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Ätzen / Leiterplattenherstellung

 

Allgemeines:

Um elektronische Schaltungen aufbauen zu können, wird eine Platte benötigt auf welche die Komponenten gelötet werden.
Diese "Platte" nennt man Print oder Leiterplatte und muss vor der Produktion mit einem Computerprogramm geplant werden.
Dieses Programm (Cadsoft EAGLE) ist im Web als Freeware oder Proversion erhältlich. Zusätzlich gibt es verschiedene Bibliotheken zum Download, um wirklich jedes Bauteil verwenden zu können.

Um den in EAGLE geplanten Print nun herstellen zu können, muss er auf eine lichtdurchlässige Folie gedruckt weren
(vorzugsweise mit einem Tinenstrahldrucker). Als Folie eignet sich am besten Pauspapier, welches leicht und vor allem günstig zu bekommen ist. Eine etwas teurere Alternative sind bedruckbare Overheadfolien. Diese verwende ich nur, wenn mehrere gleiche Prints hergestellt werden müssen.

 Anleitung:

Da man einen Printrohling nur schwer in einen Drucker bekommt, wird der Print ähnlich wie beim Fotoentwickeln belichtet. Dazu benötigt man ein Belichtungsgerät. Dieses könnte man bei Conrad etc. erwerben oder selbst bauen. Es gibt dazu im Web viele Bauanleitungen oder auch alternativen wie Nagellackbelichter. Meine Belichtungsmaschine wurde aus einem alten Scanner gebaut. In diesen wurden zwei Belichtungsröhren (8W) eingebaut. In den Scanner legt man nun den EAGLE - Plan ein und darauf den Print.
Der Print ist im Auslieferzustand mit einer Schutzfolie überzogen, welche davor abgezogen werden muss.
Die ersten Projekte werden hier noch nicht wirklich überzeugende Ergebnisse liefern, da dieses stark vom Belichtungsgerät, Plan, Belichtungszeit und der Enwicklung abhängt.
Daher sollten die ersten Projekte einfache, kleine Prints mit größeren Leiterbahnen erfordern. Nicht mit SMD Projekten starten! ;)

Zu der Belichtungszeit:
Mit meinem Gerät werden die besten Ergebnisse bei einer Zeit von ca. 3min30sec bis 4min geliefert.

Ist dieser Print nun belichtet, muss er sofort in ein Entwicklerbad. Dazu verwende ich eine Tupperbox die ich mit ca. 250ml Wasser fülle und dazu eine Packung Entwickler gebe. Die Entwicklung des Prints ist der wichtigste Schritt um ein gutes Ergebnis zu bekommen.
Den Print so lange im Enwicklerbad schwenken, bis der EAGLE - Plan darauf sichtbar wird. Dannach ist Aufmerksamkeit gefordert! Denn wenn der Print zu lange im Bad ist, wird auch die Schutzschicht, welche das Leitkupfer vorm Ätzbad schützt abgelöst. Wenn die Leiterplatte zu kurz im Bad ist, so wird die Schutzschicht an den betreffenden Stellen nicht vollständig abgelöst und der Ätzogang dauert eine Ewigkeit. Und daduch wird die gesamte Schutzschicht vom Ätzbad angegriffen und das Ergebnis ist wiederrum schlecht.
Passend Entwickelt ist der Print, wenn man eine schöne Kupferfabe zwischen de Leiterbahnen zu sehen ist. Eine Überentwicklung mekt man daran, dass sich auf dem bereits schön sichtbaren Plan die Leiterbahnen dünner werden bzw Lötstellen verschwinden.
Info: Der Enwicklungsvorgang dauert immer länger, je älter das Bad ist und daher gibt es keine genauen Zeitwerte. Mit einem neuen Bad dauert dieser Vorgang ca. 30sec.

Zum Ätzvorgang:

Bevor der entwickelte Print  ins Ätzbad kommt, sollte er mit Wasser abgespült werden um den Entwicklungsvorgang vollständig zu beenden.
Das Ätzbad kann fertig bei Conrad gekaut werden oder wiederrum selbst gebaut werden. Um die Ätzzeit zu verkürzen sollte das Bad eine Heizung und eine Lufteinblasung haben. Wie gesagt ist es eine Option um die Ätzteit zu verkürzen und ein optimales Ergebnis zu erlangen. Der Vorgang funktioniert natürlich auch so. Das Ätzbad sollte eine Temperatur von 40 Grad erreichen.
Das Anmischen mache ich wie folgt: Ich fülle einen schmalen Tupperbehälter mit einem Liter Wasser und gebe dazu 6 - 8 Esslöffel Natriumhydroxid.
In dieses Bad gebe ich nun den Print. Dieser bleibt bei optimaler Enteicklung ca. 20 - 30min in diesem Bad. Zur Kontrolle, ob der Enwicklungsvorgang erfolgreich war, kann der Print nach 5min herausgehoben werden und die abzuätzenden Stellen müssten sich rosa gefärbt haben.
Ist der Print nun frei vom abzuätzenden Kupfer, so wird sie aus dem Bad entnommen und mit Wasser abgespült.

Damit der Print bestückt werden kann, müssen noch die Löcher (vorzugsweise mit einer kleine Standbohrmaschine) gebohrt werden und eventuell an den Kanten entgratet werden.
Um Lötstellen herstellen zu können muss der Print nun noch von der Schutzschicht befreit werden. Am kostengünstigsten und meiner Meinung nach schnellsten geht das mit Nitro, mit welchem ich Küchenpapier tränke und damit den Print so lange abwische, bis die schöne Kupferfarbe hervorkommt.
Zum Abschluss sollte auf allen Kupferflächen Lötlack aufgetragen werden. Dieser verhindert zum Einen die Korrosion der Leiterbahnen und zum Anderen wird das Löten erleichtert.

 Zum Abschluss noch ein paar Tipps:

    * Die Bäder sind Reizend! Daher Schutzkleidung tragen (Schutzbrille und Handschuhe)
    * Arbeitskleidung tragen! Das Ätzbad kann Löcher in die Kleidung ätzen!
    * Nach den Arbeiten Ätzbad und Entwicklerbad abdeckeln um ausgasen zu verhindern
    * Nicht in der Küche durchführen
    * Behälter kennzeichnen und nicht in Trinkflaschen füllen!
    * Alle Behälter, Löffel, Zangen etc. kennzeichnen und nicht mehr anderswertig verwenden
    * Das Ätzbad ist brennbar! Reagiert heftig mit Ferum! Daher keine Steinwoll oder etc. in das Bad geben.
    * Das Ätzbad ist zudem Umweltschädlich und darf keinesfalls in den Abfluss gekippt werden!
       Ich lasse das Ätzbad im Sommer draußen verdunsten und gebe die Ablagerungen zum Sondermüll.
       Das Enwicklerbad könnte man angeblich verdünnen und in den Abfluss kippen. Ich traue diesen Angaben aber nicht und entsorge es
       gleich  wie das Ätzbad.


Viel Erfolg

 (Produkte gekauft bei Conrad.at)

Video:


PS: Arbeite noch an nem neuen Video

 

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