Herstellung einer Gedruckte Schaltung

Ätzen von Platinen

 

• Einleitung
• Materialien
• Belichtungsvorlage erstellen
• Belichten
• Entwickeln
• Ätzen
  • Mögliche Fehler und Ursachen
• Nachbearbeiten

Einleitung

Diese Methode ist extrem einfach und kostengünstig, weil man außer den Ätzmaterialien und dem Platinenmaterial nur Sachen benötigt, die in jedem Haushalt zu finden sind.

Materialien

• eine Fotobeschichtete Platine (Ich benutze immer die billigsten)
• Entwickler (NaOH, eine Lösung mit 10g reicht für viele Ätzvorgänge)
• Ätzmittel (Natriumpersulfat)
• Gummihandschuhe, Schutzbrille
• 2 Schraubgläser mit großen Öffnungen (Gurkenglas etc.)
• Speiseöl (Ich benutze Sonnenblumenöl – anderes wird sicher auch gehen)
• einen Tintenstrahldrucker (Laserdrucker dürften aber genauso oder sogar besser geeignet sein)
• eine Schreibtischlampe, am besten mit Leuchtstoffröhre (Energiesparlampe) ( 11 bzw. 60 W)
• eine kleine Glasscheibe (z.B. aus einem alten Bilderrahmen)

Belichtungsvorlage erstellen

Für die Belichtung brauchen wir eine Belichtungsvorlage mit lichtdichten Leiterbahnen und einem lichtdurchlässigen Drumherum. Dazu druckt man das Layout in der besten Qualität des Druckers (Eigenschaften im Drucken-Dialog) auf Normalpapier aus und stellt die Farbintensität auf maximal. Nun lässt man den Ausdruck trocknen und druckt noch einmal deckungsgleich über den ersten Ausdruck. Das Blatt muss aus diesem Grund also genau im Druckerschacht liegen. Jetzt hat man eine sehr lichtdichte Vorlage des Layouts. Ist der Ausdruck erneut getrocknet, benetzt man das Papier mit dem Öl, bis es durchsichtig wird. Ein Küchentuch hat sich hierfür am besten bewährt. Die nun fertige Belichtungsvorlage muss nicht trocknen, sondern kann sofort benutzt werden.

Belichten

Zuerst zieht man die Schutzfolie der Platine ab. Dies sollte nicht gerade in der prallen Sonne geschehen. Ab jetzt sollte man es unbedingt vermeinden, die Platinenoberfläche zu berühren, Layoutfehler sind sonst später die Folge. Danach legt man die Belichtungsvorlage richtig herum (Schrift auf dem Layout lesbar) auf die Platine und streicht sie fest, sodass keine Blasen mehr vorhanden sind. Durch das Öl hält das Layout prima auf der Platine. Zur Sicherheit legt man aber noch eine Glasplatte auf das Ganze. Nun geht es an’s Belichten. Mit meiner Schreibtischlampe (11W Energiesparlampe) kann ich bis auf 5 cm an das Layout herangehen, weil Energiesparlampen nicht sehr heiß werden. Der Belichtungsvorgang dauert bei mir etwa 10 Minuten. Mit einer Glühlampen-Lampe dürfte dies etwas länger dauern, da man wegen der Hitze nicht so nah an die Platine gehen kann (Das kann man vorher mit einem kleinen Teststreifen Platine, von dem man jede Minute einen kleinen Streifen Schutzfolie abzieht, testen. Beim anschließenden Entwicklungs/Ätzvorgang kann man erkennen, welche Belichtungszeit sich am besten eignet). Da die Belichtungsvorlage sehr lichtdicht ist, belichtet man lieber etwas länger als nötig. Bei zu kurzer Belichtung müsste man die Vorlage wieder umständlich deckungsgleich auf die Platine legen und nachbelichten.Nach der Belichtung wird die Platine mit klarem Wasser abgespült und anschließend abgetrocknet. Jetzt sollte man die Platine schnell entwickeln, denn auch bei Tageslicht wird die Platine weiterbelichtet. Direkte Sonneneinstrahlung sollte man vermeiden.

Entwickeln

Für das Entwickeln muss man ersteinmal die NaOH Lösung nach Anleitung anrühren. Das Aufbewahrungsbehältnis sollte luftdicht verschließbar sein, damit sich der Entwickler lange hält und somit wiederverwendbar ist. Ich arbeite schon seit ca. einem Jahr mit der selben Entwicklungs-Brühe. Nun hält man die Platine in die Entwicklunslösung. Dabei sollte man darauf achten, nicht mit den Händen das Layout zu berühren, sonst wird an diesen Stellen nichts entwickelt. Nach etwa 20 Sekunden erscheinen die Leiterbahnumrisse klar und deutlich, wenn man alles richtig gemacht hat. Man lässt die Platine aber noch ein paar Sekunden länger in der Lösung, damit sich auch der unsichtbare Rest der Fotoschicht von der Platine löst. Nun holt man die Platine heraus, und spült sie schnell mit Wasser ab, ansonsten wird immer noch eine wenig weiterentwickelt. Nach dem Abtrocknen kann man kleine Layoutfehler mit einem wasserfesten Folienstift ausbessern. An Stellen wo der Entwickler nicht entwickelt hat, kann man z.B. mit einem Schraubendreher die Beschichtung abkratzen. Ist das Layout scharf und vollständig abgebildet, kann es zum ätzen weitergehen.

Ätzen

Zuerst rührt man das Natriumpersulfat nach Anleitung an. Man kann es mehrmals verwenden und in einem Glas mit kleinen Löchern im Deckel (es können Gase entstehen, die entweichen müssen) aufbewahren. Vor der Benutzung erhitzt man die Lösung in einem Wasserbad auf höchstens 50°C. Nun kann man die Platine, am besten senkrecht, in die Lösung eintauchen. Dazu sollte man keine Metallgegenstände benutzen; normalerweise kann man es mit den gummibehandschuhten Händen machen. Wenn man die Platine ab und zu bewegt beschleunigt sich der Ätzvorgang. Nach 5-20 Minuten (abhängig von Platine, Entwicklung, Alter der Ätzlösung und Temperatur) bilden sich kleine kupferfreie Inselchen auf der Platine. Es dauert nun nicht mehr lange, bis das Layout sauber ausgeätzt ist. Jetzt kann man die Platine herausnehmen und mit klarem Wasser abspülen.

Mögliche Fehler und Ursachen

Ist die Platine auch nach vielen Minuten noch nicht fertiggeätzt kann das mehrere Gründe haben:

• Die Belichtung/Entwicklung war zu kurz
• Die Ätzlösung ist zu schwach
• Die Ätzlösung ist zu kalt
• Die Ätzlösung ist zu alt und „aufgebraucht”

Sind die Leiterbahnen spröde, unterbrochen oder gar nicht mehr vorhanden, kann das ebenfalls mehrere Ursachen haben:

• Die Belichtungsvorlage war nicht lichtdicht/lag nicht richtig auf der Platine auf
• Die Platine wurde zu lange belichtet
• Die Platine wurde zu lange entwickelt
• Die Entwicklungslösung war zu stark
• Die Ätzzeit war zu lange
• Die Ätzlösung war zu stark

Doch keine Angst, wenn man alle Hinweise beachtet, passiert soetwas recht selten.

Nachbearbeiten

Jetzt muss die Platine nur noch gebohrt, und vom restlichen Fotolack befreit werden. Für das Bohren verwendet man am besten einen Stativbohrer – ein kleiner 12Volt Bohrer oder ein dremelähnliches Gerät tun’s aber auch. 1mm dicke Löcher eignen sich für ziemlich alle Bauteile. Man sollte sich aber gleich mehrere 1mm Bohrer besorgen. Sie brechen relativ schnell ab.
Um die Platine vom Fotolack zu befreien, benutzt man entweder wieder das dremelähnliches Gerät mit einer feinen Drahtbürste, oder man macht es manuell mit feinem Schmirgelpapier. Ohne Mechanik geht es auch: Man taucht die Platine einfach nocheinmal in die Entwicklungs-Lösung und wartet, bis die Platine schön kupferfarben glänzt. „Stefan” hat mir geschrieben, dass er gute Erfahrungen mit Brennspiritus gemacht hat.

Ergänzung:
Nachdem mein letzter Bohrer bei einer schon fast fertigen Platine abgebrochen ist, habe ich in diversen Werkzeugkisten nach einem Ersatz gesucht und ihn gefunden: Dünne Stahlstifte ohne Kopf. Damit konnte ich die Platine ohne Probleme fertig bohren. Natürlich ist das nur eine Notlösung.

©Benedikt Wirmer Impressum/Kontakt - Letzte Änderung 27.01.2012