|
В
мелкосерийном или опытном производстве часто нужно изготовить 1-2
печатные платы, приближенные по качеству к заводским, и заказывать
такое количество на заводе или фирме накладно и долго. Мы уже больше
года используем технологию изготовления ПП с помощью фоторезиста. Об
этом писал журнал "Радио", есть другие статьи, но качественного
результата можно добиться только путем проб и ошибок. Надеюсь, эта
статья поможет вам избежать некоторых из них. Качество ПП довольно
высокое: ширина дорожки может быть от 0,2мм.
Для изготовления ПП
необходимо иметь:
- Любой редактор САПР в котором разводят
платы, мы пользуемся PCAD 2001, ранее ACEL EDA 15;
- Лазерный
принтер с разрешением не менее 600х600 dpi (у нас HP Lj 1200dpi),
можно использовать и струйник - результаты примерно одинаковые,
только скорость печати ниже и нужно контролировать бумагу - для
предотвращения размазывания чернил;
- Кальку для фотошаблонов. У
нас калька фирмы Sihl формата А4 - специально для этого
приспособленная, пробовали обычную чертежную кальку она, конечно,
тоньше и возникает проблема впихнуть ее в принтер, но когда это
получается (с подложкой из листа бумаги) - результат примерно
одинаков. В итоге можно использовать любой носитель для фотошаблона,
на котором будет печатать принтер, вплоть до обычной бумаги, но
тогда ее надо обработать аэрозолем TRANSPARENT 21 для получения
прозрачности в ультрафиолете.
- Аэрозольный фоторезист
POSITIV-20. Некоторые рекомендуют грунтовый фоторезист, но мы
остановились на аэрозоле. В конторах утверждают, что одного баллона
200мл хватает на 10 кв. метров - вранье. 1-1,5 кв метра
двухстороннего текстолита и все, балон пуст. Но удобство в работе
ощутимое.
- Проявитель. Используем каустическую соду - едкий натр
(NaOH). Есть и другая химия.
- Источник ультрафиолета. В
инструкции к POSITIV-20 рекомендуют лампы ДРШ, медицинские лампы и
др. с длиной волны 370-440нм. Мы используем спираль лампы ДРЛ-700,
включенную через дроссель, напряжение питания лампы регулируем
латром ~140-150В. Были попытки применить газоразрядные лампы черного
света (их применяют в дискотеках), и длина волны у них подходящая,
но время экспонирования увеличивается в 4 раза, да и стоят они
дорого.
- 2 отрезка стекла толщиной 4-5мм (примерно формата А4) -
для 2-х сторонних плат. Конечно, рекомендуют кварцевое стекло, или
прозрачный плексиглас, но мощности лампы ДРЛ с избытком хватает на
засветку через обычное стекло.
Вся эта "амуниция" обойдется не
дорого. Только фоторезист стоит около 10$, остальное можно добыть за
копейки или из старых запасов.
Далее технология по пунктам:
1.
Вырезаем заготовку платы (здесь и далее разговор пойдет о 2-х
сторонних платах, односторонние платы изготовить проще) с запасом по
краям около 5 мм.
2. Подготавливаем плату: зачищаем шкуркой края,
чтобы не было задиров; если на заготовке присутствуют окислы, они
легко удаляются обыкновенным электролитом для аккумуляторов; мелкой
шкуркой под струей воды зачищаем поверхность, можно использовать
чистящий порошок, удаляющий жир, его абразивные частицы хорошо
удаляют любой налет и обезжиривают поверхность. Тут главное руками
поверхность платы не трогать, и вообще, это один из самых
ответственных этапов - как плату подготовишь, так фоторезист на нее
и ляжет.
3. Сушим плату в вертикальном или наклонном положении,
стряхнув капли воды. Не рекомендуем пользоваться феном, т.к. при
резком изменении температуры от капель остаются окислы на
поверхности будущей ПП, что также скажется на качестве.
4. Вот
тут интересно. Сухую печатную плату кладем на газету стороной,
которую нужно покрыть фоторезистом. Минут на 10-20. С чем это
связано сказать не могу, но покрытие в этом случае получается
ровным, качественным. Может влажность газетных листов, может химия
какая, не знаю. Газета может быть в 2-4 слоя (желательно не
абсолютно ровная поверхность).
5. Переворачиваем заготовку ПП
стороной для покрытия вверх. Наносим слой фоторезиста из баллончика
комнатной температуры (предварительно встряхнув его несколько раз).
Можно зигзагом, можно равновременными "пшиками". Сильно баллон
наклонять не стоит, достаточно градусов 20-30, фоторезист
распыляется по плате, часть, конечно, оседает за границами
заготовки, но это неизбежные потери, которые при практике можно
свести к минимуму, особенно уложив рядом 2-4 заготовки для других
плат. Одновременно покрывать формат больше А4 не рекомендуем, т.к.
возникает риск неоднородности покрытия. Фоторезист иногда ложится
небольшими каплями, но хорошо растекается, вот тут сказывается то,
что сторона покрытия лежала на газете. Оптимальный цвет покрытия -
светло синий. Чем толще слой, тем темнее, но и времени на
экспонирование требуется больше. Минут через 30-40 заготовку можно
перевернуть и наносить фоторезист на вторую сторону. Примечание:
замечено, чем температура в помещении выше, чем меньше влажность,
тем хуже растекается фоторезист. Оптимальная температура 16-20
градусов.
6 Заготовка сохнет 3-4 часа при комнатной температуре.
Можно использовать сушильный шкаф, но температура сушки не должна
превышать 70 град в течение 15 мин, и подниматься медленно. При
сушке заготовки избегать попадания прямых солнечных лучей и яркого
электрического света.
7. Изготовление фотошаблона. Печатаем
фотошаблон на кальке, или бумаге с последующей обработкой
TRANSPARENT 21, можно использовать ксерокс. Чем плотнее слой тонера,
тем лучше. Т.е. отключаем в принтере режим экономии тонера, ставим
максимальную плотность. Фотошаблон для верхней стороны платы
отображаем зеркально, нижней - как есть. Накладывая фотошаблоны
обоих сторон друг на друга, добиваемся наилучшей совместимости
отверстий и степлером скрепляем их между собой с 2-3 сторон, так
чтобы заготовка входила с запасом. Кстати, при использовании
лазерного принтера желательно перед печатью шаблона напечатать,
например, расположение деталей - и печка принтера прогреется и тонер
перемешается.
8. Экспонирование. Мы включаем лампу ДРЛ-700 (без
стеклянной колбы) и даем ей прогреться минут 5. Для защиты глаз и
кожи от ультрафиолета соорудили небольшую тумбочку из подручных
материалов. Лампа внизу, а заготовку со стеклом кладем сверху.
Стекла должны быть сухими и чистыми. В пакет фотошаблона вставляем
заготовку ПП, добиваясь максимального расположения качественного
покрытия в районе дорожек. Вот для чего нужен запас по размерам ПП и
скрепления шаблонов.
Пакет с заготовкой вкладываем между
стеклами, прижимаем их между собой грузом и кладем под (или на)
лампу. Расстояние от лампы до заготовки 30-40 см. Засекаем время.
Опытным путем установили оптимальное время экспонирования 2,5мин -
это при использовании вышеописанной лампы и обычного стекла 4мм. При
использовании других источников ультрафиолета и плексигласа время
будет другим. Через 2,5мин переворачиваем пакет вместе со стеклом -
это позволяет избежать смещения платы в пакете в момент переворота.
Снова засекаем время. Можно, конечно, использовать 2 лампы, сверху и
снизу, тогда время уменьшится ровно в 2 раза. При передержке платы,
дорожки могут подсвечиваться, что заметно уменьшает их толщину. при
малом времени экспонирования остаются участки не подвергающиеся
проявлению - что тоже брак.
9. Проявление. Засвеченную заготовку
опускаем в раствор едкого натра. (7-10гр на литр холодной воды).
Если раствор очень концентрированный, есть риск смыть и не
засвеченные участки платы, если слабый, то время проявки существенно
увеличивается, что тоже для этих участков вредно. На проявку уходит
10-30сек. Не нужно дожидаться, когда плата будет полностью проявлена
в растворе. Как только появляются дорожки, нужно подставить плату
под струю холодной воды - проявленный фоторезист смоется. Если
остались плохо проявленные участки - можно мягкой кисточкой смыть их
проявителем или еще раз опустить плату в раствор. Проявитель
используется неоднократно, вплоть до увеличения времени проявки до
1-2 мин.
10. В идеале, на этом этапе подготовка платы к травлению
заканчивается. Фоторезист можно подчистить где надо, подрисовать -
если перетравилось или перезасветилось. Но подрисовывать нужно
маркерами не содержащими растворителей, уайт-спирита и т.д. Травить
можно в любом подходящем растворе. Фоторезист кислотоустойчив и т.д.
Дальше всем известно - травление, сверловка, обрезка и лужение. Весь
цикл изготовления платы по времени составляет 5-6 часов, а по
трудоемкости - 30 минут.
Мы
такой технологией изготавливаем платы больше года и наше качество
вызывает удивление не только у радиолюбителей, но и у
специалистов.
ПРИМЕЧАНИЕ:
При изготовлении фотошаблона рекомендуем изменить стили контактных
площадок. Диаметр отверстия уменьшить до 0,5мм - тогда сверло будет
хорошо центрироваться; диаметр контактной площадки несколько
увеличить - тут опытным путем. Т.к. на этапе экспонирования,
проявления и травления толщина дорожек несколько
уменьшается.
Фоторезист и кальку закупаем в конторе "Фарст-М" под
Зеленоградом. Они работают по почте без проблем. Есть у них сайт,
найдете через Yandex.
Вот такая рекламка, комиссионные бы с них
получить, а? :))
Если
есть вопросы - пишите, поделюсь опытом.
Андрей. uic@perm.raid.ru |
mailto: kmv
