Делаем платы при помощи пленочных фоторезистов ПНФ-ВЩ и LIUXI (обновлено!). Пленка фоторезист


Пленочный фоторезист. Изготовление печатных плат в домашних условиях.

В этой статье я расскажу, как можно изготовить печатные платы в домашних условиях с  минимальным дискомфортом для домашних и минимальными затратами.Лазерно-утюжная технология рассматриваться не будет  в виду сложности достижения требуемого качества. Я ничего не имею против ЛУТ, но она меня более не устраивает по качеству и повторяемости результата. Для сравнения на фото ниже приведен результат, полученный при применении ЛУТ (слева) и с помощью плёночного фоторезиста (справа). Толщина дорожек 0,5 мм.

Плата (ЛУТ)Плата (Фоторезист)

При применении ЛУТ край дорожки получается рваным, а на поверхности могут быть раковины. Это обусловлено пористой структурой тонера, вследствие чего травящий раствор все же проникает к закрытым тонером зонам. Меня это не устраивает, поэтому перешел на фоторезистивную технологию.

В этой статье по возможности будут применяться инструменты, посуда и реактивы, которые можно найти дома или купить в магазине бытовой химии.

Фоторезистивная технология изготовления печатных плат

На слой меди наносится фоточувствительный слой. Далее через фотошаблон засвечиваются (обычно ультрафиолетом) определенные участки, после чего в специальном растворе смываются ненужные участки фоточувствительного слоя. Таким образом, формируется необходимый рисунок на медном слое. Далее следует обычное травление. Наносить фоторезист на текстолит можно разным способом.

Наиболее популярные способы – это использование аэрозольного фоторезиста POSITIV 20. Этот способ схож с нанесением аэрозольных красок. Требует аккуратности для обеспечения равномерного слоя и сушки.

И применение пленочного фоторезиста. Наноситься путем наклеивания специальной пленки подобно тому, как наклеиваются декоративные пленки. Сухой пленочный фоторезист обеспечивает постоянную толщину фоточувствительного слоя, прост в применении. К тому же он индикаторный, т.е. засвеченные участки хорошо видны.

Что такое плёночный фоторезист?

Пленочный (сухой) фоторезист

Пожалуйста, не путайте с аэрозольным фоторезистом. Пленочный фоторезист состоит из трех слоев пленки. В середине фоточувствительная пленка, покрыта с двух сторон защитными пленками. Со стороны, которая приклеивается к текстолиту – мягкая, с другой – жесткая. Пленочный фоторезист обладает рядом преимуществ перед аэрозольным. Во-первых, он не воняет при нанесении, не требует сушки. Очень удобен при работе с небольшим количеством плат. В отличии от аэрозольного фоторезиста, где толщину слоя тяжело угадать, толщина пленочного фоторезиста одинакова всегда. Это упрощает подбор времени засветки. Пленочный фоторезист индикаторный. Т.е. визуально видны засвеченные участки.

Выбор текстолита

Если Вы хотите получить качественную печатную плату с проводниками менее 0.4мм и расстоянием между проводниками 0.2 мм Вам понадобиться нормальный текстолит. На фото ниже приведено два куска текстолита.  Понятно, что на поцарапанный, грязный текстолит пленка фоторезиста ляжет плохо. Возьмите сразу нормальный. И храните хотя бы в газетке, чтобы не царапать его. “Левый” текстолит можно применить, если на плате толстые дорожки (0.5…1 мм) и между проводниками, хотя бы 0.4мм., и Вам не придется показывать плату посторонним людям.

Текстолит

Подготовка и очистка текстолита

Текстолит разрезаем на заготовки нужного размера. В домашних условиях это можно сделать ножовкой по металлу. Текстолит толщиной до 1мм можно резать обычными канцелярскими ножницами. Заусенцы убираем напильником либо наждачной бумагой. При этом не царапаем поверхность текстолита! Если поверхность медной фольги грязная, или хотя бы замацана пальцами – фоторезист может не пристать – прощай качество. Так как после “разделки” мы имеем “грязный” текстолит, следует провести химическую очистку.

Очистка фольгенированного текстолитаОчистка фольгенированного текстолитаОчистка фольгенированного текстолита

Химическую очистку медного покрытия перед наклейкой фоторезиста будем проводить с применением бытовой химии. Очищаем поверхность текстолита средством для борьбы с накипью “Cillit“. В его состав входит ортофосфорная кислота, именно она убирает все загрязнения. Поэтому, пальцы в эту жидкость не суем. Если нет подходящей посудины, можно положить текстолит на дно ванной и просто полить этой жидкостью. Через 2 минуты (передерживать не стоит) хорошенько промываем проточной водой. На поверхности не должно быть пятен. В противном случае следует повторить операцию. Остатки воды удаляем бумажной салфеткой. Стараемся не доводить салфетку до состояния, когда из нее полезет бумажная ворса. Именно из-за ворсы я не применяю тканевых салфеток. Если на поверхности меди останутся даже мельчайшие ниточки, пленка фоторезиста в этом месте ляжет с пузырьком. Сушим текстолит утюгом через бумагу. Поверхность текстолита пальцами не трогать!

Сушка текстолита

В некоторых источникам можно найти рекомендацию обезжиривать поверхность спиртом. Лично у меня при очистке спиртом результат был значительно хуже. Фоторезист не везде приклеивался нормально. После “Cillit” результат всегда на много лучше.

Наклейка Фоторезиста

Наклейка фоторезистивной пленки – самая ответственная операция при производстве плат этим способом. От аккуратности выполнения этой операции зависит качество полученного результата. Все операции с фоторезистом можно выполнять при слабом электрическом освещении. После просушки текстолит должен остыть. Фоторезист можно клеить и на теплый текстолит, но при этом у вас будет только одна попытка. К теплой поверхности пленка фоторезиста прихватывается намертво.Отрезаем кусок фоторезиста с небольшим запасом, таким образом, чтобы он полностью покрывал нашу заготовку + 5 мм с каждой стороны. Осторожно острым ножом с краю поддеваем мягкую пленку (если фоторезист в рулоне, обычно это внутренняя сторона). Верхнюю защитную пленку пока не снимаем!

Защитную пленку отделяем не всю, а небольшой участок: 10-20 мм с одного края. Приклеиваем на текстолит, приглаживая мягкой тканью. Далее, потихоньку продолжаем отделять защитную пленку и  приглаживаем фоторезист к текстолиту. При этом следим, чтобы не было пузырей, и не трогаем пальцами еще не оклеенный текстолит! Затем обрезаем выступающий за края заготовки фоторезист ножницами. После этого можно слегка прогреть заготовку утюгом. Но не обязательно. Если Вы трогали заготовку пальцами или на ней был ворс от ткани или попал другой мусор – это будет видно под пленкой. Это отрицательно скажется на качестве. Помните, качество полученного результата во многом зависит от тщательности этой операции. Подготовленный таким образом текстолит лучше всего хранить в темном месте. Хотя электрический свет очень слабо влияет на пленку, я предпочитаю не рисковать.

Подготовка фотошаблона

Фотошаблон распечатываем на пленке для лазерного принтера или на пленке для струйного принтера. Фото для сравнения:

Фотошаблоны

Шаблон на пленке для струйного принтера более плотный, лазерный принтер в этом плане похуже – видны просветы на затемненных участках. При засветке нужно будет обратить внимание на то, какого типа фотошаблон будет применяться и сделать поправку времени засветки. Пленку для лазерного принтера найти не проблема, цена более чем доступна. Для струйного принтера приходится поискать, да и стоит она примерно в 5 раз дороже. Но при мелкосерийном производстве, применение фотошаблона распечатанного на струйном принтере полностью себя оправдывает. Фотошаблон должен быть негативным, т.е. те места, где должна остаться медь, должны быть прозрачными. Фотошаблон надо распечатать в зеркальном отображении. Это делается для того,  чтобы приложив, его к текстолиту с фоторезистом, краска на пленке фотошаблона прилегала к фоторезисту. Это обеспечит более четкий рисунок.

Проецирование

Поскольку в статье сделан упор на применение бытовых устройств, мы будем использовать подручные средства, а именно: обычный настольный светильник. Вкручиваем в нее обычную ультрафиолетовую лампу, купленную в магазине электротоваров. В качестве стеллажа используем коробку от компакт диска, если нет подходящего листа оргстекла.

Фоторезист. ПроецированиеФоторезист. ПроецированиеФоторезист. Проецирование

Кладем нашу заготовку, сверху фотошаблон и прижимаем оргстеклом (крышкой от коробки CD-диска). Можно, конечно использовать и обычное стекло. Со школьного курса помним, что обычное стекло плохо пропускает ультрафиолетовые лучи, поэтому придется дольше засвечивать. Под обычным стеклом мне пришлось увеличить выдержку в 2 раза. Расстояние от лампы до заготовки можно подобрать экспериментально. В данном случае – примерно 7-10 см. Разумеется, если плата большая, придется применять батарею из ламп или увеличить расстояние от лампы до заготовки и увеличить время засветки. Время засветки для фоторезиста  – 60…90 секунд. При использовании фотошаблона, распечатанного на лазерном принтере выдержку стоит сократить до 60 секунд. Иначе, из-за невысокой плотности тонера на фотошаблоне,  могут засветиться закрытые участки. Что приведет к сложностям при проявлении фоторезиста.

Прогрев после проецирования

Прогрев после проецирования

Очень важная операция – это погрев заготовки после экспонирования. Утюг ставим на “2” и прогреваем через лист бумаги 5-10 сек. После чего рисунок становиться контрастнее. После прогрева даем заготовке остыть хотя бы до 30 градусов, после чего можно приступать к проявлению фоторезиста.

Проявление фоторезиста

Существуют специальные проявители для фоторезиста, которые можно купить в специализированных магазинах электроники. В интернете можно прочитать, что можно проявлять содой, но обязательно каустической (каустическая сода – это едкий натрий( NaOH)).  Я покупал специальный проявитель, который представляет собой ни что иное, как этот едкий натрий( NaOH). Потом, чтобы не выбрасывать деньги на ветер, покупал средство для прочистки труб “Крот”, собственно в его состав входит тот же самый это едкий натрий( NaOH), а больше туда ничего и не входит.

Но отказался от них, поскольку приходиться работать в перчатках (раствор опасен и разъедает кожу). Процесс протекает очень быстро. К тому же, совсем неприемлемо держать такой раствор в доме, где есть жена и маленькие дети, которые могут найти эту опасную жидкость.

Поэтому, берем простую пищевую соду. Пищевая сода не только безопасный химикат, который легко купить в продуктовом магазине, но и работать с ней гораздо приятнее. Она не так быстро растворяет пленку фоторезиста, поэтому сложно передержать фоторезист в растворе. Вымывание незасвеченных  участков фоторезиста проходит более деликатно и не так стремительно. Дело в том, что удаление пленки фоторезиста с готовой платы выполняется в том же растворе, поэтому если передержать, то фоторезист начнет отставать от текстолита.

Раствор готовим по следующему рецепту: насыпаем в бутылку пищевой соды, сколько не жалко, заливаем горячей водой, растворяем путем применения к бутылке возвратно поступательных движений, т.е. колотим. Внимание! Если вы будете использовать едкий натрий( NaOH) его концентрация не должна быть столь суровой. Достаточно чайной ложки на литр.

Фоторезист. Снятие защитной пленкиФоторезист. ПроявлениеФоторезист. Проявление

Далее наливаем раствор в кюветку или мелкую посудину. Отделяем с пленки фоторезиста верхнюю защитную пленку (она более жесткая, чем первая, ее можно отделить руками), погружаем заготовку в раствор. Через 3 минуты вынимаем, и под струей теплой воды протираем мягкой губкой для мытья посуды. Затем снова в раствор на 2-3 минуты. И так пока фоторезист полностью не смоется с незасвеченных участков. Затем хорошо промываем заготовку в проточной воде.

Травление

Раствор: Наиболее популярный раствор для травления печатных плат – хлорное железо. Но меня утомили рыжие пятна, и я перешел на персульфат аммония, а затем персульфат натрия. Подробности об этих веществах можно найти в поисковых системах. От себя скажу, что процесс травления происходит приятнее. И хотя персульфат натрия стоит несколько дороже хлорного железа, я все равно его не брошу, потому что он хороший.

Посуда: Идеальная посуда для травления – это специальная емкость с подогревом и системой циркуляции раствора. Такое устройство можно изготовить самому. Подогрев можно сделать от проточной горячей воды или электрический. Для организации циркуляции раствора можно применить аквариумные технологии. Но эта тема выходит за пределы этой статьи.  Нам же придется использовать бытовые средства. Поэтому, берем подходящую емкость. В моем случае – это капроновая прозрачная посудина с плотно закрывающейся крышкой. Хотя крышка и не обязательна, она упрощает процесс травления, да и раствор можно хранить прямо в посуде для травления.

Процесс: Из опыта знаем, что процесс травления проходит быстрее, если раствор подогревать и перемешивать. В нашем случае, нашу емкость ставим в ванну под струю горячей воды и периодически потряхиваем ее для перемешивания раствора. Персульфат натрия раствор прозрачный, поэтому визуально контролировать процесс не представляется никакой сложности. Если раствор не перемешивать, то травление может быть не равномерным. Если раствор не подогревать, процесс травления будет протекать долго.

Травление платы

По завершению промываем плату в проточной воде. После травления плату сверлим, обрезаем по размеру.

Отмывка фоторезиста, подготовка к лужению

Отмывка фоторезиста

Отмывать фоторезист лучше после сверления. Пленка фоторезиста будет защищать медь от случайных повреждений при механической обработке. Погружаем плату в раствор той же пищевой соды, но для ускорения процесса подогреваем. Фоторезист отстает минут через 10-20. Если применять едкий натрий( NaOH) все произойдет за несколько минут даже в холодном растворе. После чего плату тщательно промываем проточной водой, и протираем спиртом. Протирать спиртом обязательно, так как на поверхности меди остается невидимый слой, который будет мешать лужению платы.

Лужение

Чем лудить? Способов лужения много. Предполагаем, что у Вас нет специальных устройств и сплавов, поэтому нам подойдет самый простой способ. Покрываем плату флюсом и лудим обычным припоем с помощью паяльника и медной оплетки.  Кто-то привязывает оплетку к паяльнику, я приспособился держать паяльник в одной руке, оплетку в другой. В этом случае удобнее использовать держатель плат ! Для лужения плат использую такой флюс (он легче отмывается). Но можно и спиртовым раствором канифоли.

Плата. ЛужениеПлата. ЛужениеПлата. Лужение

P.S.

Напоследок список материалов и инструментов, которые нам понадобились:

Материалы

  1. Фоторезистивная пленка
  2. Фольгенированный текстолит
  3. Средство «Cillit»
  4. Бумажные салфетки
  5. Сода пищевая
  6. Спирт
  7. Хлорное железо или персульфат аммония или персульфат натрия
  8. Флюс
  9. Припой

Инструменты

  1. Ножницы
  2. Острый нож
  3. Плоский напильник или наждачная бумага
  4. Дремель или сверлильный станок, которые в состоянии держать сверла от 0,8 мм., сверла
  5. Посуда для проявления фоторезиста
  6. Посуда для травления
  7. Маленький кусок мягкой ткани
  8. Утюг и чистый лист бумаги
  9. Ультрафиолетовая лампа
  10. Настольный светильник
  11. Коробка CD диска или кусок оргстекла
  12. Струйный или лазерный принтер и пленка для него
  13. Паяльник
  14. Медная оплетка (можно купить, можно снять с коаксиального кабеля)
  15. Мочалка поролоновая.

Успехов!

www.avislab.com

Делаем платы при помощи пленочных фоторезистов ПНФ-ВЩ и LIUXI (обновлено!)

Автор: Кошурников Андрей, andy[гав]m-p-l.ru

Делаем платы при помощи пленочных фоторезистов ПНФ-ВЩ и LIUXI (обновлено!)Существует много технологий изготовления печатных плат, доступных любителям. Каждые имеют свои плюсы и минусы. Я пробовал следующие:

На заре своего увлечения радиолюбительством платы я делал с помощью рисования обычным стержнем от ручки. Из наконечника иголкой выдавливался шарик, получался неплохой рейсфедер. Далее засасывался подходящий по вязкости лак и рисовались этим девайсом дорожки. Плюсы— необходимое оборудование практически у всех найдется под рукой, ничтожная стоимость технологии. Минусы — никакой автоматизации.

Потом у меня появился лазерный принтер и программы по разводке плат. Начались опыты по переводу рисунка платы с распечатки на текстолит. В технологии много нюансов: качество перевода зависит от материала и структуры бумаги, температуры утюга, материала и температуры запекания тонера, давления утюга на бумажно-текстолитовый бутерброд. В результате изысканий вывел для себя следующее: принтер HP LJ 1018, печатаем на тонкой мелованной бумаге, в моем случае это потрошенный журнал «Upgrade». Картридж используем только оригинальный, никаких заправок, ибо уменьшается плотность тонера. Плату шкурим нулевкой, далее переводим отпечаток утюгом, жарящим на максимуме, через 2 листа A4. И наконец под теплой водой стираем пальцем бумагу.Плюсы технологии: минимальное время между распечаткой и получением платы, не нужна никакая химия, есть стимул читать журналы. Минусы: нестабильность технологии, зависимость от многих факторов, сложность получения больших плат с мелкими дорожками — вечно местами облезут, приходится плешь ретушировать. При некотором «везении» можно запороть поверхность утюга. Для стабильности накатки вместо утюга нужен дорогой ламинатор с регулировкой температуры, обычные дешевые не прогревают плату, отпечаток даже не прилипает.

Последняя освоенная мной технология, которая сразу показала качественный скачок в изготовлении плат — использование пленочного фоторезиста...

Вкратце технология выглядит так: изготавливаем прозрачный негативный шаблон с рисунком платы, накатываем пленочный фоторезист на текстолит, прогоняем бутерброд через ламинатор (или проглаживаем утюгом) для закрепления, накладываем шаблон на плату, засвечиваем ультрафиолетовой лампой, отдираем лавсан и проявляем.

На первый взгляд выглядит слишком длинно, но зато компенсируется практически 100% результатом. Однако, чтобы получать стабильный результат, придется немного потратиться.

В первую очередь рекомендую приобрести ламинатор. Можно прикатывать пленку и утюгом, но как показывает практика, из-за неровностей платы и поверхности зачастую кое-где фоторезист не прикатывается и как результат — последующее отслоение дорожек в этом месте.

В МЕТРО или АШАНе самый дешевый ламинатор можно купить за 800—900р, а лучшего нам и не надо. Также ламинатор можно сделать из печки от принтера или копира, но это уже на любителя.

Абсолютно необходим принтер. Я использую лазерный, но подойдет и струйный. Картриджи для лазерных принтеров очень желательно использовать только «с нуля», заправленные, в силу худших параметров тонера, не обеспечивают нужной контрастности отпечатка, благодаря чему начинаются «пляски» с прецизионным подбором экспозиции и времени проявки. А это лишняя головная боль, которая портит радость от нашего хобби.

Стекло для прижима. Я распотрошил сервант. Вполне работоспособно.

Ультрафиолетовая лампа. Я использую 11W, без пускорегулятора, для настольного светильника, но вполне можно применить и обычные, «а-ля энергосберегайка» с цоколем под стандартный патрон.

Еще потребуется пленка для печати на вашем типе принтера, множество таковых производит, например, Lomond. Обычную бумагу с использованием различного рода «упрозрачинивателей» не рекомендую по причине массы негативных отзывов на форумах и недостаточной прозрачности получающейся гадости для ультрафиолета.

Ну и, конечно, сам фоторезист. Я использовал LIUXI и ПНФ-ВЩ. Из химии потребуется кальцинированная сода (в крайнем случае можно использовать и пищевую, но проявляться будет хуже и дольше) и какая-нибудь щелочь.

Фотовалик для накатки

Рулон фоторезиста, 30 см шириной

Отрезали кусок фоторезиста

У фоторезиста одна сторона из лавсана (сверху), блестящая, другая из полиэтилена, матовая (снизу).

Первым делом печатаем шаблон на пленке

Печатать надо зеркально, так как сторона, на которой печатаем, должна будет прилегать к плате при засветке. Некоторые типы пленок замечены в грехах термоусадки при лазерной печати, поэтому, если не уверены в качестве пленки, рекомендую предварительно прогнать ее через принтер распечатав «белый лист из word’а».

Готовый шаблон

Отдельно хочу предостеречь от засовывания в лазерный принтер чего попало — если пленка не рассчитана именно на лазерную печать, она может расплавиться в печке и намотаться на вал, в результате чего вы попадете в лучшем случае на замену валов и термопленки. Если совсем не терпится, попробуйте сначала прогнать неизвестную пленку, положив ее между бумажными листами и закрепив все строительным (не пленочным!) скотчем. Если не поморщится и к бумаге не прилипнет — можно использовать.

Далее нам нужно накатать фоторезист на плату

Обратите внимание на освещение в комнате. Не должно быть ярких источников рядом с рабочим местом. По опыту могу сказать, что на потолочный светильник из двух люминесцентных ламп по 36w резист особо не реагирует. Сначала берем необходимой длины заготовку текстолита. В предварительной ее обработке мнения расходятся, некоторые рекомендуют обезжиривать растворителями, другие наоборот, говорят, что после испарения растворителя остается много примесей, которые только вредят. Я обычно просто зашкуриваю нулевкой (особенно если текстолит старый) и промываю с мылом. После обработки пальцами плату лапать уже не рекомендуется.

Отдираем полиэтилен

Заготовка плавает в ванночке

Притапливаем фоторезист

Разглаживаем валиком

Кладем бутер в бумажную галку

Тянем через ламинатор (повторить 3 раза!)

Готовая заготовка

Далее приготавливаем небольшую ванночку с водой, в ней мы будем накатывать фоторезист на плату. Ванночку нужно предварительно помыть, ибо грязь, волосы и прочие плавающие артефакты в нашем процессе противопоказаны — там, где они попадут. Далее отрезаем нужный кусок фоторезиста и с уголка отрываем от него защитную полиэтиленовую пленку. Можно подцепить иголкой, но я использую заточенный пинцет для smd-компонентов. Замечу, что пленочный фоторезист состоит из трех слоев: прозрачный лавсан, через который производится засветка, сам фоторезист и матовая полиэтиленовая защитная пленка. Так вот отдирать надо именно матовую, не перепутайте. После того, как пленку оторвали, кидаем плату в ванночку с водой, затем сверху на нее притапливаем пленку фоторезиста. Аккуратно прижимаем его к плате и разглаживаем, так чтоб не было пузырей. Затем вынимаем что получилось, кладем на тряпочку и раскатываем пальцем (лучше валиком, я использую фотовалик) этот бутерброд, чтоб окончательно выгнать воду из-под пленки. В принципе, можно при некоторый сноровке накатывать и «насухую», но во-первых, под водой (если ванночку помыли) нет грязи и пыли, во вторых из-за липкости фоторезиста если вероятность, что образовавшийся в центре платы пузырик вам в итоге не удастся выгнать ни валиком, ни ламинатором. Отрывать же пленку нельзя, так что на сухую накатку у вас только одна попытка.

Далее отрезаем из бумаги кусок шириной чуть больше ширины платы, а длиной чуть больше двойной длины платы. Складываем его пополам и в получившуюся «галку» вкладываем плату. После этого бутерброд протягиваем через ламинатор. Протягивать надо 2—3 раза, иначе плата не успевает нормально прогреться. Без бумаги протягивать не рекомендую — фоторезист штука липкая, от ламинатора потом не отскребете.

Итак, у нас получилась заготовка, все готово для экспозиции

Кладем журнал, резиновый коврик или какую-то подобную прокладку на стол. На него кладем заготовку платы. На заготовку шаблон, стороной, на которой печатали, вниз. Это важно, иначе будут боковые засветки за счет значительной толщины пленки и преломления лучей в ней, как результат, тонкие дорожки получить не удастся.

Все готово к засветке

Засвечиваем

Вид сбоку

На все это сверху кладем стекло для прижима. Прижимать обязательно, иначе из-за неровностей некоторые области при экспонировании могут расплыться, расфокусироваться, получим брак. Ультрафиолетовую лампу располагаем на высоте 20—30 см над платой. Расстояние тоже важно с точки зрения боковой засветки, так как чем выше лампа, тем более перпендикулярно будут падать лучи на шаблон и меньше света пройдет сбоку под дорожку на шаблоне. Естественно, если вы делаете плату с шириной дорожки 0.8 мм, эти рекомендации можно не соблюдать. Но если нужно 0.1 мм, тут уже любая мелочь может испортить дело. Далее засветка. Я лампой 11w засвечиваю в течение 5 мин. Более мощными лампами достаточно будет светить существенно меньшее время. В принципе, при хорошем заводском шаблоне даже длительный пересвет не испортит дело. Но если у вас заправленный картридж или же принтер дает недостаточно плотный и контрастный шаблон, придется экспериментировать. Если недосветите — рисунок смоется при проявке, если пересветите, рисунок вообще не проявится или, что чаще, между дорожками будет налет несмывающегося фоторезиста, который при травлении платы проявится как склеившиеся в кучу дорожки.

Дошли до проявки

Проявлять производители советуют в кальцинированной соде. Что характерно, не обманывают. Я также пробовал в обычной. Получается, но процесс идет дольше и при наличии мелких, порядка 0.2, расстояний между дорогами, незасвеченый фоторезист может не раствориться. Концентрация — пару столовых ложек соды на литр теплой воды. Перед купанием платы в проявителе не забываем оторвать сверху лавсановую пленку. Раствор имеет смысл помешивать, можно также кисточкой помахивать по плате для ускорения смыва неполимеризовавшегося фоторезиста.

datagor.ru

Изготовление двухсторонней печатной платы при помощи пленочного фоторезиста ПНФ-ВЩ

См. также пример работы с фоторезистом ORDYL Alpha 350

В комментариях к заметке про плату-переходник граждане попросили рассказать о том, как я делаю печатные платы с помощью фоторезиста. Несколько подобных просьб пришли также по асе и на электромыло. Хотя я и считаю, что по теме «Изготовление печатных плат в домашних условиях» материала в Интернете и так предостаточно, всё же решил пойти навстречу людям и накропал-таки заметку про фоторезист (файл .pdf, в акробате доступно содержание (букмарки) слева от текста), в ходе которой описал изготовление вот такой вот двухсторонней платы:

Внимание! Всё, что в данной «электронной» заметке идет под грифом «UPD» еще не вошло в заметку «бумажную»! Это следует учитывать при прочтении «бумажной» заметки.

Долго решал, каким образом оформить заметку на сайт. Ибо заметка в формате *.pdf (буду называть ее «бумажная») получилась довольно увесистой (107стр.; 14 метров в архиве), поскольку я постарался подробно изложить в ней все этапы «моего» процесса изготовления печатной платы (ПП). Ну и просто тупо скопировать ее в топик было бы, мягко говоря, неправильно. А посему в итоге решил запостить на сайт основные тезисы из бумажной заметки, снабдив их некоторыми картинками и видеороликами. А уж читатели после ознакомления с таким «превью» сами решат, стоит ли качать архив с файлом *.pdf размером 14Мб.

Итак, рассмотрим изготовление двухсторонней базовой платы для модулей индикации DM-LD0104x-01-xxx, REV.1. Данная ревизия включает в себя исправление некоторых багов первоначальной версии. «В бумаге» эта ревизия давно готова, но вот сделать ПП с ней всё как-то руки не доходили. Ну, а тут такой повод!

Внешний вид проекта ПП:

Мои заготовки фольгированного стеклотекстолита имеют конкретные размеры (так проще и дешевле). Габаритные размеры самой маленькой заготовки – 150х100мм. А габаритные размеры изготавливаемой печатной платы составляют 49,85х32,00мм. Поэтому на стеклотекстолитовой заготовке с учетом размеров «мертвой» зоны поместится 4 платы DM-LD0104x-01-xxx, REV.1:

Поскольку плата двухсторонняя, при ее изготовлении нужно будет как-то совмещать разные слои (стороны). Для этой цели я использую реперные отверстия, которые располагаю несимметрично (это позволит в дальнейшем избежать путаницы с ориентацией фотошаблонов при наложении их на заготовку ПП):

Далее нужно изготовить и слегка доработать заготовку из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Размеры заготовки, повторюсь, 150х100мм. А доработка включает в себя просто снятие напильником фаски с краев заготовки ПП (с обеих ее сторон) для хорошего прилипания фоторезиста по всей ее поверхности:

Теперь изготавливаем заготовки из фоторезиста под размеры стеклотекстолита. Следует отметить, что при изготовлении печатных плат я использую сухой пленочный негативный фоторезист ПНФ-ВЩ российского производства. Данный фоторезист имеет трехслойную структуру:

Я размечаю нужные размеры заготовок на матовой стороне фоторезиста при помощи линейки и маркера. А затем разрезаю фоторезист на куски по этим раскроечным линиям обычными ножницами (не «безопасным» тупым вариантом, это важно):

Обратите внимание, что при нарезке фоторезиста ножницы я просто веду по линии отреза, а не делаю ими стандартное «хряп-хряп». Это важно, поскольку в противном случае можно в дальнейшем хлебнуть геморроя при отрыве защитной матовой пленки в процессе накатки фоторезиста на поверхность заготовки ПП.

После нарезки фоторезиста прячем его в секретное темное место (коробку или шкаф), чтобы он не засветился ненароком. Далее печатаем на пленке фотошаблоны двух «медных» слоев (для сторон TOP и BOTTOM) и двух слоев маски:

Настоятельно рекомендую использовать для этого струйный принтер – качество фотошаблона получается намного лучше. Ну, а для тех счастливчиков (к коим отношусь и я сам), которые имеют доступ только к лазерникам, опишу процесс допиливания шаблонов до более-менее рабочего состояния.

Итак, после того, как лазерный принтер выплюнул требуемые фотошаблоны, смотрим через них на небо и ужасаемся – «темные» участки шаблонов настолько прозрачны, что плакать хочется:

Ни о каком нормальном экспонировании, естественно, не может идти и речи. Однако, данный косяк вполне лечится – либо ретушированием (что очень долго), либо химическим путем (что относительно дорого, но быстро). Я выбираю второй способ: использую волшебный баллончик с затемнителем тонера «Kruse» (на фото – справа). Принцип работы с затемнителем прост – пшыкаешь его на фотошаблон, сразу после пшыканья дуешь на тонер, а затем радуешься результату:

А результат и впрямь довольно неплох (из видео это не очень понятно):

Конечно, затемнитель не в силах исправить геометрические искажения изображения на фотошаблоне, вносимые при печати лазерником. Но вот поправить жадность принтера до тонера – вполне способен.

UPD: Притащили мне тут девушки из снабжения новую партию затемнителя. Те же самые баллоны, картинки на них такие же, но! Ведет себя затемнитель из данной партии с точностью до наоборот: если после пшыканья на него сразу дуть — он, зараза, ни хера не затемняет. Испаряется, что ли — я так и не понял. После третьего шаблона, который не удалось затемнить, я со злости набрызгал затемнителя от души еще на один шаблон и пошел курить. А когда пришел, чуть не прослезился от счастья — тонер на шаблоне стал чорным-чорным, аки твой сотона. Повторюсь — баллоны на вид те же самые, только дата изготовления отличается. Так что, видимо, стратегию работы с затемнителем надо выяснять «по месту», для конкретного баллона химиката.

Далее перед накаткой фоторезиста на поверхность заготовки ПП нужно просверлить реперные отверстия в стеклотекстолите. Берем иголку и молоток (или что-нибудь его заменяющее, например, кусачки/пассатижи), наклеиваем скотчем на заготовку ПП один из фотошаблонов «медного» слоя (накладывать шаблон нужно тонером вниз!) и размечаем (керним) точки, в которых реперные отверстия должны располагаться:

Дальше снимаем с заготовки ПП фотошаблон и сверлим реперные отверстия (сверлить их нужно строго перпендикулярно поверхности заготовки ПП):

Далее можно переходить к нанесению фоторезиста на поверхность заготовки ПП (накатке). Сразу скажу – для накатки я использую вот такой ламинатор (хотя по первому времени после ЛУТа юзал строго утюг):

Включаем его на прогрев (температуру я ставлю почти на максимум). И пока он греется, подготавливаем к накатке фоторезиста поверхность заготовки ПП. Сначала удаляем окислы меди и отпечатки пальцев различных людей с одной стороны заготовки (зашкуриваем поверхность «до зеркала»). Я это делаю на станке при помощи секретной приспособы из губки для очистки нагара:

(Примечание: для записи данного видео был привлечен другой «оператор». Ну и, соответственно, раскрылся он во всей красе:) Однако, сам процесс зашкуривания он вроде нормально заснял).

Затем обезжириваем зашкуренную сторону (я обезжириваю спиртом, делаю три прохода тряпками разной степени загрязненности):

Ну а теперь можно накатывать фоторезист. Берем одну из заготовок фоторезиста, изготовленных ранее. Первым делом необходимо снять с заготовки матовую защитную пленку. Для этого сначала ножницами срезаем наискось край угла заготовки. Много срезать не надо, достаточно 3-4мм в самом широком месте отрезанного куска.

На линии дополнительного среза отделяем от фоторезиста матовую пленку и немного (буквально на пару сантиметров) отводим ее от угла. Затем ее необходимо отвести на 1-2см вдоль всего узкого края заготовки из фоторезиста.

Берем матовую пленку за отогнутый край (примерно посередине) и медленно тянем ее к противоположному краю заготовки. После того, как матовая пленка будет полностью удалена, кладем заготовку ПП зашкуренной стороной вверх и накладываем на нее заготовку из фоторезиста светочувствительным слоем вниз.

Теперь нажимаем на середину той стороны, которую держали пальцами и проглаживаем пальцами эту сторону от центра к краям. Область проглаживания не должна заходить больше, чем на 1,5-2,0см от края заготовки. В процессе проглаживания светочувствительный слой за счет давления пальцев приклеится к фольге. Всё, положение заготовки из фоторезиста надежно зафиксировано на заготовке ПП:

Дальше сразу же несу полученный бутерброд к разогретому ламинатору. Говорю ламинатору, чтоб начал крутить прижимающие валы. Сую бутерброд в ламинатор той стороной, где фоторезист приклеен к фольге, и даю передним валам засосать бутер на 1,0-1,5см. Сразу после этого выключаю мотор ламинатора.

Беру пальцами левый свободный угол заготовки фоторезиста (это угол на стороне, которая еще не засосана валами) и поднимаю его немного вверх. Правой рукой снова включаю мотор ламинатора и ей же быстро подхватываю второй свободный угол фоторезиста, болтающийся в воздухе. После этого свободную сторону заготовки фоторезиста поднимаю вверх по максимуму (но без натяга, это важно!) и по мере прохода заготовки ПП через валы понемногу опускаю. Полностью отпускаю заготовку фоторезиста только тогда, когда вижу, что ламинатор намеревается сожрать мои пальцы.

После того, как фоторезист полностью накатан на заготовку ПП, прогоняю полученную «конструкцию» через ламинатор еще два-три раза.

На одну сторону заготовки ПП фоторезист накатан. Само собой, накатка на вторую сторону заготовки осуществляется аналогично. Но есть тут пара тонкостей.

Во-первых: шкурить нужно быстро или в темном помещении во избежание засветки накатанного фоторезиста (см. свойства фоторезиста). Во-вторых, при обезжиривании второй стороны заготовки ПП не нужно лить много спирта на тряпки. Лучше протереть поверхность лишний раз, если обезжириватель быстро испаряется с поверхности тряпки. Иначе он протечет через реперные отверстия на ту сторону заготовки, где накатан фоторезист, и если спирта слишком много – растворит довольно большие области светочувствительного слоя вокруг отверстий, вплоть до тех мест, где должен будет располагаться токопроводящий рисунок ПП. Ну и в-третьих (самых, наверное, важных) – перед накаткой фоторезиста на вторую сторону заготовки печатной платы необходимо проткнуть иголкой лавсановую пленку на первой стороне в местах расположения реперных отверстий. Иначе будет вот так:

Запоротый фоторезист вокруг отверстий в 9 случаях из 10 приходится дополнительно ретушировать. Так что – не будем усложнять себе жизнь. В остальном же накатка фоторезиста на вторую сторону заготовки ПП полностью повторяет процесс накатки на первую сторону.

Переходим к экспонированию фоторезиста. Совмещаю фотошаблоны, на которых нарисован токопроводящий рисунок ПП, с реперными отверстиями на заготовке ПП:

Приклеиваю шаблоны к заготовке узким канцелярским скотчем (пузыри и складки на скотче – уничтожить!). Затем тащу полученный бутерброд к установке для экспонирования:

Накрываю заготовку ПП стеклом (толщина 4мм), прижимаю стекло к столу грузами. А затем засвечиваю каждую сторону заготовки по 1мин. 45сек.:

О том, как примерно оценить оптимальное время засветки фоторезиста, есть отдельный раздел в бумажной заметке.

Теперь засвеченный фоторезист надо проявить. Готовим проявочный раствор (секретный рецепт – 2 чайных ложки кальцинированной соды на 0,5л теплой воды):

Температура воды: +35*С – +45*С. Надо трясти бутылку до тех пор, пока почти все комки соды не растворятся.

UPD: Было выяснено, что слишком большая концентрация кальцинированной соды в растворе, как ни странно, приводит к тому, что незакрепленный фоторезист в проявочном растворе толком не растворяется. Так что сыпать в воду килограммы соды не следует.

Далее включаем ламинатор на прогрев (температура печки – прежняя). А затем проявляем фоторезист. Наливаем в ванну для проявки полученный ранее чудо-раствор. Также бросаем в нее заранее приготовленный клочок ваты, чтоб отмокал (так с ним проще работать) и зубную щетку. Затем берем заготовку ПП с засвеченным фоторезистом и отклеиваем от нее фотошаблоны. Снимаем лавсановую пленку с поверхности фоторезиста. И погружаем заготовку ПП в ванну с раствором:

Трём поверхность заготовки ватой/щеткой до тех пор, пока практически весь незасвеченный фоторезист не будет смыт. Когда такой момент наступил, необходимо срочно мчаться промывать плату под струей проточной воды, а после промывки лучше промокнуть заготовку сухим полотенцем:

После промывки фоторезист нужно задубить, чтобы повысить его механическую прочность. И еще – чтобы он не отваливался от платы в процессе травления. Я «дублю» фоторезист, как многие считают, довольно своеобразно – просто тупо оборачиваю промытую и слегка влажную заготовку ПП листом писчей/офисной бумаги и прокатываю ее два-три раза через нагретый ламинатор (напомню, включать его на прогрев нужно до процесса проявки фоторезиста):

Температура печки ламинатора – такая же, как и при накатке фоторезиста. Всё, на этом процесс «дубления» завершен. Далее снимаем бумагу с заготовки ПП. И если вдруг оказывается, что бумага наглухо прилипла в некоторых местах к фоторезисту (речь о тех местах, где фоторезист должен быть закрепленным) – это явный признак того, что фоторезист недосвечен.

Можно начинать процесс травления. Перед удалением ненужной меди с заготовки ПП необходимо внимательно просмотреть проявленный рисунок токопроводящего слоя на предмет обрыва дорожек и наличия дырок в полигонах. Если таковые имеются, необходимо срочно замазать их перманентным маркером (заретушировать) или заляпать скотчем. Также неплохо бы поискать места с несмытым в процессе проявки фоторезистом. Если они найдутся – лучше процарапать данные области иголкой или канцелярским ножом. Конечно, есть весьма ненулевая вероятность вытравливания меди в этих зонах и без дополнительного процарапывания (особенно при использовании качественного и свежего травильного раствора), но, на мой взгляд – лишний раз рисковать ни к чему.

Травлю платы я водным раствором хлорного железа (железо/вода – 1,0/3,0 или 1,0/2,5). В качестве емкости (ванны) для травления использую «джакузи» – вертикальный аквариум с волшебными пузырьками, нагнетаемыми в жидкость через ПВХ трубку при помощи аквариумного компрессора:

Закидываю заготовку в травильный раствор и обычно иду курить. Процесс исчезновения ненужной меди контролирую каждые 5-6 минут. А когда видно, что до окончания травления осталось совсем немного – каждую минуту.

По окончании процесса травления плата приобретает вот такой вид:

Отмечу, что после вынимания из травильной ванны заготовку обязательно нужно промыть под струей проточной воды.

Всё, фоторезист на медной поверхности нам больше не нужен, поэтому его нужно как-то удалить. Я для этих целей использую ацетон и ванну, в которой проявлял фоторезист. Просто кладу заготовку ПП в ванну, заливаю ее ацетоном и жду, пока фоторезист не начнет сворачиваться калачиком. А потом легким движением руки сметаю отвалившийся фоторезист с обеих сторон заготовки ПП (прямо в ацетоне):

После того, как заготовка вынута из ацетона, протираю ее поверхность какой-нибудь плохонькой тряпкой.

Далее приступаю к сверлению отверстий. Уже более двух лет дырки в платах сверлит вместо меня станок, поэтому никаких фото/видео про сверловку я делать не хотел. Однако, мой кинооператор настоял на том, чтобы ролик с демонстрацией работы станка в заметке присутствовал. Ну и – хорошему человеку я отказать не смог:

UPD: Очень долго думал — чего ж мне покою-то не дает?:) Чего-то в заметке не хватало. Теперь дошло — раз уж выложил видео работы станка, то неплохо бы указать его модель. Я использую в работе станок EP-Q от конторы EVERPRECISION.

Здесь хотелось бы обратить внимание вот на что. На данном этапе сверловки я не использую свёрл с диаметром, превышающим 1,8мм. Т.е. сверлю, конечно, все отверстия, но не все – требуемого диаметра. Связано это с необходимостью последующего изготовления слоя паяльной маски (в моем случае – фоторезистивной). Дело в том, что при накатке фоторезиста на поверхность заготовки ПП с «большими» (т.е. с диаметром, превышающим 1,8-2,0мм) отверстиями после этих самых «больших» отверстий часто образуются нехеровые такие складки фоторезиста. Бывает, что вместе со складками возникают также пузыри. Думаю, связано это с тем, что фоторезист «проваливается» в «большие» отверстия. Для понимания причин возникновения складок можно накрыть стакан, поставленный дном вниз, полотенцем, а затем чуть вдавить полотенце внутрь стакана. Наверное, примерно то же самое происходит и с фоторезистом в «большом» отверстии, только тут есть еще и отягчающее обстоятельство – высокая температура печки ламинатора. Во избежание возникновения складок на паяльной маске и приходится сначала сверлить все отверстия тонкими сверлами, а после изготовления слоя маски (и, обычно, шелкографии) рассверливать некоторые из них до требуемого по проекту диаметра.

Просверленная заготовка ПП выглядит следующим образом:

Теперь (если есть необходимость) можно наносить паяльную маску. Я ее изготавливаю из фоторезиста. Сразу хочу предупредить – фоторезистивная маска не идет ни в какое сравнение с настоящей (которая «фирменная»). Цвет не тот, механическая прочность не та, растворяется ацетоном, да и вообще – на вид «совсем не то». Еще одним минусом фоторезистивной маски является неравномерность ее нанесения на плату и обгрызанные края практически всех участков маски:

Однако, мне для моих скромных потребностей фоторезистивной маски вполне хватает. Для меня в первую очередь важно, чтобы припой не растекался по полигонам и дорожкам. И в обычном режиме монтажа деталей маска из фоторезиста с этой задачей успешно справляется. Не знаю, конечно, как она отнесется к поверхностному монтажу элементов с использованием фена, ибо я юзаю в работе обычный паяльник.

Наверное, уже понятно, что процесс изготовления фоторезистивной маски практически ничем не отличается от нанесения рисунка токопроводящего слоя печатной платы на фольгу заготовки. И это действительно так, за исключением пары моментов.

Момент первый – для совмещения фотошаблона слоя маски с рисунком проводников совершенно необязательно использовать реперные точки. Я совмещаю шаблон с проводниками просто «на глаз», стараясь при этом минимизировать влияние кривизны фотошаблона на совпадение будущего рисунка маски и контактных площадок. И второй момент – при изготовлении фоторезистивной маски я сперва делаю слой маски на одной стороне заготовки ПП, и только затем – на другой (а не совмещаю накатку, проявку и дубление фоторезиста для обеих сторон сразу, как в случае нанесения токопроводящего рисунка). Потому что для нормального нанесения фоторезиста на обе стороны заготовки надо протыкать дырки в лавсане, а при их количестве, превышающем 50-100шт., это довольно утомительно.

В остальном же процесс изготовления фоторезистивной маски аналогичен процессу нанесения токопроводящего рисунка на фольгу заготовки ПП. Поскольку этот процесс был подробно описан ранее, для изготовления маски приведу лишь последовательность операций, которые необходимо будет произвести.

1. Выбираем какую-либо сторону заготовки ПП и зашкуриваем ее «до зеркала». Здесь необходимо контролировать степень выпирания краев отверстий. В идеале по окончании процесса зашкуривания должно быть на ощупь непонятно, где эти самые отверстия расположены (т.е., края отверстий не должны выпирать), иначе фоторезист в просверленных местах накатается плохо.

2. Обезжириваем зашкуренную поверхность.

3. Накатываем фоторезист на обезжиренную сторону заготовки ПП. Температура печки ламинатора – такая же, как при нанесении рисунка токопроводящего слоя на фольгу заготовки.

4. Накладываем фотошаблон слоя маски на накатанный фоторезист, совмещаем его с токопроводящим рисунком ПП.

5. Экспонируем фоторезист.

6. Проявляем проэкспонированный фоторезист (я использую для этого тот же проявочный раствор, что и для проявки токопроводящего рисунка ПП).

7. Дубим проявленный фоторезист. Я прокатываю заготовку ПП с проявленным фоторезистом через ламинатор три раза.

Маска для одной из сторон заготовки ПП изготовлена:

Далее повторяем действия, изложенные в пп.1-7 для другой стороны заготовки.

Теперь хотелось бы сказать несколько слов о шелкографии. Я делаю слой маркировки элементов при помощи тонера (технология – слегка модифицированный ЛУТ). И именно из-за применения этой технологии на сторону печатной платы, содержащую ярко выраженные неровности (в частности, дорожки и пады), шелкографию толком не нанесешь (в бумажной заметке объясняется – почему). Вместо относительно четкой маркировки будем иметь унылое говно:

Однако, сам по себе процесс изготовления шелкографии я всё же решил запечатлеть. Распечатываем слой шелкографии для какой-нибудь платы на офисной бумаге. Затем берем кусок одностороннего стеклотекстолита и приклеиваем к его стороне, не содержащей фольгу, распечатанный рисунок (тонером, разумеется, вниз). Я клею бумагу к текстолиту на два небольших куска двухстороннего скотча. А затем полученный бутерброд прогоняем дважды через ламинатор при постоянном воздействии затемнителя тонера:

Температура печки ламинатора – такая же, как для рисунка дорожек и для слоя маски. Второй раз бутер через ламинатор надо прогонять «обратной» стороной вперед, это важно (см. бумажную заметку). В результате примененного метода рисунок на поверхности стеклотекстолита выглядит так:

Ну и осталось только покрыть чем-то медь, чтоб не окислялась, рассверлить нужные отверстия, да обрезать платы по контуру. Для защиты меди от окислов я применяю канифольную пыль, растворенную в спирте. Берем кисточку, макаем ее в раствор канифоли и начинаем «лачить» плату:

А далее рассверливаем «большие» отверстия сверлом соответствующего диаметра и обрезаем платы по контуру. Я режу платы на гильотине:

После обрезки, возможно, нужно будет доработать границы каждой платы для придания им законченного вида. Я для того, чтобы края ПП не были острыми и/или с зазубринами всегда снимаю с границы печатной платы фаску губкой для очистки нагара или бархатным напильником. И наконец-то мы можем полюбоваться результатом своих трудов:

На этом процесс изготовления двухсторонней печатной платы завершен. Я надеюсь, что сполна выполнил свое обещание рассказать людям о «моем» процессе изготовления ПП. Ну а для тех, кому хочется узнать о данном процессе более подробно/полно, как уже говорил выше, существует бумажная заметка.

Ну а в целом – желаю всем удачи в процессе изготовления хороших печатных плат!

Примечание: все вопросы лучше валить в камменты после заметки, так как не факт, что я смогу на них на все ответить. А вот шансы на то, что в сообществе найдется более прошаренный человек по твоей теме — довольно хорошие. Но уж если зарегистрироваться на сайте совсем никак — можно воспользоваться возможностями электрической почты: [email protected]

Содержание архивов:

PCB_2Side_Hardware.zip (285кБ): DM-LD0104x-01_ИЗМ_1.lay – файл изготавливаемой печатной платы (формат «Sprint Layout 5.0»).

PCB_2Side_Describe.zip (14МБ): Изготовление_ПП_(2ст)_ПНФ-ВЩ_v1.0.pdf – бумажная заметка о изготовлении двухсторонней печатной платы с картинками и пояснениями к ним.

PCB_2Side_Video1.zip (112МБ): 1_Нарезка_ФР.avi – видео раскройки фоторезиста; 2_Затемнитель.avi – видео работы с затемнителем тонера; 3_Реперные.avi – видео разметки реперных отверстий; 4_Зашкуривание.avi – видео зашкуривания медной фольги заготовки ПП; 5_Обезжиривание.avi – видео обезжиривания зашкуренной поверхности; 6_Наложение.avi – видео наложения фоторезиста на поверхность заготовки ПП; 7_Накатка.avi – видео накатки фоторезиста на поверхность заготовки ПП; 8_Раствор.avi – видео приготовления проявочного раствора.

PCB_2Side_Video2.zip (154МБ): 9_Проявка.avi – видео проявки фоторезиста; 10_Промывка.avi – видео промывки проявленной заготовки; 11_Дубление.avi – видео дубления фоторезиста; 12_Ацетон.avi – видео сворачивания закрепленного фоторезиста в ацетоне; 13_Сверловка.avi – видео работы сверловочного станка; 14_Шелкография.avi – видео процесса нанесения слоя шелкографии на стеклотекстолит; 15_Флюс.avi – видео покрытия заготовки ПП защитным флюсом.

PCB_2Side_Video_Low.zip (67МБ): Все видеоролики из данной заметки в очень ужасном качестве.

we.easyelectronics.ru

Мой первый опыт изготовления печатных плат при помощи пленочного фоторезиста

Напомню, что ранее в этом блоге рассказывалось об изготовлении печатных плат при помощи ЛУТ. Это хороший метод, но со своими ограничениями. Например, если немного передержать утюг, тонер потечет и близко расположенные дорожки склеятся. То есть, если вы решили использовать SMD-чипы, метод становится практически непригодным. Кто-то успешно решает эту проблему, покупая в дополнение к и без того не дешевому и занимающему место лазерному принтеру еще и ламинатор. Но я решил пойти другим путем и попробовать метод, альтернативный ЛУТ. Метод этот заключается в использовании пленочного фоторезиста.

Примечание: По аналогии с тем, как лазерно-утюжную технологию часто сокращают до «ЛУТ», метод, основанный на использовании пленочного фоторезиста, часто сокращают до «фоторезист» или «ФР».

Список покупок

Для изготовления печатных плат при помощи пленочного фоторезиста нам понадобятся:

  • Внезапно, пленочный фоторезист. От качества фоторезиста зависит буквально все. Я использовал фоторезист Ordyl Alpha 350 и настоятельно советую использовать именно его. Есть еще Ordyl Alpha 300, который, судя по отзывам, тоже хорош. В чем различие между 300 и 350 для меня, увы, остается загадкой.
  • Прозрачная пленка для принтера. Для лазерного или для струйного, в зависимости от того, какой у вас принтер. Я использовал пленку в формате A4 для лазерной печати Lomond 0703415.
  • Ультрафиолетовая лампочка. По идее, сгодится любая, лишь бы подходила к патрону вашей настольной лампы. Лучше взять энергосберегательную, чтобы служила дольше. Используемая мной УФ энергосберегательная лампочка называется Camelion Lh36-FS.
  • Кальцинированная сода. Ее нужно совсем немного, 100 г хватит вам очень надолго.
  • Чистая тряпочка, хорошо впитывающая воду, чистая губка и средство для мытья посуды. Есть в любом доме, а также продаются в любом хозяйственном магазине.
  • Опционально — кусок оргстекла. Вместо него подойдет любое другое достаточно чистое стекло без царапин. Например, стекло от книжной полки. Я использовал оргстекло размером 30x40 см и толщиной 2 мм.
  • Флюс, хлорное железо, ацетон или его аналог, стеклянная или пластиковая посуда, и так далее. Все, что касается травления платы и последующих шагов, ничем не отличается от ЛУТ.

Имея все перечисленное на руках, можно приступать к делу!

Fun fact! Оргстекло еще называют плексигласом, акриловым стеклом, метаплексом, а также другими словами. Это все одно и то же.

Fun fact! Оргстекло легко обрезать до нужных размеров, используя обычный канцелярский нож и металлическую линейку в качестве направляющей, с последующим приложением небольшого усилия. Также оргстекло превосходно сверлится при помощи шуруповерта. Такая легкость в обработке делают оргстекло крайне интересным материалом, например, для изготовления прозрачных корпусов. Пример такого корпуса можно посмотреть в заметке о паяльной станции Simple Solder MK936.

Описание процесса

Первая плата, которую вы сделаете при помощи ФР, будет особенной. С ее помощью вы не только затестите весь процесс от начала до конца, но и определите очень важный параметр — требуемое время экспонирования фоторезиста под УФ лампой.

Открываем EAGLE, или в чем вы проектируете платы, и в столбик вводим цифры от 0001 до 0020. Толщина линий у цифр должна получится примерно такой, какой толщины вы обычно делаете дорожки, ну или чуть тоньше. Затем распечатываем получившуюся плату в негативе. В EAGLE для этого идем в File → CAM Processor, в Device выбираем PS_INVERTED, в File указываем путь до .ps файла, в который хотим сохранить результат, выбираем нужные слои и жмем Process Job. Затем получившийся .ps файл просматриваем, например, при помощи Evince, и распечатываем на прозрачной пленке, например, через lpr.

Fun fact! Бывает и позитивный фоторезист. Но, насколько мне известно, он обычно жидкий и используется только на заводах. Пленочный фоторезист всегда негативный и требует печати платы в негативе.

Для достижения лучшего результата в последующих шагах пленку следует класть тонером вниз. На какой стороне пленки находится тонер определить легко, так как пленка на свету блестит, а тонер нет. Вам может потребоваться напечатать .ps файл в зеркальном отражении. Если вы печатаете через lpr, это делается передачей опции -o mirror. Или просто поставьте соответствующую галочку в EAGLE при генерации .ps файла. Однако первое время можно обо всем этом и не беспокоиться, так как пленка достаточно тонкая.

При печати в негативе используется довольно много тонера. Дайте ему какое-то время, чтобы подсохнуть. Затем обрежьте негатив до удобного вам размера при помощи ножниц.

Результат будет выглядеть как-то так:

Берем стеклотекстолит, желательно без особого окисла на нем. У меня как раз нашелся ненужный кусок подходящего размера, который я в свое время не очень ровно обрезал. Стеклотекстолит стандартного размера 5x10 см также вполне подойдет.

Затем берем чистую губку и моем стеклотекстолит в теплой воде при помощи средства для мытья посуды. Я использовал Fairy, но должно подойти любое средство. Задача — смыть всю грязь и весь жир от рук. Использовать ацетон или его аналог для этого нельзя! Тереть жесткой стороной губки можно, но не сильно. Когда все смыли, вытираем стеклотекстолит о чистую тряпочку:

Само собой разумеется, с этого момента чистую медь пальцами не трогаем.

На глаз отрезаем пленочного фоторезиста столько, чтобы им можно было закрыть всю медь. Остальной рулон побыстрее прячем обратно в упаковку и кладем в темное место, чтобы не засветить. Фоторезист с двух сторон покрыт пленкой. Если присмотреться, на внешней стороне рулона используется глянцевая пленка, а на внутренней слегка матовая. Подцепляем матовую пленку ногтями, пинцетом или, лучше всего, кусочком изоленты (глянцевую вам все равно на этом этапе вряд ли удастся подцепить) и приклеиваем фоторезист к меди, как показано на следующем фото:

Если вы решили использовать фоторезист, отличный от Ordyl Alpha, он может иметь другой цвет.

Отклеиваем где-то полсантиметра пленки, тщательно придавливаем и разглаживаем фоторезист, отклеиваем следующие пол сантиметра, и так до тех пор, пока не заклеим фоторезистом всю медь. Очень важно как следует приклеить фоторезист, без пузырьков воздуха, заломов, и так далее. От этого напрямую зависит качество будущей платы. Если вы никуда не спешите, после этого шага плату можно положить на пару часов под пресс. Результат станет от этого как минимум не хуже. Впрочем, можно и без пресса.

Дополнение: Существует альтернативный, так называемый «мокрый» метод. С фоторезиста снимается сразу вся матовая пленка, и его нанесение на стеклотекстолит осуществляется в воде. Затем будущая плата немного подсушивается, оборачивается в бумагу и пару раз пропускается через ламинатор при температуре 120 градусов. В качестве недорого ламинатора можно посоветовать модель FGK-120. Субъективно этот метод быстрее, приятнее и надежнее, однако он дополнительно требует ламинатора.

Далее кладем негатив на фоторезист. Напомню, в идеале следует класть его тонером вниз. Так будет меньше искажений при переносе рисунка. Сверху кладем кусок оргстекла (или стекло от книжной полки, или что вы решили использовать). Если не уверены в чистоте стекла, стоит предварительно с двух сторон протереть его влажной чистой тряпкой или салфеткой для очистки мониторов. По углам стекла кладем что-нибудь тяжелое. Я использовал блины от гантелей, но вы можете использовать книги или что-то еще. Закрываем все цифры на негативе чем-нибудь совершенно не прозрачным. Я использовал еще один кусок стеклотекстолита, но с тем же успехом подойдет блокнот или кусок фанеры. Надо всем этим хозяйством ставим лампу со вкрученной в нее УФ лампочкой.

Важно! Смотреть на ультрафиолет не полезно для глаз. Не советую делать это слишком долго, а в идеале рекомендую использовать соответствующие защитные очки.

В итоге получится такая конструкция:

Засекаем время. Сдвигаем стеклотекстолит, открыв тем самым цифру 20. Ждем ровно одну минуту. Снова сдвигаем стеклотекстолит. Теперь открыты цифры 20 и 19. И так далее открываем по одной цифре в минуту. В итоге каждая цифра будет экспонирована соответствующее ей количество минут. После экспонирования цифры 1 в течение одной минуты выключаем лампу.

По тому, какие цифры лучше всего перенесутся, мы выясним оптимальное время экспонирования. Время экспонирования зависит от используемых фоторезиста и УФ лампочки, высоты настольной лампы, и ряда других факторов, поэтому у всех оно разное. Само собой разумеется, при изготовлении будущих плат негатив ничем закрывать уже не придется. Нужно будет просто включать лампу на определенное количество минут.

Теперь подцепляем и отклеиваем вторую пленку фоторезиста. Подцепить ее будет проще, если ножницами обрезать фоторезист точно до размеров стеклотекстолита:

Заметьте, что на фоторезисте уже видны цифры. Это характерное свойство фоторезиста Ordyl Alpha. Очень удобно — можно сразу сказать, получилось или нет. Если вы используете другой фоторезист, на этом этапе он может быть все так же одного цвета.

Берем стеклянную или пластиковую посуду. Желательно чистую, а не ту, в которой вы травите медь хлорным железом. Наливаем теплой воды из под крана, разбавляем в ней одну чайную ложку кальцинированной соды. В получившийся раствор кладем заготовку, даем ей там полежать около минуты. Затем берем стеклотекстолит за торцы и аккуратно полощем в растворе до тех пор, пока не смоем все лишнее. Затем промываем заготовку под (слабенькой!) струей воды из под крана.

Результат:

Как видите, у меня оптимальное время экспонирования оказалось равным примерно 15 минутам. При изготовлении плат с очень тонкими дорожками лучше перестраховаться и экспонировать в течение 20 минут.

Затем травим плату в хлорном железе, как обычно (UPD: или лучше при помощи перекиси водорода с лимонной кислотой). Для снятия фоторезиста используем ацетон или его аналог. Я лично пользуюсь средством под названием Degreaser 65. В итоге у меня получилось следующее:

Стоит отметить, что с ростом времени экспонирования фоторезист становится все труднее отмыть.

Остальные шаги, такие, как лужение и сверление отверстий, ничем не отличаются от уже рассмотренного ранее ЛУТ. Теперь, когда мы выяснили оптимальное время экспонирования, можно сделать и настоящую плату. Так, плату для электронных игральных костей я как раз делал при помощи пленочного фоторезиста.

Заключение

Рассмотрим плюсы метода. Главный плюс заключается в том, что можно спокойно использовать всякие TQFP44 (например, ATmega32U4) и не бояться, что все дорожки слипнутся из-за передержанного утюга. Можно использовать любой принтер, хоть лазерный, хоть струйный. Наконец, один негатив можно использовать неограниченное количество раз.

Основной же минус заключается в ограниченном сроке годности фоторезиста. Интернет-магазин доставил мне рулон, срок годности которого истекает через четыре месяца. Быть может, он будет превосходно справляться со своей задачей и по истечении этого срока, этого я пока не знаю. Но для покупки пленочного фоторезиста все же не лишено смысла дойти до оффлайн-магазина ногами. Ко всему этому стоит добавить, что для использования фоторезиста медь на стеклотекстолите не должна быть сильно окислена. Наконец, конкретно в EAGLE при экспорте платы в формат .ps кое-где дорожки могут получиться чуть короче или чуть длиннее. Плату вам EAGLE вряд ли запорет, а вот сделать ее немного другого размера может запросто. Нужно быть внимательным.

В целом, если вы хотите использовать какой-то один метод изготовления печатных плат в домашних условиях, я бы рекомендовал пленочный фоторезист. Это более универсальный метод, и субъективно он более приятен, чем ЛУТ. Учтите однако, что ФР несколько сложнее, и с первого раза может не получаться.

А какой метод предпочитаете вы — ЛУТ или ФР?

Дополнение: Как оказалось, просроченный фоторезист тоже работает, но требует вдвое большего времени экспонирования. Иначе он будет полностью смываться при помещении в раствор кальцинированной соды. Кроме того, для лучшего прилипания старого фоторезиста к меди, ее не лишено смысла прогревать феном (если нет ламинатора).

Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи Как я впервые делал печатную плату при помощи KiCad и Паяем таймер и матрицу из УФ-светодиодов для быстрой засветки фоторезиста.

Метки: Электроника.

eax.me

"Ставим" процесс на пленочном фоторезисте ( глава І, теория)

Другие статьи циклаII. ОборудованиеIII. ПроцессIV. Калибровка

Эта статья открывает давно обещанный цикл статей об изготовлении печатных плат с помощью сухого пленочного фоторезиста. В отличие от предыдущих моих публикаций на эту тему, я постараюсь описать процесс максимально подробно, не полагаясь на наличие какого-либо опыта работы с фоторезистом. Иначе говоря, я постараюсь описать процесс настолько подробно, что бы любой желающий его освоить, мог сделать это с минимальными затратами усилий (но не денег :) ). Должен заранее предупредить, что описанный процесс не самый простой и не самый доступный (с финансовой точки зрения) из возможных, поскольку это не «учебно-тренировочный», а реально применяющийся мной процесс. Главная цель, которая ставилась при отработке этого процесса — максимальная повторяемость результата.

Итак эта часть посвящена теории. Я бы охотно опустил эту часть, но, увы, условия у всех разные, насколько бы подробно не был описан процесс, его придется адаптировать. Делать это без понимания происходящего практически не реально.

Если рассмотреть процесс изготовления платы (точнее, проводников на ней) в самом общем виде, то все сводится к трем этапам — нанесение рисунка проводников каким-либо веществом устойчивым к травящему раствору, собственно травления и снятие защитного вещества. Процесс нанесения рисунка имеет одну особенность — заранее подготовленную разводку (хоть на листочке бумаги, хоть в CAD-е) надо каким-либо образом перенести на фольгу в виде защитного покрытия. Это можно сделать вручную (кто-то еще помнить тушь «Кальмаар»?), непосредственно перенося тонер на фольгу (ЛУТ) или воспользоваться каким-либо видом фоторезиста. Суть всех фоторезистов сводится к одному — на фоторезист экспонируется фотошаблон с рисунком платы в результате чего фоторезист приобретает различные свойства на засвеченных и не засвеченных участках. Собственно, вариантов изменения два: а) в слое фоторезиста под действием света разрушаются химические связи и б) в слое фоторезиста под действием света устанавливаются химические связи, иначе говоря, на участках, куда попал свет фоторезист полимеризуется. Эта разница в реакции на свет обуславливает то, какой фотошаблон нужно использовать. В варианте а) используется позитивный фотошаблон, на котором дорожки напечатаны черным (они защищают фоторезист на этих участках предотвращая разрушение связей). В варианте б) используется негативный фотошаблон, на котором черными являются те участки, которые впоследствии будут вытравлены, а прозрачные участки превратятся в дорожки и полигоны готовой платы. По этой разнице в фотошаблонах фоторезисты типа а) называют позитивными, а фоторезисты типа б) — негативными. Сухой пленочный фоторезист, о котором речь пойдет далее, относится к негативным фоторезистам. После экспозиции фоторезист обрабатывается раствором проявителя, который, собственно, завершает начатое и удаляет фоторезист (либо исходный, либо измененный), после чего плату можно травить. Несмотря на различную химию процессов в разных типах фоторезистов, все те из них, которые используются в любительской практике, растворяются в щелочных (но разных!) растворах.

Важное уточнение: в силу особенностей процессов происходящих в фоторезистов во время экспозиции, он обладает избирательностью к длине волны падающего излучения. Иначе говоря, изменение свойств под действием света возможно только в том случае, когда в падающем потоке света имеется свет с определенной длиной волны. С практической точки зрения этот факт нужно учитывать, поскольку источник света применяемый в процессе экспозиции, должен иметь максимум спекта излучаения как можно более близкий к этой длине волны. К счастю избирательность фоторезиста не настолько остро выражена, что бы сделать точное совпадение спектра лампы и пика чувствительности фоторезиста обязательным. На практике достаточно, что бы максимум спектра излучания лампы и максимум чувствительности фоторезиста были расположены поблизости. Невыполнение этого условия ведет к росту времени экспозиции вплоть до невозможности получения рисунка за разумное время. Замечу, что все используемые в любительской практике фоторезисты имеют пик чувствительности в УФ области, хотя и в разных ее частях, в зависимости от типа и марки фоторезиста.

Разные фоторезисты продаются в разной виде и в разной степени готовности к употреблению. Позитивные фоторезисты чаще всего продаются в жидком виде или уже нанесенными на стеклотекстолит (в англоязычной литературе их, обычно, называют presensitized board). Негативные фоторезисты чаще всего встречаются в виде сухих пленок (отсюда, собственно, и название). В любительских условиях пленка удобнее жидкого фоторезиста, но платы с уже нанесенным фоторезистом еще удобнее. Впрочем, у позитивных фоторезистов есть свои особенности, которые сводят на нет преимущества стеклотекстолита с нанесенным фоторезистом. В частности, довольно агрессивная химия (каустическая сода) применяющаяся при проявке и сдвинутый в сторону более коротких длин волн пик чувствительности, из-за которого применение наиболее доступных источников УФ (люминисцентных ламп) становится крайне неудобным.

Сухой пленочный фоторезист поставляется в виде свернутой в рулон пленки (как не сложно догадаться) шириной около 30см (и длиной насколько денег хватит :) ). Пленка имеет три слоя — транспортную основу (полиэтилен, мягкая, относительно толстая, слегка мутноватая на просвет, легко растягивающаяся пленка), собственно фоторезист и защитную пленку (лавсан, тонкая, твердая, идеально прозрачная пленка). Транспортная основа нужна только для транспортировки пленки и перед нанесением фоторезиста на заготовку снимается. Защитная пленка остается на фоторезисте в процессе экспозици и снимается только перед проявкой.

Поскольку фоторезист у нас отдельно, а стеклотекстолит отдельно, прежде чем заготовку можно будет экспонировать, фоторезист необходимо нанести на плату. Существует несколько различных способов нанесения фоторезиста применяемых в любительских условиях. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, но большинство из них достаточно далеко отходят от режима нанесения фоторезиста предусмотренного производителями фоторезиста — накатывание горячими валами под давлением. В итоге не всегда удается добиться надежной адгезии фоторезиста к меди, что приводит подтравливанию дорожек. Применение способа нанесения максимально приближенного к промышленному дает значительно более качественный результат. Второй проблемой, которая непосредственно связана с этой, является подготовка стеклотекстолита к нанесению фоторезиста. Традиционно применяемая в любительской практике зачистка мелкой наждачной бумагой приводит к неплотному прилеганию фоторезиста и, как следствие, к подтравливанию или перетравливанию дорожек. К счастью эта проблема достаточно просто решается отказом от использования наждачной бумаги и переходом к использованию мягких абразивов в составе моющих средств.

Рассмотрим более детально процесс экспозиции, то есть формирование изображения на фоторезисте. Существует два различных способа формирования изображения, проэкционный и контактный. Проэкционный способ, как не сложно догадаться, использует проектор, то есть оптическую систему, проектирует изображение на фотошаблоне на фоторезист. При проэкционном способе фотошаблон может отличаться (и зачастую отличается) от требуемого размера изображения. Для контактного способа применяются фотошаблоны в точности соответствующего размера, а сам фотошаблон непосредственно накладывается (контактирует, отсюда, собственно, и название метода) с фоторезистом. На приведенном ниже рисунке изображен в разрезе «бутерброд» из фотошаблона, фоторезиста и заготовки платы.

Показанная ситуация является идеальной с точки зрения засветки фоторезиста, УФ излучение представляет собой поток паралленьных лучей и падает строго перпендикулярно поверхности фотошаблона. На практике картина выглядит несколько иначе:

Как не сложно заметить, имеет место засветка под рисунок фотошаблона обусловленная множеством факторов — дифракцией, неплотностью прилегания фотошаблона, вполне заметной толщиной самого фоторезиста и защитной пленки на нем, наконец, непараллельностью лучей в самом потоке УФ. Все эти факторы необходимо учитывать и по возможности компенсировать или устранять. Неплотность прилегания фотошаблона устраняется усилением прижима или применением вакуумного прижима. Рисунок на фотошаблоне располагается на той его стороне, которая ложится на фоторезист, для чего фотошаблон делается в зеркальном отображении по сравнению с рисунком платы. Для устранения или ослабления влияния остальных факторов (кроме дифракции, она, увы, может быть устранена, в данном случае, только если толщина фоторезиста и защитной пленки будет равна нулю), необходимо получить поток излучения с максимально возможной параллельностью лучей. На практике в любительских условиях этого можно достичь двумя способами — применением специальных конструкций отражателей + фильтрацией расходящихся лучей (весьма подробно об подобных конструкциях рассказано в статье, линк на которую расположен тут) или просто отнесением ламп на максимально возможное расстояние. Второй способ проще в реализации, но приводит к существенной потере мощности излучения. Впрочем, даже при расстояниях в 1 метр (чего вполне достаточно) и применении нескольких ламп, время экспозиции остается вполне приемлемым (в пределах нескольких минут).

Вторая, не менее существенная проблема заключается в том, что фотошаблон у нас далеко не идеальный. Это приводит к тому, что при длительной экспозиции фоторезист начинает засвечиваться и там где не должен. Для решения этой проблемы используется так называемое дубление фоторезиста после проявки. В любительских условиях это делается повторной экспозицией заготовки после проявки (уже без фотошаблона) в течении времени в несколько раз превышающего длительность первой экспозиции.

Следующий, не менее важный этап в нанесении рисунка это проявка. Как я уже писал выше, проявка делается в щелочных растворах. Для сухого пленочного фоторезиста в промышленности применяется слабый раствор кальцинированной соды. В любительских условиях вместо него также применяется раствор силикатного клея (жидкого стекла). Считается, что раствор силикатного клея более толерантен к передержкам в процессе проявки. В процессе проявки незасвеченный фоторезист растворятся и открывает те участки платы, которые будут вытравлены. Основная проблема на этом этапе — неполная проявка или неполное вымывание незасвеченного фоторезиста. Проблема усугубляется тем, что остатки фоторезиста практически прозрачны и обнаружить их визуально крайне сложно. Абсолютно надежного метода решения этой проблемы нет, но ее можно свести практически в ноль тщательным подбором режимов проявки.

Надеюсь это краткое теоретическое вступление позволит получить общее представление о процессе и проблемах с которыми приходится сталкиваться во время его использования. В следующей статье этого цикла речь пойдет о необходимых материалах и оборудовании.

we.easyelectronics.ru

Страничка эмбеддера » Впечатления от использования пленочного фоторезиста

Я протестировал недавно заказанный фоторезист и составил своем мнение о нем. Перед окончательным вердиктом хочу рассказать, как я делал тестовую плату. Если не интересно, можно сразу перейти к “выводам”.

resist3

Первая проблема, с которой я столкнулся – это напечатать негатив в альтиуме. Замечу, что это проблема исключительно альтиума. К примеру, в более распространенном Sprint-Layout для этого есть простая “юзер-френдли” галочка. Так, что этот момент для многих окажется несущественным.

Фотошаблон, как всегда, печатал на кальке. После этого повышал контрастность феном, как я описывал в своей методике для аэрозольного фоторезиста

resist1

Пленочный фоторезист состоит из трех слоев: сверху-вниз – лавсановая пленка, сам фоторезист, полиэтиленовая пленка. Почему-то, народ называет полиэтиленовую пленку “матовой”. Она действительно немного более матовая, чем лавсановая, но невооруженным глазом этого не заметно.

Для того, чтобы определить где какая пленка, нужно снять их обе (это сложно) и попробовать растянуть. Полиэтилен легко тянется, лавсан – не тянется вообще. После этого нужно запомнить с какой стороны полиэтилен. У меня он оказался на внутренней стороне фоторезиста (на той, которая ближе к центру, когда резист закручен в рулон).

Отрезать нужное количество резиста проще всего канцелярским ножом, используя кусочек текстолита как шаблон, а под резист положив ваш любимый гламурный журнал.

Теперь отдираем полиэтиленовую пленку. Этот момент мне показался сложным. Я взял иголочку и немного поцарапал лист фоторезиста со стороны полиэтилена – он начал расслаиваться и тогда я подцепил пинцетом полиэтилен.

Подготавливаем заготовку. Я брал кусок текстолита и чистил его мелкой наждачкой с хозяйственным мылом. В отличии от методики с аэрозолем (где вода должна покрывать заготовку тонким слоем), тут вся вода должна скатываться с заготовки. Сушу заготовку феном.

Теперь, что касается накатывания фоторезиста. Его почему-то все боятся. Ничего сложного тут нет, этот процесс значительно проще, чем снять пленку. Фотографии я сделать забыл, поэтому придется читать кучу нудного текста без картиночек.

Итак, отдираем немного полиэтилена от резиста и кладем его на плату. Выравниваем и приклеиваем самый краешек. Придавливая пальцами, разравниваем его. Далее, потихоньку отдирая полиэтилен (по 1см где-то), потихоньку приклеиваем весь резист к плате. Ключевой момент тут в том, что не нужно отдирать весь полиэтилен сразу, иначе получатся пузырьки.

После этого, я намочил фотошаблон транспарентом (как и в аэрозольной методике) и “приклеил” его к заготовке.

Далее, светил УФ лампой 10минут. Многим, кто пользуется пленочным резистом это покажется очень много, но нужно иметь ввиду, что: Во-первых, у меня большое расстояние до лампы, а во-вторых, у меня довольно контрастный фотошаблон. Чем больше контраст – тем меньше вероятность пересветить.

Далее нужно отодрать лавсановую пленку. Оказалось, это самая сложная процедура. Я подцеплял пленку иголкой и немного подымал. Если цепляешь пленку не правильно — она моментально рвется (толщина то мелкая). Тут придется потренироваться.

Проявлял в “кроте”. Концентрация 4кубика крота на 400мл воды. Проявляется довольно долго – пару минут. В конце нужно взять ватный тампон и протереть всю плату. Из-за толстого слоя резиста, проявленный резист плохо удаляется из тонких зазоров между дорожками.

resist2

После травления, оказалось, что резист очень сложно удалить наждачкой – он очень твердый! Я решил “перепроявить” его и кинул в сильно концентрированного “крота”. Резист слез мгновенно.

Еще я думал, что сложно будет совместить слои плату по реперным отверстиям – ведь это нужно черной точкой закрыть дырочку и сделать это нужно через слой резиста (фотошаблон-то негативный). На практике это оказалось очень просто и слои совпали очень точно.

 

Итак, выводы

Пленочный резист хорош простотой. Никакого геммора с распылением – накатывать его очень просто. Он хорош скоростью – засветка 10минут, за это время как-раз можно приготовить проявитель и посмотреть в аську. Никакой сушки – это тоже зачетно.

Недостатки – он очень толстый, поэтому разрешающая способность низка. Я бы сказал, что с фоторезистом от Ворона реально выдерживать норму дорожка/зазор : 0.3/0.3, я делал зазор 0.2, за что поплатился тремя “перемычками” от не проявленного резиста. Перемычки пришлось резать, чего с аэрозольным резистом никогда не было.

Марка резиста мне не известна (как и его толщина).–Толщина на глаз – 50мкм. В природе существуют пленочные резисты намного меньшей толщины (еще бы, 99% промышленного производства плат на основе пленочного резиста сейчас, жидкий только при производстве микросхем используют).

Итак, вердикт. Если вам не нужны дорожки тоньше 0.3мм, то пленочный резист – идеальный выбор. Он намного проще в освоении, чем аэрозоль, и дает превосходные результаты. Если нужны нормы поменьше, то нужно либо что-то изобретать (слышал, что народ его зубной щеткой чистит при проявке, к примеру) либо искать пленку потоньше.

Кстати о запахе. Запах пленки намного противнее запаха аэрозоля. Не знаю, что из них вреднее для здоровья, но факт остается фактом.

Стоит иметь ввиду, что все, что написано в статье – мои собственные выводы, которые могут поменяться буквально завтра, и что я — не большой спец в производстве плат с помощью пленочного резиста.

bsvi.ru

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста. » Хабстаб

Любимое дело должно приносить удовольствие, иначе это нелюбимое дело и заниматься ним нет смысла. Но не всегда всё сразу получается...

Многократные попытки изготовить с помощью ЛУТа качественную печатную плату с дорожками и зазорами 0.3мм, успехом так и не увенчались и дело не в том, что не получалось изготовить плату, платы делал и они работали, но процесс этот был мало приятен потому, что от раза к разу давал разный результат. А хотелось получать удовольствие от любимого дела, поэтому на выбор было два решения вопроса, первое купить ламинатор и продолжать экспериментировать с ЛУТ, второе — перейти на плёночный фоторезист. Но против ЛУТа было несколько аспектов: найти у себя в городе нужный ламинатор так и не удалось, также с помощью ЛУТа не удавалось получать красивые полигоны, а при использовании фоторезиста этот вопрос отсутствует, поэтому всё чаще стал задумываться о переходе на фоторезист. Потом наткнулся на одно видео где показывали как делают печатные платы на производстве и таки да, там использовали плёночный фоторезист, это видео поставило точку в моих размышлениях.

Но тут то же оказалось не всё так просто, найти плёнку(Lomond для лазерных принтеров) для распечатки фотошаблона в своём городе не удалось, но за то её запросто можно было купить в соседних городах, там она и была куплена, а также была куплена ультрафиолетовая лампа(ZW9D12A-S144 | PL-S 9W 08 4P 2G7), цоколь 2G7.

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.Сам фоторезист был заказан на али, когда он пришёл сразу принялся за дело.

1. Распечатка фотошаблона.Сразу надо сказать, что распечатывать рисунок надо на шероховатой стороне пленки. И ещё хотелось бы отметить, что фоторезист негативный, то есть надо засвечивать те места где должна остаться медь. Это значит, что привычный для ЛУТа шаблон надо инвертировать. Так как схемы и платы рисую в eagle cad, там же для создания негативного шаблона использую скрипт PS_inverted. Делается это так:

  1. Заходим в меню File->CAM Processor
  2. В поле устройство выбираем PS_INVERTED
  3. Указываем имя файла с расширением .ps
  4. Снимаем галочку заполнение площадок, иначе все отверстия в центре площадок будут залиты. То есть площадки будут, а отверстий в центре не будет.
  5. Справа выбираем нам нужные слои
  6. Ставим галочку Mirror если это верхняя сторона
  7. Конвертируем
  8. Открыть полученный файл можно с помощью Corel Draw
Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.

Что касается принтера, пользуюсь HP1102w, сразу скажу даже с новым картриджем печатает он неважно и применение карбоклинера, для затемнения шаблона, как советуют в интернете помогает совсем чуть-чуть, поэтому если фотошаблон просвечивается, советую не тратить время и сразу купить density toner.

Тут же хотелось бы сказать про совмещение двух слоёв с целью повысить контрастность. При распечатке одного и того же шаблона принтер каждый раз печатает чуть по-разному, если дорожки достаточно толстые этого можно и не заметить, но если дорожки хотя бы 0.3 с зазором 0.3, то при совмещении двух слоёв, за счёт небольшого несовпадения они станут ещё тоньше, что явно не на пользу. Это эффект может проявляться так, например, на плате которую делал задачей номер один было совместить два шаблона, чтобы хорошо получились выводы МК, но после их совмещения в с другого края платы некоторые дорожки чуть смещались, тогда то и понял что это не вариант и купил карбоклинер

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.но как оказалось он не дает желаемого результата.До обработки карбоклинеромИзготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.После обработки карбоклинеромИзготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.А такой результат получается если переборщитьИзготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.2.Подготовка текстолита.Здесь всё однозначно, на одном из форумов удалось вот что найти.Ниже привожу рекомендации специалистов ОАО "Диазоний" по поводу отслаивания дорожек при сушке:--------------НАЧАЛО ЦИТИРОВАНИЯ---------------------------На Ваш вопрос отвечаем, что основной причиной шелушенияфоторезиста на этапе проявления печатных плат является недостаточнаяадгезия между фоторезистом и медной фольгой.Как правило, это происходит из-за некачественной подготовкимедной поверхности печатной платы: плохой зачистки или недостаточногообезжиривания. Плату зачищают шкуркой (нулевкой), затем декапируют10%-ным раствором серной кислоты. Перед нанесением фоторезистанеобходимо проверять качество подготовки поверхности методом смачивания.Хорошо очищенная поверхность заготовки должна удерживать плёнку воды подуглом 60^о в течение 30 сек.Нанесение фоторезиста проводят на подогретые до 80-100 ^о Сзаготовки при температуре валков ламинатора 110-115 ^о С со скоростью0,5 – 1 м/мин. Если прикатываете без ламинатора, то платы грейте до110-120^ о С и прикатываете обрезиненным валиком (фотографическим).Для увеличения адгезии можно рекомендовать выдерживаниезаготовок с нанесённым фоторезистом в термошкафу в течение 8-10 мин притемпературе 60-80 ^о С.Другим способом увеличения адгезии является мокрый способприкатки: холодные зачищенные платы смачивают водой, прикатываютфоторезист при температуре валков ламинатора 110-115^ о С, затемвыдерживают в термошкафу при температуре 80-90^ о С в течение 10-15минут. Перед экспонированием платы выдерживают не менее 30 минут.Время экспонирования подбирается опытным путём, фоторезистработает в интервале длин волн 320-420 нм (ДРТГ, ДРТШ). Послеэкспонирования заготовки выдерживают 30 мин. для завершенияфотохимической реакции. На лампах ДРЛ никто не работает. У Васпроисходит уже термозадубливание слоя, он пересушивается, он конечношелушится. У нас лампа ДРТШ 250 Вт и экспонируем 30-40 сек с расстояния22 см.Проявление фоторезиста проводят 1-2 %-ным растворомкальцинированной соды при температуре 15-20 ^о С, завышение температурыраствора до 30-35 ^о С нежелательно, и также может быть причинойшелушения фоторезиста.Если соблюдать технологию изготовления платы, то адгезия кплате очень высокая.--------------КОНЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ---------------------------

Серную кислоту использовать не стал, чтобы с дома не выселили, поэтому просто зачищаю плату наждачкой, затем сыплю порошкового чистящего средства и растираю его до тех пор, пока заготовка не будет удерживать плёнку воды под углом 60^о в течение 30 сек. Это очень важно!!!Запечатлить водяную плёнку так и не удалось.

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.

3.Накатка фоторезиста.Отрезаем нужный по размеру кусок фоторезиста, с помощью двух кусков скотча наклеенных перпендикулярно друг другу,

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.отклеиваем матовую плёнку и наклеиваем фоторезист на край платы, дальше будем накатывать.

По поводу мокрого способа, если накатывать на мокрую плату, то легче избежать пузырьков, но из-за того что вода не дистиллированная при нагреве вода испарялась и на плате оставался осадок, поэтому накатываю на сухую.По поводу матовой пленки, чтобы понять с какой она стороны надо взять небольшой кусочек фоторезиста и с помощью скотча, отклеить пленку с обеих сторон, посмотрев сразу на обе сразу станет понятно какую из них называют матовой, а какую глянцевой.

Ламинатора у меня нет и фотовалика тоже, нагревать плату перед накаткой пробовал, и тут есть подвох, к нагретой плате фоторезист прилипает мгновенно и при попытке его отклеить рвётся, поэтому исправить косяки уже не получится.

В итоге пришёл к такому способу: наклеиваю фоторезист, разглаживая его руками, не допуская появления пузырьков, можно разглаживать кредиткой, но мне удобнее руками. Затем, если плата двусторонняя через лист А4 глажу заготовку утюгом в течение 7 сек нагретым до 80 градусов, если односторонняя, то через лист А4 глажу противоположную сторону, чтобы всё таки, как советовали выше, прогревать текстолит, при этом фоторезист чуть темнеет. Но тут надо проявить аккуратность, фоторезист нельзя перегревать, от перегрева он слипается, становится в крапинку и на слое фоторезиста появляются окошки, через которые видно фольгу.

4.Засветка.После того как фоторезист наклеен, переходим к засветке, для этого понадобится фотошаблон, ультрафиолетовая лампа, и оргстекло. На заготовку с наклеенным фоторезистом ставим фотошаблон, шероховатой стороной(на которой распечатан рисунок) к фоторезисту, затем сверху накрываем стеклом. Важно чтобы стекло хорошо прижимало фотошаблон к заготовке, для этого по краям стекла ставят утяжелители. Что касается времени засветки, то оно подбирается экспериментально, об этом можно почитать в тут, у меня время засветки составляет 3 минуты, расстояние до лампы 30 см.Если недосветить, то при проявке весь фоторезист смоется с платы, если пересветить, то будут сильные боковые засветы.

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.5.Проявка.После того как плата засвечена, на ней появился рисунок, это особенность данного фоторезиста, он индикаторный, надо снять глянцевую плёнку, поддев её скотчем и можно проявлять.Сначала проявлял в растворе крота с водой(крот — жидкость для промывки труб), везде по-разному пишут его дозировку, оно и правильно, реальную концентрацию едкого натра в кроте знает только производитель, поэтому от проявки в кроте отказался. Но если надо проявить и есть только крот, тогда по пару капель надо добавлять крота в воду, помешивая при этом раствор и смотреть когда появиться белый налёт на плате, говорящий о том, что проявка началась и больше добавлять крота не надо. Сразу скажу это нудно, капать по пару капель и ждать, а ждать можно долго, а если переборщить фоторезист смоется с платы.

В итоге перешёл на кальцинированную соду и разбавляю её 1 столовую ложку на пол-литра воды. Наибольшее количество вопрос возникло именно на этом этапе, покачивая плату в растворе и периодически подавая на неё воду под давлением с крана, с расстояния 30-40см, добивался того чтобы весь не засвеченный фоторезист удалился с платы, затем ставил плату на досветку на время превышающее время засветки в 2 раза и кидал в хлорное железо. Первый раз когда так сделал, плата не хотела травиться сутки. Пошёл в магазин купил новое хлорное железо, результат тот же фоторезист начал слазить, а плата не травится, тогда промыл плату поставил сушиться, когда плата высохла, увидел что там, где должна быть голая медь есть какой-то белый налёт.

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.Расцарапал его скальпелем и кинул в хлорное железо, в тех местах где расцарапал медь протравилась.

Вопрос в том, что это за налёт и откуда он появляется? Здесь могу лишь предположить что это клей, потому как при двойном шаблоне он то же оставался.

Как его смыть? Смыть его можно тем же порошковым чистящим средством, которым чистилась поверхность платы, он отлично смывается.

Теперь вопрос в том как увидеть где он смылся, а где нет? ну не сушить же каждый раз плату, а иначе он не виден. Для этого использовал фонарик с белым светодиодом, в темноте при свете фонарика он отлично виден и можно отследить где он смылся, а где нет.

А вот так выглядит плата после проявки.

Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.6.Травление.Травил плату в хлорном железе, лудилась она химическим способом, итог виден на фото.Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста.

Поиск в интернете показал, что ещё несколько человек сталкивалось с такой же проблемой и судя по всему, на этом забрасывали фоторезист. Чтобы сделать однозначный вывод в чём была проблема в следующий раз закажу фоторезист в другом месте, а пока буду работать с этим.

Лампочку покупал тут.Плёнку покупал тут.Фоторезист покупал тут.

hubstub.ru


Sititreid | Все права защищены © 2018 | Карта сайта