Die Herstellung einer Platine

Für größere Schaltungen empfiehlt sich das ätzen einer Platine. Es gibt zwar Firmen, die das professionell machen, dafür aber sehr viel Geld verlangen. Für Prototypen wenn man mal schnell eine kleine Platine braucht lohnt sich das also überhaupt nicht.

Fürs selber ätzen gibt es zwei Möglichkeiten:

 

1. Das Layout mit einem ätzfesten Stift direkt auf die Platine zeichnen und ätzen.

Diese Methode eignet sich nur für einfache Layouts. Dünne Leiterbahnen oder gar eine Durchführung zwischen zwei IC Beinchen ist völlig unmöglich.

 

2. Die fotografische Methode.

Hier wird das Layout mit einem PC erstellt und ausgedruckt. Der Ausdruck erfolgt auf normales Papier oder Transparentfolie. Deshalb sind sehr dünne Leiterbahnen möglich. Auch das herstellen einer doppelseitigen und durchkontaktierten Platine ist möglich.

 

Belichten:

Als erstes braucht man natürlich das Layout. Entweder liegt es als Kopie oder im Computer vor, oder es muss erstellt werden. Dafür eignen sich Programme wie "Layout"; "Target"; "Eagle" und ähnliche.

Wenn das Layout in Orginalgröße auf Folie vorliegt, kann man damit direkt die Platine belichten:

Zuerst wird von der bereits auf passende Größe zugeschnittenen Platine die Schutzfolie entfernt. Nun legt man die Vorlage seitenverkehrt auf die Platine und beschwert mit einer dünnen!!! Glasplatte. Jetzt wird belichtet. Die Belichtungszeit hängt von der Stärke der UV-Strahlung, von der dicke der Folie und der Glasplatte und vom Abstand der Lampe zur Platine ab, und beträgt zwischen 1 und 5 Minuten. Die genaue Zeit muss man ermitteln.

Falls das Layout auf normalem Papier vorliegt, braucht man einen kleinen Trick:

Man legt das Layout wieder seitenverkehrt auf die Leiterplatte, und besprüht reichlich mit "Pausklar21" von "Kontakt Chemie". Nachdem man zügig alle Luftblasen beiseite gestrichen hat, kann man nun ohne Glasplatte belichten, da das Layout und Platine aneinander haften. Nach dem belichten wird die Platine gut unter fließendem Wasser abgespült. Aber Vorsicht, dass man nicht den Photolack zerkratzt!!! Es ist auch darauf zu achten, dass die Platine möglichst wenig dem Licht ausgesetzt wird.

 

Entwickeln:

Zum entwickeln benutzt man entweder einen käuflich angebotenen Entwickler, oder Ätznatron. Den pulverförmigen Entwickler bekommt man z.B. von der Firma Seno. Wenn man häufig Platinen herstellt, lohnt es sich, eine Dose Natriumhydroxid zu kaufen. Aber Vorsicht: Natriumhydroxid zieht Wasser aus der Luft an und zerläuft. Außerdem ist es hochgradig Ätzend. Eine 10% Lauge frisst sich durch einige Kunststoffe und vor allen durch Glas! Zur Aufbewahrung darf man nur spezielle Laborflaschen Verwenden. Am besten ist es, wenn man sich den Entwickler immer frisch herstellt:

1 Teelöffel Natriumhydroxid auf 1/2 Liter lauwarmes Wasser

Wenn man anderen Entwickler benutzt richtet man sich immer nach den Angaben auf der Packung. Der Entwickler sollte innerhalb einer Woche aufgebraucht werden.

Zum entwickeln legt man die belichtete Platine in eine flache Kunststoffschale, und gießt so viel Entwickler nach, bis die Platine gerade bedeckt ist. Jetzt wird geschwenkt! Das ganze solange, bis man die Leiterbahnen mit deutlichem Kontrast erkennen kann. Die Platine wird aus dem Entwickler genommen und wieder gründlich unter fließendem Wasser abgespült. Vorsicht: Nicht den Fotolack zerkratzen!!!

 

Ätzen:

Jetzt ist es fast geschafft. Der Fotolack der auf der Platine geblieben ist, schützt die Leiterbahnen vor der Säure. Alle hellen Kupferflächen werden weggeätzt. Als Ätzmittel eignen sich:

Eisen III Chlorid, Natriumpersulfat, Amoniumpersulfat, Salzsäure/Wasserstoffperoxyd, Seno Feinätzkristall

Von Amoniumpersulfat kann ich nur abraten. Zum ersten ist es sehr Umweltschädlich, und die Ätzgeschwindigkeit ist nicht hoch genug. Das bedeutet, dass die Leiterbahnen unterätzt werden können, und das soll ja grade vermieden werden. Auch Natriumpersulfat und das Feinätzkristall sind zwar saubere Ätzmittel, dafür aber nur bei hohen Temperaturen (50C) zu gebrauchen. Ätzzeit bis zu 30min.

Eisen III Chlorid ist bei Erwärmung ein sehr gutes Ätzmittel! Allerdings hinterlässt es rotbraune Flecken die man kaum aus Kleidung oder Arbeitsplätzen entfernen kann (siehe Tips). Ätzzeit 5min.

Die zweite brauchbare Alternative ist ein Gemisch aus Salzsäure und Wasserstoffperoxyd. Es hinterlässt keine Flecken, jedoch entwickelt es bei Gebrauch einen stechenden Salzsäure und Chlorgeruch. Das eigentliche Ätzmittel ist die Salzsäure. Das Wasserstoffperoxyd dient nur als Katalysator. Das "Rezept" für 1 Liter Ätzmittel steht weiter unten. Ätzzeit 30sec-5min.

Für normale Ansprüche ist wegen der unproblematischen Benutzung und des günstigen Preises FeCl3 vorzuziehen. Zum ätzen legt man die entwickelte Platine wieder in eine flache Schale, oder in eine Küvette. Nun füllt man mit Ätzmittel auf, und bewegt die Platine bzw. schaltet eine Luftpumpe ein. Nach einigen Minuten sollten sich auf der Leiterplatte nur noch die Leiterbahnen befinden. Wenn es so ist wird die Platine gründlich unter fließendem Wasser gespült. Sollten sich allerdings noch Kupferreste auf der Platine befinden, wird sie weiter geätzt.

Nach dem Ätzen und Spülen wird die Platine vom restlichen Photolack befreit. Das geht am besten mit Brennspiritus. Er wird auf die Platine getropft und mit einem Papiertuch kräftig verrieben. Wenn alles gelungen ist, haben die Leiterbahnen keine Unterbrechungen und sehen kupfrig glänzend aus.

Zum Schluss wird die Platine noch ordentlich gebohrt:

0,8mm für ICs ;Widerstände und Kleindioden

1mm für Elkos ; Lötnägel ; große Widerstände oder Dioden

1,2mm für Riesen Bauteile

Als allerletztes kann man noch mit "Lötlack SK10" von "Kontakt Chemie" beschichten. Er verbessert die Lötfähigkeit.

 

HCL/H²O²- Ätzmittel

1/2 Liter 30%ige Salzsäure HCL

1/2 Liter Wasser

1 Flasche Wasserstoffperoxyd H²O²

Man gießt die Salzsäure in das Wasser, und rührt beides gut um. Dann wird das ganze in das Ätzgerät gefüllt, und je nach Bedarf 3-4% H²O² hinzugefügt.

 

Entfernen von FeCl 3 Flecken:

Entweder Rostfleckenentferner oder einen Spezialreiniger für diese Flecken (Bürklin)

 

Achtung:

Man darf die nötigen Schutzmaßnahmen für den Umgang mit Säuren und Laugen nicht vergessen! Auf jeden fall sollte man Handschuhe Tragen. Eine Schutzbrille ist dringend zu empfehlen. Die Mengenangaben auf keinen Fall ändern: Wenn ein Ätzgerät überkocht, ist mit der heißen Säure nicht zu Spaßen!

Natriumhydroxid ist ätzend!!!

Salzsäure ist ätzend!!!

Wasserstoffperoxyd ist ätzend!!!

Sonstige Entwickler und Ätzmittel sind ätzend und z.T. giftig!!!

Nur in gut gelüfteten Bereichen arbeiten!!!

Diese Anleitung beruht auf meine eigenen Erfahrungen. Ich kann also keine Erfolgsgarantie geben. Außerdem arbeitet jeder auf eigenes Risiko. Wenn irgendetwas passiert ist es nicht meine Schuld!!!



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