Печать

Изготовление печатной платы с помощью пленочного фоторезиста

Опубликовано . Опубликовано в Технологии

Рейтинг:   / 3
ПлохоОтлично 

Из немногочисленных известных способов любительского изготовления печатных плат наибольшую популярность получил так называемый утюжно-лазерный. Он позволяет выполнять платы весьма высокого качества Однако чем больше размеры платы, тем труднее достигнуть хороших результатов, так как одновременно и одинаково расплавить тонер на значительной площади проглаживанием утюгом очень непросто.

Поэтому я решил опробовать сравнительно новый способ, связанный с применением пленочного фоторезиста, появившегося в продаже. Уже первые опыты показали, что этот способ обеспечивает идеальную ровность краев печатных проводников, недостижимую при утюжном способе. Кроме этого, легко удается в зазоре шириной 1 мм "уложить" два печатных проводника шириной по 0,2 мм.

Работа с фоторезистом проста, а результат вполне предсказуем. Конечно же и здесь есть свои "подводные камни", однако небольшая практика и неукоснительное соблюдение технологии гарантируют высокое качество печатной платы. По рекламному объявлению был приобретен фоторезист ПФ-ВЩ-50. Полоса фоторезиста шириной 200 и длиной 1000 мм обошлась с оплатой почтовых услуг в 600 руб.

Фоторезист

Слой светочувствительного фоторезиста, который находится между двумя защитными пленками, имеет толщину 50 мкм. Это позволяет получить печатные проводники шириной 0,12 мм. После нескольких проб мне удалось провести на плате три проводника в зазоре шириной 1 мм. В радиолюбительской практике этого более чем достаточно, тем более, что никакой другой способ в домашних условиях такого результата обеспечить не может.

Подготовка фотошаблона

Процесс изготовления платы начинается, как обычно, с подготовки фотошаблона на компьютере. Программу для этого каждый выбирает по своим предпочтениям. Я использую Sprint Layout версии 5, обладающую широкими возможностями и при рисовании, и при распечатке на прозрачную пленку для лазерного принтера. Проводники и монтажные площадки я рисую на слое Ф2, а надписи и нумерацию элементов наношу на слое М1.

После подготовки и проверки раскладки будущих проводников на экране монитора открываем окно для вывода на печать. Поскольку фоторезист негативный, перед распечаткой в окне программы ставим галочку напротив опции "Негатив" и убираем галочки с ненужных для печати слоев. Надо иметь в виду, что пленка имеет сопоставимую со слоем фоторезиста толщину Поэтому, чтобы отпечаток на фоторезисте получился контрастным и не было боковой засветки границ проводников, фотошаблон нужно будет прикладывать к фоторезисту той стороной, где находится отпечаток. С учетом этого следует решить, как отображать рисунок при выводе на печать — зеркально или нет.

Теперь нажимаем на кнопку "Настройка", открывается окно настроек принтера (я использую Samsung SLP-300). Входим в "Свойства", а там выбираем вкладку "Бумага". Устанавливаем размер А4 или А5, чтобы уместился отпечаток, и тип — "Прозрачная пленка".

Потом открываем вкладку графика. Устанавливаем: "Качество" — высшее, "Цветовой режим" — "Оттенки серого" и галочку напротив "Вручную". Нажимаем на кнопку "Настройка вручную", и ползунок "Контрастность" сдвигаем к "100%". Далее заходим в "Дополнительные параметры", ставим галочку напротив "Печатать весь текст черным" и нажимаем на "ОК". Это необходимо для того, чтобы получить будущие проводники на фотошаблоне прозрачными.

В подающий лоток лазерного принтера укладываем лист прозрачной пленки. Если же принтер струйный, необходимо печатать на пленке для струйного принтера. Ее рабочая сторона лишь одна — она матовая и шершавая на ощупь.

На отпечатанном фотошаблоне "проводники" должны быть прозрачными, а все остальное — максимально черным. Это первое, чего необходимо добиться. Непрозрачные участки шаблона должны быть плотно покрыты тонером или чернилами, чтобы исключить при экспонировании прохождение ультрафиолетовых лучей к фоторезисту.

Изготовление заготовки печатной платы

Далее отрезаем заготовку платы от листа фольгированного стеклотекстолита. При этом следует предусмотреть припуск примерно на 3...5 мм сверх размеров платы. Наждачной бумагой на кромках заготовки удаляем заусеницы. Заготовка должна быть ровной, без перекосов и выпуклостей.

Для обеспечения надежного сцепления (адгезии) пленочного фоторезиста с заготовкой платы поверхность фольги необходимо тщательно подготовить. Хороший результат будет обеспечен, если поверхность меди окажется, во-первых, оптимально шероховатой и, во-вторых, гидрофильной, т. е. легко смачиваемой водой.

Подготовка поверхности заготовки состоит из двух этапов. Во-первых, необходимо удалить защитную пленку или покрытие из антиоксидантов, которые применяют для предотвращения окисления медной фольги. На это следует обратить особое внимание, если для заготовки использован импортный фольгированный диэлектрик. Кроме этого, на поверхности меди не должно остаться отпечатков пальцев, следов жиров, масел, загрязнений, пыли и т. д. Во-вторых, поверхности нужно придать определенную шероховатость с помощью механических средств или микротравления.

Если что-то из перечисленного сделать недостаточно тщательно, приклеить фоторезист, возможно, и не удастся. Посетив в Интернете множество форумов, я выбрал несколько методик, испытал их и остановился на двух, наиболее приемлемых для практики.

После зачистки фольги мелкозернистой наждачной бумагой я погружал заготовку на 2...3 с в неразбавленную серную кислоту, чтобы стравить не более 1 мкм толщины фольги. После тщательной промывки под струей воды поверхность фольги становилась розовой.

Смысл травления состоит в том, что кислота "съедает" острые неровности на фольге после обработки наждачной бумагой и остатки загрязнений, которые не удалось счистить. После сушки заготовку помещают в полиэтиленовый пакет и кладут в темное место, чтобы предохранить от окисления фольги. Сушить следует быстро, например, феном, но не нагревая заготовку сверх 70...90 °С. После травления прикосновения к фольге любыми предметами крайне нежелательны, а руками — недопустимы. Этот способ подготовки заготовки оказался самым результативным. Тем не менее я от него отказался из-за трудности приобретения кислоты и опасности работы с ней в домашних условиях.

Альтернативный способ вполне доступен и безвреден. Фольговую поверхность заготовки я натираю смоченной водой поролоновой губкой, на которую насыпаю чистящий порошок "Комет" или "Пемоксоль-люкс". Тщательно обрабатываю несколько раз всю поверхность, добавляя по необходимости порошок. В результате при взгляде на поверхность меди под разными углами к свету она должна быть однородной, одноцветной, чистой и ровной. Далее заготовку промываю струей воды и сушу.

Капли воды можно удалить льняным полотенцем или в крайнем случае сухой чистой тканью, не оставляющей ворсинок и пыли. Нагревать заготовку не следует лучше если ее медная поверхность останется гидратированной или, проще говоря, с пленкой воды в микроуглублениях. Это способствует лучшему приклеиванию фоторезиста.

Наклейка фоторезиста

Затем вырезаем ножницами лист фоторезиста по размерам заготовки платы. Работать можно при рассеянном свете, полная темнота не обязательна, надо только исключить прямые лучи солнца и ламп комнатного освещения. Годится также источник искусственного света с желтым светофильтром. Отрезанный лист фоторезиста с одной стороны блестящий, а с другой — покрыт матовой пленкой. Пинцетом с острыми губками или острием иглы отделяем матовую пленку от фоторезиста с одного из краев примерно на 8...10 мм. Не касаясь пальцами клеевой стороны фоторезиста и поверхности фольги, прикладываем его край к краю фольги заготовки, разравниваем пальцами с умеренным давлением. Постепенно вытягиваем пинцетом матовую пленку из-под листа фоторезиста и приклеиваем его к фольге по всей поверхности. В заключение несколько раз прокатываем с усилием приклеенный слой резиновым валиком.

Приклеенный фоторезист осматриваем через увеличительное стекло (освещение — слабое!). При обнаружении под слоем фоторезиста частиц пыли, пузырьков воздуха, волосков и прочих посторонних включений все операции придется начинать сызнова. Отсюда следует необходимость обеспечения высокой степени чистоты на рабочем столе и в комнате, а также аккуратности в работе.

Если наклейка выполнена успешно, заготовку нужно поместить под пресс минут на тридцать-сорок для того, чтобы обеспечить более надежное сцепление фоторезиста и меди. Прессом могут послужить два листа толстого стекла, между которыми помещают заготовку, и пятилитровая банка с водой.

Выдержав заготовку под прессом, снимаем груз и еще раз внимательно осматриваем поверхность фоторезиста. Если никаких дефектов не обнаружено, заготовку укладываем в ящик стола, где темно, для подстраховки от нечаянной засвеки При наличии какого-либо брака в наклеивании, весь процесс придется повторить, начиная с зачистки заготовки платы.

Экспонирование заготовки

Следующий этап — экспонирование. Чувствительность фоторезиста в ультрафиолетовой области максимальна на длине волны 350...380 нм, а вообще зона чувствительности находится в пределах 300...450 нм. Чтобы получить хорошее качество фотоотпечатки, необходимо пользоваться добротным источником ультрафиолетового излучения и фотошаблоном хорошего качества, а также обеспечить плотное прилегание фотошаблона к фоторезисту.

Заготовку помещаем на ровный стол и на нее сверху накладываем фотошаблон той стороной, где тонер, внутрь. Сверху пакет прижимаем листом органического стекла — оно пропускает ультрафиолетовые лучи практически без потерь. На расстоянии в 20...25 см от поверхности стекла укрепляем источник ультрафиолета — энергосберегающую лампу фирмы COMTECH мощностью 26 Вт. Подойдут и другие, например, лампа фирмы Feron мощностью 10 Вт.

Кладем лампу так, чтобы она опиралась концами на две стопки книг. Объект экспонирования размещаем между стопками. Необходимое время засвечивания и расстояние до объекта зависят от мощности лампы. Эти параметры нужно один раз определить экспериментально. Делается это так. Берем узкую полосу стеклотекстолита с наклеенным фоторезистом. Делаем в Sprint Layout шаблон тоже в виде полосы, на которой столбиком через 1 см написаны цифры 1, 2, 3, 4,..., 10.

Полосу с фоторезистом кладем между стопками книг, на полосу сверху — шаблон, прижимаем сверху пластиной органического стекла и включаем лампу. Через каждую минуту небольшими непрозрачными предметами (например, монетами) закрываем на фотошаблоне цифры одну за другой, начиная с 1. Затем проявляем фоторезист и оцениваем результат. Какой цифре соответствует наилучшая контрастность, то значение времени при выбранном расстоянии считаем оптимальным. Перед проявлением с фоторезиста нужно удалить вторую защитную пленку (об этом рассказано ниже).

Экспонируем заготовку печатной платы в течение оптимального времени. Для моей лампы это время равно шести минутам при расстоянии до объекта 20 см. Выключаем лампу и оставляем заготовку на своем месте минут на тридцать. Дело в том, что процесс полимеризации фоторезиста на засвеченных участках продолжается некоторое время. Оно позволяет не спеша подготовить проявочный раствор.

Подготовка проявочного раствора

В плоский пластиковый поддон наливаем 0,25 л воды. В чайную ложку набираем с небольшой горкой кальцинированной соды, продаваемой в магазинах бытовой химии, высыпаем в поддон и тщательно размешиваем до полного растворения. В растворе не должно быть песчинок и плавающих частиц.

Перед погружением заготовки в проявочный раствор с фоторезиста необходимо снять вторую защитную внешнюю пленку. Действуем тем же приемом — пинцетом с острыми губками (или острием иглы) поддеваем с угла край пленки и пинцетом аккуратно отделяем пленку. Теперь заготовку помещаем в раствор соды фоторезистом вверх.

Кальцинированная сода

Секунд через тридцать рисунок начинает проявляться, становятся видными будущие проводники. В остальных местах фоторезист будет набухать растворяться и сползать. Теперь мягкой губкой можно водить по плате, чтобы ускорить процесс смывания остатков фоторезиста с участков, с которых далее нужно будет удалить фольгу. Показателем того, что весь фоторезист смыт там, где надо, служит такая же светлая и блестящая поверхность меди, как и до наклеивания фоторезиста. После этого заготовку промываем слабой струей воды.

Травление заготовки

Теперь заготовку травим, как обычно, в растворе хлорного железа, после чего еще раз промываем под струей воды. Удалить теперь уже ненужный фоторезист с дорожек можно ватным тампоном, пропитанным ацетоном, — промокаем всю поверхность платы и уже через 1...2 мин фоторезист становится рыхлым. Полностью оттираем тампоном всю поверхность платы И вот уже можно оценить ее качество.

Остается облудить проводники, просверлить отверстия под выводы и крепеж, обрезать края. Плата готова к монтажу.

Комментарии  

+2 #1 дмитрий 04.01.2013 21:25
таким способом хорошего качества не добиться упущен очень важный момент
как ты не настраивай принтер чёрные места на фото шаблоне всё равно будут
полупрозрачными надо использовать
уплотнитель тонера это специальный аэрозольный балончик который называется
KDENSITY TONER обработайте им фотошаблон
и ваши платы будут всегда идеальные
Сообщить модератору
0 #2 СергейPCB 21.10.2016 13:45
Вместо дорогостоящего уплотнителя тонера используют очиститель карбюратора в баллончике или ватка пропитанная ацетоном в общей емкости с фотошаблоном.
Если прогревать емкость феном для волос, то хватает 15 минут для увеличения плотности.
Струйный принтер делает шаблон гораздо более непрозрачным и достаточным для применения сразу после высыхания чернил.
Сообщить модератору

Рекомендуем посмотреть