Die Herstellung von Platinen

Punkt 1

• Voraussetzung zur Anfertigung eines Layout ist das massgenaue Einzeichnen der Bauteile auf Millimeter- oder karierten Papier. Es wird die Bestückungsseite gezeichnet. Die Leiterbahnverbindungen werden zum Schluss sichtbar angedeutet. Ist die Papiervorlage fertig (Handzeichnung reicht aus), so wird ein Stück Folie mit ca. 1 cm Übermass an allen vier Ecken mit Tesafilm auf diese befestigt.
• Die Platinen Grösse wird durch gekreuzte, dünne Leiterbahnen, an allen vier Eckpunkten festgelegt ( Zentrier Hilfe ). Innerhalb dieser Markierungen können nun alle Leiterbahnen verlegt werden. Brücken auf der Platinen Oberseite sehen nicht sehr schön aus und sind nach Möglichkeit zu vermeiden. Zwischen zwei IC Beinen passt maximal eine Leiterbahn, wenn die Symbole der IC-Anschlüsse klein genug sind (max. 0.6 mm bohren). Zwei bis drei Leiterbahnen können quer durch ein IC laufen (bei 7.5 mm Abstand). Nur Künstler schaffen mehr. Anfänger sollten die Platinen lieber mit etwas Übermass einsetzen, denn ein Absägen des überschüssigen Plattenmaterial ist immer möglich. Ebenfalls sollte man vorsichtig bei dünnen Leiterbahnen sein, die direkt am Rand verlaufen. Es besteht immer die Gefahr das ein schräger Lichteinfall die Leiterbahn seitlich unterleuchtet. Sollten dann auch noch Beschädigungen in der Lackoberfläche sein, so ist die Unterbrechung perfekt. Dieses passiert auch wenn sich Staubpartikeln in der Lackschicht (meist bei der Selbstherstellung des fotobeschichteten Basismaterials) befinden.
• Beim Belichten liegen dann Symbole und Leiterbahnen direkt auf dem mit Fotolack beschichtetem Plattenmaterial. Achtung bei SMD-Bestückung sieht das Ganze etwas anders aus. Hier kann man das Layout entweder auf einem Kopierer umkopieren werden, oder man dreht die Folie einfach um. Diese Art der Belichtung führt allerdings bei sehr dünnen Leiterbahnen zu Problemen, durch das seitliche Unterleuchten des Folien Basismaterials. Generell gilt beim Drucken auf Overheadfolien, dass je nach Qualität der Vorlage, zwei bis drei Folien übereinander gelegt werden müssen. Denn mit nur einem Druck wird nur selten eine genügende Lichtdichtigkeit erreicht. Mit etwas Tesafilm, oder notfalls der " Tacker " werden die einzelnen Blätter in Deckung gebracht. Man wird immer etwas Licht hindurch schimmern sehen, wenn das Layout gegen das Licht hält. Hier gilt, je dichter, desto besser. Bei der eigenen Herstellung durch Kleben der Leiterbahnen und Symbole, wird das Layout jedoch absolut lichtdicht! Auch eine mehrfach Überlappung, von Leiterbahnen oder Symbole, stellt kein Problem dar.
• Man beachte, dass die Overheadfolie während des Druckvorganges stark erwärmt wird und sich somit ihre Abmessungen stark verändern kann. Overheadfolien sind nie 100% masshaltig.
• Abhilfe bei der Herstellung mehrerer Ausdrucke: Möglichst zügig und im zeitlichen Druckablauf gleichbleibend arbeiten.
• Aus Zeitschriften nur Layouts bester Qualität auf Overheadfolie scannen, kopieren und drucken. Dabei ist darauf zu achten, ob die Kopie- Druck- Seiten richtig herum liegen. Auch hier gilt, dass die beschichtete Seite der Folie zur beschichteten Seite des Plattenmaterials zeigen muss.
• Ist die Qualität schlecht, unscharf oder handgezeichnet, so empfiehlt es sich ein Layout, unter Verwendung der minderwertigen Vorlage, neu anzufertigen. Manchmal sind die Vorlagen für unseren Zweck seitenverkehrt, dann hilft nur ein Umkopieren. Denn wir benötigen als Vorlage immer die Bestückungsseite! Ausser bei einer SMD-Bestückung-!-).
• Dieses ist ein Thema, das extra behandelt werden kann, meines Erachtens aber den Rahmen des normal Machbaren, sprengen würde.
• Aber es gibt auch noch ein anderes Herstellungsverfahren eines Layouts. Die Fototechnik. Genauer gesagt der Kontaktabzug von einer sehr guten 1:1 Vorlage auf einen Transparentfilm. Alles klar? Ein Thema für den Hobby-Fotografen der Schwarz/Weiß Technik. Angewendet zu Zeiten, als es noch keine bedruckbaren Overheadfolien gab.
• Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig, teuer und benötigt sehr gute Vorlagen. Ausserdem sind die Chemikalien nur begrenzt haltbar. Tipp generell: Immer nur kleine Dosen kaufen. Auch der Positiv 20 Spray klumpt nach Ablauf der Zeit. Haltbarkeitsdatum beachten und im Kühlschrank lagern, Verhaltensmassregeln der Ehefrau beachten.
• Dennoch folgt hier ein kurzer Abriss unter Verwendung von ISERT Material:
• Dunkelkammer !!!
• 2 Glasplatten 2 mm starkes Bilderglas in DIN A4 Grösse
• Spezial Film DIN A4 zuschneiden ( spezielle grüne Dunkelkammer Leuchte verw.)
• Kontaktkopie aus guter Heftvorlage
• Belichtung 500W Fotolampe (Argaphoto) senkrecht ca. 40-50cm über der Glasplatte ca. 20 Sek. Ein Timer für die Fotolampe von 1 Sek. Bis 60Sek. (NE555/Triac usw.) wird benötigt. Oder, wenn nicht greifbar, eine Stoppuhr
• Entwicklerbad 20 °C DIN A4 Fotoschale u. Greifbesteck, braune Fotoflaschen 1 L
• Wässern DIN A4 Fotoschale u. Greifbesteck
• Fixierbad 20°C DIN A4 Fotoschale u. Greifbesteck, braune Fotoflaschen 1 L
• Wässern DIN A4 Fotoschale u. Greifbesteck
• Trocknen (über Nacht an der Wäscheleine)
• Auch dieser Film ist nicht absolut lichtdicht, aber er reicht aus um gute Ergebnisse zu erzielen. -Begrenzte Haltbarkeit der Chemikalien-.
• Tipp: Niemals gebrauchte Chemikalien in die Flaschen zurück giessen, ausser das Ätzmittel.

Punkt 2

• 0,5 1.0 1,5 mm Plattenstärke mit 35 mue Cu Beschichtung (einseitig / beidseitig ) Epoxyd-Harz sind ok. Pertinax bei HF ok, besser Teflon (sehr teuer UKW-Berichte o.ä.), Pertinax ist nicht so formstabil, daher ist Epoxydmatrial besser.
• Positiv 20 Kontakt Chemie kleine Dose (Verfallsdatum) zur Herstellung eigener Fotobeschichteter Basisplatten. Hierzu wird ein Backofen mit ca. 50°C benötigt.
• Ferner ist besonders sauberes Arbeiten (Staubfreiheit) angezeigt. Der bläuliche Sprühnebel lässt sich übrigens vom Küchenfussboden und weissen Küchenmöbeln, mit Spiritus wieder gut entfernen. Backzeit ca. 30 Min. 70°C dürfen nicht überschritten werden.
• Stabiles Teppichmesser zum beidseitigen Anritzen der Beschichteten Platten (Schutzfolie nicht entfernen) und als Unterlage eine dünne Pertinaxplatte sowie ein Stahllineal zur Führung des Messers (o.ä. sonst leidet jeder Tisch !!!). Die Klinge des Teppichmessers hält nicht ewig, sie wird schnell stumpf. Die so geritzten Platten lassen sich mit etwas Übung und etwas Kraft gut und sauber zwischen zwei Brettern, oder an einer scharfen Tischkante, mit dem Handballen brechen. Eventuell ist ein Brechen, von nicht zu grossen Platinen, im Schraubstock möglich. Dabei ist ein Backenschutz zu verwenden, um eine Beschädigung der Platine zu vermeiden. Hochgekommene Schnittkanten sind mit einer Feile zu brechen. Hier hätte später die Layoutfolie keinen guten Kontakt mehr zur Fotoschicht.
• Unfallverhütung: Vorsichtig und überlegt arbeiten, Verletzungsgefahr! Eine andere Methode ist das Zuschneiden mit einer Säge, oder Hebelschere für Bleche. Bei der Bearbeitung von Epoxyd-Platten ist für hautempfindliche Personen das Tragen von Handschuhen zu empfehlen. Für alle Anderen sei zur Beruhigung gesagt: Nach ca. 2 Tagen hört das Jucken durch die kleinen Glasfaser Partikel langsam auf.
• Ultra-Vitalux Lampe 500 W E27 Fadenlampe mit integrierten UV-Quarzbrenner
• Die Lampe entwickelt erst nach ca. 2 min. ihre gesamte UV-Strahlung.
• Sonnenbrille, Schweissbrille (E) tragen, oder nicht direkt in die Lampe hineinsehen.
• Das Belichten erfolgt in dem das zugeschnittene Basismaterial und die Layout Vorlage zwischen zwei Glasplatten (ca. 2mm DIN A4 Bilder Glas) gelegt wird. Manchmal ist es günstig, die obere Glasplatte an ihren Rändern etwas zu beschweren, damit zwischen dem Layout und dem Basismaterial ein guter Kontakt herrscht.
• Das fotobeschichtete Basismaterial kann kurzfristig normales Tageslicht vertragen, auch zum Ausrichten der Layout Vorlage auf dem Basismaterial kann die Leuchtstoff Lampe an sein.
• Belichtungszeit ca. 10-15 min bei 30-(50)cm Abstand senkrecht über der Glasplatte. Achtung der E27 Sockel muß frei hängen und die Innereien sollten aus Keramik bestehen, denn hier entsteht ein Hitzestau. Auf keinen Fall darf eine Schreibtischlampe verwendet werden (max. 60-100W)!!! Nach Ablauf der Belichtung ca.10-15Min.(unkritische Zeit, im Zweifel lieber etwas länger, jedoch Vorsicht bei nicht ganz lichtdichter Layout Vorlage)
• Nach Entnahme der Layout Vorlage und dem Basismaterial, kann man bei mittlerer Beleuchtung die Leiterbahnabdrücke auf dem Fotolack sehen. Die Fotolacke sind in aller Regel bläulich oder bräunlich und nicht ganz transparent. Der Anfänger sollte fertig beschichtetes Basismaterial verwenden (das schont die Nerven und ist nicht viel teuerer). Auch diese verändern im Laufe der Zeit ihre Eigenschaften. Die Belichtung dauert dann von Jahr zu Jahr immer etwas Länger, bis hin zum Frust.
• Ätznatron 10 g pro Liter Wasser (dient zum entwickeln des Fotolacks auf dem Basismaterial Zeit 1-2 Min) Entwickler-Schale. Achtung der Entwickler nimmt Feuchtigkeit auf und wandert selbst durch kleinste Ritzen aus der Dose heraus.
• Nie zurück giessen! Den Entwickler auf ca. 20-30°C erwärmen. Während der Entwicklungsphase mit einem Pinsel immer wieder über den Fotolack streichen, bis das blanke Kupfer sichtbar wird, dann die Platine wässern. Hierbei mit den Fingern über die entwickelte Seite streichen, bis die sich nicht mehr glitschig anfühlt. Das Bild der Lötaugen und Leiterbahnen muss danach gut sichtbar vom hellen Kupfer abheben.

Punkt 3

• Das Ätzen der Platine nach der Entwicklung. Die Platine wird nun mit einem isolierten Drahte umwickelt (Schaltdraht), dessen oberes Ende man in der Hand hält. Durch leichtes Heben, Senken und Schwenken wird die Platine im Ätzbad bewegt. Durch herausheben kann man den Vorgang beobachten. Anschliessend folgt das Wässern. Achtung nur solange Ätzen wie unbedingt nötig, denn dünne Leiterbahnen werden schnell ganz dünn......(Unterätzungsgefahr).

Achtung nur für Erwachsene

• Siehe Sonderbeschreibung " Echt Ätzend " von Elektor
• Für Jugendliche: Eisen-III-Chlorid (gelbe Pampe geht immer ab 30°C, trotzdem Vorsicht die Spritzer sind echt, aber sichtbar). Eine weitere Möglichkeit ist das Ätzen mit Ätzsalz (Ammoniumpersulfat) mal geht’s, mal nicht, stark dosierung's- und temperatur abhängig
• Spritzer sind nicht sofort sichtbar, aber haben es bei Metallkontakt in sich. Die Farbe ist nach erstmaliger Benutzung grünlich. Eisenteile werden chemisch verkupfert.
• Alle Ätzmittel gehören zur Entsorgung auf den Sondermüll. Annahme auf den Deponien.
• Niemals Getränkeflaschen mit Chemikalien füllen. Es gibt im Fotozubehör günstige braune 1 L Kunststofflaschen die man mit einem entsprechenden Aufkleber versieht.
• Hier nun für die Cracks endlich die Lösung für Hautausschläge:
• Für 1L Ätzlösung: 770 ml Wasser / 200 ml Salzsäure 35% / 30 ml Wasserstoffperoxyd 30%

Punkt 4

• 4.1 Handhabung, Vorsichtsmassnahmen, Soda, Wasser, säurefestes Gefäss 1L
• 4.2 Zimmertemperatur, lila Verfärbung des Kupfers, bewegen der Platine/Sauerstoff ;weiß/grünlich, die Lösung wird durch die chemische Reaktion nach einer Weile warm und der Ätzvorgang immer rasanter !!!
• ca. 10 min, Chlorgas (Nase weg), Druckbildung (nicht fest verschliessen) ! Atzeton, Spiritus, Ätznatron, Scheuermittel.
• Bohren: 0,6-0,8 (IC), 1.0 (R/C)(Lötnägel), 1,2 (Poti), 1,3 (Lötnägel). Ständer verwenden (Z.B. Proxon o.ä.)
• Hartmetallbohrer mit Schaft (und sehr teuer) brechen garantiert beim Bohren mit der Hand ab.
• Gute Bohrer mit hoher Standzeit sind halt teuer !
• Lötlack SK10 Kontakt Chemie.....(muss nicht sein, klebt nur rum), Plastikspray, Wachs usw.
• Zur Entfernung des noch verbliebenen Fotolackes kann man Scheuermittel, Spiritus oder für ganz eilige Atzeton verwenden.
• Man kann die Fotoschicht aber auch bis zur weiteren Bearbeitung (Bohren und Bestücken) als Oxidationsschutz auf der Platine belassen.
• Sollte das Ätzbad nach langer Standzeit nicht mehr richtig funktionieren, so braucht nur etwas Wasserstoffperoxyd zugegeben werden, um die Reaktion wieder in Gange zu bringen.