Приветствую вас дорогие друзья! Вы находитесь на блоге Владимира Васильева а за окном раннее утро! Это все потому, что я встал пораньше чтобы написать для вас полезный пост, так что поехали…
В прошлой статье я писал о том, что качество плат получаемых ЛУТ-м перестало меня удовлетворять поэтому я собираюсь отойти от всенародной технологии ЛУТ и перейти на фоторезистивную. Для этого я в том числе пленочный фоторезист. Кстати вполне возможно что на моем блоге в скором времени появится статья о том как правильно изготавливать печатные платы фоторезистивным методом. Но это будет потом а сейчас я хочу вам рассказать свой опыт применения фоторезиста, в частности получения нужного времени засветки.
В применении фоторезиста есть одна тонкость. Качество сформированного рисунка на фоторезисте очень сильно зависит от правильности выбранного времени экспонирования (засветки) . Эту тонкость я ощутил на себе.
После того как был подготовлен фотошаблон а фоторезист благополучно нанесен на фольгированный стеклотекстолит приходит время выяснить требуемое время засветки. Для этого я сформировал «бутерброд», текстолит с нанесенным фоторезистом накрыл фотошаблоном и положил сверху лист оргстекла (в моем случае это прозрачная крышка от коробки CD — диска).
Далее было выбрано гипотетическое время засветки этого бутерброда — 2 минуты. На 2 минуты я включил ультрафиолетовую лампу и стал с трепетом ждать результата. Эти 2 минуты прошли быстро… Первое мое разочарование заключалось в том, что хотя фоторезист у меня индикаторный но почему-то фиолетовое очертание рисунка было чрезвычайно блеклым.
Чтож, далее эту красоту ожидало погружение в кальцинированную соду. Раствор представлял собой чайная ложка кальцинированной соды на литр воды. После омывания в растворе последовало второе разочарование — если рисунок вначале промывки еще имел место быть то к концу промывки (2-3 мин.) он окончательно смылся. Пришло время раздумий…
После анализа своих действий я пришел к выводу, что самым слабым местом в цепочке моих действий было именно время засветки фоторезиста и это время было недостаточным…
Время засветки не может быть каким-то универсальным потому, что здесь появляется несколько плавающих факторов, среди которых и качество фотошаблона, мощность УФ лампы и ее характеристики, материал прижимного стекла. Все это может очень сильно отличаться и не мудрено, что при выборе одного универсального времени засветки также сильно будет отличаться и результат!
Исходя из полученного опыта я перечитал очень много информации и нашел очень интересный прием с помощью которого можно достаточно точно определить требуемое время засветки. Хочу отметить, что этот прием будет работать только в том случае когда все эти факторы (УФ лампа, качество фотошаблона, прижимное стекло) низменны.
Для того, чтобы провести этот опыт и выяснить сколько времени нужно освещать фоторезист, предлагаю скачать файл калибровочного фотошаблона. Этот файл я нашел на одном из радиолюбительских форумов.
На изображении лишь фрагмент рисунка, если скачаете pdf файл то там будет 2 ряда по десять изображений.
Для проведения этого эксперимента вам понадобятся следующие инструменты:
- Калибровочный рисунок
- Установка для экспонирования (или просто УФ лампа)
- Заслонка, непрозрачная для УФ лучей по размерам фотошаблона — это может быть полоска картона, непрозрачного пластика, даже кусок текстолита.
- Таймер — с ролью таймера великолепно справляется телефон
- Кальцинированная сода- продается в хозяйственных магазинах и стоит копейки
Суть эксперимента
Распечатываем наш калибровочный рисунок -это будет наш фотошаблон. Затем берем наш кусок фольгированного стеклотекстолита с уже накатанным фоторезистом (если еще не накатали то бегом накатывать) и кладем на стол фоторезистом вверх. Далее следует положить фотошаблон напечатанной стороной вниз, накрыть этот пакет стеклом и хорошенько прижать.
Для этих целей можно использовать утяжелители но я применяю канцелярские зажимы для бумаги. Следует заметить, что грузики или зажимы не должны препятствовать перемещению заслонки. Да, следующий слой нашего бутерброда это заслонка которая должна закрывать все элементы фотошаблона кроме крайнего (например 10-го). Один крайний элемент фотошаблона должен оставаться открытым.
Таким образом девять элементов будут находиться закрытыми заслонкой и следовательно УФ лучи от лампы на них попадать не будут.
Располагаем Ультрафиолетовую лампу над нашей композицией на расстоянии допустим 10 см (на данный момент это не так важно но этот момент может быть потом откорректирован по результатам эксперимента). Засекаем 5 минут и включаем УФ лампу.
Через каждые 30 секунд заслонку смещаем, открывая тем самым следующий элемент рисунка. Таким образом получится, что 10-ый элемент получит максимальное время засветки, 9-ый элемент будет засвечен 4 минуты 30 секунд, 8-ой — 4 ровно и т.д. Первый элемент рисунка будет светиться всего 30 секунд.
Уже после окончания засветки становится понятно, элементы которые были недосвечены будут проявляться меньше всего. Элементы которые получили достаточную дозу ультрафиолета изменят свой цвет на ярко фиолетовый. В тоже время следует обратить внимание, что участки рисунка, закрытые фотошаблоном не должны менять свой цвет. Если это происходит то это означает что рисунок фотошаблона не достаточно плотный и ультрафиолетовые лучи все-таки попадают на фоторезист. Но даже если ваш фотошаблон не идеален не все потеряно, можно найти компромисс между недосвеченными и пересвеченными участками. Но окончательное решение будем принимать только после проявления фоторезиста.
Проявление фоторезиста
Пришел этап проявления фоторезиста. Для этого примерно чайную ложку кальцинированной соды разводим в литре воды и хорошенько размешиваем. И теперь кладем в эту ванну наш засвеченный бутерброт.
В процессе проявки следует периодически вытаскивать плату из раствора и промывать в холодной проточной воде. При этом ситуацию нужно держать под контролем. Нужно дождаться момента когда защищенные элементы (элементы которые были закрыты фотошаблоном) окончательно растворятся в растворе но при этом засвеченные участки будут четкими и контрастными. Таким образом мы находим элемент который нас больше всего устраивает. А так как мы знаем сколько времени светился каждый элемент то без труда определяем требуемую дозу облучения.
Для чистоты эксперимента стоит эту процедуру повторить еще раз и убедиться в повторяемости результата.
После проведения всей этой процедуры я выяснил, что в моем случае время засветки должно составлять 4 минуты. Честно сказать были некоторые огрехи при наложении фотошаблона. Когда фотошаблон распечатал он оказался на удивление длинным (простирался по всей длине листа А4). Это я потом обнаружил что рисунок распечатался в масштабе 212%. При наложении пришлось ограничиться 5-ю элементами из линейки фотошаблона так как прижимное стекло не могло охватить всей прощади.
Хотя фото получилось не очень качественное но по изображению можно заметить, что элементы под номером 1 и 2 более блеклые чем элементы под номерами 3 и 4. Время засветки элементов 3 и 4 соответствует 4 и 5 минут соответственно. Да, как видите, я перемещал заслонку через каждую минуту, всему виной неправильный масштаб.
Чтож дорогие друзья а на этом у меня все, желаю вам успехов во всех своих начинаниях и будьте в позитиве! Обязательно подписывайтесь на обновления и до новых встреч!
Всем доброго времени суток!
Небольшой обзор светодиодов, которые можно использовать для изготовления печатных плат с помощью фоторезиста, а также для травления рисунка на ножах, молотках и пр.
(Альтернатива УФ-лампе.)
Готовых печатных плат в обзоре не будет, но будут результаты нескольких экспериментов, и пример готового устройства из этих светодиодов.
Решил перейти от метода изготовления печатной платы с помощью маркера к более продвинутому методу с использованием фоторезиста.
Для тех, кто не знаком с этой темой:
Кратко о технологии:
Фоторезист
- светочувствительный материал, который реагирует на световые волны в определенном спектре, в данном случае на ультрафиолет.
Бывает в виде пленки, в жидком виде в аэрозольном баллончике, пастообразном, как например паяльная маска.
Кратко об изготовлении печатной платы:
1 - Берем покрытый медной фольгой текстолит и наносим на нее фоторезист (в моем случае пленку);
2 - изготавливаем фотошаблон (печатаем на принтере на прозрачной пленке или бумаге);
3 - прикладываем шаблон к заготовке и светим ультрафиолетом;
4 - проявляем в растворе проявителя (в моем случае кальцинированной соды);
В местах которые затенялись шаблоном фоторезист смывается (или наоборот только там и остается. Зависит от типа фоторезиста).
5 - травим плату в специальном растворе.
На участках не покрытых фоторезистом металл съедается, но остается под слоем фоторезиста, в соответствии с рисунком фотошаблона.
6 - смываем фоторезист.
Плата готова, можно лудить-паять.
Подробнее писать не буду, вот нагляднее:
Прочие металлические предметы:
В оффлайне ультрафиолетовой лампы я не нашел, а стоимость заказа в наших интернет-магазинах с учетом доставки приближалась к 500 рублям, поэтому было решено заказать пару сотен УФ-светодиодов в Китае для изготовления из них матрицы. По деньгам вышло примерно то же на то же, но применение светодиодов на мой взгляд имеет несколько преимуществ:
Более направленный световой поток, более мощный (т.к. светит в одну сторону, а не везде и вокруг как лампа), а значит меньше боковая засветка и меньшее время экспонирования,
- прочнее хрупкой стеклянной лампы.
На момент заказа данный лот был одним из самых дешевых. У продавца почти всегда стоит скидка на этот товар, поэтому если ее не увидите советую подождать пока он не поставит ее снова.
Итак. Заказывал в конце ноября, получил в начале января.
Было заказано 200 светодиодов, столько и пришло.
Как был упакован весь заказ уже не вспомню, но каждая сотня светодиодов была упакован в антистатический пакетик.
Вот так светит один светодиод:
Насколько он ультрафиолетовый и каков спектр его излучения я не знаю. Но работает он так, как мне нужно.
Светодиоды были установлены на панель из оргстекла, в отверстия диаметром 5 мм, закреплены термоклеем. 12 рядов по 16 светодиодов, 192 шт. всего. Расстояние между центрами отверстий 12,5 мм. Получается прямоугольная область 150 х 200 (мм).
Светодиоды имеют диаметр ~5 мм возле юбки, со стороны «линзы» диаметр чуть меньше ~4,5 мм, по бортику ~ 5,5 мм. Светодиод вставляется до упора бортиком в поверхность панели, что позволяет установить его перпендикулярно ее поверхности.
Однако не во всех светодиодах кристалл располагается строго на оптической оси линзы.
Сделал корпус, запаял и получилось вот это:
Экспериментальным путем было установлено, что рабочее напряжение данных светодиодов 3,2 В, разброс между различными экземплярами невелик.
Продавцом заявляется рабочий ток в 20 мА.
Вся матрица работает от 12 В. Светодиоды подключены группами по 3 шт. плюс ограничительный резистор на 120 Ом.
Итого 64 группы. И расчетный суммарный ток 1,28 А.
После того, как я закупил все детали пришло понимание, что хорошо бы ограничить ток ниже 20 мА - кто его знает насколько описание продавца соответствует действительности? Хотел было подключать матрицу через диод, чтобы на нем падало некоторое напряжение и ток был бы поменьше, но оказалось, что напряжение на блоке питания, выделенном для работы с этой конструкцией, под нагрузкой просаживается до 11,6 В., и рабочий ток получается ~ 16,6 мА. Так и оставил.
Для лучшего охлаждения светодиодов ножки у них укорачивать не стал. Сколь-нибудь сильного нагрева диодов я не заметил, сама панель с диодами чуть теплая, а корпус холодный. Правда дольше, чем на 10 минут устройство не включалось.
Сделал несколько фото для оценки равномерности освещения (но вот забыл установить ручные настройки и нащелкал все автоматом, немного поправил в редакторе):
Нарисованный на листе А4 прямоугольник имеет размеры 200х150 (мм).
Расстояние от матрицы до бумаги ~12 см.
Освоение всего процесса производил с помощью тестового шаблона. Шаблон был нарисован в графическом редакторе и распечатан на прозрачной пленке лазерным принтером (ссылка на шаблон в конце обзора). Самые тонкие линии на шаблоне должны были быть 0,1 мм. Но для принтера распечатать такой шаблон оказалось не по зубам - несколько линий 0,1 мм сливались в одну, да и размер более толстых линий наверняка немного ушел. Оценить качество шаблона мне нечем, довольствуюсь тем, что имею.
Использовал фоторезист Ardyl Alpha 340, пленочный негативный.
Плату перед наклейкой пленки очищал губкой для посуды (двуслойной), жестким слоем с моющим средством. Обезжиривал изопропиловым спиртом.
Наклеивал «на сухую», «прижигал» феном для волос.
Шаблон крепил к заготовке скотчем, а прижимался он прослойкой воды.
Вот каких результатов мне удалось добиться:
Время засветки составляло 20 секунд.
Цифры справа - толщина дорожек, расстояние между ними такое же (расчетное, не беря во внимание точность принтера).
Видно, что в одном месте перемычку между двумя линиями - скорее всего пылинка попала. Да, такая вот мелочь, попробую в следующий раз наклеивать фоторезист под струей воды.
Выше я привел самый лучший результат, которого я смог добиться.
И на нем видно, на что можно рассчитывать используя фоторезист.
Другие примеры моих экспериментов доступны по ссылке - .
В них то, что получалось при засветке с разного расстояния от заготовки и при различных значениях времени засветки.
Так как ни какого устройства в настоящее время я не собираю, то публикую в обзоре только эти результаты. А если ждать пока я чего-нибудь соберу, то увеличивается вероятность того, что продавец будет отправлять товар уже из совсем другой партии.
Ну что сказать? Товаром я доволен. К покупке рекомендую.
Несмотря на невысокую стоимость светодиодов сэкономить тут врят-ли получиться - стоимость светодиодов плюс стоимость остальных материалов скорее всего будет сопоставима со стоимостью ультрафиолетовой лампы и доставки (как в моем случае). Да и возится со всем этим еще. Я это устройство делал недели две, по вечерам после работы и остальных дел.
С лампой проще - купил, вкрутил (если есть куда) и используешь. Места занимает меньше.
Ну это если не рассматривать изготовление подобной «люстры» из ламп.
Зато время экспонирования при использовании диодов заметно меньше. И если при засветке фоторезиста разница может и не существенна, то при засветке маски эта разница должна быть заметнее (насколько мне известно маску засвечивать сильно дольше, чем фоторезист, сам не пробовал).
Что использовалось:
Принтер Xerox 3010 (тонер-картридж новый);
- пленочный фоторезист Ordyl Alpha 340;
- прозрачная пленка Lomond 0701415;
- проявитель - кальцинированная сода;
- раствор травления - лимонная кислота с перекисью.
Ну вроде все, о чем хотел поведать.
UPD: Для уменьшения боковой засветки брал оргстекло потолще (5 мм, толще у меня нет), чтобы убрать свет от средней части светодиода, а внешнюю сторону окрасил черной краской.
UPD_2: Ножки у светодиодов не откусывал для лучшего охлаждения - дольше прослужат.
UPD_3: Светодиодные ленты не использовал из-за того, что на них устанавливаются диоды с широким углом рассеивания - боковая засветка будет больше, чем у обозреваемых. Во всяком случае других лент я не видел.
Планирую купить +63 Добавить в избранное Обзор понравился +83 +146 Сегодня я вам расскажу про изготовление печатной платы с помощью пленочного фоторезиста или так называемой фоторезистивной технологии изготовления печатных плат. Тока не кричите, что ЛУТ круче, дешевле и быстрее – я не спорю, но фоторезист обладает более высокой разрешающей способностью и способен дать результат там, где ЛУТом может не получится. Все нижесказанное будет относится к пленочному негативному фоторезисту. В своей практике использую ПФ-ВЩ-50. Процесс изготовления платы с помощью пленочного фоторезиста можно разделить на следующие этапы:1) подготовка заготовки платы и фотошаблона;
2) нанесение фоторезиста на заготовку;
3) засветка заготовки с фоторезистом через шаблон;
4) проявка рисунка платы;
5) травление платы.
Заготовку выпиливаем из фольгированного материала с припуском не менее 5 мм к основному размеру с каждой стороны. Шаблон печатаем на пленке для того принтера, который есть под рукой. У меня лазерный и я печатаю на универсальной двухсторонней пленке для лазерных принтеров и копировальных аппаратов. У кого струйник, то соответственно берем пленку для струйников. При печати в настройках лазерника выбираем максимальное качество печати, отключаем экономию тонера – чем его больше будет на шаблоне, тем лучше. В итоге у нас есть следующее:
Принтер старый и картридж перезаправлялся кучу раз, так что качество печати оставляет желать лучшего. Поэтому тонер на шаблоне достаточно прозрачный, а нам нужно, чтоб он пропускал как можно меньше света, т.е. необходимо увеличить оптическую плотность изображения. Для этих целей есть средство для увеличения оптической плотности негатива Density Toner, но найти его не удалось да и стоит он прилично. Решил попользоваться ацетоном – для моих нужд оказалось более чем достаточно: кусок медицинской ваты смачиваем в ацетоне, кидаем в стеклянную банку, туда же помещаем шаблон рисунком внутрь банки, закручиваем крышку и ставим нагреваться.
Нагрев можно также проводить на батарее отопления или ещё как-нить (зависит от фантазии). Данный процесс требует контроля, чтобы не передержать шаблон в парах ацетона, а то весь рисунок стечет на дно банки. На фото шаблон, прошедший пары ацетона – он стал каким-то более черным и блестящим, попробуйте – результат будет на лицо.
Переходим к нанесению фоторезиста на фольгу заготовки, для этого запасаем примерно следующие инструменты:
Раскатываем рулон фоторезиста и по заготовке вырезаем ножом кусок с небольшим запасом по сторонам, т.к. идеально ровно его приклеить не получится.
Теперь берем «нулевку» и под струей холодной воды начинаем зачищать фольгу заготовки платы от оксидной пленки. Признаком отсутствия оксидной пленки является равномерное покрытие фольги водяным слоем и отсутствие капель.
Теперь отделяем от вырезанного куска фоторезиста нижнюю (матовую) пленку. Это можно сделать кончиком ножа, которым вырезали или иголкой. Отделяем пленку примерно на ширину 5-10 мм и приклеиваем фоторезист к заготовке так, чтоб не оказалось воздушных пузырей.
Теперь постепенно вытягивая пленку, прикатываем валиком фоторезист к заготовке. После прикатки, выступающие стороны обрезаем и прокатываем заготовку в ламинаторе.
Теперь приступаем к засветке (экспонированию) закотовки. В качестве источника излучения использую лампу COMTECH CE ST 26 E27 BLACK. На данном этапе необходимо правильно выбрать время засветки (см. комментарии к статье). Ложим заготовку на твердую ровную поверхность, сверху накладываем шаблон и накрываем это всё обычным оконным стеклом, сверху устанавливаем лампу.
Накрываем заготовку книгой или другим непропускающим свет материалом, включаем лампу и даем ей прогреться в течении минуты.
Снимаем непрозрачное покрытие и засекаем время, необходимое для нормальной засветки.
Как только необходимое для засветки время истекло – выключаем лампу, убираем заготовку в темное место и идем готовить проявитель. В качестве проявителя использую кальцинированную соду (моющее средство), она продается в хозтоварах по цене примерно 20р за 0,5 кг. Для приготовления берем чайную ложку соды и разводим 1 стаканом холодной воды.
Теперь достаем засвеченную заготовку, отделяем верхнюю глянцевую пленку, бросаем заготовку в проявитель и трем зубной щеткой – на фоторезисте начинает проявлятся рисунок будущей платы.
Продолжаем «чистить» будущую плату до тех пор, пока весь лишний фоторезист не смоется и мы не получим вот это:
Промываем нашу будущую плату под холодной водой и кидаем плавать в травильный раствор.
Для травления использую хлорное железо, а чтобы ускорить процесс, приклеиваю плату к куску пенопласта двухсторонним скотчем и опускаю рисунком вниз. При этом надо проверить, не остались ли под платой пузырьки воздуха, а то будут непротравы. Через минут 10 получим следующий результат:
Теперь надо смыть оставшийся фоторезист и тут можно пойти 3 путями:
1) бросить плату в каустическую соду (ОСТОРОЖНО! ЩЕЛОЧЬ! РАБОТАТЬ В ПЕРЧАТКАХ!);
2) прокипятить плату в растворе, в котором проявляли;
3) бросить плату в раствор, в котором проявляли заготовку.
Выбор метода зависит от времени, за которое надо сделать плату. Самое долгое – это отмачивание в растворе, в котором проявляли (бросаю туда на ночь). При кипячении в проявителе требуется примерно пару минут. Для каустической соды времени не знаю, но говорят что тоже очень быстро.
Осталось довести нашу плату до нужных размеров, т.к. мы делали припуски по каждой стороне и можно сверлить и паять наш девайс. Но для придания плате красоты и улучшения паяемости, лучше ещё провести лужение проводников. Кто чем, а я - сплавом Розе, так как получается очень быстро. Для этого беру следующие ингридиенты:
В посудину с плоским дном наливаем стакан воды и добавляем ложку лимонной кислоты (играет роль флюса), кидаем туда плату дорожками вверх и сверху ложим кусок сплава Розе. Все это ставим на плиту и ждем пока сплав не начнет плавиться (лучше плату чем-нибудь придерживать).
Расплавленный сплав «растираем по плате» (я использую кисть с намотанным куском ваты). БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ! ПАРОМ МОЖНО ОБЖЕЧЬ РУКИ! При «растирании» лишки сплава скидываются в воду и на проводниках остается лишь тонкая блестящая пленка. Вытаскиваем плату и промываем водой. А вот теперь можно сверлить и паять.
Некоторые комментарии к технологии:
1) Весь процесс занимает примерно 1 час времени.
2) При покупке фоторезиста смотрите на дату изготовления. Срок годности 9 месяцев, после этого срока он плохо липнет к плате. Купленный фоторезист хранить в холодном месте (у меня лежит в холодильнике, до сих пор хорошо липнет, хоть и просроченный).
3) Нет ламинатора чтобы прикатать фоторезист к заготовке? Не беда – поможет утюг. Включаем терморегулятор на 1-е положение и ждем пока утюг нагреется. После нагрева до определенной температуры утюг отключится, вытаскиваем вилку из розетки и ложим плату на пошошву утюга фоторезистом вверх, даем плате прогреться. Снимаем ее и «от души» прокатываем валиком.
4) При накатке фоторезиста на мокрую заготовку и использовании ламинатора, лучше прогнать заготовку через ламинатор на холодном режиме, чтобы выдавить воду. Иначе при горячем ламинировании вода будет испаряться и под фоторезистом появяться воздушные пузырьки.
5) Выбор времени засветки заготовки через шаблон ведут следующим образом: Печатают негативный шаблон с цифрами от 1 до 10, накладывают на плату с нанесенным фоторезистом и через каждую минуту засветки закрывают непрозрачным материалом по одной цифре начиная с 1. После проявки будет видно сколько же минут засвечивать. У меня лампа 26Вт, расстояние от заготовки до лампы 12 см, толщина стекла 4 мм – время засветки 3 мин, пробовал на 5 минутах – тоже получается. Беру фоторезист одного и того же производителя – время const.
6) Лудить сплавом Розе можно в глицерине, но можно получить от домашних, за устроенный на кухне «туман».
7) При пайке луженой платы с флюсом его после пайки надо сразу смывать, а то флюс вызывает потемнение сплава Розе.
8) Фоторезист не боится света от ламп накаливания, так что можно работать при свете.
Здравствуйте дорогие друзья! Вот и пришло время очередной статьи на моем блоге. Сегодня речь пойдет о технологии изготовления печатных плат с помощью пленочного фоторезиста в домашних условиях.
Существует достаточно много различных технологий изготовления печатных плат. Есть как совершенно дедовские методы, когда печатные проводники формируются методом прорезания фольги, так и технологии максимально приближенные к заводскому технологическому процессу. Обычно при этом печатные проводники на текстолите формируются методом химического травления.
На мой взгляд самой распространенной технологией изготовления печатных плат в домашних условиях является , о ней я как-то писал на страницах своего блога. Основное ее преимущество заключается в том, что для нее не требуется каких-то дорогих и специфичных инструментов и материалов. Как правило все находится в шаговой доступности. Причем используя ЛУТ технологию можно добиваться очень хороших результатов.
Отрицательные стороны ЛУТ технологии
Основной проблемой ЛУТа является то, что с увеличением площади печатного рисунка качество начинает неуклонно снижаться. Это связано с тем, что рисунок, созданный тонером на фольгированном материале имеет относительно малое разрешение. Тонером сложно сформировать действительно тонкие элементы рисунка. Но даже если это и получается сделать то такие элементы очень плохо держатся на поверхности медной фольги.
Суть метода и ее отличие от технологии ЛУТ
При изготовлении печатных плат с помощью фоторезиста многие проблемы отпадают сами собой. Фоторезистивные материалы в отличие от тонера используемого в ЛУТ, изначально создавались для их последующего нанесения на различные поверхности. Причем площадь поверхности не имеет критически важного значения. Я на своем опыте убедился, что такие характеристики как равномерность нанесения и качество приклейки у фоторезиста значительно выше.
Но в методе изготовления плат фоторезистивным способом есть также и свои недостатки. Основной недостаток это включение в технологический процесс дополнительных операций (наклейка фоторезиста, экспонирование, проявка), и это как правило отпугивает начинающих. Еще один недостаток состоит в том, что для этой технологии требуется использование дополнительных материалов и оснащения. Нужно найти фоторезист, пленку для изготовления фотошаблона и т.д.
Но несмотря на недостатки, фоторезистивным методом можно получить результат еще более качественный чем результат полученный ЛУТом.
Фоторезистивная технология
-
Создание фотошаблона
Для начала нам нужно подготовить фотошаблон нашей будущей платы. Для этого подойдет какая-нибудь CAD система с возможностью печати в негативе, например Sprint Layout вполне подойдет для этих целей. Я же для этих целей использую программу Dip Trace.
В качестве примера я нарисовал вот такую платку. Теперь рисунок платы нужно подготовить для вывода на печать. Для этого захожу в предварительный просмотр и подключаю необходимые слои.
Кликнуть для увеличения
Меня интересуют следующие слои: выводы, отверстия, проводники, заливка, плата. Слои паяльной маски и маркировки сейчас трогать не будем, в дальнейшем их можно будет использовать для нанесения на плату паяльной маски и шелкографии.
Так как у меня фоторезист негативный то я обязательно включаю галочку «негатив». В дальнейшем, при засветке фоторезиста незакрашенные (незащищенные от ультрафиолетовых лучей) участки становятся более стойкими к щелочным растворам чем закрашенные участки. На этом наш фотошаблон создан, осталось его распечатать.
Вывод фотошаблона
Файл фотошаблона создан, теперь для дальнейшего использования его нужно вывести на печать. Выводить фотошаблон нужно на пленку, для этих целей я использую прозрачную пленку Lomond, матовая с одной стороны и глянцевая с другой. Эта пленка предназначена для струйных принтеров. Если у вас лазерный то можно конечно попробовать но прежде чем засовывать в лазерник попробуйте погреть пленку утюгом. Если ничего не расплавиться и не приклеится то думаю можно испольовать и для лазерной печати. В продаже также имеются пленки универсальные они подходят как для струйного принтера так и для лазерного.
Еще один момент! Есть информация, что при печати на лазерном принтере сложно добиться нужной плотности рисунка. Изображение должно быть непрозрачным для УФ лучей а видимо у лазерника с этим проблемы но с этим можно бороться. Для этих целей народ применяет состав для увеличения плотности тонера. Свой фотошаблон я буду распечатывать на струйном принтере HP Desk Jet 2130. Печатаем на матовой стороне пленки предварительно отключив все возможные режимы экономии краски и смотрим результат
Подготовка поверхности
Теперь нужно подготовить поверхность текстолита к дальнейшим работам. Если при изготовлении плат по технологии ЛУТ требовалось зачищать поверхность фольги наждачной бумагой то здесь достаточно воспользоваться чистящим средством для кафеля и жесткой губкой. После этого промываю плату в мыльном растворе.
Нанесение фоторезиста на плату
Поверхность платы подготовили, теперь пришло время наносить фоторезист на плату. Фоторезист у меня негативный, пленочный, куплен на алиэкспресс.
Вырезаем фоторезист по размерам нашего фотошаблона. Теперь пришло время нанести фоторезист на текстолит. Я нашел информацию о двух способах нанесения фоторезиста сухой и мокрый.При сухом способе с фоторезиста постепенно снимается целофановая защитная пленка (она как правило с внутренней стороны рулона) одновременно с этим фоторезист наносится на поверхность текстолита и приглаживается резиновым валиком. Очень важно чтобы при этом не оставалось воздушных пузырьков.
В своем случае я воспользуюсь мокрым способом нанесения фоторезиста. Для этого в подготовленный текстолит опускаем в холодную воду. С фоторезиста снимаем защитную пленку, я для этих целей использую полоску канцелярского скотча. Далее фоторезист также опускается в воду и прикладывается к поверхности текстолита. Теперь достаем этот бутерброд из воды и начинаем тщательно приглаживать фоторезист к плате. Приглаживать можно резиновым валиком или пластиковой картой, я для этих целей использую чистую тряпку. Чтобы фоторезист схватился и качество приклейки было еще выше очень важно пропустить этот бутерброд через ламинатор. Именно так на производстве прикатывают фоторезист. У меня ламинатора нет поэтому я сделал следующим образом.
Обернул все это дело в офисную бумагу и два — три раза прошелся утюгом на минимальной температуре.
Вот такой результат у меня получился.-
Следующим этапом фоторезистивной технологии идет экспонирование (засветка) фоторезиста. Время засветки подбирается опытным путем. Выбор времени очень критичен когда плотность изображения фотошаблона не на высоте. О том как правильно выбрать время засветки фоторезиста у меня есть .
Кладем на стол нашу заготовку с уже нанесенным фоторезистом, сверху укладываем фотошаблон изображением вниз (там где матовая сторона) и все это дело прижимаем стеклом. Есть информация что использование оргстекла более предпочтительно, чем, допустим, оконное, оно лучше пропускает ультрафиолетовые лучи хотя я эту информацию не проверял.
В качестве прижимного стекла я использовал крышку от коробочки для CD-дисков. Далее все это дело я зафиксировал зажимами для бумаги.
Вот такой получился пакет нижний слой которого текстолит с нанесенным фоторезистом, далее идет фотошаблон и прижимное стекло. Осталось засветить все это дело.Размещаем над этим бутербродом установку для экспонирования. Установка у меня колхозная, сделанная, как обычно бывает, на скорую руку из того что было под рукой.
В моем случае время засветки составит 4 минуты. Поэтому засекаю таймер на телефоне и иду пить чай) Проявление фоторезиста
Четыре минуты прошло, теперь смотрим что получилось.
Незасвеченные участки фоторезиста не изменили свой цвет, в то время как засвеченные участки окрасились в ярко-фиолетовый цвет. В этом и есть положительная сторона индикаторного фоторезиста -качество засветки можно определить еще до травления платы.Незасвеченный фоторезист хоть и не так сильно бросается в глаза но он на плате есть и от него нужно избавиться. А это очень просто сделать. После воздействия ультрафиолета фоторезист приобретает стойкость к щелочным растворам, но незасвеченный фоторезист все также легко растворяется в щелочи. Простейший щелочной раствор можно приготовить из кальцинированной соды, тем более что она всегда есть в шаговой доступности.
У меня кальцинированная сода вот в такой пачке, она продается в хозяйственных магазинах, там где продают бытовую химию. Обычно стоит рядом со стиральными порошками. Да, и обошлась мне такая пачка в 60 рублей.Готовим раствор для проявления фоторезиста. Растворяем чайную ложку кальцинированной соды в литре воды и хорошенько размешиваем. После чего в этот расвор нужно погрузить нашу плату. Но обязательно перед этим нужно снять вторую защитную лавсановую пленку.
Чтобы было проще сделать эту процедуру плату следует положить в морозильную камеру на 1 минуту. После чего воспользовавшись полоской скотча в одно движение снимаем защитную пленку. Теперь уже можно погружать плату в раствор для проявки.В растворе кальцинированной соды незасвеченный фоторезист прекрасно растворяется но этому процессу можно помочь мягкой кисточкой или губкой. Процесс нужно постоянно контролировать поэтому периодически достаем плату и промываем под струей проточной холодной воды.
Вот такой результат получился, здесь очень важно проследить чтобы весь ненужный фоторезист ушел, иначе это может помешать следующему этапу -травлению.-
Свои платы я травлю в растворе хлорного железа, пропорции здесь простые и интуитивно понятные. Обычно на три части воды беру одну часть FeCL3 но все зависит от свежести раствора и размера платы. Если процесс затягивается то можно будет подсыпать немного еще или поставить на водяную баню — это только ускорит процесс.На то как травится печатная плата можно смотреть вечно но не забываем постоянно контролировать, боковые подтравки дорожек нам не нужны. Вот такой результат получился.
Снятие фоторезиста
Плата протравился но фоторезист так и остался на поверхности платы и закрывает всю красоту. Фоторезист можно снять различными способами. Можно это сделать механическим путем, например наждачной бумагой или металлической губкой для мытья посуды. Можно воспользоваться растворителями, ацетон для этих целей прекрасно подходит. Но мне эти варианты не нравятся. Истончать фольгированный слой я не стану, не буду также вдыхать пары ацетона.
Для снятия фоторезиста очень хорошо подходит жидкость для прочистки труб типа «Крот». Наливаем немного этой жижи в кювету и добавляем горячей воды. После того как опустил плату в этот раствор не прошло и 2-х минут как весь слой фоторезиста отделился от текстолита и плавал на поверхности.
Сверление отверстий
Основные операции фоторезистивной технологии окончены, осталось только просверлить отверстия и, если нужно, залудить. Для сверления плат я использую сверлилку из моторчика типа ДПМ, на вал моторчика насажен цанковый патрон а на корпусе закреплена кнопочка. Она прекрасно подходит для сверления односторонних плат но если нужно просвелить плату с двумя слоями фольги требуется строго вертикальная подача сверла. Здесь следует использовать штатив для вертикальной подачи.
Вот и весь технологический процесс изготовления печатных плат фоторезистивным методом. На самом деле здесь нет ничего сложного, важно лишь последовательно выполнять все операции.
При отлаженном процессе можно получить просто волшебные результаты. Это и не мудрено ведь на производстве именно этим способом изготавливаются платы. В этой технологии есть несколько моментов которые особенно сильно влияют на результат, эти моменты нужно внимательно контролировать.
Тонкие и важные моменты при изготовлении плат методом фоторезиста
- Качество приклейки фоторезиста — фоторезист должен быть хорошо приклеен к поверхности текстолита, для этого может быть даже стоит специально приобрести ламинатор. На поверхности не должно быть пузырьков и складок, В дальнейшем это очень сильно скажется на результате.
- Качество фотошаблона — непрозрачные участки должны быть достаточно плотными и не пропускать ультрафиолет. От фотошаблона во многом зависит успешность засветки и проявки и результат который получим в итоге.
- Качество засветки — очень важно откалибровать время засветки фоторезиста. Плохо засвеченный фоторезист просто отвалится при проявке в кальцинированной соде или отвалится уже в процессе травления а это критично.
- Качество проявки — процесс проявки фоторезиста нужно тщательно контролировать особенно если плотность фотошаблона на этапе засветки была недостаточной.
Ну чтож, а на этом у меня все. Надеюсь, что эта статья будет для вас полезной и в ней вы найдете ответы на свои вопросы. Обязательно пишите в комментариях свои вопросы и замечания. Все комментарии я читаю из них я беру идеи для новых постов.
Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления блога! Я желаю вам удачи и успехов в достижении всех всех ваших целей! До новых встреч!
С н/п Владимир Васильев
Для засветки фоторезиста в домашних условиях, решил использовать сканер формата А4, который у меня благополучно «скон-чался», да и приобрести бу-шный для этой цели, например можно, начиная от 100 целковых (пачка сигарет дороже стоит, а неисправный и так могут отдать).
В общем решил вдохнуть в сканер "вторую жизнь", тем более, что там стоит кварцевое стекло, которое очень хорошо пропускает ультрафиолет (простое оконное, как нам известно - максимум 10%). Ещё преимущества данного способа - это равномерный прижим платы к стеклу крышкой сканера и постоянное расстояние до источника ультрафиолета, благодаря которому стаёт и постоянным время засветки, которое можно зафиксировать простым таймером.
В итоге вот что получилось:
Рисунок 1.
Приспособление для засветки ПП с фоторезистом.
Разобрал сканер, выкинул внутренности и установил на их место четыре лампы. Использовал для этой цели фурнитуру от обыкновенных люминесцентных ламп, только лампы установил УФ (все это продаётся в магазинах хоз. товаров). Может быть вполне хватило бы и двух ламп, платы всё равно не очень большие в основном, но, как говорится - запас не тянет, поэтому решил, что делать, так уж делать с видом на будущее (для платы формата А4), поэтому и установил четыре, да и время засветки в этом случае будет меньше.
Для управлением процессом засветки используюсь таймером с обратным отсчётом времени, который собрал на микроконтроллере PIC16F628. В итоге весь процесс засветки данной конструкции занимает 30-40 секунд....
Рисунок 2.
Конструкция устройства.
Кто-то может быть скажет, что можно было бы собрать таймер внутри сканера и не заморачиваться с корпусом. Не спорю, вполне кому-то подойдёт и этот вариант, но вдруг мне таймер будет нужен отдельно, для каких то других целей, поэтому решил делать его в собственном корпусе и в виде отдельной законченной конструкции.
Рисунок 3.
Схема таймера.
В интернете, если чуть покопаться, выложено много различных схем всевозможных таймеров. Я остановился на этой схеме, просто у меня PIC16F628 был в наличии, и я решил пустить его в дело.
Может быть Вам понравится другая схема таймера - это Ваш выбор, я просто рассказываю сам процесс, ну и даю описание своих конструкций.
Рисунок 4.
Схема таймера, силовая часть.
Рисунок 5.
Таймер в корпусе.
Рисунок 6.
Силовая часть.
Рисунок 7.
Платы и соединения.
Максимальное время, которое можно установить на таймере - 12 ч 00 м 00 с. После установки времени и нажатии кнопки "Пуск/Стоп" - включается нагрузка и начинается отсчёт времени в обратном порядке от установленного. За 10 секунд до окончания времени - подается короткий звуковой сигнал на «пищалку».
Когда остается 3 секунды до завершения времени - включается «пищалка» до окончания времени. По окончанию времени нагрузка выключается, время на таймере устанавливается то, которое было установлено в начале кнопками.
Теперь кратко опишу сам процесс изготовления печатных плат при помощи фоторезиста. Всё, что описано выше, предназначалось для упрощения данного процесса.
Для работы я использую плёночный негативный фоторезист. Негативный, значит шаблон для его засветки нужно печатать в негативе, то есть те места, где будут дорожки - должны быть прозрачные, а там, где дорожек (фольги) быть не должно - наносится тонер. Если Вы будете использовать позитивный фоторезист, то естественно фотошаблон нужно будет печатать в позитиве.
Распечатываем шаблон через программу для проектирования плат в негативе на прозрачной пленке (я применяю пленку "LOMOND" для струйных принтеров) на струйном принтере. Пробовал на лазерном, только получалось как-то блекло, черноты не было, и платы получались не совсем качественные.
Говорят, что можно гораздо улучшить качество таких плат, если напечатать на лазерном принтере два шаблона на плёнке, затем вырезать их и совместить (т.е. сделать из двух - один).
Ещё можно распечатать рисунок платы лазерным принтером на обычной бумаге. Чем тоньше бумага, тем лучше. Далее, для повышения контрастности (если она не достаточна) на доли секунды погрузить его в банку с растворителем (например автомобильный 647). Дать ему подсохнуть, и потом пропитать подсолнечным маслом, чтобы сделать прозрачным для ультрафиолета, правда я так не пробовал.
Подготавливаем заготовку нашей будущей платы по размерам чуть больше, чем требуется. Затем фольгу необходимо подготовить для приклеивания фоторезиста.
Как всё это делается - нет смысла повторяться, так как этот процесс описан на десятках сайтов. Просто наберите в поисковике "изготовление пп с помощью фоторезиста", и у Вас выскочит куча вариантов, после прочтения пары из них, у Вас наметится вариант, который подойдёт именно для Вас.
Будем считать, что плата уже подготовлена и фоторезист наклеен (или нанесён из баллончика) на нашу плату.
Прикладываем шаблон к плате. Как правило шаблон прилегает к плате плотно. И кладем на стекло сканера с УФ лампами. Засвечиваем. Убираем засвеченную заготовку в темное место и готовим раствор для проявления, в качестве которого я пользуюсь кальцинированной содой (продается в хоз. магазинах применяется для смягчения воды и стоит копейки).
Для этого чайную ложку соды с горкой, растворяем в литре воды (если плата большая), или ложку без горки в 0,5 литре воды.
Берем нашу плату из тёмного места, снимаем верхнюю защитную плёнку с фоторезиста и кладем её в наш раствор с разведенной содой и ждем примерно секунд 30. Потом берем кисточку и начинаем ей водить по нашей плате для того, что бы ускорить процесс смывания фоторезиста с ненужных нам участков. Там где фоторезист смылся, поверхность меди светлая и блестящая. После того как смыли весь ненужный фоторезист, вытаскиваем плату из раствора соды и промываем под струей воды.
Рисунок 8.
Печатная плата, подготовленная для травления.
После того как промыли, просушиваем плату. Осматриваем. Может такое случится что есть протравы (там, где фоторезист не был хорошо приклеен). Используем маркер для рисования печатных плат. Где необходимо ретушируем. На фото №8 видно, что там, где фоторезист не качественный, (срок годности у моего уже вышел) те места подретушированы чёрным маркером.
В прикреплении ниже, собраны файлы для изготовления таймера. Исходник, прошивка, пп.
Архив для статьи.