изготовление плат с помощью сухого пленочного фоторезиста - год спустя. Фоторезист пленка

Как я делаю печатные платы с фоторезистом. - Технологии - Практика

vprl.ru

Пленочный фоторезист. Изготовление печатных плат — КиберПедия

Изготовление печатных плат осуществляется химическим, электрохимическим или комбинированным способом. В последнее время получили распространение новые способы изготовления — аддитивные. Исходным материалом при химическом способе служит фольгированный диэлектрик, т. е. изоляционный материал, обычно гетинакс, на поверхность которого с одной или двух сторон наклеена медная фольга толщиной 35—50 мкм. На поверхность медной фольги вначале износится защитный рисунок (рельеф) таким образом, чтобы он защитил проводники при вытравливании меди. Защитный рисунок схемы выполняется стойкими к воздействию травильных растворов материалами. Затем следует операция травления, в результате которой полностью вытравливается медь и создается проводящий рисунок. В зарубежной практике данный способ называют субтрактивным. Отверстия для установки выводов электрорадиоэлементов (резисторы, конденсаторы и т. д.) сверлятся или штампуются после вытравливания меди и не металлизируются. Пайка выводов электрорадиоэлементов производится непосредственно к контактным площадкам печатных проводников. Химический метод применяется главным образом в производстве плат широковещательной радиоаппаратуры. Электрохимический способ в зарубежной литературе и частично в отечественной практике называют полуаддитивным от латинского слова «additio» (сложение), так как проводящий рисунок создается в результате электрохимического осаждения металла, а не вытравливания. Приставка «полу» означает, что в технологии изготовления сохранена операция травления тонкого слоя металла, который образуется по всей поверхности платы при химической металлизации [4].

Рисунок 2 Пайка выводов электрорадиоэлементов.

Электрохимический способ предусматривает получение металлизированных отверстий одновременно с проводниками и контактными площадками. Комбинированный способ представляет собой сочетание первых двух способов. Исходным материалом служит фольгированный с двух сторон диэлектрик, поэтому проводящий рисунок получают вытравливанием меди, а металлизация отверстий осуществляется посредством химического омеднения с последующим электрохимическим наращиванием слоя меди. Пайка выводов электрорадиоэлементов производится посредством заполнения припоем монтажных отверстий в плате. На рис. 2 показана структура платы, изготовленной комбинированным методом [4].

Рисунок 2 Структура печатной платы, изготовленной комбинированным методом: 1 — диэлектрик; 2 — медная фольга; 3 — металлический слой

Существует очень много материалов, обладающих способностью полимеризоваться под действием света, однако в практике производства печатных плат применяют фоторезисты на основе поливинилового спирта (ПВО), фоторезисты на основе диазосоединений, ФПП и фоторезист «холодная эмаль». Фоторезист на основе ЛВС. Поливиниловый спирт — синтетический полимер, хорошо растворимый в воде. При добавлении к нему бихромата аммония происходит «очувствление» ПВС и превращение его в фотополимерный материал. По ГОСТ 10779—78 выпускается ПВС марок 7/1, 11/2 и 15/2 для производства печатных плат. Фоторезист, содержащий 70—120 г/л поливинилового спирта, 8— 10 г/л двухромовокислого аммония и 100—120 мл/л этилового спирта, обычно наносится в два слоя окунанием в него плат и медленным вытягиванием их из раствора. Первый слой подсушивается при 25—35 °С в течение 20—30 мин, второй — при температуре 35—45 °С в течение 60 мин. Экспонирование изображения осуществляется в вакуумных рамах под действием ртутно-кварцевых ламп ДРГТ-3000 в качестве источников света. Проявление изображения производится следующим образом: вначале плату погружают в раствор метилвиолета (2—3 г/л) на несколько секунд, а затем, окунув ее в теплую воду, или под струей теплой воды поверхность платы протирают с помощью поролоновой губки. Окраска нужна для контролирования качества проявления. После промывки в воде следует химическое дубление в растворе хромовой кислоты (50 г/л) в течение 1—2 мин. После тщательной промывки и сушки воздухом производят термическое дубление при температуре 100—120 °С в течение 3 ч для придания фоторезисту повышенной химической стойкости. Фоторезист на основе ПВС нетоксичен, обладает хорошей разрешающей способностью (50 линий на 1 мм), прост в приготовлении и употреблении. Однако он обладает и рядом недостатков: «темновое дубление» (задубливаиие в темноте), нестабильность свойств под влиянием повышенной влажности и температуры окружающей среды, недостаточная устойчивость против воздействия растворов гальванических ванн и особенно борфтористоводородных электролитов. Фоторезисты на основе диазосоединений. Эти фоторезисты являются позитивными по способу образования рисунка, т. е. при экспонировании они разрушаются под действием света. Фоторезисты этого типа характеризуются очень высокой разрешающей способностью (350—400 линий на 1 мм), отсутствием «темнового дубления» и повышенной химической стойкостью, однако они еще очень дорогие, токсичные и применяются только в технически обоснованных случаях. Светочувствительность обусловлена наличием «диазогрупп» —N=N—, которые под действием света разлагаются и образуются продукты в виде сложных органических кислот. Эти продукты в щелочной среде образуют хорошо растворимые соли, которые способствуют проявлению рисунка.

Рисунок 3 Структура пленочного фоторезиста: 1 — полиэтиленовая пленка; 2 — сухой фоторезист; 3 — пленка лавсана

Фоторезист ФПП. Фотополимер для печатных плат ФПП выпускается в виде готового продукта по ТУ НУО. 028.012. Фоторезист обладает хорошей устойчивостью к электролитам, механически прочен, имеет хорошую адгезию к подложке и большую разрешающую способность. Однако высушенный слой фоторезиста весьма чувствителен к кислороду, который ингибирует эффект фотополимеризации. Для защиты от воздействия кислорода фоторезист покрывают лавсановой пленкой или наносят тонкий слой ПВС. Фоторезист «холодная эмаль» является продуктом, аналогичным фоторезисту ФПП, и приготавливается непосредственно на предприятии из отдельных компонентов, к которым относятся бензолформальдегидная смола, сухой сополимер, полиэфир ТГМ, гидрохинон, метилвиолет, растворенный в этиловом спирте (на 1 л фоторезиста необходимо 820 мл спирта). Этот тип фоторезиста также обладает рядом преимуществ перед составом на основе ПВС, в частности большей химической стойкостью, прочностью, стабильностью, и характеризуется отсутствием «темнового дубления».

Рисунок 4 Схема нанесения пленочного фоторезиста: 1 — бобина для намотки полиэтиленовой пленки; 2 — рулон фоторезиста; 3 — отделительный валик; 4 — прижимной валик; 5 — плата

Формирование защитного рельефа с помощью фоторезиста ФПП производится в той же последовательности операций, что и для фоторезиста ПВС. Проявление рисунка производится раствором двууглекислого натрия (концентрацией 40 г/л) или соды кальцинированной (концентрацией 40 г/л) при температуре 35—40 °С. В операции дубления нет необходимости, так как защитный рисунок создается весьма устойчивой пленкой. Из отработанного проявителя можно утилизировать фоторезист, добавляя к проявителю 10 %-ный раствор серной кислоты до рН 5—6 (по индикаторной бумаге). Компоненты фоторезиста выпадают в осадок, который отфильтровывается бумажным фильтром, подсушивается на воздухе и вторично используется для приготовления фоторезиста в виде спиртового раствора. Существенным недостатком жидких фоторезистов всех типов является почти полная невозможность их использования в базовой технологии для нанесения на заготовки плат с просверленными отверстиями, так как при заливке отверстий жидкими фоторезистами образуются вытяжки, неровности и другие дефекты, затрудняющие фотопечать. Другим их недостатком является малая толщина слоя защитного рисунка, вследствие чего при гальванических операциях осаждаемый металл, разрастаясь, образует грибовидную форму проводника. Однако использование фоторезиста ФПП в базовой технологии имеет место в тех случаях, когда фоторезист наносится на заготовку с металлизированными отверстиями на валковых установках. Тогда он не попадает в отверстия. Для защиты при экспонировании поверхностного слоя фоторезиста от воздействия кислорода и озона на плату наносят окунанием слой желатины, который легко удаляется в процессе проявления. В таблице 2 приведены основные неполадки при получении защитного рисунка с помощью пленочных фоторезистов.

Таблица 2

Фотохимические процессы

Фотохимия – раздел химической науки о превращениях веществ под воздействием света. Свет – это довольно узкая область в спектре электромагнитного излучения, которая простирается в пределах от далекого ультрафиолета до ближайшей инфракрасной области. По современным представлениям свет проявляет как волновые свойства, которые позволяют объяснить явления отражения, преломления, дифракции, интерференции и поляризации света, так и корпускулярные свойства, объясняющие фотоэффект, эффект Комптона, излучение черного тела. Для понимания и объяснения фотохимических процессов используют представления о корпускулярных свойствах света, когда световое излучение распространяется в пространстве дискретными порциями – квантами, или фотонами. Энергия кванта или фотона пропорциональна частоте излучения [5]:

E=h

Фотохимический метод в производстве печатных плат заключается в переносе изображения с негатива или диапозитива на светочувствительный слой, нанесённый на металлизированную поверхность заготовки и проявлении. В основе метода лежит использование фотохимических реакций [6].

Под печатной платой понимают соединения из изоляционного основания и металлических слоев, которое служит для электромонтажа элементов и узлов, соединения их в электрическую цепь для передачи электрических сигналов, а также их механического закрепления. Печатная плата с установленными на ней ЭРЭ представляет собой печатный узел. Система электрических соединений в виде участков металлического покрытия, используемая вместо объемных проводников называется печатным монтажом. Проводники, лежащие в одной плоскости, называются печатным рисунком. Основой печатных плат является диэлектрик с высокой химической и термической стойкостью, минимальной деформацией и фотопоглощением (до 0,5). Удельное сопротивление не менее 1010 Ом. В качестве диэлектрика печатных плат широко используются стеклотекстолит. Стеклотекстолит фольгированный получают склеиванием стеклотекстолита и медной фольги на гидравлических прессах. Фотохимический метод заключается в переносе изображения с негатива или диапозитива на светочувствительный слой, нанесённый на металлизированную поверхность заготовки и проявлении. В основе метода лежит использование фотохимических реакций. При поглощении света происходит разложение превращения полимеров в светочувствительном слое, типа деструкции, структурирования и образования разветвлённых систем. Спектр солнечного света содержит 5 – 7 % ультрафиолетовых лучей и не разрушает полимеров. Для фотолитографических процессов используются искусственные источники света. Перенос рисунка печатных проводников на фольгированный диэлектрик осуществляется с помощью фоторезистов. Фоторезисты образуют устойчивый к травлению слой толщиной 10 – 30 мкм. Фоторезисты – это светочувствительные (фото) и устойчивые к воздействию (резисты) агрессивных факторов: нагревание, химическое травление композиции. Негативные фоторезисты под действием актиничного излучения (вызывающего активизацию фоторезиста) в результате фотополимеризации и задубливания перестают растворяться и остаются на поверхности подложки. Позитивные фоторезисты передают рисунок фотошаблона, т.к. экспонированные участки разрушаются и вымываются. При работе с негативными фоторезистами негатив. Проекционное экспонирование света позволяет исключить дифракционные явления, контакт фотошаблона с заготовкой и увеличивает его срок службы, процесс автоматизирован [7]. Плата, изготовленная с помощью фотолитографии, представлена на рисунке 5.

Рисунок 5

Подготовка поверхности печатной платы является важной операцией, от которой зависит адгезия наносимых впоследствии слоёв. Поверхность фольги подвергается механической обработке смесью маршалита с полировальной известью и промывается. Затем химическая под- готовка поверхности заключается в обезжиривании в горячем щелочном растворе (сода, Na3PO4 + ПАВ) или в органических растворителях (спирт, ацетон), подтравливают в растворе хромового ангидрида или персульфата аммония и промывка водой. Сушка осуществляется при 80 – 100 0 С в течении 10 минут. В специальном очистителе на основе h3SO4 и ПАВ платы одновременно обезжириваются и частично подтравливаются. Отверстия после сверления подвергаются гидроабразивной обработке для удаления заусенец и насоса эпоксидной смолы с помощью пистолетов – распылителей водной суспензии карбида бора или электрокорунда. Для снятия окислов применяется вращающиеся щетки или круги из нетканого нейлона насыщенные абразивным материалом с одновременной подачей воды. Контроль чистоты производится по полноте смачивания фольги водой. Поверхность диэлектрика для химического осаждения меди подвергают механической обработке – пескоструйной или гидроабразивной с порошком A2O3, затем платы промывают тёплой водой с протиркой щётками. Для получения микро-шероховатостей (для лучшей адгезии слоя меди) и повышения скорости связывания (увеличение функциональных групп) производится химическое модификация - обработка в растворах Cr6+, содержащих Na2Cr2O7 и концентрированной h3SO4. Поверхностный слой диэлектрика частично разрушается с присоединением –Oh5 и –OSO3H групп. Затем платы промывают, нейтрализуют и снова промывают.

Практическая часть

cyberpedia.su

"Ставим" процесс на пленочном фоторезисте ( глава III, собственно процесс)

С предыдущих публикациях из этой серии я описал теорию, необходимые материалы и оборудование. Самое время перейти непосредственно к описанию процесса.

Итак последовательность действий такая: 0. Подготавливаем заготовку. 1. Наносим фоторезист. 2. Экспонируем. 3. Проявляем. 4. Экспонируем второй раз (дубление) 5. Травим.

Напоминаю: все этапы связанные с полосканием заготовки в жидкости лучше делать в перчатках. А если перчатки достаточно удобные, то вообще весь процесс лучше делать в перчатках.

Еще раз (на всякий случай) напоминаю: я описываю процесс как он есть. В нем есть свои слабые места и простор для улучшений. Я готов выслушать любые идеи, но для теоретических предложений существуют другие топики. Просьба сюда постить только те предложения по улучшению, которые уже проверены в работе и которые позволяют достичь лучших результатов и/или упростить/оптимизировать процесс без потери повторяемости и максимального разрешения.

Подготовка заготовки

Вырезаем заготовку с припусками примерно 1см по всем размерам. Затем губку смачиваем водой и тщательно отжимаем. На сухую заготовку наливаем немного моющего средства и губкой тщательно шлифуем всю поверхность заготовки. Затем тщательно смываем моющее средство теплой водой. После такой обработки вода должна как бы липнуть к заготовке, крайне неохотно с нее стекая: Если остались места, которые ведут себя не так, повторяем процесс. Когда чистка закончена, смачиваем и тщательно отжимаем от воды влаговпитывающую салфетку, затем на нее кладем заготовку и слегка прижимаем: Затем переворачиваем заготовку второй стороной и снова слегка прижимаем. Внимательно осматриваем заготовку на предмет прилипших частиц с салфетки. В принципе, такой способ минимизирует вероятность их появления, но она, все же, не нулевая. Если что-то прилипло, то акуратно уголком салфетки снимаем загрязнение. После такой сушки на поверхности заготовки остается тонкий слой воды: но он очень быстро испаряется, не оставляя следов. Если на поверхности заготовки видны белесые следы и разводы, то необходимо еще раз тщательно ополоснуть и отжать салфетку, затем промыть заготовку и снова высушить. Затем заготовку желательно поставить в место, где циркулирует теплый воздух, что бы окончательно ее высушить. Я, обычно, ставлю ее на батарею и прислоняю верхним краем к стенке.

Напоминаю, отмытую заготовку нельзя трогать голыми руками за поверхность.

Важное замечание: моющее средство может подсыхать на выходе из горлышка бутылки, особенно при длительном использовании. Необходимо следить за тем, что бы сухие частицы моющего средства не попадали на заготовку, они оставляют довольно глубокие царапины, которые не удается убрать последующей чисткой.

Описанный выше процесс подготовки отличается двумя важными качествами — предельной простотой и высоким качеством результата. Ключевой момент здесь то, что моющее средство наносится на сухую заготовку.

Нанесение фоторезиста

Я долго выбирал способ нанесения, который давал бы минимум дефектов и при этом обеспечивал надежную адгезию фоторезиста к меди. В конечном итоге я остановился на описанном ниже способе, который отличается простотой, высокой повторяемостью, низким уровнем дефектов и весьма качественной адгезией. Очевидно его достоинства объясняются тем, что фоторезист наносится практически так же, как это делается в промышленных условиях и именно под эти условия его и «точили» в процессе разработки.

Сначала вырезаем кусок фоторезиста нужного размера. Нужным, в данном случае, является размер такой же как у заготовки с припусками примерно по 1см по трем сторонам и примерно 2-2.5см по четвертой стороне. Если заготовка прямоугольная, то большой припуск делается по длинной стороне. Соответственно вдоль узкой стороной заготовку будем отправлять в ламинатор. Включаем ламинатор и подставляем подставку вплотную к механизму. На подставку кладем чистый лист бумаги. Затем делаем из скотча «ушки»: «Ушки» клеятся на узкий край (если заготовка прямоугольная, естественно) фоторезиста, одно «ухо» на верхнюю сторону, второе — на нижнюю таким образом, что бы неклейкая петля оказалась на пределами фоторезиста, а клейкая сторона чуть-чуть выступала за край фоторезиста. Выступающие края клейких стороны обеих «ушек» должны склеиться между собой, вот так: Затем акуратно тянем «ушки» в противоположные стороны перпендикулярно плоскости фоторезиста: (на фото я удерживаю «ушки» одной рукой, в реальности это делается, конечно, двумя руками) В результате такой экзекуции нижняя защитная пленка должна отслоиться на краю фоторезиста. Если этого не произошло, сводим снова «ушки» вместе и повторяем. Аккуратно разделяем фоторезист и защитную пленку по всему краю и отгибаем край защитной пленки вниз: Теперь необходимо закрепить свободный от защитной пленки край фоторезиста на бумаге с помощью скотча (сама операция описана чуть ниже). Для удобства лучше заготовить кусок скотча нужной длины (чуть длиннее ширины фоторезиста) сразу. Для удобства изложения я буду называть этот край фоторезиста передним, а противоположный ему — задним. Итак, фоторезист должне располагаться передним краем параллельно валам ламинатора и, соответственно, перпендикулярно длинной стороне бумаги. Передний край должен быть как можно дальше от ламинатора, но так что бы задний край оставался в пределах бумаги (минимум за 1-2см от края): Прежде чем крепить край фоторезиста, отслоенную защитную пленку слегка подворачивают и только затем кладут фоторезист на бумагу. Сразу после того, как фоторезист оказался на бумаге с него снимают верхнее «ухо». Для этого само ухо достаточно медленно потянуть его в сторону, параллельно переднему краю фоторезиста: «Ухо» лучше сохранить, оно еще понадобится. Операция закрепления переднего края слегка отличается для разных фоторезистов. Ристон заметно более липкий, поэтому его достаточно прилепить к краю и затем сверху приклеить скотч. С фотеком этот номер не проходит, поэтому я действую так: одной рукой растягиваю в стороны край фоторезиста и прижимаю его к бумаге (можно прижимать не все, а только средину, если заготовка широкая). Затем второй рукой клею средину полоски скотча к средине натянутого края фоторезиста. Постепенно разглаживаю в разные стороны и доклеиваю край по всей длине: (матовый скотч плохо видно на фоне бумаги, так что мне пришлось поднять лист, что бы сделать фото, в реальном процессе поднимать бумагу, конечно, не нужно). Кажется очевидным, что край скотча оказывается на бумаге, а край на фоторезисте, но, тем не менее, я обращаю внимание, что следует крепить именно так.

Когда край закреплен, откидываем фоторезист вперед и акуратно отделяем еще несколько милиметров защитной пленки и снимаем с нее «ухо»: Снимать «ухо» удобно так же как и раньше — медленным движением параллельно переднему краю фоторезиста: Затем кладем заготовку и убеждаемся, что фоторезист полностью ее накрывает, но сама заготовка не должна попадать под край фоторезиста сверху которого приклеен скотч: Когда ламинатор начнет тянуть заготовку, времени на то, что бы исправлять ошибки уже не будет. Наконец, на задний край фоторезиста сверху клеим «ушки» так, что бы петли выступали за пределы фоторезиста: Наконец, когда все подготовительные шаги сделаны, берем фоторезист за «ухо» и поднимаем вертикально. Второй рукой акуратно подталкиваем лист в щель ламинатора. Как только ламинатор захватил край бумаги, следует быстро отделить защитную пленку полностью… … и подхватить второе «ухо»: Теперь фоторезист следует все время удерживать в слегка натянутом состоянии вертикально или даже чуть подавая вперед, таким образом, что бы фоторезист скользил по верхнему краю щели ламинатора. Щель тут играет сразу две роли: она убирает «морщины» и предварительно прогревает фоторезист перед нанесением. Остается только дождаться пока заготовка полностью проползет через механизм:Внимание: ни в коем случае нельзя «бросать» фоторезист когда задний край заготовки только-только исчез в щели ламинатора. Сами валы расположены глубже, так что такое бросание практически гарантированно приводит к «пузырю» на заднем крае заготовки. Так что держать следует «до последнего», к счастью «ушки» здорово упрощают эту задачу.

По окончанию прокатывания всего листа через ламинатор, заготовку аккуратно вырезают из «конверта» просто прорезая край верхней защитной пленки ножом или обрезая лишний фоторезист вместе с бумагой ножницами. Затем заготовке нужно дать остыть до комнатной температуры, обычно это занимает 3-5 минут. При соблюдении описанных выше рекомендаций заготовка получается практически идеально покрыта фоторезистом: Ключевой момент, в данном случае, это «натягивание» фоторезиста на верхний край щели ламинатора. Именно он позволяет получить высокую повторяемость и крайне низкий уровень дефектов.

Такой способ наложения довольно редко приводит к дефектам наложения, но если все же они случаются, то пузырьки можно аккуратно проколоть ножом или иголкой и прокатать заготовку еще раз через ламинатор. Увы, вероятность полного исправления дефекта не велика, но, как минимум, это будет уже не дырка на фольге размером во весь дефект, а только кольцо неправильной формы. Иногда такой дефект можно разместить на безопасном месте (свободный от фольги участок заготовки) правильно располагая фотошаблон. В любом случае от дефекта следует избавиться как минимум для того, что бы он не мешал плотному прилеганию фотошаблона к фоторезисту.

Не смотря на кажущуюся сложность описанного выше процесса нанесения, при небольшом навыке он выполняется быстрее чем традиционное «сухое» нанесение и по времени сравним с «мокрым» способом, но дает не в пример более качественную адгезию.

Экспозиция

Для экспозиции нам понадобятся два стекла, которые я упоминал в списке оборудования. Одно стекло служит подложкой, вторым накрывается заготовка во время экспозиции. Перед экспозицией оба стекла следует протереть салфеткой для протирки экранов, что бы убрать возможную пыль, мелкие частицы, а с верхнего стекла еще и возможные следы пальцев, разводы и прочую муть. Заготовку размещают на подложке, под лампой, по центру светового пятна: Поскольку для ультрафиолета такое пятно «на глаз» определить трудно, на моем УФ-светильнике есть отвес, который значительно упрощает задачу. Затем на заготовку кладется фотошаблон, тонером/краской на фоторезист (напоминаю, что именно с этой целью фотошаблон делается в зеркальном отображении). Наконец, сверху кладем второе стекло и прижимаем грузами. Следует тщательно проверить, что стекло плотно прижимает фотошаблон по всей поверхности заготовки. Наконец, устанавливаем нужное время экспозиции на таймере и включаем засветку: По окончанию засветки осторожно снимаем грузы, затем стекло, фотошаблон и, наконец, достаем заготовку. Заготовку накрываем чем-нибудь непрозрачным для УФ (лист бумаги вполне подойдет) и оставляем на 5-6 минут. Эта выдержка положительно влияет на качество адгезии фоторезиста к меди.

Проявка

После выдержки снимаем с фоторезиста защитную лавсановую пленку и помещаем заготовку в проявочный раствор и даем заготовке полежать в нем примерно минуту, затем начинаем медленно «полоскать» заготовку, приподнимая и опуская в проявочном растворе за четыре угла пальцами рук. Спустя какое-то время над поверхностью рисунка может появиться «дымок». Это один из индикаторов проявки, но его может и не быть. Спустя какое-то время открытые участки фольги полностью очистятся от фоторезиста. Обычно это выглядит как исчезновение вот таких «теней» на свободных участках фольги: (на фото «тень» хорошо заметна на промежутке между платами, особенно в самом низу) В этот момент заготовку следует достать и тшательно промыть под струей холодной воды среднего напора: Я, обычно, называю это «водяной щеткой». Струей воды следует несколько раз медленно пройтись по всей поверхности платы, стараясь выдерживать скорость прохождения и особенно стараясь не пропустить ни одного участка платы. Затем заготовка помещается обратно в проявочный раствор и выдерживается дополнительное время (это время устанавливается в процессе калибровки, описанной в следующей части статьи). Затем заготовку быстро достаем и еще раз так же тщательно промываем в холодной воде.

Вторая экспозиция

После проявки заготовку снова помещаем под УФ лампу и засвечиваем в течении минимум удвоенного (луше утроенного) времени первой экспозиции. После этого заготовку можно травить.

Травление

Травление выполняется традиционным способом, в растворе хлорного железа. Сайчас я травлю практически так же как делаю прояку — медленно поднимаю и опускаю плату в растворе удерживая ее за четыре угла.

Удаление фоторезиста

После травления и тщательной промывки платы ее помещают в емкость с растворителем (чуть приподнимаем крышку и забрасываем плату). В 646-м растворителе процесс смывки происходит очень быстро, буквально за несколько секунд. При этом фоторезист превращается в чешуйки, которые оседают в растворе, а поверхность платы очищается. Затем быстро достаем заготовку, ополаскиваем теплой водой, капаем несколько капель моющего средства и тщательно губкой протираем всю поверхность платы. Затем промываем в теплой воде и промакиваем влаговпитывающей салфеткой так же как делали это на этапе подготовки. После высыхания воды получаем готовую плату.

В следующей части речь пойдет о калибровке проявки и экспозиции.

we.easyelectronics.ru

изготовление плат с помощью сухого пленочного фоторезиста

Готовим фотошаблон Первый этап — подготовка фотошаблона. Фотошаблон должен быть напечатан таким образом, что бы вокруг шаблона для каждой стороны было достаточно много места. Обычно я располагаю фотошаблоны сторон на одинаковом расстоянии от края, центр одного фотошаблона примерно на 1/4 высоты листа, второго — на 3/4:

Кладем стекло на колени, на него фотошаблон. Стекло выполняет роль рабочего стола. Разрезаем лист примерно посередине и складываем обе половинки более-менее точно совмешая рисунки. Это, можно сказать, примерка, ее цель — определить, фотошаблон какой из сторон получился меньше, а какой больше (имеется в виду размер пленки вместе с технологическими краями, естественно). БОльший фотошаблон кладем вниз, лицевой стороной (то есть стороной, на которой напечатан рисунок) вверх, на него — меньший, лицом вниз, и совмещаем. Как правило, совсем точно угадать не получается и меньший фотошаблон выступает за край бОльшего. В этом случае соответствующий край чуть-чуть подрезаем. Цель — добиться того, что бы меньший фотошаблон по всем сторонам был хотя бы на миллиметр отступал от края бОльшего фотошаблона. Большой отступ тоже не нужен (3-5 мм — вполне), так что иногда приходится подрезать и бОльший фотошаблон. Когда фотошаблоны обрезаны, откладываем их в стороону и заготавливаем кусочки скотча: Их понадобится 8 штук, длиной примерно 3-4см. Затем берем бОльший фотошаблон лицом к себе и начинаем наклеивать на углы скотч с изнанки (то есть на дальнюю от себя сторону) таким вот образом: В итоге получаем вот такой «вертолет»: На этот «вертолет» кладем второй фотошаблон лицом вниз. Важно положить акуратно, что бы не он не приклеился к скотчу (теперь, надеюсь, понятно, почему его нужно было обрезать так, что бы он не выступал за края). Теперь нужно совместить фотошаблоны, на этот раз как можно точнее. Процесс сильно упрощается, если воспользоваться вот такой лампой на прищепке, а под стекло предварительно подложить лист бумаги: Лампа вешается за край «рабочего стола» таким вот образом: И подсвечивает всю эту конструкцию снизу. Сорри, саму подсветку видно плохо — фотки делались днем. Наконец, когда оба фотошаблона точно совмещены, начинаем собирать все в кучу загибая и приклеивая торчащий скотч на верхний фотошаблон: (фотка сделана сразу после приклейки первого «хвоста») В конечном итоге получаем вот такой бутерброд из двух фотошаблонов:

Собранный фотошаблон откладываем в сторону и готовим накатку фоторезиста.

Подготовка к накатыванию фоторезиста

Сначала имеет смысл заготовить «ушки» из скотча, в количестве 8 шт: Вырезаем фоторезист: Припуск по ширине совсем небольшой, около 5-7мм на сторону. В длину припуск нужен примерно 4 см (в процессе припуск используется неравномерно — около 3см на передний край и около 1см на задний край заготовки). Не откладывая в долгий ящик сразу крепим фоторезист к носителю. Для этого берем лист бумаги (носитель) и кладем на рабочий стол. Теперь нужно снять край защитной пленки на ширину примерно 2см. Для этого нам понадобятся заготовленные «ушки» из скотча. Одно «ухо» клеим на верхнюю сторону (которая покрыта лавсаном) таким образом: Второе «ухо» клеим перпендикулярно первому на нижнюю сторону фоторезиста (которая покрыта полиэтиленом), причем таким образом, что бы клеевые слои чуть-чуть перекрывались: (на белом фоне матовый скотч не очень хорошо виден, увы) Затем с помощью «уха» приклееного на нижнюю сторону отслаиваем край полиэтиленовой защитной пленки: Если скотч наклеен правильно, то полиэтиленовая пленка отслаивается без каких-либо сложностей с первого раза, даже если фоторезист свежий и сильно липкий (на фотках — свеженачатый кусок Ристона, который отличается завидной липкостью, особенно свежий). Как только край пленки отслоился, нижнее «ухо» лучше снять. Что бы сделать это с минимальными усилиями и при этом не растянуть полиэтилен, удобнее всего подвернуть это «ухо» вниз и в сторону как показано на фотке: Теперь, если прижать защитную пленку и потянуть за «ухо» в сторону края фоторезиста (если все расположено так, как на фотке, то это будет влево) и «ухо» легко снимется. Снятое «ухо» не выбрасываем, оно еще понадобится. Теперь отслаиваем край защитной пленки по всей длине: Затем клеим недавно снятое «ухо» аналогично первому, на угол фоторезиста: Наконец, акуратно, ровно, с небольшим (очень небольшим!) натяжением клеим край фоторезиста с снятой защитной пленкой на лист-носитель. При этом защитная пленка должна быть отогнута и ни в коем случае не приклеена. От края носителя нужно отступить на несколько сантиметров. Получается вот такое: Обратите внимание, что «ушки» наклееные на углы фоторезиста сильно упрощают правильное надежное крепление фоторезиста к носителю, что особенно выручает, когда фоторезист подсыхает или вообще не сильно липкий. После этого передний край закрепляем еще парой «ушек»:

Откладываем носитель с фоторезистом в место, где на него не попадет прямой свет и повторяем процедуру: Самое время подготовить стеклотекстолит. Но прежде, чем это делать, включаем ламинатор. Пока готовится стеклотекстолит, он, как раз, успеет прогреться.

Подготовка стеклотекстолита Должен заметить, что я испробовал много разных вариантов, но в конечном итоге остановился именно на описанном ниже. При минимуме затрат (как средств, так и времени и усилий) это единственный метод, который (в моих условиях) дает практически гарантированный качественный результат в плане адгезии фоторезиста и устойчивости нанесенного фоторезиста к травителям. Для этого метода нужно только порошковое чистящее средство типа пемолюкса и б/у малярные абразивные «мочалки»: Собственно, «мочалки» можно и новые, с номером побольше (соответственно, зернистостью поменьше), но они становятся б/у практически после первой же обработанной заготовки — медь достаточно вязкая и «съедает» абразивный слой практически мгновенно. К чистящему средству требование ровно одно — в составе должна быть пемза, а остального добра поменьше. Из полезных (для наших целей) веществ в составе порошка — только ПАВ (помимо пемзы, естественно). Часто в качетсве ПАВ в таких порошках попадается тринатрийфосфат, что, пожалуй, лучше всего, поскольку он очень хорошо растворяет жир и очищает поверхность.

Итак, берем заготовку: Смачиваем ее водой и насыпаем чуток порошка: Затем берем «мочалку» и неспеша круговыми движениями проходимся по всей поверхности, особенное внимание уделяя углам и краям. В итоге получается что-то типа такого: От снятой с поверхности грязи о окислов порошок стал темным. На этом этапе заготовку лучше не ополаскивать и дать ПАВ-ам время поработать. Тем временем повторяем процедуру для другой стороны. Наконец, когда обе стороны зачищены, тщательнешим образом промываем заготовку. Замечу, что просто ополаскиванием тут ограничиваться нельзя, есть риск, что в оставшейся на поверхности платы воде останется и пемза, что отнюдь не идет на пользу. Поэтому промавать нужно весьма тщательно. На выходе получаем нечто такое: Не уверен, что это хорошо заметно на фотке, но поверхность меди стала матовой, бархатистой на вид. На ней есть мелкие царапинки, но они значительно меньше тех, что оставляет, например, наждачка, даже самая мелкая. Переворачиваем заготовку вертикально и даем воде возможность стечь (не досуха, только что бы с заготовки не капало). Если на поверхности заготовки появляются участки, с которых вода как бы «спрыгивает» (что свидетельствует о том, что на этих участках остался жир или окислы), обработку придется повторить, уделяя особое внимание таким участкам. Готовую заготовку ставим на ребро, (опционально подложив под нее влаговпитывающую салфетку) и прислоняем к стене. Если салфетку не подкладывать, то имеет смысл ставить заготовку вот так:

Обращаю внимание — никаких протирок!

Накатываем фоторезист

В прогретый ламинатор запускаем носитель с накатанным фоторезистом и дожидаемся, когда передний край фоторезиста уходит за край щели лиминатора и выключаем ламинатор: Отгибаем фоторезист вверх и частично снимаем защитную пленку: На этом этапе наблюдается определенная нехватка рук, поскольку нужно удерживать в натяжении фоторезист, подсовывать заготовку и включать ламинатор. И все это одновременно. Поскольку рук всего две, то обойти это можно вот таким образом: заготовка подтыкается под фоторезист и прижимает его к краю щели ламинатора. Липкости фоторезиста достаточно, что бы удержать заготовку: Затем берем край защитной пленки и натягиваем ее горизонтально от себя, после чего включаем ламинатор: Пока заготовка ползет через ламинатор регулируя натяжение следим за тем, что бы защитная пленка не попала в ламинатор. В идеале полоса незащищенного фоторезиста должна быть как можно уже, что бы избежать прилипания пыли и частиц из воздуха. Добиться этого не очень просто, поскольку в таком ламинаторе верхняя крышка металлическая и изрядно греется, прогревая фоторезист и защитную пленку. Прогрев фоторезиста полезен, но пленка при этом становится элестичной и норовит растянуться. Впрочем, на практике все отнюдь не так страшно и проблемы возникают крайне редко и только если зазеваться. Наконец носитель полностью проходит через ламинатор и на выходе получаем вот такое: Замечу, что заготовка может не успеть высохнуть (как правило, именно так и бывает), но это не играет существенной роли. Это не играет роли даже в случае плат с металлизацией, которые к этому моменту уже имеют отверстия (в которых, естественно, вода высыхает в последнюю очередь). После ламинатора вода либо высыхает, либо впитывается в носитель. Акуратно обрезаем носитель по краю заготовки и повторяем процедуру для второй стороны. После этого прокатываем заготовку через ламинатор еще раз:

Замечу, что больше одного раза прокатывать заготовку нет необходимости. Какого-либо заметного изменения в лучшую сторону я не заметил, а вот перегревать фоторезист случалось. С перегретым фоторезистом возникают проблемы при проявке.

Фотошаблон готов, фоторезист накатан. Самое время поэкспонировать чего-нибудь два.

Экспозиция

На рабочий столик кладем «бутерброд» из фотошаблонов. Внутрь «бутерброда» кладем заготовку и выравниваем. Если заготовка с уже металлизированными отверстиями, то на этом этапе нужно точно совместить отверстия с фотошаблоном. Сверху кладем еще один лист стекла (в моем случае это 20х20см) и прижимеаем канцелярскими «прищепками» размером побольше (у меня, если не ошибаюсь, это 51мм): Собранный «бутерброд» кладем под лампу и включаем таймер. После этого переворачиваем бутерброд другой стороной и снова включаем таймер. По окончанию экспозиции разбираем конструкцию и достаем заготовку: Прокатываем ее еще раз через ламинатор: Увы, на фотке не очень заметно, но после ламинатора заготовка темнее, чем до этого. Сразу проявлять не стоит, заготовке нужно несколько минут, что бы она остыла и завершился процесс полимеризации фоторезиста. Поэтому кладем заготовку в закрытое от света место и идем на перекур или готовим свежий проявочный раствор.

Проявка Тут я обойдут без фоток, а лучше расскажу подробности. Проявлять можно, вобщем-то, как привычно и удобно. Для себя я выработал следующую процедуру: полощу плату в проявочном растворе до тех пор, пока фоторезист не смоется с больших участков (обычно это технологические поля вокруг платы). Параллельно я засекаю время, которое понадобилось для этого. Поскольку специального таймера для этих целей я так и не сделал, то просто считаю про себя. Реальная скорость счета тут роли не играет, главное выдерживать ее все время одинаковой. Равно как не играет существенной роли то, как плата «полощется», важно делать это одинаково на протяжении всего процесса. Когда с больших участков фоторезист смывается, засекаю время я продожаю проявку еще половину этого времени, не меняя режима. Замечу, что с тех пор, как я стал использовать именно такой способ проявки, проблемы с неполным удалением фоторезиста исчезли как класс.

Плата проявлена и готова к травлению. Тут, вобщем, существенных изменений не произошло, с тех пор, как я перешел на составы травления вида «кислота + перекись» (а об этом я уже писал).

we.easyelectronics.ru

Пленочный фоторезист. Проявка. / Технологии / Сообщество EasyElectronics.ru

При изготовлении очередного прототипа я заметил интереснейшую реакцию. При взаимодействии растворов силикатного клея и персульфата натрия образуются голубые хлопья. Причем персульфата натрия (раствор) достаточно небольшое количество(на пол литра колпачок от бутылки). У меня персульфат натрия не первой свежести, поэтому он голубой. Возможно это тоже играет роль.

Как-же это можно использовать? 1) Делаем раствор индикатор(вода+персульфат натрия). Этот индикатор имеет также второе свойство, он останавливает действие проявителя. 2) Заготовка.

3)Проявляем.

На этом этапе уже в некоторых местах лишний фоторезист невиден. Но он есть. Сука, как суслик.

4)Окунаем плату в индикатор на минутку.

Вот он и появился. Плату снова в проявитель.

Как это работает. Засвеченный фоторезист, под увеличением, имеет гладкую поверхность, поэтому за него хлопья не цепляются. Не засвеченный фоторезист, после обработки проявителем, имеет пористую структуру и напоминает губку. Он впитывает в себя проявитель и при взаимодействии с персульфатом натрия набухает и голубеет.

5) Второе погружение в индикатор.

6) Третье погружение.

7) Happy end. Печатная плата травится равномерно.

we.easyelectronics.ru

Блог паяльщика » Изготовление печатной платы с помощью пленочного фоторезиста. Ещё один способ.

Не открою Америку своей статьей, потому как в сети довольно много материала по этой теме, но всё же опишу свою методику и свой способ изготовления печатных плат с помощью пленочного фоторезиста. Этот способ производства печатных плат в домашних условиях можно назвать ускоренным, т.к. от печати шаблона и до окончания процесса травления проходит менее 2-х часов. В то же время такая ускоренная технология никак не отражается на качестве полученной печатной платы. Ну, а если качество ПП такое же, как при обычной, используемой многими технологии (пресс на несколько часов или даже сутки) зачем ждать столько времени? Что же такого особенного в данной технологии, спросите вы. Узнаете, если хватит сил прочитать статью и посмотреть мой видеоурок.

Подготовка шаблона печатной платы

Как и в видеоуроке начну рассказ о создании печатной платы с самого начала, т.е. с печати шаблона. Для печати шаблона я использую плёнку для струйного принтера, также существуют пленки для лазерного принтера и вы можете использовать как одну так  и другую с одинаковым хорошим результатом, исходя из того какой принтер у вас имеется.

Итак, при печати шаблона в программе, которой у вас находится чертеж печатной платы делаем две копии нашей ПП. Не скажу насчет лазерного принтера, но в струйном качество «одинарного» шаблона оставляет желать лучшего по причине прозрачности чернил,  и чтобы получить наглухо закрашенный черный цвет нужно делать «двойной шаблон». Теперь смотрим описание своего фоторезиста, где указан его тип: позитив или негатив. Если позитив – печатаем обычный рисунок, где дорожки закрашены, а участки платы, с которым в процессе травления должна сойти медь остаются пустыми и не закрашенными. Если же у вас негативный фоторезист (как у меня) рисунок нужно печатать с инверсией цвета.

В программе Sprint Layout, которую использую я это делается одним кликом мышки, нужно просто поставить флажок «негативно». Дело  в том, что при использовании негативного фоторезиста, при проявке остаются засвеченные участки платы, а при использовании позитивного наоборот – всё что засветилось смывается, а всё что не было засвечено УФ лучами остается.

Напечатали шаблон, подождали когда чернила подсохнут, если у вас лазерный принтер, конечно же ничего ждать не нужно и можно сразу переходить к следующему процессу.

Это вырезание шаблона и накладывание одного рисунка на другой. Шаблон вырезаем не строго по размеру рисунка, а оставляем небольшой запас 0,5 – 1 см, можно и больше, чтобы в дальнейшем этот шаблон можно было прикрепить к куску текстолита. Вырезали, и аккуратно накладываем один  рисунок на другой, так, чтобы все участки первого и второго рисунка как можно точнее сошлись. Чем точнее будет наложен рисунок, тем лучшего качества плату мы получим.  Скрепляются рисунки обычным прозрачным скотчем.

Следующий этап – это наклейка фоторезиста на текстолит.

Отрезаем кусочек фоторезиста по размеру немножко превышающем размер нашей платы. На фоторезисте с обеих сторон находятся защитные пленки отличающиеся по виду одна от другой. Одна пленка матовая, её нужно отклеивать перед нанесением фоторезиста на текстолит, а другая глянцевая – ее мы оторвем после засветки под УФ лампой перед тем, как поместить в «проявитель». Чтобы не мучиться с отрыванием защитной пленки от фоторезиста, наклеиваю на уголки кусочки скотча. Он надежно приклеивается к пленки и когда вы потянете за скотч, плёнка безо всяких проблем снимется с фоторезиста. Перед наклейкой фоторезиста на текстолит, плату нужно хорошенько очистить. Если у вас текстолит новый и хранился в сухом помещении, то будет достаточно просто его обезжирить, например протерев спиртом. Если же фольга имеет видимые повреждения, потемнения, царапины, лучше сначала про прошеркать мелкой наждачкой, периодически смачивая её водой, или делать это прямо под струей воды, и уже после этого протереть плату спиртиком.

Едем дальше. Отрываем защитную пленку от фоторезиста и опять же в ХОЛОДНОЙ воде наклеиваем фоторезист на плату. Нужно делать именно в холодной воде, потому что чем вышел температура, тем сильнее фоторезист приклеивается, и если вы с первого раза не попали, будет очень сложно позиционировать, и корректировать пленку на плате, т.к. она может у вас сразу приклеиться. А в холодной воде можно спокойно туда-сюда перемещать фоторезист по плате не боясь того, что он приклеится. Теперь, когда мы слегка прилепили фоторезист, нужно его прикатать, чтобы удалить пузырьки воды, которые неизбежно останутся между пленкой и фольгой. Я это делаю вот таким старым резиновым фотоваликом, вы же можете использовать любые подручные средства, подходящие для этой работы, хоть собственные пальцы. Теперь аккуратно отрезаем лишние кусочки фоторезиста, аккуратно, потому что хоть мы и прикатали пленку к плате, всё равно держится она на честном слове и пли малейшем усилии может сместиться.

Далее следует окончательно приклеить фоторезист к текстолиту применив для этого какой-нибудь нагревательный прибор. Можно использовать утюг, проглаживая нашу плату через листок бумаги, но нужно быть внимательными и не перегреть пленку. Перегретый участок пленки сразу видно – он становится бледнее и как бы «плывет». При определенной сноровке получается достичь прекрасных результатом. Было время тоже использовал для этой цели утюг, но позже прикупил простейший ламинатор и теперь о проблемах перегрева или недогрева можно забыть. Заворачиваю плату в листок бумаги, жду пока прогреется ламинатор и три раза пропускаю плату через ламинатор. В итоге у меня надежно приклеенный фоторезист без всяких следов перегрева.

Следующий этап – это проявка печатной платы.

Вот тут и кроется весь секрет. Когда у меня появился фоторезист, как и любой человек незнакомый с этим делом, полез в интернет в поисках информации о том, как же правильно его использовать. Несколько раз встречал упоминание, что нужно или после нанесения фоторезиста на плату, или после засветки ультрафиолетом, поместить плату под пресс в тёмное холодное место на довольно длительное время, которое варьируется от нескольких часов до…внимание…суток! Ребят, да вы прикалываетесь чтоли, какие сутки. Ну и решил поэкспериментировать, в следствие чего пришел вот к чему.

Накладываем наш шаблон на плату с наклеенным фоторезистом, опять же нужно быть внимательнее и правильно наложить шаблон, нужной стороной, в противном случае вы получите замечательную плату, но… в зеркальном отражении (сам пару раз наступал на эти грабли ). Прихватываем шаблон к плате всё тем же скотчем, я использую малярный скотч, потому что в отличие от обычного, прозрачного, малярный гораздо проще отклеить от поверхности, и в то же время его клейких свойств вполне хватает для надежного удерживания каких-то небольших деталей, не подверженных существенной нагрузке.

После чего нашу плату с шаблоном нужно поместить под источник ультрафиолетового излучения. Много чем я пытался светить на плату, очень быстро получается, когда используется естественный источник ультрафиолета, т.е. солнце. Буквально 2-3 минуты и у нас готов замечательный шаблон с отличным качеством засветки. Некоторые экстремалы используют внутреннюю часто лампы ДРЛ, т.е. разбивают внешнюю колбу белого цвета, которая имеет защитное напыление (оно защищает окружающие предметы от жесткого ультрафиолета), и светят чистым, жестким УФ. Занятие это довольно опасное, т.к. такие УФ лучи в считанные секунды могут оставить вас без зрения, и для такого способа нужно изготавливать специальный светонепроницаемый ящик, в который помещать лампу и плату с шаблоном. Главный плюс такого метода заключается в его быстроте. Достаточно включить лампу на несколько секунд и плату можно вынимать из ящика.

Засветка печатной платы ультрафиолетовой лампой.

Я пошел другим, безопасным способом и купил черную УФ лампу – энергосберегайку на 26w, которая не способна навредить глазам, если конечно не пялиться на неё пристально в течение длительного времени. Оптимальное время засветки, если не прижимать дополнительно плату стеклом составляет 13 минут, если же прижать стеклом, оно поглощает некоторое количество ультрафиолета и время нужно увеличить до 15 минут. Это время было подобрано опытным путем, и проверено на практике много раз, но напомню, что это касается лампы мощностью 26ватт, для других ламп нужно подбирать другое время и исходить из того, что чем выше мощность лампы, тем меньше времени потребуется.

По прошествии 15 минут, отключаем лампу, отлепляем шаблон от текстолита, наклеиваем на защитную плёнку фоторезиста полоски скотча

т.к. в скором времени эту плёнку нужно будет удалить, и ….помещаем нашу плату в морозилку или холодильник. 3-5 минут замораживания в морозильной камере будет достаточно. Для чего нужно охлаждать платы? А вы попробуйте отклеить защитную плёнку сразу, с только что засвеченной платы, во-первых усилие для отклеивания нужно будет приложить немалое, а во-вторых уверен на 99%, что вместе с пленкой у вас отклеится и слой фоторезиста, причем так некрасиво отклеится, что нужно будет его полностью сдирать, зачищать плату и заново повторять процесс засветки. А вот когда плата холодная, эта плёнка снимается за милую душу. Достаточно легонько потянуть за скотч и всё само снимется.

Теперь нам нужно проявить полученный рисунок. Для этого плату со снятой защитной пленкой кладем в раствор кальцинированной соды. Если не можете купить готовую кальцинированную соду, её можно легко приготовить из обычной пищевой соды. Для этого насыпаем пищевую соду в ненужную посудину и хорошенько прожариваем, лучше это делать на открытом воздухе по причине вонючести данного процесса.

Наливаем немного тёплой воды, температура должна быть такой, чтобы  рука терпела, в эту воду бросаем немножко кальцинированной соды, щепотки вполне хватит, и когда она растворится помещаем в этот раствор нашу плату. Сразу увидим, как начнут проявляться дорожки, для ускорения проявки можно помешивать раствор и кисточкой либо каким-то другим мягким материалом смахивать ненужный фоторезист с платы. Скорость проявки зависит от температуры раствора и концентрации кальцинированной соды в воде. По окончании проявки визуально не должно быть ни какого следа от фоторезста в местах на плате, которые нам нужно удалить (вытравить). Если что-то еще осталось, рекомендую дополнительно на некоторое время поместить плату в раствор до полного растворения фоторезиста, так как хлорном железе он не растворится и у вас получатся корявые дорожки с медными пяточками. И после того, как плата проявится её нужно промыть от остатков фоторезиста самого раствора в проточной воде. Вы поймете на ощупь когда будет достаточно ополаскивать плату. Там где остался фоторезист плата будет как бы мыльной, а где чистая медь – пальцы не будут скользить по плате. Не стоит слишком усердно промывать плату водой и тем более под сильным напором воды, можно попросту смыть дорожки.

И самый противный на мой взгляд процесс – травление печатной платы в растворе хлорного железа.

Сейчас многие для этого используют персульфат аммония, но я как-то всё по старинке работаю с хлорным железом. Обычно оно продается в пластиковых баночках виде порошка, и на баночке написано как его разводить. Сам раствор можно использовать много  раз, т.е. после того как сделали одну плату, жидкость переливается в старую ёмкость для повторного использования. Но с каждой платой процесс травления будет занимать всё больше времени. Обязательно заведите для травления специальное пластиковое корытце, которое будет использоваться только для травления печатных плат. Хлорное железо высокотоксичным веществом и при работе с ним нужно соблюдать соответствующие меры безопасности. Скорость травления зависит как от свежести  раствора, так и от концентрации и от температуры раствора. Чем выше температура и концентрация, тем быстрее идет процесс травления. Также очень сильно ускоряет процесс помешивание ванночки с раствором, а ещё лучше, если вы сделаете так называемый аквариум, в котором будет подача воздуха, как в обычных, рыбных аквариумах. Пузырьки воздуха будут постоянно перемешивать раствор и удалять налет с платы, что очень сильно сказывается на времени травления.

От теории перейдем к практике. Бросаем наши платы в раствор и ждём, временами помешивая. Когда делал платы лазерно-утюжным способом иногда возникала проблема смытия тонера в местах, где тонер с шаблона плохо лег на медь и поэтому нужно было периодически вынимать плату из раствора и осматривать на предмет целостности дорожек. При использовании пленочного фоторезиста таких явлений не наблюдал, плёнка надежно держится на плате даже на протяжении длительного времени. Самое долгое – это дождаться, когда медь начнет растворяться, а потом уже процесс идет быстрее. И когда наконец-то мы дождались полного вытравления меди достаем нашу плату и очень тщательно промываем в проточной воде. Промыть нужно очень хорошо, я это делаю сначала просто под краном, а после намыливаю либо каким-то моющим средством. Если на плате останется часть хлорного железа, со временем оно может «съесть» вашу плату.

И в принципе плата готова, осталось удалить затвердевший фоторезист. С этим отлично справляется каустическая сода, также можно использовать жидкость для прочистки труб, но не каждую. Если же у вас нет этих химикатов, можно взять наждачку средней зернистости и в горячей воде соскоблить остатки фоторезиста.

Как видно на фото эта плата получилось с браком, видимо я  плохо обезжирил плату либо же слишком усердно промывал её, и на небольшом участке фоторезист отклеился от текстолита, что привело к плачевным результатам. В процессе травления часть дорожки исчезла.

Лудить или не лудить дело ваше, я всегда покрываю свои платы слоем припоя. И красивее получается, да и дополнительная защита от окиси не помешает.

На этом свой урок заканчиваю, надеюсь он был вам полезен. Не претендую на 100% правильность этого метода, просто написал из личного опыта способ, проверенный много раз, и который никогда не подводил.

Можете посмотреть видеоурок, там правда плата другая. Когда снимал видео не было возможности сфотографировать в деталях весь процесс, поэтому в видео рассказываю и показываю одни плату, а в статье вы видите фото другой платы.

theradioblog.ru

Пленочный фоторезист. Изготовление печатных плат в домашних условиях. - Приспособления для пайки и конструирования плат - Инструменты

В этой статье я расскажу, как можно изготовить печатные платы в домашних условиях с  минимальным дискомфортом для домашних и минимальными затратами.Лазерно-утюжная технология рассматриваться не будет  в виду сложности достижения требуемого качества. Я ничего не имею против ЛУТ, но она меня более не устраивает по качеству и повторяемости результата. Для сравнения на фото ниже приведен результат, полученный при применении ЛУТ (слева) и с помощью плёночного фоторезиста (справа). Толщина дорожек 0,5 мм.

При применении ЛУТ край дорожки получается рваным, а на поверхности могут быть раковины. Это обусловлено пористой структурой тонера, вследствие чего травящий раствор все же проникает к закрытым тонером зонам. Меня это не устраивает, поэтому перешел на фоторезистивную технологию.

В этой статье по возможности будут применяться инструменты, посуда и реактивы, которые можно найти дома или купить в магазине бытовой химии.

На слой меди наносится фоточувствительный слой. Далее через фотошаблон засвечиваются (обычно ультрафиолетом) определенные участки, после чего в специальном растворе смываются ненужные участки фоточувствительного слоя. Таким образом, формируется необходимый рисунок на медном слое. Далее следует обычное травление. Наносить фоторезист на текстолит можно разным способом.

Наиболее популярные способы — это использование аэрозольного фоторезиста POSITIV 20. Этот способ схож с нанесением аэрозольных красок. Требует аккуратности для обеспечения равномерного слоя и сушки.

И применение пленочного фоторезиста. Наноситься путем наклеивания специальной пленки подобно тому, как наклеиваются декоративные пленки. Сухой пленочный фоторезист обеспечивает постоянную толщину фоточувствительного слоя, прост в применении. К тому же он индикаторный, т.е. засвеченные участки хорошо видны.

Пожалуйста, не путайте с аэрозольным фоторезистом. Пленочный фоторезист состоит из трех слоев пленки. В середине фоточувствительная пленка, покрыта с двух сторон защитными пленками. Со стороны, которая приклеивается к текстолиту — мягкая, с другой — жесткая. Пленочный фоторезист обладает рядом преимуществ перед аэрозольным. Во-первых, он не воняет при нанесении, не требует сушки. Очень удобен при работе с небольшим количеством плат. В отличии от аэрозольного фоторезиста, где толщину слоя тяжело угадать, толщина пленочного фоторезиста одинакова всегда. Это упрощает подбор времени засветки. Пленочный фоторезист индикаторный. Т.е. визуально видны засвеченные участки.

Если Вы хотите получить качественную печатную плату с проводниками менее 0.4мм и расстоянием между проводниками 0.2 мм Вам понадобиться нормальный текстолит. На фото ниже приведено два куска текстолита.  Понятно, что на поцарапанный, грязный текстолит пленка фоторезиста ляжет плохо. Возьмите сразу нормальный. И храните хотя бы в газетке, чтобы не царапать его. «Левый» текстолит можно применить, если на плате толстые дорожки (0.5…1 мм) и между проводниками, хотя бы 0.4мм., и Вам не придется показывать плату посторонним людям.

Текстолит разрезаем на заготовки нужного размера. В домашних условиях это можно сделать ножовкой по металлу. Текстолит толщиной до 1мм можно резать обычными канцелярскими ножницами. Заусенцы убираем напильником либо наждачной бумагой. При этом не царапаем поверхность текстолита! Если поверхность медной фольги грязная, или хотя бы замацана пальцами — фоторезист может не пристать — прощай качество. Так как после «разделки» мы имеем «грязный» текстолит, следует провести химическую очистку.

Химическую очистку медного покрытия перед наклейкой фоторезиста будем проводить с применением бытовой химии. Очищаем поверхность текстолита средством для борьбы с накипью «Cillit«. В его состав входит ортофосфорная кислота, именно она убирает все загрязнения. Поэтому, пальцы в эту жидкость не суем. Если нет подходящей посудины, можно положить текстолит на дно ванной и просто полить этой жидкостью. Через 2 минуты (передерживать не стоит) хорошенько промываем проточной водой. На поверхности не должно быть пятен. В противном случае следует повторить операцию. Остатки воды удаляем бумажной салфеткой. Стараемся не доводить салфетку до состояния, когда из нее полезет бумажная ворса. Именно из-за ворсы я не применяю тканевых салфеток. Если на поверхности меди останутся даже мельчайшие ниточки, пленка фоторезиста в этом месте ляжет с пузырьком. Сушим текстолит утюгом через бумагу. Поверхность текстолита пальцами не трогать!

В некоторых источникам можно найти рекомендацию обезжиривать поверхность спиртом. Лично у меня при очистке спиртом результат был значительно хуже. Фоторезист не везде приклеивался нормально. После «Cillit» результат всегда на много лучше.

Наклейка фоторезистивной пленки – самая ответственная операция при производстве плат этим способом. От аккуратности выполнения этой операции зависит качество полученного результата. Все операции с фоторезистом можно выполнять при слабом электрическом освещении. После просушки текстолит должен остыть. Фоторезист можно клеить и на теплый текстолит, но при этом у вас будет только одна попытка. К теплой поверхности пленка фоторезиста прихватывается намертво.Отрезаем кусок фоторезиста с небольшим запасом, таким образом, чтобы он полностью покрывал нашу заготовку + 5 мм с каждой стороны. Осторожно острым ножом с краю поддеваем мягкую пленку (если фоторезист в рулоне, обычно это внутренняя сторона). Верхнюю защитную пленку пока не снимаем!

Защитную пленку отделяем не всю, а небольшой участок: 10-20 мм с одного края. Приклеиваем на текстолит, приглаживая мягкой тканью. Далее, потихоньку продолжаем отделять защитную пленку и  приглаживаем фоторезист к текстолиту. При этом следим, чтобы не было пузырей, и не трогаем пальцами еще не оклеенный текстолит! Затем обрезаем выступающий за края заготовки фоторезист ножницами. После этого можно слегка прогреть заготовку утюгом. Но не обязательно. Если Вы трогали заготовку пальцами или на ней был ворс от ткани или попал другой мусор — это будет видно под пленкой. Это отрицательно скажется на качестве. Помните, качество полученного результата во многом зависит от тщательности этой операции. Подготовленный таким образом текстолит лучше всего хранить в темном месте. Хотя электрический свет очень слабо влияет на пленку, я предпочитаю не рисковать.

Фотошаблон распечатываем на пленке для лазерного принтера или на пленке для струйного принтера. Фото для сравнения:

Шаблон на пленке для струйного принтера более плотный, лазерный принтер в этом плане похуже — видны просветы на затемненных участках. При засветке нужно будет обратить внимание на то, какого типа фотошаблон будет применяться и сделать поправку времени засветки. Пленку для лазерного принтера найти не проблема, цена более чем доступна. Для струйного принтера приходится поискать, да и стоит она примерно в 5 раз дороже. Но при мелкосерийном производстве, применение фотошаблона распечатанного на струйном принтере полностью себя оправдывает. Фотошаблон должен быть негативным, т.е. те места, где должна остаться медь, должны быть прозрачными. Фотошаблон надо распечатать в зеркальном отображении. Это делается для того,  чтобы приложив, его к текстолиту с фоторезистом, краска на пленке фотошаблона прилегала к фоторезисту. Это обеспечит более четкий рисунок.

Поскольку в статье сделан упор на применение бытовых устройств, мы будем использовать подручные средства, а именно: обычный настольный светильник. Вкручиваем в нее обычную ультрафиолетовую лампу, купленную в магазине электротоваров. В качестве стеллажа используем коробку от компакт диска, если нет подходящего листа оргстекла.

Кладем нашу заготовку, сверху фотошаблон и прижимаем оргстеклом (крышкой от коробки CD-диска). Можно, конечно использовать и обычное стекло. Со школьного курса помним, что обычное стекло плохо пропускает ультрафиолетовые лучи, поэтому придется дольше засвечивать. Под обычным стеклом мне пришлось увеличить выдержку в 2 раза. Расстояние от лампы до заготовки можно подобрать экспериментально. В данном случае — примерно 7-10 см. Разумеется, если плата большая, придется применять батарею из ламп или увеличить расстояние от лампы до заготовки и увеличить время засветки. Время засветки для фоторезиста  — 60…90 секунд. При использовании фотошаблона, распечатанного на лазерном принтере выдержку стоит сократить до 60 секунд. Иначе, из-за невысокой плотности тонера на фотошаблоне,  могут засветиться закрытые участки. Что приведет к сложностям при проявлении фоторезиста.

Очень важная операция — это погрев заготовки после экспонирования. Утюг ставим на «2″ и прогреваем через лист бумаги 5-10 сек. После чего рисунок становиться контрастнее. После прогрева даем заготовке остыть хотя бы до 30 градусов, после чего можно приступать к проявлению фоторезиста.

Существуют специальные проявители для фоторезиста, которые можно купить в специализированных магазинах электроники. В интернете можно прочитать, что можно проявлять содой, но обязательно каустической (каустическая сода — это едкий натрий( NaOH)).  Я покупал специальный проявитель, который представляет собой ни что иное, как этот едкий натрий( NaOH). Потом, чтобы не выбрасывать деньги на ветер, покупал средство для прочистки труб «Крот», собственно в его состав входит тот же самый это едкий натрий( NaOH), а больше туда ничего и не входит.

Но отказался от них, поскольку приходиться работать в перчатках (раствор опасен и разъедает кожу). Процесс протекает очень быстро. К тому же, совсем неприемлемо держать такой раствор в доме, где есть жена и маленькие дети, которые могут найти эту опасную жидкость.

Поэтому, берем простую пищевую соду. Пищевая сода не только безопасный химикат, который легко купить в продуктовом магазине, но и работать с ней гораздо приятнее. Она не так быстро растворяет пленку фоторезиста, поэтому сложно передержать фоторезист в растворе. Вымывание незасвеченных  участков фоторезиста проходит более деликатно и не так стремительно. Дело в том, что удаление пленки фоторезиста с готовой платы выполняется в том же растворе, поэтому если передержать, то фоторезист начнет отставать от текстолита.

Раствор готовим по следующему рецепту: насыпаем в бутылку пищевой соды, сколько не жалко, заливаем горячей водой, растворяем путем применения к бутылке возвратно поступательных движений, т.е. колотим. Внимание! Если вы будете использовать едкий натрий( NaOH) его концентрация не должна быть столь суровой. Достаточно чайной ложки на литр.

Далее наливаем раствор в кюветку или мелкую посудину. Отделяем с пленки фоторезиста верхнюю защитную пленку (она более жесткая, чем первая, ее можно отделить руками), погружаем заготовку в раствор. Через 3 минуты вынимаем, и под струей теплой воды протираем мягкой губкой для мытья посуды. Затем снова в раствор на 2-3 минуты. И так пока фоторезист полностью не смоется с незасвеченных участков. Затем хорошо промываем заготовку в проточной воде.

Раствор: Наиболее популярный раствор для травления печатных плат — хлорное железо. Но меня утомили рыжие пятна, и я перешел на персульфат аммония, а затем персульфат натрия. Подробности об этих веществах можно найти в поисковых системах. От себя скажу, что процесс травления происходит приятнее. И хотя персульфат натрия стоит несколько дороже хлорного железа, я все равно его не брошу, потому что он хороший.

Посуда: Идеальная посуда для травления — это специальная емкость с подогревом и системой циркуляции раствора. Такое устройство можно изготовить самому. Подогрев можно сделать от проточной горячей воды или электрический. Для организации циркуляции раствора можно применить аквариумные технологии. Но эта тема выходит за пределы этой статьи.  Нам же придется использовать бытовые средства. Поэтому, берем подходящую емкость. В моем случае — это капроновая прозрачная посудина с плотно закрывающейся крышкой. Хотя крышка и не обязательна, она упрощает процесс травления, да и раствор можно хранить прямо в посуде для травления.

Процесс: Из опыта знаем, что процесс травления проходит быстрее, если раствор подогревать и перемешивать. В нашем случае, нашу емкость ставим в ванну под струю горячей воды и периодически потряхиваем ее для перемешивания раствора. Персульфат натрия раствор прозрачный, поэтому визуально контролировать процесс не представляется никакой сложности. Если раствор не перемешивать, то травление может быть не равномерным. Если раствор не подогревать, процесс травления будет протекать долго.

По завершению промываем плату в проточной воде. После травления плату сверлим, обрезаем по размеру.

Отмывать фоторезист лучше после сверления. Пленка фоторезиста будет защищать медь от случайных повреждений при механической обработке. Погружаем плату в раствор той же пищевой соды, но для ускорения процесса подогреваем. Фоторезист отстает минут через 10-20. Если применять едкий натрий( NaOH) все произойдет за несколько минут даже в холодном растворе. После чего плату тщательно промываем проточной водой, и протираем спиртом. Протирать спиртом обязательно, так как на поверхности меди остается невидимый слой, который будет мешать лужению платы.

Чем лудить? Способов лужения много. Предполагаем, что у Вас нет специальных устройств и сплавов, поэтому нам подойдет самый простой способ. Покрываем плату флюсом и лудим обычным припоем с помощью паяльника и медной оплетки.  Кто-то привязывает оплетку к паяльнику, я приспособился держать паяльник в одной руке, оплетку в другой. В этом случае удобнее использовать держатель плат ! Для лужения плат использую такой флюс (он легче отмывается). Но можно и спиртовым раствором канифоли.

Напоследок список материалов и инструментов, которые нам понадобились:

Материалы

1. Фоторезистивная пленка
2. Фольгенированный текстолит
3. Средство «Cillit»
4. Бумажные салфетки
5. Сода пищевая
6. Спирт
7. Хлорное железо или персульфат аммония или персульфат натрия
8. Флюс
9. Припой

Инструменты

1. Ножницы
2. Острый нож
3. Плоский напильник или наждачная бумага
4. Дремель или сверлильный станок, которые в состоянии держать сверла от 0,8 мм., сверла
5. Посуда для проявления фоторезиста
6. Посуда для травления
7. Маленький кусок мягкой ткани
8. Утюг и чистый лист бумаги
9. Ультрафиолетовая лампа
10. Настольный светильник
11. Коробка CD диска или кусок оргстекла
12. Струйный или лазерный принтер и пленка для него
13. Паяльник
14. Медная оплетка (можно купить, можно снять с коаксиального кабеля)
15. Мочалка поролоновая.

Успехов!

cxema.my1.ru

• 
  Голограмма пленка
• 
  Ресурс пленки
• 
  Пленки ресурс
• 
  Пленка ютавек
• 
  Пленка термосвариваемая
• 
  Фрост пленка
• 
  Термоусаживаемая пленка
• 
  Ламинатная пленка
• 
  Бахчевая пленка
• 
  Полиамид пленка
• 
  Пленка полиамид