Изготовление печатной платы с помощью пленочного фоторезиста. Ещё один способ.

Дек09
by theRadioblog on Декабрь 9, 2013 at 9:19 пп
Posted In: Сделай сам

Не открою Америку своей статьей, потому как в сети довольно много материала по этой теме, но всё же опишу свою методику и свой способ изготовления печатных плат с помощью пленочного фоторезиста. Этот способ производства печатных плат в домашних условиях можно назвать ускоренным, т.к. от печати шаблона и до окончания процесса травления проходит менее 2-х часов. В то же время такая ускоренная технология никак не отражается на качестве полученной печатной платы. Ну, а если качество ПП такое же, как при обычной, используемой многими технологии (пресс на несколько часов или даже сутки) зачем ждать столько времени? Что же такого особенного в данной технологии, спросите вы. Узнаете, если хватит сил прочитать статью и посмотреть мой видеоурок.

Подготовка шаблона печатной платы

Как и в видеоуроке начну рассказ о создании печатной платы с самого начала, т.е. с печати шаблона. Для печати шаблона я использую плёнку для струйного принтера, также существуют пленки для лазерного принтера и вы можете использовать как одну так  и другую с одинаковым хорошим результатом, исходя из того какой принтер у вас имеется.

Пленка для струйного принтера

Пленка для струйника

Итак, при печати шаблона в программе, которой у вас находится чертеж печатной платы делаем две копии нашей ПП. Не скажу насчет лазерного принтера, но в струйном качество «одинарного» шаблона оставляет желать лучшего по причине прозрачности чернил,  и чтобы получить наглухо закрашенный черный цвет нужно делать «двойной шаблон». Теперь смотрим описание своего фоторезиста, где указан его тип: позитив или негатив. Если позитив – печатаем обычный рисунок, где дорожки закрашены, а участки платы, с которым в процессе травления должна сойти медь остаются пустыми и не закрашенными. Если же у вас негативный фоторезист (как у меня) рисунок нужно печатать с инверсией цвета.

шаблон для печатной платы

В программе Sprint Layout, которую использую я это делается одним кликом мышки, нужно просто поставить флажок «негативно». Дело  в том, что при использовании негативного фоторезиста, при проявке остаются засвеченные участки платы, а при использовании позитивного наоборот – всё что засветилось смывается, а всё что не было засвечено УФ лучами остается.

Напечатали шаблон, подождали когда чернила подсохнут, если у вас лазерный принтер, конечно же ничего ждать не нужно и можно сразу переходить к следующему процессу.

Шаблон печатки

Это вырезание шаблона и накладывание одного рисунка на другой. Шаблон вырезаем не строго по размеру рисунка, а оставляем небольшой запас 0,5 – 1 см, можно и больше, чтобы в дальнейшем этот шаблон можно было прикрепить к куску текстолита. Вырезали, и аккуратно накладываем один  рисунок на другой, так, чтобы все участки первого и второго рисунка как можно точнее сошлись. Чем точнее будет наложен рисунок, тем лучшего качества плату мы получим.  Скрепляются рисунки обычным прозрачным скотчем.

Шаблон печатной платы

Следующий этап – это наклейка фоторезиста на текстолит.

Отрезаем кусочек фоторезиста по размеру немножко превышающем размер нашей платы. На фоторезисте с обеих сторон находятся защитные пленки отличающиеся по виду одна от другой. Одна пленка матовая, её нужно отклеивать перед нанесением фоторезиста на текстолит, а другая глянцевая – ее мы оторвем после засветки под УФ лампой перед тем, как поместить в «проявитель». Чтобы не мучиться с отрыванием защитной пленки от фоторезиста, наклеиваю на уголки кусочки скотча. Он надежно приклеивается к пленки и когда вы потянете за скотч, плёнка безо всяких проблем снимется с фоторезиста. Перед наклейкой фоторезиста на текстолит, плату нужно хорошенько очистить. Если у вас текстолит новый и хранился в сухом помещении, то будет достаточно просто его обезжирить, например протерев спиртом. Если же фольга имеет видимые повреждения, потемнения, царапины, лучше сначала про прошеркать мелкой наждачкой, периодически смачивая её водой, или делать это прямо под струей воды, и уже после этого протереть плату спиртиком.

Едем дальше. Отрываем защитную пленку от фоторезиста и опять же в ХОЛОДНОЙ воде наклеиваем фоторезист на плату. Нужно делать именно в холодной воде, потому что чем вышел температура, тем сильнее фоторезист приклеивается, и если вы с первого раза не попали, будет очень сложно позиционировать, и корректировать пленку на плате, т.к. она может у вас сразу приклеиться. А в холодной воде можно спокойно туда-сюда перемещать фоторезист по плате не боясь того, что он приклеится. Теперь, когда мы слегка прилепили фоторезист, нужно его прикатать, чтобы удалить пузырьки воды, которые неизбежно останутся между пленкой и фольгой. Я это делаю вот таким старым резиновым фотоваликом, вы же можете использовать любые подручные средства, подходящие для этой работы, хоть собственные пальцы. Теперь аккуратно отрезаем лишние кусочки фоторезиста, аккуратно, потому что хоть мы и прикатали пленку к плате, всё равно держится она на честном слове и пли малейшем усилии может сместиться.

Прикатываем фоторезист к плате

Далее следует окончательно приклеить фоторезист к текстолиту применив для этого какой-нибудь нагревательный прибор. Можно использовать утюг, проглаживая нашу плату через листок бумаги, но нужно быть внимательными и не перегреть пленку. Перегретый участок пленки сразу видно – он становится бледнее и как бы «плывет». При определенной сноровке получается достичь прекрасных результатом. Было время тоже использовал для этой цели утюг, но позже прикупил простейший ламинатор и теперь о проблемах перегрева или недогрева можно забыть. Заворачиваю плату в листок бумаги, жду пока прогреется ламинатор и три раза пропускаю плату через ламинатор. В итоге у меня надежно приклеенный фоторезист без всяких следов перегрева.

Фоторезист через ламинатор

Следующий этап – это проявка печатной платы.

Вот тут и кроется весь секрет. Когда у меня появился фоторезист, как и любой человек незнакомый с этим делом, полез в интернет в поисках информации о том, как же правильно его использовать. Несколько раз встречал упоминание, что нужно или после нанесения фоторезиста на плату, или после засветки ультрафиолетом, поместить плату под пресс в тёмное холодное место на довольно длительное время, которое варьируется от нескольких часов до…внимание…суток! Ребят, да вы прикалываетесь чтоли, какие сутки. Ну и решил поэкспериментировать, в следствие чего пришел вот к чему.

Накладываем наш шаблон на плату с наклеенным фоторезистом, опять же нужно быть внимательнее и правильно наложить шаблон, нужной стороной, в противном случае вы получите замечательную плату, но… в зеркальном отражении (сам пару раз наступал на эти грабли ). Прихватываем шаблон к плате всё тем же скотчем, я использую малярный скотч, потому что в отличие от обычного, прозрачного, малярный гораздо проще отклеить от поверхности, и в то же время его клейких свойств вполне хватает для надежного удерживания каких-то небольших деталей, не подверженных существенной нагрузке.

Приклеивание шаблона на текстолит

После чего нашу плату с шаблоном нужно поместить под источник ультрафиолетового излучения. Много чем я пытался светить на плату, очень быстро получается, когда используется естественный источник ультрафиолета, т.е. солнце. Буквально 2-3 минуты и у нас готов замечательный шаблон с отличным качеством засветки. Некоторые экстремалы используют внутреннюю часто лампы ДРЛ, т.е. разбивают внешнюю колбу белого цвета, которая имеет защитное напыление (оно защищает окружающие предметы от жесткого ультрафиолета), и светят чистым, жестким УФ. Занятие это довольно опасное, т.к. такие УФ лучи в считанные секунды могут оставить вас без зрения, и для такого способа нужно изготавливать специальный светонепроницаемый ящик, в который помещать лампу и плату с шаблоном. Главный плюс такого метода заключается в его быстроте. Достаточно включить лампу на несколько секунд и плату можно вынимать из ящика.

Засветка печатной платы ультрафиолетовой лампой.

Я пошел другим, безопасным способом и купил черную УФ лампу – энергосберегайку на 26w, которая не способна навредить глазам, если конечно не пялиться на неё пристально в течение длительного времени. Оптимальное время засветки, если не прижимать дополнительно плату стеклом составляет 13 минут, если же прижать стеклом, оно поглощает некоторое количество ультрафиолета и время нужно увеличить до 15 минут. Это время было подобрано опытным путем, и проверено на практике много раз, но напомню, что это касается лампы мощностью 26ватт, для других ламп нужно подбирать другое время и исходить из того, что чем выше мощность лампы, тем меньше времени потребуется.

Засветка фоторезиста УФ лампой

По прошествии 15 минут, отключаем лампу, отлепляем шаблон от текстолита, наклеиваем на защитную плёнку фоторезиста полоски скотча

Печатную плату в холодильник

т.к. в скором времени эту плёнку нужно будет удалить, и ….помещаем нашу плату в морозилку или холодильник. 3-5 минут замораживания в морозильной камере будет достаточно. Для чего нужно охлаждать платы? А вы попробуйте отклеить защитную плёнку сразу, с только что засвеченной платы, во-первых усилие для отклеивания нужно будет приложить немалое, а во-вторых уверен на 99%, что вместе с пленкой у вас отклеится и слой фоторезиста, причем так некрасиво отклеится, что нужно будет его полностью сдирать, зачищать плату и заново повторять процесс засветки. А вот когда плата холодная, эта плёнка снимается за милую душу. Достаточно легонько потянуть за скотч и всё само снимется.

Теперь нам нужно проявить полученный рисунок. Для этого плату со снятой защитной пленкой кладем в раствор кальцинированной соды. Если не можете купить готовую кальцинированную соду, её можно легко приготовить из обычной пищевой соды. Для этого насыпаем пищевую соду в ненужную посудину и хорошенько прожариваем, лучше это делать на открытом воздухе по причине вонючести данного процесса.

Проявка фоторезиста в кальцинированной соде

Наливаем немного тёплой воды, температура должна быть такой, чтобы  рука терпела, в эту воду бросаем немножко кальцинированной соды, щепотки вполне хватит, и когда она растворится помещаем в этот раствор нашу плату. Сразу увидим, как начнут проявляться дорожки, для ускорения проявки можно помешивать раствор и кисточкой либо каким-то другим мягким материалом смахивать ненужный фоторезист с платы. Скорость проявки зависит от температуры раствора и концентрации кальцинированной соды в воде. По окончании проявки визуально не должно быть ни какого следа от фоторезста в местах на плате, которые нам нужно удалить (вытравить). Если что-то еще осталось, рекомендую дополнительно на некоторое время поместить плату в раствор до полного растворения фоторезиста, так как хлорном железе он не растворится и у вас получатся корявые дорожки с медными пяточками. И после того, как плата проявится её нужно промыть от остатков фоторезиста самого раствора в проточной воде. Вы поймете на ощупь когда будет достаточно ополаскивать плату. Там где остался фоторезист плата будет как бы мыльной, а где чистая медь – пальцы не будут скользить по плате. Не стоит слишком усердно промывать плату водой и тем более под сильным напором воды, можно попросту смыть дорожки.

И самый противный на мой взгляд процесс – травление печатной платы в растворе хлорного железа.

Сейчас многие для этого используют персульфат аммония, но я как-то всё по старинке работаю с хлорным железом. Обычно оно продается в пластиковых баночках виде порошка, и на баночке написано как его разводить. Сам раствор можно использовать много  раз, т.е. после того как сделали одну плату, жидкость переливается в старую ёмкость для повторного использования. Но с каждой платой процесс травления будет занимать всё больше времени. Обязательно заведите для травления специальное пластиковое корытце, которое будет использоваться только для травления печатных плат. Хлорное железо высокотоксичным веществом и при работе с ним нужно соблюдать соответствующие меры безопасности. Скорость травления зависит как от свежести  раствора, так и от концентрации и от температуры раствора. Чем выше температура и концентрация, тем быстрее идет процесс травления. Также очень сильно ускоряет процесс помешивание ванночки с раствором, а ещё лучше, если вы сделаете так называемый аквариум, в котором будет подача воздуха, как в обычных, рыбных аквариумах. Пузырьки воздуха будут постоянно перемешивать раствор и удалять налет с платы, что очень сильно сказывается на времени травления.

Травление печатной платы в хлорном железе

От теории перейдем к практике. Бросаем наши платы в раствор и ждём, временами помешивая. Когда делал платы лазерно-утюжным способом иногда возникала проблема смытия тонера в местах, где тонер с шаблона плохо лег на медь и поэтому нужно было периодически вынимать плату из раствора и осматривать на предмет целостности дорожек. При использовании пленочного фоторезиста таких явлений не наблюдал, плёнка надежно держится на плате даже на протяжении длительного времени. Самое долгое – это дождаться, когда медь начнет растворяться, а потом уже процесс идет быстрее. И когда наконец-то мы дождались полного вытравления меди достаем нашу плату и очень тщательно промываем в проточной воде. Промыть нужно очень хорошо, я это делаю сначала просто под краном, а после намыливаю либо каким-то моющим средством. Если на плате останется часть хлорного железа, со временем оно может «съесть» вашу плату.

И в принципе плата готова, осталось удалить затвердевший фоторезист. С этим отлично справляется каустическая сода, также можно использовать жидкость для прочистки труб, но не каждую. Если же у вас нет этих химикатов, можно взять наждачку средней зернистости и в горячей воде соскоблить остатки фоторезиста.

Печатная плата

Как видно на фото эта плата получилось с браком, видимо я  плохо обезжирил плату либо же слишком усердно промывал её, и на небольшом участке фоторезист отклеился от текстолита, что привело к плачевным результатам. В процессе травления часть дорожки исчезла.

Лудить или не лудить дело ваше, я всегда покрываю свои платы слоем припоя. И красивее получается, да и дополнительная защита от окиси не помешает.

Лужение печатной платы

На этом свой урок заканчиваю, надеюсь он был вам полезен. Не претендую на 100% правильность этого метода, просто написал из личного опыта способ, проверенный много раз, и который никогда не подводил.

Можете посмотреть видеоурок, там правда плата другая. Когда снимал видео не было возможности сфотографировать в деталях весь процесс, поэтому в видео рассказываю и показываю одни плату, а в статье вы видите фото другой платы.

В общем вот ссылка «Видеоурок изготовление печатной платы» в трех частях. До встречи!