HowToDoIt

Здравствуй, 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…

1. Вырезаем ножницами по металлу плату необходимого размера из фольгированного стеклотекстолита
2. Обрабатываем поверхность платы с помощью наждачной бумаги: Руками зачищенную поверхность лучше не трогать.
3. 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.
4. 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):
5. 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.
6. 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.
7. Накладываем на прогреваемый ранее «бутерброд» сначала первую распечатку фотошаблона, потом вторую: Из фотографии можно увидеть фиксаторы скотча — они сильно помогают удерживать 2 фотошаблона.
8. 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).
9. Разбираем инсталляцию и снимаем с бутербродного фоторезиста вторую и последнюю защитную плёнку:
10. Получаем стеклотекстолитовую плату, покрытую фоторезистом, засвеченную в местах, где должны быть дорожки: Даём некоторое время «остынуть», необходимое фоторезисту. По инструкции это 15 минут.
11. 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.
12. Достаём плату и промываем обычной водой из-под крана:
13. Получаем промежуточный результат:
14. 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:
15. Спустя 40 минут получаем:
16. Ещё спустя 40 минут, нужных для удаления треугольника от скотча, получаем:
17. Остаётся только очистить полученные медные дорожки от «прилипучего» фоторезиста. Для этого используют гидроксид натрия NaOH: Время выдержки составляет приблизительно 5 минут. Передержать невозможно.
18. 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!