Как я делаю платы с помощью фоторезиста
Много копий было сломано об технологию изготовления печатных плат “на коленке”. Дебаты на форумах, горы испорченного текстолита. И вот, я наконец выработал для себя технологию, которая меня удовлетворяет на все 100%. Этой технологией я и хочу поделиться.
Сразу хочу ответить на вопрос ЛУТ (Лазерно-Утюжная-Технология) или фоторезист? Ответ очень простой – если нужно сделать 1-2 платы, то ЛУТ, если электроника – ваше большое хобби, то однозначно, фоторезист. Вот несколько фактов о фоторезисте:
-
При кажущейся большой стоимости (20$ / баллон) баллона хватит на огромное количество плат.
-
Срок годности хоть и указан – год, реально после этого срока годности лишь капельку падает фото-чувствительность, что легко компенсируется большим временем засветки.
-
ЛУТом можно сделать дорожки толщиной 0.2мм при этом они будут порваны, придется запаивать порванные места проводками. Края дорожек будут неровными, что увеличит вероятность отслоения при пайке. С фоторезистом всех этих проблем нет. Точность просто поражает и в “наколенных” условиях ограниченна не фоторезистом, а качеством фотошаблона (принтером).
-
С резистом вы забудете, что такое рихтовка платы после переноса рисунка, отпавший тонер, итп.
-
Наконец можно оставить любимый мамин утюг в покое.
-
Двуслойные платы станут получаться легко и непринужденно.
Убедил? Поехали дальше.
Сначала я рисую плату. Это можно делать в любой (вашей любимой) программе.
В качестве носителя фотошаблона я использую кальку. Во-первых, она совершенно прозрачна для ультрафиолета, во-вторых, она прозрачна для видимого света, из-за чего очень удобно совмещать слои в двусторонних платах.
Калька — штука очень тонкая. И поэтому принтер любит ее зажевывать. Чтобы этого не происходило, я использую обычную бумагу как подложку для кальки. Загибаем краешек обычной офисной бумаги А4 и мажем в месте сгиба клеящим карандашом, в этот сгиб вставляем кальку, вуаля. Такая система превосходно проходит через мой лазерный принтер ( Cannon LBP2900 ).
Кальку продают в канцелярских магазинах. Свою кальку я покупал на "Петровке" в Киеве. Изначально она была в очень длинном рулоне, для удобства рулон был разрезан так, чтобы получился рулон шириной как лист А4. Кальку резать ножницами неудобно. Свою я разрываю при помощи линейки — получается удобно и быстро.
Печатаем рисунок нашей платы. Не забываем, что верхнюю сторону нужно отзеркалить, а нижняя должна остаться неотзеркаленной. Если плата двусторонняя, то перед каждой распечаткой нужно прогревать печку принтера, для этого пропускаем распечатку пробелов из notepad’а. Когда бумага проходит через печку, она немного сжимается. Если не прогревать печку перед распечаткой, стороны платы получатся немного разные и не получится их совместить (у меня разница между распечатками через прогретую и непрогретую печку около 1мм на лист А4). Естественно, этого моно не делать если принтер струйный или плата односторонняя
Если посмотреть на получившиеся распечатки на просвет, то будут заметны дырочки в тонере. Это очень плохо – потом эти дырочки будут и на плате. Чтобы избавиться от этих дырочек, я плавлю тонер на фотошаблоне термофеном.
Делать это нужно очень аккуратно. Процесс примерно такой:
-
Ставим фен на максимум, прогреваем при этом не дуем на шаблон
-
Смотрим на шаблон на просвет, запоминаем примерный контраст
-
Кладем шаблон на что-то, желательно негорючее, тонером кверху
-
S – образными движениями по всей поверхности прогреваем шаблон, пока тонер не станет блестеть.
-
Ждем, пока тонер остынет, смотрим на просвет.
-
Если фотошаблон не стал достаточно контрастным, повторяем прогрев
Если в результате калька начала желтеть, фотошаблон можно выбрасывать – горелая калька ультрафиолет не пропускает.
Подготавливаем текстолит. Отрезаем кусочек с запасом по 5мм с каждой стороны (ну, чем больше запас, тем лучше). Наждачим текстолит под водой самой мелкой шкуркой которая у вас есть (я использую 240).
Для отрезания я использую ножницы по металлу, это намного удобнее, чем пилить ножовкой.
Теперь еще одно небольшое ноу-хау. Одна из самых сложных задач в “фоторезистивной” технологии – равномерно нанести резист на плату. Это легко организовать с помощью ПАВов (поверхностно-активных веществ). Ищем моющее средство после которого вода будет а держаться на меди равномерной пленкой, а не скатываться как с обезжиренной меди. Когда мы брызнем фоторезистом, он будет распределяться равномерной пленкой, как бензин на воде. Для себя такое моющее средство я нашел и это, cif.
После того, как обработали плату моющим средством, сушим ее тремофеном. Естественно, лучше не касаться руками. Как показывает практика, мелкие пылинки, которые попадают на текстолит, не оказывают существенного влияния на качество готовой платы (в разумных количествах и размерах, конечно).
Берем плату, баллон резиста и газетку и идем куда-нибудь на лестничную площадку, и распыляем. Распыляем так — плата должна лежать горизонтально. Чем горизонтальнее, тем лучше. С расстояния 20-30см зигзагообразными движениями пшикаем на плату. Через десяток секунд (время между распылением и фотографированием) получается такое:
Хоть не очень видно, но слой покрывает всю плату, без дырочек, сильных скоплений, итд. (я задел газетку пока бежал к фотоаппарату, поэтому плата немного сместилась) Лак еще очень жидкий и растечется еще равномерней, если набрызгать больше чем нужно, лак сам стечет на газетку. Дальше берем эту заготовку и кладем в печку для резиста, закрываем и ждем 10мин — пока лак высохнет. После высыхания получается идеальное покрытие. Включаем печку и ждем 20 минут. Конструкцию своей печки я описывал ранее.
Когда печка просушит резист, плату нужно обязательно охладить. Как оказывается, температуры в 100 градусов вполне хватает, чтобы расплавить тонер и смазать рисунок на фотошаблоне. Охладить плату проще всего, прислоняя плату к массивному металлическому или керамическому предмету (к плитке на полу, к примеру).
Дальше накладываем фотошаблон. Чтобы шаблон держался на заготовке, я брызгаю на плату средством Transparent 21. Шаблон смачивается и прилипает. Шаблон нужно накладывать тонером к плате. Вместо Transparent, подозреваю, можно использовать масло, или даже воду, хотя я этого не пробовал делать.
Кладем шаблон засвечиваться. Для засветки я сделал вот такую конструкцию:
Конструкция состоит из пары фанерок, деревяшек, и лампочки черного света на 26Вт под обычный патрон. Лампочка называется DeLux EBT-01. Ходят слухи, что с такой-же эффективностью можно засвечивать фоторезист обычными люминесцентными “энергосберегайками”
Время засветки оказалось совсем не критичным. Если шаблон хороший, то светить можно хоть целый день. Минимальное время засветки у меня получилось около 20минут.
Пока плата засвечивается, готовим проявитель. Я делаю его из средства для прочистки канализационных труб “крот”.
Проявитель готовится очень просто. Берем 400мл воды и 30мл “крота”. Для удобства я даже сделал такую вот мерную бутылочку. Воду наливаю по метке, 400мл, а потом добавляю 6 штук 5мл шприцов “крота”.
После засветки, моем нашу платку с мылом или просто протираем туалетной бумагой. Это для того, чтобы удалить остатки transparent’а или масла. После этого бросаем в проявитель и болтаем емкость с проявителем. Через пару минут плата проявится. Если резист был нанесен неравномерно, на плате будут подтеки из-за которых плату придется проявлять намного дольше, но это не страшно. Я еще ни разу не “перепроявил” плату, тоесть не доводил ее до такого состояния, когда начинают слезать дорожки от проявителя.
После проявления платы, травим ее в растворе хлорного железа. Для того, чтобы плата травилась быстрее, ее нужно положить так, чтобы она лежала засчет сил поверхностного натяжения прямо на растворе хлорного железа.
Если плата двусторонняя, вторую сторону нужно защитить. Проще всего этого сделать с помощью малярного (можно и обычного) скотча.
После того, как одна сторона готова, нужно просверлить несколько отверстий для совмещения со второй стороной. Отверстия должны быть как можно ровнее. В идеале, нужно использовать сверлильный станок. Чем дальше отверстия друг от друга, тем лучше будет совмещение. Для хорошего совмещения вполне хватит 4х отверстий.
Теперь повторяем операции с очисткой, нанесением резиста и сушкой со второй стороной платы. Брызгаем транспарентом (маслом) и совмещаем шаблон второго слоя платы смотря на просвет. Засвечиваем, проявляем, травим. При травлении нужно скотчем защитить предыдущую сторону.
Переходы между слоями я делаю впаивая проводки.
Дорожки 0.3 получаются стабильно в любом месте платы, без дополнительно рихтовки. Дорожки поменьше получаются уже нестабильно, поэтому я предпочитаю их не использовать.
Примеры плат (картинки кликабельны):
Добавлено 19 октября 2009.
Я попробовал для приклеивания фотошаблона к плате вместо Transparent 21 использовать смазку WD-40. Все получается на отлично и, кажется, даже лучше чем с транспарентом! Используйте!
проблемма такова — шаблоны сделал. калька+лазерный принтер+термофен. транспарента нет. прижимаю к плате оргстеклом. свечу лампой 8 ватт 30 минут. кунаю в проявитель — дорожки сползают (
пробовал на прозрачной пленке делать для лазерников — проблема та же.
пробовал кальку к плате лепить на воду. калька кукыжится.
с транспарентом будет так же?
Дорожки могут сползать по трем причинам (в порядке убывания вероятности):
1. Слишком большая концентрация проявителя. Попробуй уменьшить ее в два раза.
2. Сильно пересвечиваешь.
3. Плохой неконтрастный фотошаблон, хотя с термофеном у меня все очень контрастно получается.
4 попытки не увенчались успехом. а дело было в малом времени сушки. догнал до 40 минут в целом и как раз около получаса при 70 градусах получается. так что, господа, сухой слой лака еще не значит готовый к засветке.
итак. поставленная задача выполнена )
результат — 4 дня настройки и экспериментов и вот это
https://keep4u.ru/full/2009/10/08/4a94ca253c1fa5d13df4d327ec1f49cc/jpg
еще раз выражаю благодарность автору за подробный обзор, инновации и поддержку в личке )
Автор — молодец, большой ему рэспект!!! Я давно искал хорошее описание этой технологии. Обязательно попробую и поделюсь результатом….
про CIF не понял, водой его разводишь или в чистом виде тонким слоем? :-))) в принципе любой мыльный раствор уменьшает поверхностное натяжение той-же воды, этот эффект используют при поклейке самоклеющих плёнок, например в производстве рекламы (я использую Fairy)
В чистом виде, и потом смываю. У него хитрая особенность — ПАВы от него остаются даже после того, как смыл — именно из-за этого он не «царапает» — он царапает, конечно, но заделывает дырки своими ПАВами — вуаля, царапин не видно.
Фейри отмывается полностью потому, как кушать павы — точно не выбор гурмана.
сенкс за подсказку
пы.сы. для фотошаблонов клёво юзать типографскую кальку для оригинал-макетов, а для оптического уплотнения тонера — оптический уплотнитель тонера, спрэй, типа Abezeta и т. п. (но это если есть, я вообще частенько не морочусь с резистом — шёлкотрафаретом катаю, даж единичные экземпляры)
Похоже, ты в типографии работаешь. Можешь прояснить по поводу фотовывода — делают ли типографии его в еденичном экземпляре для часных лиц? Ведь можно заказывать крутейшие фотошаблоны. Все никак не соберусь в местную типографию сходить, узнать что к чему.
делают, надо только параметры указать, для шаблонов плат нужно разрешение 600 dpi, и выводить пантоном, к примеру чёрным, а вообще пофиг каким, главное, чтобы градиентов не было – сплошная заливка. плита А3 стоит порядка 2х бакарей
могу подсказать где не дорого берут за фотовывод
просто зачастую в типографии, тем более не очень крупной, нет своего фотонаборника, в Киеве не так много типографий его имеют, есть издательства и конторы, которые этим только и кормятся, там дешевле
кстати про пантон – не положняк, любой цвет из триадных тож проканает, всё равно на плёнке они чёрные , и сразу отпадает надобность в опто-уплотнении
Прозьба не плодить нитей комментов, а писать все в одном посте. Посты объеденены.
извини
Может кто знает — у меня на платах почему-то получаются «площадки» — круглые участки без лака диаметром около 1-2мм с точкой лака сильной концентрации по центру. А с применением «ЦИФА» — очень неоднородное покрытие почему-то… может у кого тоже такие косяки были и может кто-то их уже поборол? 🙂
Такие пятна появляются если использовать резист от Kontakt-chemie (банка как вверху страницы) в этом случае стоит охладить как банку с резистом, так и саму заготовку.
Я клал их в мусорный пакет и всовывал в холодильник. После таких нехитрых манипуляций покрытие получается равномерное.
Большое спасибо автору подробное описание технологии. Все получилось с первого раза, без всяких заморочек.
Если уже задумываться о фотоплоттере, то не дешевле ли будет купить прозрачную пленку для лазерного принтера (используемую для презентаций) да и распечатать на ней на лазере. Правда ее надо раз прогнать через печку принтер чтобы скомпенсировать размеры листа пластика. Есть размеры A4,A3.
Я сегодня пол дня убил чтобы найти фотоплоттер и жыву не в Киеве. Как по мне результаты одинаковые. Правда еще не пробовал на прохождение через пленки ультра фиолетовых лучей для экспозиции.
Технология отменная.
Только заморачиваться с фотошаблонами это геморой.
Я в Киеве нашел типографию, отправляю файл PDF на почту, вечером уже можно заехать забрать. Лист А4 стоит всего 20 грн. Качество не сравниться с печатками на принтерах.
Дешево и практично, с одним шаблоном можно мелкую серию делать даже дома.
Да, фотовывод рулит, но у меня не бывает мелких серий, только единичные экземпляры, поэтому и фотошаблон делаю на коленке.
Для одиночных тоже заказываю. Цена вопроса и качества вполне стабильные.
Несколько лет назад пытался делать платы с помощью фоторезиста. Не вышло ни фига, при проявке в каустической (кажется) соде слезало с платы все покрытие.
Сейчас думаю — из-за недосушенности слоя фоторезиста. Осталось еще полбаллона. Хочу попробовать еще. Поэтому несколько вопросов:
— можно ли сделать на кальке шаблон на струйном принтере?
— можно ли обойтись без CIFа и транспарента? И как? Сухая калька пропустит ульрафиолет, если просто прижать стеклом?
— что за лампа черного цвета? Как она правильно называется? Ртутная, цинковая и т.д..
Спрашиваю потому, что для пробного варианта не хочется тратить лишние деньги на покупку химикатов?
>при проявке в каустической (кажется) соде слезало с платы все покрытие.
Похоже, просто большая концентрация соды была.
Можно и без CIF’а и транспарента. В конце статьи я написал, что подходит и WD40 и подсолнечное масло и глицерин.
>Как она правильно называется?
Так и называется — лампа черного света.
Ну да, соду сыпал на глазок. )))))
Еще вопрос — сегодня хотел купить крота, но упаковка у нас совсем не такая, как на твоей фотке. На маленькой емкости написано — концентрированная, на большой — суперконцентрированая. Понимая, что у нас могут продать что угодно, как считаешь, что с этим концентратом делать?
А чем еще можно засветить фоторезист? Думаю лампа стоит тоже грн. 30-50. Если получится — тогда можно будет и потратится на все что нужно, а так старый печальный опыт сдерживает. Хотя одна плата у меня тогда вышла — был поражен качеством, куда там тому ЛУТу.
>Ну да, соду сыпал на глазок. )))))
гг, ну вот ))
>как считаешь, что с этим концентратом делать?
Думаю, нужно взять и подобрать концентрацию. Делается так — делаешь плату, кладешь ее в определенный объем воды (к примеру, 300мл) и по миллилитру добавляешь туда крота (только так, чтобы концентрат не попадал на плату до растворения) Когда плата начнет проявляться — остановись, если не проявится до конча, добавь еще немного.
>А чем еще можно засветить фоторезист?
Можно обычным солнцем. Благо сейчас лето. Сколько точно светить солнцем — не знаю, но думаю, часа хватит.
BSV, еще упустил момент. А из чего еще можно сделать фотошаблон?На струйном принтере. лазерного нет. Хотел купить кальку, но она в рулонах. Стоит 70грн. Для пробной попытки дороговато.
Я именно так и сделал — купил кальку в рулоне, до сих пор хватает. Струйного принтера у меня нет, поэтому ничего сказать не могу.
Хорошо, с калькой понятно — куплю. А вот с кротом — засада. Их разновидностей не менее 5-7, все разных производителей. А вот как на твоей фотке — нет.(((
Ведь для проявки фоторезиста нужна именно хим. формула, а не название «крот». А у нас даже одноименная колбаса по разным рецептам сделана, что уж говорить про химию. NAOH — это то что надо?
Да, NaOH _ТОЧНО_ 7грам/литр, никакого «на глазок»
Спасибо. Завтра займусь. Не подскажешь, как точно отмерить 7 грамм? Таких мелких весов нет. В аптеке с химией пошлют куда подальше.
))))Черт возьми, ну нафига мне СТОЛЬКО кальки!!!))))
О-о-о, забыл. У меня как раз такой фоторезист, как на снимке. Прочел, что надо его охладить. Его в морозилку надо положить или в «общее» отделение ? И на сколько?
>Не подскажешь, как точно отмерить 7 грамм?
На нет и суда нет. Как подобрать количество крота я напасал, эту-же технику можно применить и к NaOH
>Его в морозилку надо положить или в «общее» отделение ?
В общее отделение на десять минут.
>Черт возьми, ну нафига мне СТОЛЬКО кальки!!!
Я не уверен, что струйник сможет печатать по кальке.
Не плоди темы пожалуйста, пиши сообщение как ответ.
«Не плоди темы пожалуйста, пиши сообщение как ответ.»
Не совсем понял , но на каждую тему возникает масса вопросов. Въедливость к деталям — не самая плохая черта.
Спасибо за консультацию — буду пробовать. ))) Уверен, что получится.
По поводу струйника делюсь опытом.
Делаю на Epson r270, печатаю на максимальном качестве на самой тонкой матовой фотобумаге (90 г/см2). Потом пропитываю транспарентом, и чернилами к плате — на экспонирование. Вот что получается в результате: https://picasaweb.google.com/lim.tbk/MK#5572861583125338850
https://picasaweb.google.com/lim.tbk/MK#5572862900437555602 (на фоне видны шаблоны)
Экспонирование 30 минут, 2 лампы Вуда по 6 ватт, расстояние 15 см.
Все остальное — как описано у Сергея.
ЗЫ: а вместо CIF использую Cilit, а фоторезист смываю ацетоном (достать на Птичке можно, продают из-под полы, ибо прекурсор)
Заказал я у Ворона кроме пленочного фоторезиста по ходу еще и POSITIV 20, буквально неделю назад. Пшыкнул я на плату ну и на газету конечно и обнаружил что цвет резиста не красный (ну или розовый) , а очень даже зеленый.
Вообще это нормально что цвет зеленый ? (по сроку годности ему еще целый год)
После нанесения резиста на плату появилось множество пузырей размером 0.2-0.5 мм, явно из за того что я его взболтал за пол часа до нанесения, типа как для перемешки.
Вопрос нужно ли резист взбалтывать если он какое-то время стоит без дела ?
Одна особенность: на улице во время нанесения лака было 30 градусов, может еще из за высокой температуры образовались пузири ?
>Вообще это нормально что цвет зеленый ?
Сильно зависит от освещения. Попробуй посмотреть под лампами накаливания, под люминисцентными лампами и под солнечным светом. Резист будет иметь разные цвета.
>Вопрос нужно ли резист взбалтывать если он какое-то время стоит без дела ?
Думаю, все равно
>может еще из за высокой температуры образовались пузири ?
Вот это — самое вероятное. Я охлаждаю резист и текстолит в холодильнике летом.
Охладил я и резист, и плату, но все равно есть глюки, у меня на улице 35-40 градусов.
Сделал для теста центрифугу на “коленках” и привязал к стулу. Вот фотка: https://savepic.org/708006.htm
Бумагу против разбрызгивания снял, когда фоткал девайс. Присоски могут не выдержать и плата полетит как камень, у меня к счастью все держалось, я смазал присоски водой.
Результаты отличные, тонкий слой, расход лака в раза 2-3 меньше, слой равномерный.
ого! готичная центрифуга! Я делал что-то похожее, но мне очень не понравилось — жудкая вонь после резиста, да и все вокруг в нем (защита по краям не очень то помогает). У меня сейчас стабильно получается хороший результат с простым разбрызгиванием.
..а зачем тебе 2 слоя понадобилось?..
..тут ведь всего один слой на подложке(проводящий)..
..почему нельзя было на 1ом всё нарисовать?..
..или я трою чё-то..
..и ещё, ты когда нибудь применял двойную фотолитографию дома?..
..есть ли вообще смысл в ней ?..
..или выгоднее обойтись только навесными элементами?..
2 слоя, потому, что на одном сложно было развести. Двойную литографию, насколько я знаю, используются для формирования резисторов на микросхемах, но никак не для плат.
2 слоя, потому, что на одном сложно было развести
..что развести? я не понял тебя (..
Плату развести.
У меня POSITIV (белоголубой баллон)
Засвечивал 2-я лампами 26 ВТ чёрными 2 мин. Как был синий после нанесения и сушки, так синий и остался. Едким натром не смывается (7г на литр)
В чём дело?
Док, фигня с CIF’ом какая-то. Пришел я в магазин, а там такого как у тебя вовсе и нет. У них какая-то новая серия, «с микрогранулами» — что весьма смущает. Годится ли этот новый для производства? Или сейчас лучше использовать какое-то другое средство?
Эм, юзал только такой, как у меня, у нас они в продаже еще есть.
Уважаемый Сергей оч нужен Ваш комментарий.
Никак не могу понять где косячу.
Резист — POSITIV (Cramolin), бело-голубая банка (не POSITIV 20)/
Чего ни делаю, все время эти грабли: https://savepic.org/3757267.jpg
Тут еще мало. Иногда скукоживается раза в два. А вообще стабильно по сантиметру с каждой стороны.
И СИФ, и другие средства, и скотч-брайтом, и пальцем, и после холодильника, и уапще непонятно.
Пожалуйста посоветуй чего-нибудь, а…
Спасибо
Дмитрий 0007
Спустя еще несколько минут: https://savepic.org/3798240.jpg
Уважаемый Сергей! Напишите состав вашего CIF, будем искать подходящий по составу.
Заранее спасибо!
Спасибо за хорошую статью. Хочу попробовать эту технологию, но возник вполне логичный вопрос: насколько вредна УФ лампа и как минимизировать ее воздействие на организм?