Изготовление печатной платы при помощи фоторезиста
Дата: 22 Марта 2013. Автор: Алексей
Помню я как в конце восьмидесятых годов, когда я учился в школе, выписывал журнал "Юный техник" и была в одном из номеров схема цветомузыки подключаемая к магнитофону "Электроника". Как я загорелся ее собрать. С трудом нашел гетинакс с медью, взял у матери лак для ногтей и аккуратно перевел схему. Потом после уроков выпросил у преподавателя химии азотную кислоту, за что был приговорен к выводу реакции на доске, и протравил схему. На этом все встало. Нечем было сверлить отверстия под детали. Следующий опыт пришел в двухтысячные годы. Решил я освоить МК, вооружился книгой "Микроконтроллеры - это же просто" Фрунзе и МК AT89C51. Тогда я распечатывал схему на струйнике, о лазерном можно было только мечтать, и наклеивал на текстолит. Потом кернил отверстия и сверлил. Дальше отдирал бумагу, зачищал наждачкой, а потом рисовал маркером дорожки. Через некоторое время лазерники упали в цене и я освоил ЛУТ. О да, я просто не мог нарадоваться от качества плат. Но вскоре мне стало лень сверлить отверстия, только на AT90S8515 их требовалось аж сорок штук и я решил перейти на поверхностный монтаж. Все бы нечего, ЛУТ и тут справлялся на ура, но познакомился я как-то с STM32 и... TQFP100. Тут ЛУТ просто сдался без боя. И решил я перейти на фоторезист. Купил пяти метровый лист ПФ-ВЩ и началось. То дорожки скручивались, то вообще ничего не проявлялось, а то и вовсе все смывалось. В общем извел я весь рулон и ничего хорошего не получилось. То ли руку не из того места растут, то ли фоторезист плохой, в общем плюнул я на эту затею. Но вот увидал я недавно на просторах интернета итальянский фоторезист "Ordyl alpha 350". Ну все хвалят. Думал, думал и решил попробовать. Достал два рулона по пять метров, так дешевле и начал. Вот что получилось.
Берем текстолит размерами больше будущей платы миллиметров на 10 и зачищаем. Я для этих целей использую мочалку для чистки хромы.
Плюс в том, что она снимает слой окисла при этом не задирает как наждачка. Далее протираем спиртом, ацетоном, растворителем или моем с мылом, это на свой вкус, кому как нравится. Лично я протираю аэрозолью для очистки тормозов.
Далее отрезаем кусок фоторезиста чуть больше чем кусок текстолита.
Накатка. Вот тут я остановлюсь по подробнее. Я не знаю то ли фоторезист слишком хороший, то ли слишком новый, но если его приложить к меди, то отодрать не получится. Хватается на смерть. Первую попытку проводил так. Оторвал защитную пленку с края. Эта та что матовая. Далее приложил уголком к меди и постепенно прижимая пальцем вытаскивал пленку. Приклеилось хорошо, но грязи и пузырей было... Короче перешел на принцип тонировщиков. Берем двух кубовый шприц и заполняем его простой, холодной водой из под крана. Долее отрываем защитную пленку полностью. Одной рукой держим фоторезист, другой выливаем из шприца воду на медь. Шприцом удобнее, так как медь обезжирена и капли скатываются, а шприц дозирует по чуть-чуть по всей меди. После смачивания накладываем фоторезист. Пока медь мокрая фоторезист свободно елозит по ней, а вода выталкивает весь мусор и воздух. И даже если что-то пошло не так, то всегда можно оторвать от меди. После приладки от центра к краям, при помощи резинового шпателя, не нажимая выгоняем воду. Когда вся вода выйдет начинаем выдавливать остатки с силой, так же от центра к краям. Фоторезист ближе к краям начнет барашится. Ничего страшного. Прижимая шпателем от центра он довольно легко растягивается и хорошо ложится.
После проглаживания вытираем салфеткой или туалетной бумагой, это не имеет значения. Главное вытереть на сухо. Берем лист чистой бумаги и складываем пополам. Между половинками кладем текстолит с фоторезистом и закрываем этот бутерброд.
Ну тут у кого как, кто с утюгом, кто с феном, лично я с ламинатором. Греем ламинатор на самой высокой температуре. После прогрева посылаем туда наш бутер. Внимание!!! Если послать в ламинатор без листа бумаги, то куски фоторезиста, те что торчат за пределами текстолита, намотаются на горячие валы и отодрать его от туда ой как будет не легко.
Через ламинатор я прогоняю два раза, дабы хорошенько прогреть. В итоге получаю вот такую штуку.
Далее чисто для удобства делаем обрезание. Естественно бумаги вокруг текстолита. :)
Шаблон. Тут есть три варианта. Первый - это типография. Ну с учетом ее отсутствия рядом с моим домом, этот вариант сразу отпал. Второй это печать на бумаге на лазерном принтере, потом просветлить транспарантом. Ну нет у меня этой гадости. И последний - это печать на пленке. Лазерник дал плохое качество, точнее не плохое, а довольно прозрачный тонер. Держать над парами ацетона... Не айс по двум причинам. Первая - это то что он воняет, и меня из дома выгонят, а вторая - это то что сейчас ацетон почему-то заменили какой-то гадостью, после испарения которая оставляет капли воды. Поэтому я перешел на струйник. К тому же он у меня заточен для фоток. Для печати была выбрана пленка "Lomond".
У нее есть один недостаток. Поверхность на которой надо печатать довольно липкая и к ней липнет всякий мусор, а это, как показала практика, негативно влияет на качество платы. Короче если расстояние между дорожками 0.2 - 0.1 мм, то пылинка может сыграть плохую роль и создать разрыв между дорожками. А в остальном на этой пленке получаются отличные шаблоны.
Ах да, чуть не забыл. Шаблон нужно печатать шиворот на выворот, то есть негатив. То где вытравить медь черным, а где оставить прозрачным. И не забыть отзеркалить. Важно то что краска должна лечь на медь, а не наоборот краской вверх. В общем кладем шаблон на фоторезист и все это под УФ лампу. У меня так:
Здесь остановимся поподробнее. Лампа: модель ELSM51B-Color 20W Black. Как видно на фото, энергосберегайка. Куплена в "Чип-дип" за 200р. Расстояние от лампы до текстолита 20 см. С учетом того что стекло задерживает УФ свет то и конкретно оговаривать время экспонирования нельзя, так как кто-то оторвет 6 мм стекло от серванта, кто-то 3 мм из окна подъезда. Я купил в "OBI" фото-рамку из плотного дерева размером 300 на 200. Железяки и картон сразу пошли в помойку, а стекло толщиной 2 мм пошло на прижим. Саму рамку использовал для натяжки сетки для нанесения паяльной маски. Но эта тема другой статьи. Так что у меня стекло 2 мм. Для груза использую два гелевых аккумулятора по 7 Ач. В таком виде засветку виду ровно две минуты от включения лампы до ее выключения. Лампу не прогреваю, так как 20 ватт довольно мощно. В итоге получаю засвеченный фоторезист. Еще один плюс против нашего, после проявки засвеченные участки темнеют и можно посмотреть на то что получиться. Далее готовим ванну. На стакан ХОЛОДНОЙ!!! воды пол чайной ложки кальцинированной соды. Вода должна быть комнатной температуры. Если взять горячую, то будет как с нашим фоторезистом. Отвалятся все дорожки. После приготовления ванны, купаем текстолит.
Если помогать кисточкой, то проявка займет не более минуты. В итоге мы получим вот такую красоту.
Сушим, смотрим. Если где что-то не так, правим. Если поправить не получается то начинаем все сначала. Еще один плюс против нашего фоторезиста. После засветки кидаем в раствор кальцинированной соды минут на 30 и фоторезист сам отвалится. Отечественный так мне оторвать не удалось, ни ацетоном, ни содой. Короче выкинул испорченные заготовки. После всех проверок травим в травильном растворе. Вот тут каждый сам за себя. Кто в кислоте, кто в уксусе, лично я предпочитаю хлорное железо. Желательно водное, а то безводное если в воду кинуть то будет взрыв :)
Ну после травления как всегда сверление и нанесение паяльной маски, но это тема следующей статьи.
Вот вроде с фоторезистом и все, если возникнут вопросы, пишите либо в коментах, либо на форуме.
Всем хороших плат.
Андрей 05.04.13
Отличная статья. Сделал все как
написано, получилось с первого раза.
Теперь бы еще про металлизацию такую же
статью написал бы кто :)
SergeBS 21.04.13
Дичь какая-то.
1. "Короче если расстояние между
дорожками 0.2 - 0.1 мм, то пылинка
может сыграть плохую роль и создать
перемычку между дорожками.".
Фоторезист негативный (см. дальше про
шаблон). Пылинка не даст засветить
дорожку и в результате - разрыв
дорожки а не замыкание.
2. "Для груза использую два гелиевых
аккумулятора по 7 Ач."
Нет в аккумуляторах ГЕЛИЯ, а есть
ГЕЛЬ. И вовсе не обязательно гель есть
в необслуживаемых аккумуляторах.
Гелевые аккумуляторы - редкость.
3. "В итоге получаю засвеченный
фоторезист. Еще один плюс против
нашег
SergeBS 21.04.13
Обрезало коммент. Ну ладно. Повторим.
Дичь какая-то.
3. "В итоге получаю засвеченный
фоторезист. Еще один плюс против
нашего, после проявки засвеченные
участки темнеют и можно посмотреть на
то что получиться.
Далее готовим ванну. На стакан
ХОЛОДНОЙ!!! воды пол чайной ложки
кальцинированной соды. Вода должна
быть комнатной температуры. Если взять
горячую, то будет как с нашим
фоторезистом. Отвалятся все дорожки.
После приготовления ванны, купаем
текстолит. Если помогать кисточкой, то
проявка займет не более минуты. В
итоге мы полу
SergeBS 21.04.13
В итоге мы получим вот такую красоту."
НИФИГА не получим. Перед травлением
надо сдирать с поверхности фоторезиста
защитную лавсановую пленку. Независимо
от происхождения пленочного фоторезиста.
(импорт или Россия).
так что вот это:
"Андрей 05.04.13
Отличная статья. Сделал все как
написано, получилось с первого раза."
вранье. Чудес не бывает, сквозь пленку
не травится. А если до засветки
содрать пленку - фоторезист прилипнет
к стеклу.
4. "Сушим, смотрим. Если где что-то не
так, правим. Если поправить не
получается то начинаем все сначала.
SergeBS 21.04.13
Замечательно :). Фоторезист отлетел -
осталась чистая медь - самое время
травить. Даже если предположить чудо,
что сквозь неснятую защитную пленку
что-то (хоть сода, хоть хлорное
железо) пролезло... Чтобы фоторезист
отлетел.
Про взрыв шутка юмора ну совсем не к
месту тоже. Кто-то ведь и поверить
может.
Так что надо править сей магнум опус.
И в будущем самому себе отзыв не
набивать (это про мифического Андрея,
который делал как в статье и у него
получилось :) ).
Комменты читать снизу вверх, "сшивая"
по одинаковым кускам текста.
SergeBS 21.04.13
Итого. ПРАВИЛЬНО:
1. Негативный шаблон. Можно на
лазернике. У меня струйника нет - а все
нормально.
2. Сдираем нижнюю матовую полиэтиленовую
пленку.
3. Приклеиваем и даем отлежать под
грузом.
4. Засвечиваем - шаблон краской
(тонером) к фоторезисту.
SergeBS 21.04.13
5. После засветки - пауза 30 мин. Потом
отдираем верхнюю блестящую лавсановую
защитную пленку и проявляем в соде. В
слабом растворе (лимонная кислота -
чайная ложка на стакан) дубим
проявленное.
6. В теплую воду кидаем по чуть-чуть
(чтобы не закипело) хлорное железо и в
нем травим.
SergeBS 21.04.13
7. Протравленное - в любую щелочь
("Крот" разбавленный 1:10 - 1:50 самое
то). За 10-15 минут фоторезист отлетит.
8. Промываем водой (можно с жидкими
моющими средствами).
9. Сверлим, лудим, паяем детальки.
Все. Короче - по инструкции делаем...
Алексей 21.04.13
Уважаемый SergeBS 1 по поводу пленки.,
описывать ее снятие? Может Вам предложить
поучить русский язык, а то как же Вы будите
читать-то статью, она же написана по русски.
2 С АКБ это просто стёб ради писанины.
Какая разница чем прижимать. Я например
заменил их сейчас двумя трансами. И что
фотографий мало в статье. Между прочим
данная плата работает и прекрасно себя
чувствует. И в конце концов есть раздел
"Написать статью", Вы напишите, а Вас
покритикуют, вот тогда посмотрим. А кричать
и поливать грязью может каждый.
Алексей 21.04.13
Ах да, на счёт лазерника. Ни ХР, ни Ксерокс
не дают качественных шаблонов. Я
перепробовал все. Особенно если с
отечественным резистом, то он тупо
засвечивается как будто вообще шаблона нет.
Может конечно мне продали старый резист...
И ещё если по Вашей схеме отодрать
защитную плёнку и попытаться приклеить, а
потом под груз. )))) Ну-ну.
Виталий 14.05.13
Алексей,очень замечательная статья.У меня
есть огромное желание все это проделать,
для начала закупиться всем необходимым
(если поможете с этим буду очень
признателен).А какой именно струйный
принтер вы использовали.
Алексей 14.05.13
По началу у меня был Epson Stylus CX4300
но на нем засохла головка. Сейчас я
купил Epson L110. Он рассчитан на
постоянное пользование и чернила
заливаются сбоку в колбы, а не
картриджи. По моим замерам черной краски
хватит на 50 листов А4 сплошной заливки.
Ну и конечно чернила на много дешевле.
Если возникнут вопросы, пишите.
Обязательно отвечу.
Михаил 16.05.13
Здравствуйте.
Статья на самом деле хорошая, это я как
человек, уже более 15 лет
изготавливающий платы говорю. SergeBS,
Вы чего разорались-то? Пишите свою
статью, делов-то. :+) А к автору у меня
один вопрос: не могли бы Вы рассказать,
какие настройки на Epson L110
выставляете, для печати шаблона?
С уважением, Михаил.
Алексей 16.05.13
Здравствуйте Михаил. В свойствах
принтера выбираю вкладку "Дополнительные
настройки". В разделе "Цветокоррекция"
ставлю галочку "Настройка". Появится
кнопка "Расширенные..." нажав на которую
появится меню настроек. В этом меню
яркость на минимум, а контрастность и
насыщенность на максимум. Желтый цвет на
максимум (желтый цвет задерживает УФ), а
пурпурный с голубым на минимум. Да вот
еще, снять галочку "Высокая скорость
печати". Вроде все.
Михаил 16.05.13
А материал / качество какие выбираете?
Вообще интересно, просто, я сейчас тоже
пользуюсь L100, и что-то наоборот убирал
желтый, иначе он на шаблоне сохнуть
отказывается (пленка такая же).
Алексей 16.05.13
А там качество либо автомат, либо в ручную.
Материал у меня просто бумага. Долго
сохнут? Какие чернила? Родные, "Дура" или не
оригенал? Это важно.
Михаил 16.05.13
У меня в выпадающем списке полно всего.
Нормальное, высокое, фото, наилучшее
фото... Я сейчас печатаю выбирая Photo
RPM (макс. dpi) с задранной насыщеностью.
Печатает медленно, проходов куча, но
качество при этом идеальное. Только вот
именно желтый цвет сохнет очень долго. А
чернила родные, которые в комплекте шли.
Алексей 17.05.13
Ну в принципе это самое то. Я на старом так
же настраивал. А сколько сохнут? Если минут
10, то можно в это время фоторезист
накатать. :)
Алексей 22.11.13
почему то в пространстве между дорожек
0.1 0.2 мм фоторезист в соде плохо
сходит.. приходится дольше держать и
помогать кисточкой и в тот момент когда
это пространство очищается, в других
местах с более жирными дорожками уже
пады и сами дорожки отлетают..
Алексей 23.11.13
Попробуйте уменьшить время засветки
секунд на 10-15.
Алексей(друг 17.02.14
Здравствуйте, Алексей!
Спасибо за статью.
Смешно, но я сейчас делаю точно такую
же плату под точно такой же контроллер,
только не 100 а 103 серии. Мучаюсь с ПФ-
ВЩ. И проблемы у меня точно такие, как
Вы описали. Уже извёл лист 30х50 (моя
плата 5х6см, т.е. около 50 проб), а
результата - ноль. Пока не сдаюсь.
Другого ФР у нас в городе нет. :(
Алексей 17.02.14
Я не знаю в каком городе Вы живете, но
такой фоторезист можно купить
здесь.
Доставка почтой России +300 рублей. Вот
страничка
доставки.
Если совсем трудно, то я могу по
возможности купить и выслать Вам
по почте.
MarioFly 08.09.14
"Еще один плюс против нашего,
после проявки засвеченные участки темнеют и
можно посмотреть на то что получиться." Не после
проявки, а после засветки.
Антон 04.11.14
Даа, спасибо, тоже намучался с этим ПФ-ВЩ.
Думал, что все, руки переросли в другое
место. И все же взял на пробу Ordyl, так
сразу все и получилось. Даже при шаблоне с
просветами (LED принтер) нормально вышло
на минимальной засветке.
Алексей 04.11.14
Я этот ПФ-ВЩ отдаю в хорошие руки )))
рулон 5 метров. Правда срок годности уже
закончился, но я думаю это ничего... У
меня защитная маска как 2 года
просрочена и ничего. Так что если есть
желающие попытать счастье с ПФ-ВЩ,
пишите. А то он как чемодан без ручки,
самому нафик не нужен, а выкинуть жалко.