8-900-374-94-44
В прошлой статье мы рассматривали технологию изготовления печатных плат в домашних условиях с помощью ЛУТ (лазерно-утюжной) технологии. Как отмечалось ранее, ЛУТ имеет недостатки. Из которых основной — зависимость качества печатного рисунка от площади печатной платы. Чем больше плата, тем ниже качество, поскольку тонер принтера не обеспечивает необходимого разрешения. А если даже и удается сформировать тонкие элементы, то они плохо держаться на металлической поверхности фольгированного текстолита.
Перечисленных недостатков лишена технология изготовления плат фоторезистом, поскольку фоторезистивные материалы хорошо приспособлены для нанесения на поверхность. Качество платы не зависит от ее размера, а разрешение на порядок лучше, возможного при использовании тонера в ЛУТ технологии.
Фоторезист — это чувствительное к свету вещество, которое под воздействием света полимеризуется.
В последнее время на российском рынке появилось несколько видов фоторезистов в аэрозольной упаковке, например, Positiv 20 (производство Бельгия) и Positiv Resist (Cramolin®) немецкого производства. Эти фоторезисты жидкие, поэтому наносятся на плату путем распыления вблизи поверхности фольгированного текстолита. Широкое распространения, особенно для изготовления плат в домашних условиях получили пленочные фоторезисты, выполненные в виде прозрачного гибкого листа с двух сторон защищенной пленкой, которую необходимо снимать при наклеивании на текстолит.
В зависимости от свойств фоторезиста, различают две категории: позитивные и негативные. Позитивному соответствует непрозрачный участок на токопроводящей дорожке, негативному — прозрачный. Для своей платы мы выберем негативный.
Основа технологии изготовления плат фоторезистом заключается в формировании рисунка на поверхности фольгированного текстолита посредством нанесения слоя фоторезиста с последующим экспонированием через фотошаблон.
Засвеченные (или незасвеченные) участки удаляются раствором кальцинированной соды.
Процесс изготовления платы начинаем с фотошаблона, через него будем проводить экспонирование фоторезиста с рисунком токопроводящих дорожек. Из любой доступной программы проектирования плат производим печать на прозрачную пленку.
Рис.1. Печатная плата в программе трассировки
Печать лучше выполнять на струйном принтере, поскольку рисунок получается более контрастный, поскольку краска, в отличии от лазерного принтера, наноситься более плотным слоем. В крайнем случае можно использовать и лазерный. При печати важно выставить правильные параметры печати. Параметры печати зависят от выбранной программы. Но достаточно знать несколько несложных правил, чтобы все получилось как задумано. Во-первых, необходимо учитывать тип фоторезиста — позитивный или негативный. Во-вторых, при необходимости включите зеркалирование изображения (в случае и изготовления двухслойной платы или в зависимости от того, какой стороной будете прикладывать пленку с рисунком на поверхность фоторезиста).
В-третьих, необходимо задать максимальное значение интенсивности (контрастности) изображения.
Рис. 2. Окно печати шаблона экспонирования фоторезиста
После печати не забудьте просушить краску, чтобы не смазать. Затем готовим текстолит, поверхность которого необходимо очистить от окислов. Можно использовать мелкую наждачную шкурку или даже стирательную резинку. Добиваемся блестящей чистой поверхности. Наклеиваем на плату фоторезист, освобождая его липкую поверхность от защитной пленки.
Рис. 3. Плата с фоторезистивным слоем
Фотошаблон вырезаем по контуру нашего рисунка. Прикладываем к фоторезистивному слою и прижимаем стеклом для лучшего контакта поверхностей. Экспонирование проводим ультрафиолетовой лампой, можно лампой для сушки лака — тоже есть ультрафиолет в спектре или
медицинские облучатели для дезинфекции помещений (УФО-1, УФО-2 и им подобные).
Рис. 4. Фотошаблон
Время экспонирования подбираем экспериментально, на отдельной пластинке фоторезистивной пленки, последовательно открывая участки светочувствительного слоя и включая лампу на одинаковые временные промежутки.
После экспонирования проявляем фоторезист в растворе кальцинированной соды (на 0,5 л воды — чайную ложку соды). В результате фоторезист раствориться в местах, где у нас не должно быть дорожек. Далее промываем плату под проточной водой и помещаем в другой раствор — хлорного железа для травления меди.
Рис. 5. Готовая плата
Метод изготовления плат фоторезистивным способом также не лишен недостатков. Самый значимый это усложнение технологического процесса дополнительными операциями (наклейка фоторезиста, экспонирование, проявка). Также, этой технологии требуется использование дополнительных материалов и инструментов. Но несмотря на недостатки, фоторезистивным методом можно получить результат еще более качественный чем результат полученный ЛУТом.
Разместить заказ на производство и последующую сборку печатных платы Вы можете в нашей компании.
В статье использовались материалы:
1. Изготовление печатной платы с помощью пленочного фоторезиста (https://radiokot.
ru/lab/hardwork/06/)
2. Инструкция по самостоятельному изготовлению печатных плат с помощью фоторезиста (http://wladislaw-sl.narod.ru/zametka/Manual_plata_fotoresist.pdf)
3. Изготовление печатных плат с помощью фоторезиста (https://cxem.net/master/47.php)
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 попробовать другой метод. Метод 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».
Для изготовления печатных плат при помощи пленочного фоторезиста нам понадобятся:
Имея все перечисленное на руках, можно приступать к делу!
Первая плата, которую мы сделаем при помощи ФР, будет особенной. С ее помощью мы не только опробуем весь процесс от начала до конца, но и определим 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. Нужно дать ему какое-то время, чтобы подсохнуть. Затем обрезаем негатив до удобного 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 5x10 см также 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 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. Получаем 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.
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. Ко всему этому стоит добавить, что для использования фоторезиста медь на стеклотекстолите не должна быть сильно окислена.
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.
Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи Как я впервые делал печатную плату при помощи KiCad и Паяем таймер и матрицу из УФ-светодиодов для быстрой засветки фоторезиста.
Метки: Электроника.
Способность самостоятельно изготавливать печатные платы — это навык, который может пригодиться. Есть несколько способов сделать это, и я опишу тот, который использую я. Первая часть процесса заключается в создании слоя поверх меди, который препятствует ее растворению растворителем.
Для этой цели мы будем использовать сухой пленочный фоторезист. Это вещество, которое реагирует на УФ-излучение, а затем становится устойчивым к проявляющему раствору (который представляет собой карбонат натрия). Вы можете купить его дешево на китайских сайтах реселлеров.
Но давайте начнем с самого начала… В предыдущем блоге я сделал коробку для экспонирования ультрафиолетовым светодиодом из старого сканера.
Мы будем использовать его в этом уроке. Это не обязательно, так как вы также можете использовать прямой солнечный свет, но быстрее использовать источник ультрафиолетового света.
Как я уже говорил ранее, мы будем показывать части, которые мы хотим сохранить, поэтому нам понадобится негатив дизайна печатной платы. В сети я нашел пару дизайнов, которые можно использовать в тестовых целях. Они не совсем подходили, поэтому я немного изменил исходные PDF-файлы с помощью Adobe Illustrator. Вы можете скачать их здесь. Я содержит два дизайна. Распечатайте их на прозрачной пленке для проектора OHP.
Первый — проверка времени воздействия УФ-излучения.
А второй больше для всестороннего тестирования и травления. Дизайны в файлах PDF зеркально отражены. Таким образом, печатный слой будет находиться в непосредственном контакте с медным слоем, предотвращая прохождение света под углом.
Я также дважды распечатывал их и клал листы друг на друга, так как заметил, что они недостаточно темные и свет все еще проходит через них.
Пришло время подготовить доску и обрезать ее до нужного размера. Я использовал ножницы для резки листового металла. Этот разрез разделит плату на 2 части, которые будут достаточно хороши для применения тестовых конструкций.
Затем напильником зачистите грубые края.
Перед нанесением сухой пленки необходимо очистить доску ацетоном и протереть поверхность (оптимально) стальной мочалкой. Но я заметил, что мочалка тоже работает…
Для проверки экспозиции я сделал прорезь картонной бумаги с цифрами, которую можно было вложить между маской и доской и скользить вниз через заданные промежутки времени.
Сухая пленка защищена двумя слоями. Чтобы нанести его на печатную плату, необходимо удалить внутренний слой. Наклейте скотч с обеих сторон и аккуратно разделите их.
Затем примените его и используйте кредитную карту, чтобы выдавить все пузыри.
Теперь нужно нагреть пленку, чтобы она приклеилась к медному слою.
Есть несколько способов сделать это. В моем случае я пробовала ламинатор и утюг, но они были слишком горячими, и вещество плавилось и распределялось неравномерно. Поэтому я использовал тепловую пушку для демонтажа, настроенную на температуру 200 градусов Цельсия, и дул ею на верхнюю часть платы в течение примерно 2 минут. Я заметил, что вам нужно уделить дополнительное внимание углам.
Теперь давайте проверим экспозицию. Я поместил доску со скользящей картонной бумагой поверх источника УФ-излучения и экспонировал с интервалом в 30 секунд.
Это были результаты. Лучшее время воздействия было между 3:30 и 4:30 минутами.
Это еще один тест, который я провел только с сухой пленкой. Вы можете увидеть соотношение между цветом и временем экспозиции, так как чем дольше выдержка, тем темнее пленка. Начиная с 1:00 до 5:00 минут.
Я повторил процесс для другого дизайна.
Эту плату я экспонировал 4 часа.
Пришло время разработать плату.
Для этой пурпуры я использовал карбонат натрия, который также известен как чистящая сода, и вы можете купить его в супермаркете. Я заплатил 69 евроцентов за 1 кг.
Отмерьте 5 граммов (около чайной ложки) и растворите в 500 мл воды.
Снимите верхний защитный слой сухой пленки и поместите ее в раствор на 4-5 минут. Время от времени используйте мягкую щетку на доске, чтобы удалить растворяющееся вещество.
Это окончательный результат после завершения процесса разработки.
И крупный план
Печатные платы из фоторезиста играют решающую роль в производстве электронных устройств. Кроме того, фоторезист является важным материалом, используемым в печатных платах. В этой статье мы попытаемся объяснить все, что вам нужно знать о фоторезистивных печатных платах.
Что такое фоторезист? Фоторезист — важный материал, используемый для изготовления печатных плат.
Также этот материал светочувствителен и широко применяется в фотогравюре и фотолитографии. Фоторезист представляет собой базовый материал, состоящий из растворителя, сенсибилизатора и полимера.
Каждый из этих элементов играет решающую роль. Например, растворитель позволяет фоторезисту вращаться и создавать тонкие слои на поверхности. Сенсибилизатор регулирует фотохимическую реакцию на полимерной стадии. Кроме того, полимер изменяет структуру фоторезиста под воздействием излучения.
Кроме того, фоторезист играет важную роль в производстве ИС-устройств. Развитие фоторезиста и фотолитографии позволяет уменьшить размеры схем. Фоторезист служит основным этапом изготовления печатных плат.
Кроме того, это форма покрытия, которая меняется под воздействием УФ-излучения. Кроме того, этот материал выступает в качестве маскирующего слоя при травлении. Кроме того, фоторезист в основном классифицируется как негативный и позитивный.
Негатив фоторезист В негативном фоторезисте часть фоторезиста, подвергающаяся воздействию света, нерастворима.
Проявитель фоторезиста растворяет неэкспонированную часть фоторезиста. В этом типе фоторезиста воздействие УФ-излучения приводит к полимеризации фоторезиста. Следовательно, негативный резист находится на поверхности подложки. Также проявитель фоторезиста устраняет неэкспонированные участки.
Здесь полимер ослабляется из-за фотохимической реакции при воздействии света. Следовательно, это делает его более растворимым. Неэкспонированная часть фоторезиста не растворяется в проявителе.
Как негативные, так и позитивные фоторезисты играют решающую роль в производстве печатных плат. Негативные фоторезисты имеют более короткое время обработки. Также они имеют хорошую адгезию к силикону. Однако позитивные фоторезисты термически стабильны. Кроме того, они имеют лучшее разрешение.
Запросить производство и сборку печатных плат
Что такое фоторезистивная печатная плата? Печатная плата с фоторезистивным покрытием — это высококачественная печатная плата с фоторезистивным покрытием, идеально подходящая для различных применений.
Эта печатная плата идеально подходит для изготовления двусторонних печатных плат. Все материалы, используемые для фоторезистивных печатных плат, высокого качества. При изготовлении фоторезистивных печатных плат используется ультрафиолетовое излучение. Фоторезист на этой печатной плате содержит краситель. Этот краситель обеспечивает хороший контраст с медью. Поэтому светонепроницаемая синяя пленка защищает печатную плату. Следовательно, вы можете гильотинировать, не разрушая фотореист.
Печатная плата с фоторезистом имеет синее пленочное покрытие, обеспечивающее защиту от света. Следовательно, это позволяет обрабатывать доску до снятия пленки в течение дня. Плата фоторезиста защищает медь. Печатная плата с фоторезистом покрывается погружением позитивного фоторезиста.
Кроме того, фоторезистивная печатная плата является термически стабильной. Также эта печатная плата имеет хорошую диэлектрическую проницаемость и коэффициент теплового расширения. Таким образом, эта печатная плата обладает отличными электрическими и тепловыми свойствами.
Печатная плата с фоторезистом — это светочувствительная печатная плата, идеально подходящая для использования в нескольких приложениях. Кроме того, эта печатная плата имеет большие преимущества.
Схематический чертеж
Вам необходимо нарисовать схему печатной платы B. Есть несколько схематических программ, которые могут помочь вам в этом. Нарисовав макет и схему, распечатайте макет. Включите переходы, верхний слой, размер и контактные площадки, чтобы напечатать нужную плату. После того, как макет будет готов к печати, убедитесь, что тексты указаны правильно после переноса его на доску.
Воздействие УФ-излучения
Здесь предварительно сенсибилизированная плата должна подвергаться воздействию УФ-излучения. Поместите напечатанную пленку на пластик над светодиодами. Убедитесь, что чернила направлены вверх. Снимите белую пленку с предварительно сенсибилизированной печатной платы.
Кроме того, это обнажит фоторезист. После этого поместите печатную плату на прозрачную пленку так, чтобы фоторезист был обращен к светодиодам. Убедитесь, что вы прижимаете фоторезист к чернилам на прозрачной пленке.
Включите УФ-светильник. Такой же вид фоторезист будет иметь после воздействия УФ-излучения. Кроме того, вы не сможете отличить незащищенную плату от открытой.
Подготовка раствора проявителя
Здесь вы подготовите раствор проявителя. Убедитесь, что вы тщательно перемешали раствор, прежде чем поместить плату в раствор. Для замешивания раствора рекомендуется использовать водопроводную воду. После этого встряхните печатную плату. Части фоторезиста, подвергшиеся воздействию УФ-излучения, смоются. Не оставляйте плату в растворе слишком долго. Кроме того, в противном случае фоторезист смоется. Поместите плату в холодную воду, чтобы остановить реакцию.
Травление меди
Раствор перекиси водорода и соляной кислоты поможет удалить медь.
Удаление фоторезиста
Используйте ватную палочку и ацетон для удаления фоторезиста. Также легко снимается фоторезист. Используйте ватные палочки, пока они не станут белыми.
Заполнение печатной платы
Здесь вам нужно будет заполнить печатную плату различными компонентами.
Запросить стоимость изготовления и сборки печатных плат сейчас
Химическая структура фоторезистаОднако фоторезисты делятся на три категории в зависимости от их химической структуры.
Фотосшивка
Это фоторезист, который может сшиваться под действием света. Он может образовывать неразрешимую сеть. Также этот вид фоторезиста идеален для негативного фоторезиста.
Фотополимерный
Это фоторезист, который может образовывать свободные радикалы при воздействии света. Кроме того, он начинает сополимеризацию мономера с образованием полимера.