Изготовление печатной платы при помощи фоторезиста PHOTEC H-9030
on 09.01.2016 at 16:35Здравствуй, многоуважаемый читатель!
Прошёл уже хоть и не весь год, так Новый Год уж точно, с момента моего последнего поста к Вам. У меня появилось несколько свободных деньков, и я решил воплотить в реальность некоторое электронное устройство. После разработки примитивной схемки вопрос встал в изготовлении печатной платы. Предо мною возник выбор — либо лазерно-утюжный метод (ЛУТ) успешно освоенный мною, либо же новый метод с использованием фоторезиста. Я хорошо знаю минусы ЛУТа. В первую очередь это низкая разрешающая способность. Можно много говорить, но если вкратце, то мне захотелось изготовить более-менее качественную плату, испытав новую технологию. Ниже, представлен минимум текста с множеством картинок. Прошу к столу!
Сначала, подготовительные работы. Для успешного освоения нам понадобится:
- Рисунок печатной платы (я делал в KiCad),
- Лазерный или струйный принтер (лазерный в моём случае),
- Прозрачная плёнка для печати на соответствующем типе принтера,
- Скотч (прозрачный в моём случае),
- Ножницы канцелярские (у меня синие),
- Лампа ультрафиолетовая (у меня EBT-01),
- Толстое стекло (я брал полку из холодильника),
- Две полулитровые банки вкусного варенья (яблочное и малиновое),
- Утюг с возможностью регулировки температуры,
- Стеклотекстолит фольгированный,
- Ножницы по металлу,
- Наждачная бумага М40, «нулёвка»,
- Листок А4,
- Пищевая сода или же NaHCO3 (да-да, именно её я использовал),
- Гидроксид натрия NaOH,
- Хлорное железо FeCl3,
- Вода H2O,
- Чуть-чуть больше чем «немного» мозгов и терпения.
Приступим…
- Вырезаем ножницами по металлу плату необходимого размера из фольгированного стеклотекстолита
- Обрабатываем поверхность платы с помощью наждачной бумаги:
Руками зачищенную поверхность лучше не трогать.
- Вырезаем фоторезист по размеру платы и, сняв плёнку с одной из сторон, прикладываем этой открытой стороной фоторезист к плате:
Можно зафиксировать фоторезист на плате с помощью маленьких кусочков скотча по краям.
- Кладём полученный «бутерброд» на дощечку, покрытую тканью (это нужно для хорошего прогрева платы) и включаем утюг на низкую температуру (порядка 100~150 градусов по Цельсию или первая позиция на регуляторе):
- Накрываем плату листочком А4 сложенным пополам и начинаем проглаживать:
Лично я делал три подхода по 20 секунд с перерывами в 5 секунд. С этим каждому нужно потренироваться самому. Задача всего этого в том, чтобы фоторезист «внедрился» в поры «зашкуренной» медной оболочки. Одновременно с этим нужно не перестараться с прогревом, ведь можно испортить фоторезист.
- Печатаем рисунок платы на прозрачной плёнке (получим т.н. фотошаблон) в 2х экземплярах и вырезаем по размеру платы. Зачем в 2х экземплярах? Принтера печатают плохо и чёрный цвет вместо того, чтобы не пропускать ультрафиолет будет частично пропускать его. Если брать 2 листа и положить один на другой, то «просветка» будет значительно меньшей.
- Накладываем на прогреваемый ранее «бутерброд» сначала первую распечатку фотошаблона, потом вторую:
Из фотографии можно увидеть фиксаторы скотча — они сильно помогают удерживать 2 фотошаблона.
- Берём самую «ценную» книгу, на неё кладём наш «бутерброд», потом стекло (полка из холодильника) — прижимаем двумя полулитровыми банками варенья (ни с чем другим не пробовал и не могу утверждать, что с другим балластом получится тот же самый результат). Каким-нибудь способом закрепляем ультрафиолетовую лампу над полученной инсталляцией:
После этого включаем лампу и ждём некоторое время (в моём случае 5 минут, об этом детальнее я напишу в послесловии).
- Разбираем инсталляцию и снимаем с бутербродного фоторезиста вторую и последнюю защитную плёнку:
- Получаем стеклотекстолитовую плату, покрытую фоторезистом, засвеченную в местах, где должны быть дорожки:
Даём некоторое время «остынуть», необходимое фоторезисту. По инструкции это 15 минут.
- Пока «остывает» фоторезист готовим раствор соды (чайная ложка на 100 грамм воды). Выждав необходимое для фоторезиста время, бросаем плату в раствор соды:
Ожидаем минут 10, пока не растворятся прозрачные области.
- Достаём плату и промываем обычной водой из-под крана:
- Получаем промежуточный результат:
- Настал черёд «растворить» (тут присущ химический процесс или же травление, другими словами) открывшиеся области меди. Для этого готовим раствор хлорного железа (того, что FeCl3). Концентрация — согласно инструкции на упаковке. В любом случае не страшно ни «переборщить», ни «недоборщить». От концентрации будет зависеть только время травления. В моём случае это время составило 40 минут (хотя можно было бы и за 15-20 минут справиться). Бросаем плату в раствор:
- Спустя 40 минут получаем:
- Ещё спустя 40 минут, нужных для удаления треугольника от скотча, получаем:
- Остаётся только очистить полученные медные дорожки от «прилипучего» фоторезиста. Для этого используют гидроксид натрия NaOH:
Время выдержки составляет приблизительно 5 минут. Передержать невозможно.
- В результате, получаем симпатичную плату:
и
Кстати, слева на рисунке изображен результат инженерного просчёта, допущенного мною. Рисунок, распечатанный на прозрачной плёнке, был успешно приложен к плате не той стороной во время засветки ультрафиолетом. Не повторяйте это дома!
Послесловие. Как и обещал, расскажу детальнее об определении времени, необходимого для нормальной засветки ультрафиолетом платы. Для этого достаточно провести эксперимент. Распечатываем на прозрачной плёнке числа от 1 до 10, прикладываем рисунок на плату покрытую фоторезистом (иными словами процедура, описанная в этой статье). Готовимся к засветке ультрафиолетом. Для этого покрываем «бутер» чем-то непрозрачным. Включаем лампу и каждую минуту сдвигаем непрозрачный объект на одно число. Показываем числа начиная с 10. После 10ти минут получаем: Снимаем плёнку:
Ожидаем 15 минут, бросаем полученное произведение искусства в раствор пищевой соды и ещё после 10 минут ожидания и промывки под струей воды имеем:
Полученное характеризационное изображение можно использовать для определения времени необходимого для засветки ультрафиолетом. В этом случае, проблемы начались после 5ой минуты, а значит, время засветки не должно превышать 5 минут.
Вот собственно и фсьо!
Удачи!
Ножницы по металлу??? Ну это только для очень ленивых! Лучше резак самодельный из обломка ножовочного полотна
Наждачная бумага??? Ну только если медь «позеленела»!!! Я пользуюсь «Туалетным Утёнком»