Изготовление печатной платы фото способом
Самый больной вопрос при изготовлении собственных разработок- это печатная плата. А самый трудоемкий процесс при ее изготовлении- это нанесение рисунка на фольгированный текстолит.
Здесь мы рассмотрим один из способов облегчить данный процесс
Один из самых удобных способов создания рисунка на печатной плате (особенно если необходимо несколько экземпляров) фото способ, казалось бы, взял фоторезист нанес на плату, наложил фотошаблон засветил , проявил и трави. Но возникает масса вопросов:
Фотошаблон.
Итак, готовим фотошаблон: от качества этого этапа целиком зависит весь
результат ваших усилий !
Практика показывает, что на струйном принтере дОлжного качества добиться
не удается, недостаточная непрозрачность черных участков. Чтобы все
получилось, надо добиться полной непрозрачности "черных" участков шаблона-
это получается либо на лазерном принтере, либо при копировании на
ксероксе с хорошим барабаном.
В качестве основы для шаблона лучше всего применять специальные прозрачные
пленки (Transparensy Films). Печатать надо с таким расчетом, чтобы потом
накладывать стороной с тонером на плату (зеркально).
Причем, если фоторезист позитивный ,то будущим дорожкам соответствуют
непрозрачные участки.
Если же фоторезист негативный ,то прозрачные участки соответствуют
будущим дорожкам.
Чтобы пленку не "повело",ее желательно пропустить
без печати изображения через принтер/ксерокс
Готовое изделие проверяется на просвет 100 ватной лампой, черные участки
должны быть непрозрачны.
Существуют разного рода усилители тонера некоторые действуют только на тонер определенного типа, действие некоторых заметить вообще не удалось.
Для фотошаблона напечатанного на прозрачной пленке для лазерных принтеров существует простой способ заметно поднять контрастность с помощью
простого, мягкого карандаша. Дело в том что графит из карандаша довольно хорошо пристает к пленке покрытой тонером и практически не пристает к
чистой пленке. Надо настругать немного грифеля из карандаша на фотошаблон а затем растереть полученный порошок ваткой или кусочком кожи по фотошаблону,
ватку пару надо сменить на чистую чтобы удалить остатки графита с чистых участков фотошаблона.
Фоторезист
В настоящее время на рынке распространены два типа фоторезиста "Positiv 20" - позитивный фоторезист в аэрозольном баллончике и
ПФ-ВЩ-50 - негативный пленочный фоторезист. У каждого есть свои достоинства и недостатки. У Positiv 20 хорошая адгезия и большой срок годности
, даже при сильно просроченном фоторезисте можно получит неплохие результаты, но требует точного выполнения техпроцесса (температура сушки,
концентрация проявителя) и боится пыли при нанесении. У ПФ-ВЩ-50 довольно низкая адгезия , которая со временем вообще сходит на нет ,
к концу срока годности (6 месяцев) практически перестает прилипать. Но для проявления используется кальционированная сода которую легко достать,
или получить прокаливанием питьевой, и позволяет работать с более широким диапазоном концентрации проявителя
Заготовку под плату делаем с припуском 1-1.5см.
Hа краях слой фоторезиста будет неоднородным, с наплывами, так что
нормального качества рисунка там не получить. Плату необходимо тщательно очистить
(ткань тампона не должна оставлять волокон на плате), кладём на горизонтальную
поверхность, распыляем с расстояния 30-35 см фоторезист и даём ему растечься
в тонкую ровную пленку. Hе трогая заготовку, подсушиваешь слой "до отлипа" при
комнатной температуре (в это время беречь от пыли!). Окончательную сушку удобнее
всего делать духовом шкафу 15-20 минут при 70 градусах. Выше 70 греть нелзя! при 80 градусах "Positiv 20" теряет светочувствительность.
По зтому очень желательно наличие термометра.
В инстукции к "Positiv 20" сказано что можно суишить и при комнатной температуре - только долго, не мене суток, но сушка в духовом шкафу
у стабильно давала заметно лучший результат.
Сейчас найти фторезист не проблема, а когдато достать его было довольно трудно,
к тому же цена его была довольно высока. Приходилось готовить фоторезист в домашних условиях.
Кому интересно : Самодельные фоторезисты
Характеристики некоторых промышленных фоторезистов
Экспонирование
Экспонирование - самый ответственный процесс. Hакладываем шаблон на плату
,стороной с тонером на плату,
Способы совмещения шаблонов на разных сторонах - по вкусу и фантазии, лично я
просто ставлю еще при трассировке платы пару крестиков за пределами поля, а в
заготовке сверлю два отверстия 0.6мм, по которым и совмещаю и фиксирую его от
смещения кусочками прозрачной липкой ленты. . Или с помощью степлера делаю конверт
в который потом просто вкладываю плату .
Прижимаем сверху куском тонкого стекла.
В качестве источника света желательно использовать лампу 200-300 ватт с
большим процентом УФ в спектре (лампы от соляриев, ДРЛ, и т.п.). За неимением такой - сойдет и перекальная кварцевая галогенка,
но это наихудший вариант.
Время экспозиции зависит от вашей лампы, да и стекло кторым мы вынуждены прижимать фотошаблон может поглащать довольно много ультрафиолета,
поэтому время экспозиции по любому придется подбирать но для ориентировки могу сказать, что
внутренней колбе от лампы ДРЛ 250 с расстояяния 45-50 см и покрытием из тонкого оконного стекла, требуется 10 - 15 минут,
Если засвечиваем галогенками - лучше делать дробную экспозицию (5-10 минут светим, 5 минут перерыв), чтобы не допустить перегрева заготовки.
Проявление
"Positiv 20" проявляется в 0.5-0.7 % растворе NaOH .
Готовится свежий раствор NaOH (едкий натр) марки "Ч" или "ХЧ" в
концентрации 7 грамм на литр воды (лучше - кипяченой, дистиллированная
необязательна). Желательно готовить его непосредственно перед употреблением -
постояв сутки, он почему-то проявляет заметно грязнее, оставляя тонкие "сопли"
резиста на плате. Температура - 30-35 градусов, выше не надо. Плату опускаем в
раствор и покачиваем - через некоторое время засвеченные участки резиста
смываются до чистой меди.
ПФ-ВЩ-50 проявляется в 1-2 % растворе кальцинированной соды Na2CO3 (он же карбонат натрия, бельевая сода)
Может быть получен прокаливанием обычной, питьевой соды, ктотрая думаю есть у каждого на кухне. сам процес такой же как и для "Positiv 20"
Обычно рисунок становится отчетливо виден через 2-2.5 минуты,
а весь процесс проявления занимает 15-20 минут. Если смывается плохо, или рисунок через 2-3 минуты
не проявился - значит либо с раствором что-то не так, либо чтото не то со времением экспозициии,
можете чистить и начинать все сначала.
После проявления промываем заготовку в холодной воде и еще раз
подсушиваем. Осторожнее при работе с щелочью - такой концентрации вполне
хватит, чтобы при попадании в глаза остаться на всю жизнь слепым, да и на кожу рук она
не лучшим образом действует. Очки и резиновые перчатки не помешают.
(процесс проявления может быть другим для другого фоторезиста , для самодельных ФР
процесс проявления описан в рецепте!)
Приготовление NaOH В домашних условиях
Травление
Хлорное железо или персульфат аммония в максимальных концентрациях,
чтобы даже при комнатной температуре процесс шел быстро, без боковой подтравки
(полагаю, вы перешли на фоторезист из-за необходимости таскать дорожки с шагом
и шириной 0.2 мм, а не ради того, чтобы пустить друзьям пыль в глаза?)
Любимый многими "медный купорос с поваренной солью" совершенно непригоден - его надо
подогревать при работе градусов до шестидесяти, а фоторезист в таких горячих
растворах нестоек. Смесь перекиси водорода с солянкой, равно как и другие
крепкие кислоты, тоже не годится.
Активное пеpемешивание pаствора (в т.ч.
пузырьками воздуха от аквариумного компрессора) весьма поможет делу. В общем,
тут все обычно, только кипятить нельзя :)
После травления смываем фоторезист с платы ацетоном.
Все. Дальше можно обрезать края, зачищать, лудить и т.д.
О лужении печатных плат сплавом "розе" можно почитать здесь
Металлизация отверстий
В домашних условиях можно выполнить даже металлизацию отверстий.
Это проще сделать когда отверстия сверлятся до травления паты но в таком случее будет тяжело попасть
при совмещении фотошаблона поэтому я предпочитаю делать это на уже вытравленной и просверленной плате.
Процес довольно кропотливый и целесообразность металлизации отверстий в домашних условиях
несколько сомнительна но всеже
Для этого внутренняя поверхность отверстий обрабатыаваются 20-30% раствором азотнокислого
серебра (ляпис), при этом нежелательно попадание азотнокислого серебра на поверхность печатной платы,
окуратно капаем пипеткой в отверстия.
Затем высушить плату на свету ,можно использовать УФ лампу.
Суть этой операции в том , что под действием света азотнокислое серебро разлагается
и на плате остаются вкрапления серебра.
Далее производится химическое осаждение меди из раствора.
Полученная при этом толщина меди недостаточна , дальнейшее
наращивание меди производится гальваническим способом.