Жидкий фоторезист с Алиэкспресс. Моя технология использования
Каждый радиолюбитель задумывается над вопросом о том, как в домашних условиях сделать печатную плату.
В этой статье я поделюсь своими соображениями и наработками. Я постарался сделать материал максимально подробным и максимально полезным для начинающих. А если статья окажется кому-то полезной, то мне будет очень приятно.
Подготовка инструмента, материалов и приспособлений
Подготовка – очень ответственная часть процедуры. Здесь нужно не забывать о том, что хорошее качество качество инструмента определяет, в целом, качество изготовленного изделия. Отведите место для инструмента, приспособлений и химреактивов, чтобы домочадцы не спотыкались об них.Итак, нам понадобятся:
1
- Фольгированный текстолит;
2 - Отрезной инструмент (ножовка по металлу, ножницы, гильотина и т.п., у кого, что под рукой);
3 - Напильник (для обработки граней заготовки);
4 - Наждачная бумага («нулёвка»);
5 - Губка для посуды (у которой с одной стороны жёсткое покрытие, продается везде);
6 - Чистящее средство для посуды (порошок типа Пемолюкса);
7 - Принтер лазерный (лучше HP или Canon, проверено);
8 - Плёнка прозрачная для лазерной печати, двусторонняя (плёнку в последнее время становится всё тяжелее искать, но в магазинах оргтехники она есть всегда. Почему двусторонняя? Чтобы вы не задумывались, какой стороной положить в принтер. Я использую LOMOND Copier Film, либо Profiline );
9 - Фоторезист рулонный ПФ-ВЩ-50 (Негативный, просто у нас такой в Новосибирске такой везде продают);
10 - Скотч узкий (нужен при травлении);
11 - Ламинатор формата А4 (для нанесения фоторезиста на текстолит. Тут я должен сказать, что ламинатор необходимо выбирать по толщине ламинируемого пакета, а это не менее 2 мм. У меня уже несколько лет работают популярные и недорогие PD230-1 );
12 - Лист бумаги, чистой, белой;
13 - Нож отрезной, канцелярский;
14 - Валик длинный, средней мягкости (я использую мягкий вал переноса заряда из старого лазерного принтера, хотя можно использовать вал из печки. Главное чтобы на стальном стержне вала была резина или плотный поролон - для накатки фоторезиста);
15 - Установка с ультрафиолетовыми лампами (позже остановлюсь на этом подробней);
16 - Тарелка или ванночка, можно типа фотокюветы;
17 - Кальцинированная сода (продаётся в хозяйственных магазинах, очень дешёвая. Она прямо так и называется);
18 - Узкая малярная кисть (обрезаем ножницами две трети ворса и получаем отличную щётку для проявки фоторезиста. Хотя можно использовать и старую зубную щётку);
19 - Растворитель или ацетон;
20 - Хлорное железо;
21 - Ёмкость для травления;
22 - Дрель для сверловки отверстий. У меня вот такой станочек:
23 - Свёрла необходимого диаметра (0,6-1,0 мм).
Многие задумаются, а не слишком ли большой список? БОЛЬШОЙ, не то слово. Я к этому всему шёл самостоятельно. При этом, просто мечтал, чтобы кто-то так подробно мне всё разжевал. Список составлен примерно так, если бы мне предложили организовать рабочее место для опытного конструкторского бюро. Вот я и предоставил перечень, необходимый для работы.
Подготовка рисунка печатной платы к работе
Современные CAD программы позволяют нарисовать чертежи очень высокого качества, каждый для себя выбирает сам, где ему удобней работать. Единственное, что хотелось бы добавить: для ФОТОРЕЗИСТА ПФ-ВЩ-50 необходимо распечатывать рисунок печатной платы в НЕГАТИВЕ .
Это фотография с плёнки, на ней видно, что дорожки прозрачные, а диэлектрик чёрный. При рисовании контактных отверстий следует выбирать диаметры подобранными под размер устанавливаемой детали. Это очень удобно в дальнейшем.
При подготовке рисунка к печати следует помнить, что любой лазерный принтер не закрашивает целиком большие площади, он делает плотную заливку по контуру, поэтому, дорожки печатаются хорошо, а заливка - плохо. Я делаю просто: на чертеже делаю заливку свободных мест «землёй» или «массой». Оптимальное расстояние между дорожкой и заливкой - не менее 0,5 мм.
Вы увидите, что при таком рисунке, в режиме негативной печати, заливка будет выглядеть лишь тонкими линиями. Вставляем плёнку в принтер, выбираем нужный рисунок в НЕГАТИВЕ и распечатываем. ВАЖНО, чтобы картридж в принтере был свежим и незатёртым. Смотрим на просвет плёнку. Линии должны быть чёткими с плотной заливкой. Ножницами или канцелярским ножом отрезаем лишнее, лучше положить наш шаблон в мультифору.
Подготовка печатной платы и нанесение фоторезиста
Необходимо вырезать заготовку из фольгированного текстолита. Делаем припуск в 4-5 мм с каждой стороны и отрезаем имеющимся инструментом. Напильником подравниваем края, чтобы не было шероховатостей и зазубрин. Снимаем аккуратную фасочку со стороны меди.
Если медь слишком окисленная, то можно пройтись наждачной бумагой «нулёвкой», а если нет, то берём порошковое средство для чистки посуды, насыпаем немного на жёсткую сторону посудной губки и под тонкой струёй водопроводной воды натираем до блеска.
Есть ещё вариант с зубным порошком, но его трудно достать.
Смываем всё как следует и сушим в нормальных условиях. Хотя можно использовать бытовой фен. Главное, чтобы не осела пыль.
Теперь достаём рулон фоторезиста. Где-нибудь в тени, без прямого попадания света отмеряем необходимый кусок с дополнительным запасом в 5-10 мм от размера печатной платы.
Отрезаем канцелярским ножом. Кладём отрезанный кусок в книгу (предварительно запомнив в какую). Оставшийся рулон фоторезиста аккуратно запаковываем обратно.
Фоторезист должен быть свежим. Обычно на упаковке стоит дата выпуска, так вот, до 2х лет - нормально, можно пользоваться. Если больше, будет хуже прилипать.
Включаем наш ламинатор. Выставляем температуру 150 градусов Цельсия и ждём, пока прогреется. А пока предварительно нанесём фоторезист на плату. Вспоминаем про резиновый валик и кладём его недалеко от себя.
Достаём кусочек заготовки фоторезиста из книги, кладём плату перед собой медью вверх. Канцелярским ножом поддеваем матовую защитную плёнку с фоторезиста, убираем её. С другой стороны должна остаться прозрачная плёнка. ЕЁ ОСТАВЛЯЕМ!
Накладываем заготовку на плату и от центра прижимаем пальцем, постепенно разглаживая вправо и влево. Берём валик и раскатываем всю поверхность также от центра к краям. Смотрим, чтобы не было пузырей. Если появились, то лучше переделать.
Переворачиваем плату фоторезистом к столу. Канцелярским ножом под углом, аккуратно срезаем излишки фотоплёнки.
А вот и ламинатор прогрелся. Берём лист обычной чистой бумаги, сворачиваем пополам, кладём внутрь нашу плату с фоторезистом и суём сей бутерброд в ламинатор.
Достаточно прогнать 2-3 раза и вы поразитесь ровной накатке фоторезиста.
Кладём заготовку опять в толстую книгу. Запоминаем автора.
Установка ультрафиолетовой засветки
Тут остановлюсь подробней. В куче мусора из интернета я ничего хорошего для себя не почерпнул. Решил сделать сам.В театре, где работал, попросил УФ лампу для сцены. Она как ДРЛка. Засветила всё вокруг, долго с ней мучился.
После месяца напряжённых экспериментов я нашёл в магазине первоклассный вариант.
УФ лампа с цоколем Е27, выглядит как энергосберегающая лампа. Стоит дорого, 250 руб/шт. Разорился пока на 3 экземпляра.
Сделал такую установку: Две пластины формата А4 толстого 20 мм оргстекла длинными гранями соединил в угол _| На боковой стороне приделал 4 патрона Е27 в ряд, так, чтобы лампы были на высоте около 5 – 6 см. Сзади поставил реле времени на 2 минуты. Над лампами придумал фанерную крышку (чтобы в глаза не слепили). На нижнюю пластину под лампами наклеил тонкую шумоизоляцию от авто, типа сплэна. Нашёл подходящий кусок стекла, снял с рабочего стола и вырезал. Всё, установка готова.
Не претендую на оригинальность, но меня пока этот вариант устраивает. Хотя, тут поле для творчества непаханое.
Засветка и проявка
Достаём из книги нашу заготовку и шаблон из мультифорки. Кладём заготовку фоторезистом вверх под лампу. Сверху накладываем рисунок, НАПЕЧАТАННОЙ СТОРОНОЙ К ЗАГОТОВКЕ, иначе засветка будет размытой и рисунок не той стороной.Накрываем стеклом. Необходимо следить за тем, чтобы шаблон плотно прилегал к фоторезисту, а стекло не ёрзало.
Я делаю так: включаю УФ с таймером и руками по краям прижимаю стекло к заготовке. Она вдавливается немного в мягкий сплэн и шаблон плотно прилегает.
После того, как УФ установка выключится, можно аккуратно всё вытаскивать. И вновь заготовка в книгу, шаблон в мультифорку. Пошли готовить проявочный раствор.
Наливаем в тарелочку примерно стакан горячей воды (не кипяток, чтобы пальцы едва терпели) и добавляем немного кальцинированной соды. Примерно на кончике чайной ложечки. Размешиваем нашей обрезанной кистью. Достаём из книги плату.
Канцелярским ножом отделяем прозрачную плёнку от фоторезиста и кладём заготовку в раствор.
Кистью водим по фоторезисту, тут вы увидите чудеса наших стараний. Не бойтесь жёстким ворсом повредить дорожки, не получится. На проявку уходит около 2х-3х минут. Больше держать нельзя, может отстать фоторезист. Щёткой смываем лишнее до самой меди. В принципе, невооружённым глазом всё видно, где смылось, а где нет.
Вот тут понимаем, зачем делали небольшой припуск, когда отрезали плату. Дело в том, что иногда фоторезист откалывается с краёв. Если припуска не будет, то придётся восстанавливать необходимые дорожки цапон-лаком. А оно нам надо?
Если готово, то быстро промываем плату водопроводной водой. Оставляем сушить. Остатки раствора можно слить в канализацию. Ущерба не принесёт, да и расход соды невелик.
Травление
Методов травления существует масса. Отмечу только то, что я травлю в пластиковом ведёрке из под джема. Оно небольшой высоты, закрывается плотно крышкой.
Я травлю хлорным железом. Раствор не сливаю. Вот уже год как им пользуюсь. Решил вопрос с подогревом - просто ставлю в кастрюлю с водой и на электроплиту. Чтобы пластик не поплыл, подкладываю в кастрюльку небольшую подставочку из металлических прутков диаметром 4 мм.
Перед опусканием платы в раствор я наклеиваю на обратную сторону платы узкий скотч, так, чтобы образовалась небольшая ручка для поднятия платы. А чтобы она не тонула, приклеиваю лепестки скотча по краям платы, чтобы торчали на 5 мм с каждой стороны.
Чтобы при опускании в раствор на дорожках не образовались микропузырьки, можно смочить поверхность платы простой водой.
Травим, промываем, РАДУЕМСЯ. Если что-то не так - можно подправить резаком.
Остатки фоторезиста смываем ацетоном или растворителем. Для этого нужно выйти на свежий воздух. Смачиваем тряпочку и прикладываем к ней плату. Ждём 5 минут. Фоторезист сам отходит. Тряпочку выкидываем сразу в помойку, чтобы дома не воняла.
Плату протираем насухо и лишаем остатков фоторезиста.
Сверловка отверстий
Микродрель у каждого радиолюбителя своя. У меня из мотора ДПМ, цанги купил в магазине. Сварганил простой станочек, хотя, можно и вручную.Свёрла покупаю заранее, от 0,6 до 1,5 мм всех размеров. Дешёвых хватает на одну плату, потом выбрасываю, иначе будет брак.
Помните, я говорил, чтобы мы рисовали контактные отверстия под размер выводов детали? Они так и вытравились. Теперь, эти места служат нам зенковкой под сверла, которые мы ставим в дрель в строгом соответствии с диаметрами по чертежу. КАЖДОМУ ДИАМЕТРУ СВОЁ СВЕРЛО!
Вот теперь мы берём наждачную бумагу «нулёвку» и зачищаем поверхность так, чтобы сравнять неровности и шероховатости от сверловки. Протираем спиртом или растворителем.
Процесс лужения
Процесс лужения у каждого свой. Я обычно использую один из легкоплавких сплавов типа Розе + раствор канифоли в спирте.Итого
На этом я закончу, ведь наша плата уже готова: smile:Приведу примеры моих работ. К сожалению, они не самые удачные. Скажем так, к моменту написания статьи под рукой остались конструкции, которые не доработаны или опытные образцы. Их и сфотографировал.
Итак, для работы нам понадобятся следующие материалы и инструменты:
1. Фольгированный стеклотекстолит.
2. Пленочный фоторезист.
3. Небольшая иголка.
4. Кальцинированная сода.
5. Ультрафиолетовая лампа на стандартный патрон 220V.
6. Пленка для струйного принтера.
7. Компьютер, струйный принтер, программа для разводки печатных плат.
8. Стирательная резинка.
9. Ножницы.
10. Стекло толщиной 4 мм.
11. Пластиковая емкость.
Для начала нам необходимо изготовить фотошаблон, через который мы впоследствии будем делать экспонирование нашей будущей печатной платы.
Открываем программу для создания печатной платы, тут предпочтения у каждого свои кто то любит P-CAD кто то Eagle сам же я предпочитаю платы делать в Sprint-Layout 4.0. В программе открыли файл будущей печатной платы.
проверили что нет косяков неразведенных цепей и прочего. Провели, нет ничего вызывающего сомнения можно идти дальше.
Нажимаем на кнопочку , и открывается окно для вывода на печать.
Т.к фоторезист негативный (белые области на черном поле) то необходимо поставить соответствующую галочку напротив опции негатив, а также отключить ненужные при печати слои.
Также следует подумать над тем отображать зеркально изображение при выводе или нет т.к пленка для струйного принтера имеет только одну рабочую сторону и этой стороной необходимо будет прикладывать впоследствии к заготовке, для того чтобы увеличить контрастность и исключить боковую засветку. Сам обычно рисую на слое Ф2, а надписи располагаю на слое М1, так что в моем случае ничего отзеркаливать не надо.
Теперь жмем кнопку и открывается окно настроек принтера и задаем максимальное качество печати и контрастность
В результате этих действий мы говорим принтеру, что бы он лил побольше тонера на те участки, которые будут черными. Далее жмем на кнопочку ОК, в окошке настройки цветов, и кнопку ОК в свойствах принтера.
Таким образом, мы создали фотошаблон, настроили принтер и все это дело у нас готово к печати.
Берем пачку с
берем получившийся шаблон и внимательно осматриваем его, черные поля не должны иметь просветов. Если контрастность черных полей не достаточна можно воспользоваться таким средством - Усилитель оптической плотности тонера Density Toner
Теперь займемся подготовкой и нанесем на него
Из заготовленного ранее стеклотекстолита вырезаем небольшой по размерам кусочек, в идеале примерно с припуском 3-5 мм, больше с каждого края,чем размеры нашей будущей платы.
Берем стирательную резинку и тщательно проходимся по всей поверхности фольгированного стеклотекстолита. Это необходимо для того, чтобы убрать все пальцы, грязь и прочее, а также обеспечить хорошее прилегание пленочного фоторезиста. После того как прошлись по стеклотекстолиту стирательной резинкой, сдуваем все оставшиеся, после этого пылинки и остатки резинки. Промывать все это ацетоном или каким-то растворителем нельзя, не ляжет фоторезист, если что-то сдуть не получилось, то проходимся чистенькой тряпочкой. Не касаясь очищенной поверхности заготовки руками, (допускается держание за торцы) кладем на стол и отрезаем ножницами кусок фоторезиста. (Автор использовал отечественный фоторезист, мы рекомендуем
использовать , значительноп превосходящий наш по многим параметрам)
После того как отрезали, берем иголку, и с матовой стороны подцепляем матовую пленку и сдвигаем ее примерно на 0,5 сантиметра при этом пальцами не касаясь клеевого слоя на самом фоторезисте.
Удерживая кусочек снятой пленки пальцами прикладываем его на край заготовки из стеклотекстолита и разравниваем пальцами с умеренным давлением для того, что бы пленка прилипла, как следует.
После того как пленка прилипла к краю пальцы правой руки помещаем с правой стороны под пленку, на тот кусочек матовой пленки, что снимали вначале.
Теперь, не спеша, правой рукой примерно по 2-3 мм вытаскиваем матовую пленку, одновременно пальцами левой руки прижимая и разравнивая ее по поверхности фольги. Торопиться тут нет смысла т.к чем лучше придавите, тем лучше она ляжет на поверхность фольги стеклотекстолита.
После того как пригладили всю пленку, излишки обрезаем и получаем стеклотекстолит, покрытый пленочным фоторезистом.
Берем ножницы и вырезаем наш фотоаблон по нужному размеру.
Теперь у нас все готово для начала экспонирования фоторезиста через шаблон.
Берем , я например пользуюсь такой
Просто и экономично а главное городить ничего лишнего не надо. Это энергосберегающая лампа УФ света на стандартный патрон 220V.
Кладем на ровную поверхность стеклотекстолит с нанесенным на него пленочным фоторезистом, а сверху пленку с напечатанным шаблоном, стороной на которой печатали к фоторезисту, для чего это нужно и зачем это говорил ранее.
Сверху все это дело прижимаем стеклом вынутым из полки с книгами.
И поверх всего этого, я обычно ставлю две коробки с компактами, это обеспечивает еще лучший прижим фотошаблона к плате и определяет расстояние на которое удалена ультафиолетовая лампа от поверхности.
Время и расстояние подобрать под конкретную лампу очень просто. Берем маленький кусочек стеклотекстолита наносим на него фоторезист. Потом делаем шаблон, на котором пишем циферки 1,2,3,4,5,6,7,8, и т.д, это будет время в минутах. Ставим лампу, включаем, берем какой-то непрозрачный материал, например, еще один кусочек стеклотекстолита, и постепенно через указанные промежутки двигаем его постепенно закрывая части с циферками. После этого проявляем и смотрим на результат. Где он самый лучший, то время для этого расстояния и оставляем.
После этого включаем лампу на 10 минут.
Пока наша лампа будет светить в течение 10 минут и формировать нашу плату, пойдем в ванну и приготовим раствор для проявления фоторезиста.
В пластиковую посуду подходящего размера, куда поместиться плата, наливаем 0,25 литра воды (половина 0,5 л. бутылки из-под сока), температура воды не играет никакой роли, я наливаю прямо из-под крана. Достаем с полки пакетик с кальцированной содой. (Если у вас нет на полке кальцинированной соды, то его туда надо сначала положить, а уже потом доставать. Если же у вас нет полки, то дальше можно не читать - все равно ничего не получится. Прим. Кота
)
Берем чайную ложку и набираем в нее соды, после чего тщательно до растворения всех комочков размешиваем ее в воде.
После того как вся сода растворилась, дожидаемся, окончания экспонирования, как помним, раньше оно у нас было 10 минут. Как только время вышло, снимаем стекло и наш фотошаблон. Берем плату и идем в ванную, при этом, не забыв захватить с собой иголку.
Придя в ванную, иголкой аккуратно подцепляем вторую (прозрачную) пленку и снимаем ее.
После того как сняли вторую пленку, кладем плату в пластиковую ёмкость с разведенной содой и ждем примерно секунд 30. По истечении этого времени, рисунок начинает проявляться, видны будущие дорожки и в тех местах, где дорожек быть не должно, фоторезист растворяется. Теперь берем ненужную зубную щетку и начинаем ей водить по нашей плате для того, что бы ускорить процесс смывания фоторезиста с ненужных нам участков.
Показатель того, что фоторезист смылся там, где надо, поверхность меди светлая и блестящая, как и до приклеивания фоторезиста.
После того как смыли весь ненужный фоторезист и оставили нужный, вытаскиваем плату из раствора соды и промываем под струей воды. Делается это для того, что бы смыть с поверхности платы проявляющий раствор. После того как промыли под струей воды, откладываем в сторону, и выливаем ненужный нам проявляющий раствор.
Теперь дело осталось за малым наливаем в другую пластиковую емкость раствор хлорного железа и травим. После того как протравили, вынимаем, снова промываем под струей воды, на этот раз для того, что бы смыть остатки хлорного железа.
Вот и весь нехитрый процесс, по окончании которого мы получаем печатную плату высокого качества.
Таким образом, мы сделали печатную плату, на ней виден фоторезист, который был нам нужен. Осталось только снять его. Берем ватку, мочим в ацетон, и сначала промокаем всю поверхность платы, потом трем. Примерно через 1-2 минуты фоторезист начинает сползать кусками, полностью оттираем весь фоторезист. Дальше, как обычно, лудим, сверлим дырки, обрезаем, выравниваем и запаиваем компоненты.
Возможные косяки на выходе после проявления фоторезиста:
1.Фоторезист полностью растворяется в соде - недостаточное время экспонирования или большое расстояние до лампы.
2.Фоторезист не смывается вообще нигде - прозрачный фотошаблон на темных участках, вследствие чего, через них проходят ультрафиолетовые лучи и засвечивают, то чего не надо засвечивать.
3.Фоторезист не смывается вообще нигде, но на тех участках где он должен смыться он слегка мутноватый, виден рисунок, и рисунок четкий - прозрачный шаблон на темных участках, но в данном случае он гораздо темнее, чем в предыдущем варианте.
4.Фоторезист смылся, как надо, но дорожки получаются шире, чем на фотошаблоне, особенно это заметно на тех дорожках, что проходят между выводов микросхем (слипание), например, на фотошаблоне дорожка при измерении линейкой 1 мм на плате 1,2-1,5 мм - недостаточный прижим фотошаблона к поверхности заготовки, еще такое может быть, когда сам стеклотекстолит кривой, поэтому рекомендую обратить на его ровность внимание при покупке, т.к сам с кривизной продаваемого стеклотекстолита сталкивался не однократно.
Напомню, что ранее в этом блоге рассказывалось об изготовлении печатных плат при помощи ЛУТ . Это хороший метод, но со своими ограничениями. Например, если немного передержать утюг, тонер потечет и близко расположенные дорожки склеятся. То есть, если вы решили использовать SMD-чипы, метод становится практически непригодным. Кто-то успешно решает эту проблему, покупая в дополнение к и без того не дешевому и занимающему место лазерному принтеру еще и ламинатор. Но я решил пойти другим путем и попробовать метод, альтернативный ЛУТ. Метод этот заключается в использовании пленочного фоторезиста.
Примечание: По аналогии с тем, как лазерно-утюжную технологию часто сокращают до «ЛУТ», метод, основанный на использовании пленочного фоторезиста, часто сокращают до «фоторезист» или «ФР».
Список покупок
Для изготовления печатных плат при помощи пленочного фоторезиста нам понадобятся:
- Внезапно, пленочный фоторезист . От качества фоторезиста зависит буквально все. Я использовал фоторезист Ordyl Alpha 350 и настоятельно советую использовать именно его. Есть еще Ordyl Alpha 300, который, судя по отзывам, тоже хорош. В чем различие между 300 и 350 для меня, увы, остается загадкой.
- Прозрачная пленка для принтера . Для лазерного или для струйного, в зависимости от того, какой у вас принтер. Я использовал пленку в формате A4 для лазерной печати Lomond 0703415.
- Ультрафиолетовая лампочка . По идее, сгодится любая, лишь бы подходила к патрону вашей настольной лампы. Лучше взять энергосберегательную, чтобы служила дольше. Используемая мной УФ энергосберегательная лампочка называется Camelion LH26-FS.
- Кальцинированная сода . Ее нужно совсем немного, 100 г хватит вам очень надолго.
- Чистая тряпочка, хорошо впитывающая воду, чистая губка и средство для мытья посуды. Есть в любом доме, а также продаются в любом хозяйственном магазине.
- Опционально — кусок оргстекла . Вместо него подойдет любое другое достаточно чистое стекло без царапин. Например, стекло от книжной полки. Я использовал оргстекло размером 30 x 40 см и толщиной 2 мм.
- Флюс, хлорное железо, ацетон или его аналог, стеклянная или пластиковая посуда, и так далее. Все, что касается травления платы и последующих шагов, ничем не отличается от ЛУТ.
Имея все перечисленное на руках, можно приступать к делу!
Fun fact! Оргстекло еще называют плексигласом, акриловым стеклом, метаплексом, а также другими словами . Это все одно и то же.
Описание процесса
Первая плата, которую вы сделаете при помощи ФР, будет особенной. С ее помощью вы не только затестите весь процесс от начала до конца, но и определите очень важный параметр — требуемое время экспонирования фоторезиста под УФ лампой.
Открываем EAGLE, или в чем вы проектируете платы, и в столбик вводим цифры от 0001 до 0020. Толщина линий у цифр должна получится примерно такой, какой толщины вы обычно делаете дорожки, ну или чуть тоньше. Затем распечатываем получившуюся плату в негативе. В EAGLE для этого идем в File → CAM Processor, в Device выбираем PS_INVERTED, в File указываем путь до.ps файла, в который хотим сохранить результат, выбираем нужные слои и жмем Process Job. Затем получившийся.ps файл просматриваем, например, при помощи Evince, и распечатываем на прозрачной пленке, например, через lpr.
Fun fact! Бывает и позитивный фоторезист. Но, насколько мне известно, он обычно жидкий и используется только на заводах. Пленочный фоторезист всегда негативный и требует печати платы в негативе.
Для достижения лучшего результата в последующих шагах пленку следует класть тонером вниз. На какой стороне пленки находится тонер определить легко, так как пленка на свету блестит, а тонер нет. Вам может потребоваться напечатать.ps файл в зеркальном отражении. Если вы печатаете через lpr, это делается передачей опции -o mirror . Или просто поставьте соответствующую галочку в EAGLE при генерации.ps файла. Однако первое время можно обо всем этом и не беспокоиться, так как пленка достаточно тонкая.
При печати в негативе используется довольно много тонера. Дайте ему какое-то время, чтобы подсохнуть. Затем обрежьте негатив до удобного вам размера при помощи ножниц.
Результат будет выглядеть как-то так:
Берем стеклотекстолит, желательно без особого окисла на нем. У меня как раз нашелся ненужный кусок подходящего размера, который я в свое время не очень ровно обрезал. Стеклотекстолит стандартного размера 5 x 10 см также вполне подойдет.
Затем берем чистую губку и моем стеклотекстолит в теплой воде при помощи средства для мытья посуды. Я использовал Fairy, но должно подойти любое средство. Задача — смыть всю грязь и весь жир от рук. Использовать ацетон или его аналог для этого нельзя! Тереть жесткой стороной губки можно, но не сильно. Когда все смыли, вытираем стеклотекстолит о чистую тряпочку:
Само собой разумеется, с этого момента чистую медь пальцами не трогаем.
На глаз отрезаем пленочного фоторезиста столько, чтобы им можно было закрыть всю медь. Остальной рулон побыстрее прячем обратно в упаковку и кладем в темное место, чтобы не засветить. Фоторезист с двух сторон покрыт пленкой. Если присмотреться, на внешней стороне рулона используется глянцевая пленка, а на внутренней слегка матовая. Подцепляем матовую пленку ногтями, пинцетом или, лучше всего, кусочком изоленты (глянцевую вам все равно на этом этапе вряд ли удастся подцепить) и приклеиваем фоторезист к меди, как показано на следующем фото:
Если вы решили использовать фоторезист, отличный от Ordyl Alpha, он может иметь другой цвет.
Отклеиваем где-то полсантиметра пленки, тщательно придавливаем и разглаживаем фоторезист, отклеиваем следующие пол сантиметра, и так до тех пор, пока не заклеим фоторезистом всю медь. Очень важно как следует приклеить фоторезист, без пузырьков воздуха, заломов, и так далее. От этого напрямую зависит качество будущей платы. Если вы никуда не спешите, после этого шага плату можно положить на пару часов под пресс. Результат станет от этого как минимум не хуже. Впрочем, можно и без пресса.
Дополнение: Существует альтернативный, так называемый «мокрый» метод. С фоторезиста снимается сразу вся матовая пленка, и его нанесение на стеклотекстолит осуществляется в воде. Затем будущая плата немного подсушивается, оборачивается в бумагу и пару раз пропускается через ламинатор при температуре 120 градусов. В качестве недорого ламинатора можно посоветовать модель FGK-120. Субъективно этот метод быстрее, приятнее и надежнее, однако он дополнительно требует ламинатора.
Далее кладем негатив на фоторезист. Напомню, в идеале следует класть его тонером вниз. Так будет меньше искажений при переносе рисунка. Сверху кладем кусок оргстекла (или стекло от книжной полки, или что вы решили использовать). Если не уверены в чистоте стекла, стоит предварительно с двух сторон протереть его влажной чистой тряпкой или салфеткой для очистки мониторов. По углам стекла кладем что-нибудь тяжелое. Я использовал блины от гантелей, но вы можете использовать книги или что-то еще. Закрываем все цифры на негативе чем-нибудь совершенно не прозрачным. Я использовал еще один кусок стеклотекстолита, но с тем же успехом подойдет блокнот или кусок фанеры. Надо всем этим хозяйством ставим лампу со вкрученной в нее УФ лампочкой.
Важно! Смотреть на ультрафиолет не полезно для глаз . Не советую делать это слишком долго, а в идеале рекомендую использовать соответствующие защитные очки.
В итоге получится такая конструкция:
Засекаем время. Сдвигаем стеклотекстолит, открыв тем самым цифру 20. Ждем ровно одну минуту. Снова сдвигаем стеклотекстолит. Теперь открыты цифры 20 и 19. И так далее открываем по одной цифре в минуту. В итоге каждая цифра будет экспонирована соответствующее ей количество минут. После экспонирования цифры 1 в течение одной минуты выключаем лампу.
По тому, какие цифры лучше всего перенесутся, мы выясним оптимальное время экспонирования. Время экспонирования зависит от используемых фоторезиста и УФ лампочки, высоты настольной лампы, и ряда других факторов, поэтому у всех оно разное. Само собой разумеется, при изготовлении будущих плат негатив ничем закрывать уже не придется. Нужно будет просто включать лампу на определенное количество минут.
Теперь подцепляем и отклеиваем вторую пленку фоторезиста. Подцепить ее будет проще, если ножницами обрезать фоторезист точно до размеров стеклотекстолита:
Заметьте, что на фоторезисте уже видны цифры. Это характерное свойство фоторезиста Ordyl Alpha. Очень удобно — можно сразу сказать, получилось или нет. Если вы используете другой фоторезист, на этом этапе он может быть все так же одного цвета.
Берем стеклянную или пластиковую посуду. Желательно чистую, а не ту, в которой вы травите медь хлорным железом. Наливаем теплой воды из под крана, разбавляем в ней одну чайную ложку кальцинированной соды. В получившийся раствор кладем заготовку, даем ей там полежать около минуты. Затем берем стеклотекстолит за торцы и аккуратно полощем в растворе до тех пор, пока не смоем все лишнее. Затем промываем заготовку под (слабенькой!) струей воды из под крана.
Результат:
Как видите, у меня оптимальное время экспонирования оказалось равным примерно 15 минутам. При изготовлении плат с очень тонкими дорожками лучше перестраховаться и экспонировать в течение 20 минут.
Затем травим плату в хлорном железе, как обычно (UPD: или лучше при помощи перекиси водорода с лимонной кислотой). Для снятия фоторезиста используем ацетон или его аналог. Я лично пользуюсь средством под названием Degreaser 65. В итоге у меня получилось следующее:
Стоит отметить, что с ростом времени экспонирования фоторезист становится все труднее отмыть.
Остальные шаги, такие, как лужение и сверление отверстий, ничем не отличаются от уже рассмотренного ранее ЛУТ. Теперь, когда мы выяснили оптимальное время экспонирования, можно сделать и настоящую плату. Так, плату для электронных игральных костей я как раз делал при помощи пленочного фоторезиста.
Заключение
Рассмотрим плюсы метода. Главный плюс заключается в том, что можно спокойно использовать всякие TQFP44 (например, ATmega32U4) и не бояться, что все дорожки слипнутся из-за передержанного утюга. Можно использовать любой принтер, хоть лазерный, хоть струйный. Наконец, один негатив можно использовать неограниченное количество раз.
Основной же минус заключается в ограниченном сроке годности фоторезиста. Интернет-магазин доставил мне рулон, срок годности которого истекает через четыре месяца. Быть может, он будет превосходно справляться со своей задачей и по истечении этого срока, этого я пока не знаю. Но для покупки пленочного фоторезиста все же не лишено смысла дойти до оффлайн-магазина ногами. Ко всему этому стоит добавить, что для использования фоторезиста медь на стеклотекстолите не должна быть сильно окислена. Наконец, конкретно в EAGLE при экспорте платы в формат.ps кое-где дорожки могут получиться чуть короче или чуть длиннее. Плату вам EAGLE вряд ли запорет, а вот сделать ее немного другого размера может запросто. Нужно быть внимательным.
В целом, если вы хотите использовать какой-то один метод изготовления печатных плат в домашних условиях, я бы рекомендовал пленочный фоторезист. Это более универсальный метод, и субъективно он более приятен, чем ЛУТ. Учтите однако, что ФР несколько сложнее, и с первого раза может не получаться.
А какой метод предпочитаете вы — ЛУТ или ФР?
Дополнение: Как оказалось, просроченный фоторезист тоже работает, но требует вдвое большего времени экспонирования. Иначе он будет полностью смываться при помещении в раствор кальцинированной соды. Кроме того, для лучшего прилипания старого фоторезиста к меди, ее не лишено смысла прогревать феном (если нет ламинатора).
Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи
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.
Из немногочисленных известных способов любительского изготовления печатных плат наибольшую популярность получил так называемый утюжно-лазерный. Он позволяет выполнять платы весьма высокого качества Однако чем больше размеры платы, тем труднее достигнуть хороших результатов, так как одновременно и одинаково расплавить тонер на значительной площади проглаживанием утюгом очень непросто.
Поэтому я решил опробовать сравнительно новый способ, связанный с применением пленочного фоторезиста, появившегося в продаже. Уже первые опыты показали, что этот способ обеспечивает идеальную ровность краев печатных проводников, недостижимую при утюжном способе. Кроме этого, легко удается в зазоре шириной 1 мм "уложить" два печатных проводника шириной по 0,2 мм.
Работа с фоторезистом проста, а результат вполне предсказуем. Конечно же и здесь есть свои "подводные камни", однако небольшая практика и неукоснительное соблюдение технологии гарантируют высокое качество печатной платы. По рекламному объявлению был приобретен фоторезист ПФ-ВЩ-50 . Полоса фоторезиста шириной 200 и длиной 1000 мм обошлась с оплатой почтовых услуг в 600 руб.
Слой светочувствительного фоторезиста, который находится между двумя защитными пленками, имеет толщину 50 мкм. Это позволяет получить печатные проводники шириной 0,12 мм. После нескольких проб мне удалось провести на плате три проводника в зазоре шириной 1 мм. В радиолюбительской практике этого более чем достаточно, тем более, что никакой другой способ в домашних условиях такого результата обеспечить не может.
Подготовка фотошаблона
Процесс изготовления платы начинается, как обычно, с подготовки фотошаблона на компьютере. Программу для этого каждый выбирает по своим предпочтениям. Я использую Sprint Layout версии 5, обладающую широкими возможностями и при рисовании, и при распечатке на прозрачную пленку для лазерного принтера. Проводники и монтажные площадки я рисую на слое Ф2, а надписи и нумерацию элементов наношу на слое М1.
После подготовки и проверки раскладки будущих проводников на экране монитора открываем окно для вывода на печать. Поскольку фоторезист негативный, перед распечаткой в окне программы ставим галочку напротив опции "Негатив" и убираем галочки с ненужных для печати слоев. Надо иметь в виду, что пленка имеет сопоставимую со слоем фоторезиста толщину Поэтому, чтобы отпечаток на фоторезисте получился контрастным и не было боковой засветки границ проводников, фотошаблон нужно будет прикладывать к фоторезисту той стороной, где находится отпечаток. С учетом этого следует решить, как отображать рисунок при выводе на печать - зеркально или нет.
Теперь нажимаем на кнопку "Настройка", открывается окно настроек принтера (я использую Samsung SLP-300). Входим в "Свойства", а там выбираем вкладку "Бумага". Устанавливаем размер А4 или А5, чтобы уместился отпечаток, и тип - "Прозрачная пленка".
