfang. An dieser Stelle möchte ich nur kurz die von mir verwendeten Verfahren vorstellen und den einen oder anderen Trick zeigen.
Dies ist die billigste Variante, eine Leiterplattenvorlage zu erstellen.
Wasserfeste Edding-Tusche ist auch bis zu einem gewissen Grad resistent gegen die beim Ätzen eingesetzten Chemikalien.
Die Platine kann man von Hand oder, wie in den Bildern dargestellt, mit einem Plotter zeichnen.
Der hier eingesetzte Plotter K 6418 arbeitet mit einer recht hohen Stiftgeschwindigkeit (12cm/s).
Deshalb muß nachher an der einen oder anderen Stelle nocheinmal Hand angelegt werden.
Auf keinen Fall sollte man den Plotter zweimal zeichnen lassen, da die Stiftspitze verklebt, wenn
sie über die erste Schicht gefahren wird.
Die besten Ergebnisse beim Ätzen erreicht man dann, wenn der Ätzvorgeng recht schnell abläuft.
Je länger die Lösung zum Ätzen braucht um so stärker löst sich die Tusche auf, egal ob man mit Eisen-III-Chlorid, Na-
trium-Persulfat oder Salzsäure-Wasserstoff-Peroxid Gemisch arbeitet.
Natürlich erreicht man mit Edding nicht die Qualität einer belichteten Platine.
Für eine Leiterzugdurchführung zwischen zwei Lötaugen im 2,5mm-Raster reicht es allerdings allemal.
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| Stiftplotter | ...beim Plotten auf die Platine. |
Als erste Vorlage kannt ein Ausdruck auf einem Laserdrucker auf Folie dienen.
Leider reicht die Schwärzung der Folie noch nicht aus um vernünftige Ergebnisse zu erzielen.
Ich fertigte dennoch ein paar Platinen auf diese Art.
Bei der Belichtungszeit muß man dann allerdings den Umschlagpunkt sehr genau treffen.
Dummerweise ist selbst nach dem Entwickeln der Platinen nicht genau sehen, ob die Schicht nun vollständig abgelöst ist oder noch ein dünner Film übrig ist.
Auf diese Weise verdarb ich mir mehrere Platinen und ver-
wendete deshalb später eine weitere Vorlage.
Einige Bekannte verwenden erfolgreich zwei übereinandergelegte Folien oder auch Transparentpapier, auf das der Drucker mehr Toner aufträgt.
Leider zerknittert mein Drucker das Transparentpapier.
Die zwei Folien probierte ich nicht, da verschiedene Ausdrucke nie wirklich exakt deckungsgleich sind.
Von der Werkstatt in der TU-Dresden bekam ich den Tipp, auf Plotterpapier zu drucken und dieses direkt als Belichtungsvorlage zu verwenden.
Plotterpapier hat eine viel gleichmäßigere Lichtdurchlässigkeit als normales Papier.
Der Toner verteilt sich auf Plotterpapier außerdem viel besser als auf Folie.
Das Ergebnis beim direkten Belichten mit Plotterpapier sieht sehr gut aus.
Die Belichtung damit ist auch sehr gut repro-
duzierbar.
Seit den ersten Versuchen mit Plotterpapier verwende ich nur noch dieses als Belichtungsvorlage.
Ich nutzte früher Bungard-Folien als Belichtungsvorlage.
Diese ließen sich mit UV-Licht belichten.
Der Aus-
druck des Laserdruckers bringt auch ausreichend Kontrast zum Belichten der Folie.
Die Folie besteht aus zwei Teilen, die man nach dem Belichten auseinanderzieht.
Dann verbleibt auf der einen Hälfte das Positiv und auf der Anderen das Negativ.
Der Kontrast der Folie ist stark genug, daß man nun einfach irgendeine lange Belichtungezeit auswählt.
Das Basismaterial wird immer voll ausentwickelt und zeigt keine Unterätzung mehr.
Leider finde ich die Folie seit geraumer Zeit nicht mehr auf der Bungard-Seite.
Aber seit dem Wechsel auf Plotterpapier ist die Bungard Folie auch nicht mehr nötig.
Bungard Belichtungsfolie (rechts) neben der bedruckten Laserfolie.
Die billigste Variante ist die Nutzung irgendeiner UV-Lichtquelle.
Ich nutzte anfangs eine Quecksilberdampf-
lampe ohne Kolben.
Als Vorschaltgerät diente die Drossel einer Leuchtstoffröhre.
Die Lampe wird dann zwar nicht mit der Nenneistung betrieben aber zum Belichten reichte es.
Quecksilberdampflampe ohne Kolben.
Hauptproblem dieser Variante war die inhomogene Lichtverteilung.
Speziell bei schwachem Kontrast der Belichtungsvorlage liefert diese Variante eher ungleichmäßige Ergebnisse über die Fläche verteilt.
Deutlich besser sieht es bei Verwendung eines Belichtungsgerätes aus.
Das abgebildete Gerät legte ich mir ca. 2005 zu.
Zum Belichten mit Plotterpapier benötigt man 10min Belichtungszeit.
Damit die Ergebnisse reproduzierbar sind, lasse ich das Gerät vor dem Belichten ca. 5min warmlaufen.
Die Investition hat sich auf jeden Fall gelohnt.
Im Wesentlichen sind zwei Materialien üblich: Hartpapier (FR2) und Glasfieber (FR4).
Das Glasfieber hat zweifellos Vorteile in Bezug auf Stabilität und sieht auch eleganter aus als FR2.
Wer es jedoch schon einmal bearbeitet hat, hat sicherlich festgestellt, daß das verwendete Werkzeug bei FR4 schnell stumpf wird.
Wer seine Platinen noch mit HSS-Bohrern bohrt und sich über schnell stumpf werdende Bohrer ärgert, sollte vielleicht doch FR2 ausprobieren.
Das läßt sich wesentlich leichter bearbeiten.
Bei der Fotobeschichtung gibt es ebenfalls Unterschiede.
Viele nutzen bevorzugt Bungard Material, da sie mit anderen Beschichtungen schlechte Ergebnisse beim Entwickeln erreichen.
Ich kann allerdings auch Gutes vom günstigeren Reichelt-Material berichten.
Wärmt man den Entwickler auf 40°C auf, erhält man auch damit sehr gute Ergebnisse.
Zum Entwickeln gibt es nicht allzuviel zu sagen.
Man nimmt am besten den Entwickler in der Vorratsdose von Conrad oder Reichelt.
Die Temperatur sollte zwischen 35°C und 40°C liegen.
Ist sie niedriger, passiert ein-
fach nichts und ist sie wärmer wird sofort die komplette Beschichtung der Platine abgelöst.
Zum Erwärmen des Entwicklers hat sich ein Babykosterwärmer bewährt.
Das Entwickeln kann in einer einfachen Entwick-
lerschale durchgeführt werden.
Der Vorgang dauert ca. 1min..5min.
Danach muß die Platine mit Wasser abgespült werden.
Den Entwickler kann man anschließend abfüllen und mehrfach wiederverwenden.
Beim Abkühlen setzt sich der verbrauchte Rest in Form von Schwebstoffen unten ab.
Vor der nächsten Nutzung entnimmt man einfach nur den guten Anteil ohne Schwebstoffe und wärmt nur diesen auf.
Entwicklerschalen und Lautsprecher zum Anregen.
Die einfachste und billigste Variante des Ätzens ist die mit Hilfe von Entwicklerschalen
und Eisen-(III)-Chlorid.
Zum Beschleunigen des Vorganges nutzte ich zuerst eine Heizfolie von Conrad.
Leider ist dort die Kontak-
tierung nicht richtig dicht.
Deshalb war die Heizfolie nach ein paar Benutzungen defekt.
Als Ersatz heizte ich das Eisen-(III)-Chlorid dann von oben mit einer Infrarot-Lampe und
erzielte damit ganz vernünftige Ergebnisse.
Zur weiteren Verkürzung der Ätzzeit stellte ich einen Lautsprecher unter die Schale, auf den ich ein Sinus-Signal gab.
Natürlich sieht eine mit Eisen-(III)-Chlorid verätzte Membran nicht besonders ansehlich aus und der Lautsprecher ist dann auch zu nichts anderem mehr zu gebrauchen.
Die Methode funktionierte allerdings recht gut.
Zur Qualität der mit Edding gezeichneten Platinen kann man sagen: Je kürzer die Ätzzeit um so besser war das Ergebnis.
Egal wie stark die Lösung beheizt und bewegt wurde.
Dauert der Vorgang länger, wird die Tusche mit der Zeit angegriffen und es kommt zu Unterätzungen.
Später legte ich mir eine Ätzküvette zu, die mit Natriumpersulfat befüllt wird.
Die Ätzküvette wird beheizt und die Lösung durch Luftblasen aktiviert.
Der Heizvorgang auf ca. 40°C..50°C dauert ca. 1h.
Der Ätzvorgang ist bei frischer Lösung nach ca. 5min abgeschlossen.
Die Ergebnisse damit sehen sehr gut aus.
Mit der Zeit gehen allerdings die Pumpen kaputt und die Fixierung des Luftschlauches muß auch regelmäßig erneuert werden.
Damit der Luftverteilungsschlauch stets ordentlich funktioniert, muß man die Ätzlösung nach dem Ätzen ablassen und die Küvette auswaschen.
Der Aufwand wurde mir mit der Zeit zu hoch.
Deshalb nutze ich inzwischen eine andere Variante.
Ätzküvette.
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| Frisch in die Küvette eingelegte Platine | Fertige Platine in der Küvette. |
Dremel mit Bohrständer.
Zum Bohren eignen sich am besten Hartmetallbohrer, die mit relativ hoher Drehzahl (20000..30000 U/min) betrieben werden.
Sehr gut eignet sich dazu ein Dremel mit Bohrständer, wie im Bild dargestellt.
Inzwischen übernimmt bei mir die CNC-Fräse diese Arbeit.
... siehe CNC Fräse
Nach dem Ätzen und Spülen der Platine sollte die Ätzstoppschicht auf jeden Fall entfernt werden.
Beim Ätzen diffundieren die Chemikalien teilweise in die Stoppschicht.
Das trifft insbesondere auf die Edding-Tusche zu.
Um anschließende Korrosion zu vermeiden, ist das Entfernen angebracht.
Am besten eignet sich dazu Spi-
ritus.
Unmittelbar danach hat sich das Einsprühen mit Lötlack bewährt.
Der sorgt nicht nur für gut aussehende Lötstellen, sondern konserviert die Platine auch bis zum Zeitpunkt des Lötens.
Nach dem Löten sollte die Platine mit Leiterplattenreiniger gesäubert werden.
Zur dauerhaften Konvervierung eignen sich ein paar Schichten Plastikspray hervorragend.
So bleibt die Platine selbst nach 10 Jahren im Außenbereich schön korrosionsfrei.
Mit Plastikspray lackierte Platine.