Drucken der Folie

 

Das Layout habe ich mit einem einfachen, günstigen schwarz-weiß Laserdrucker (Samsung M2020) auf speziell dafür geeigneter Folie gedruckt (Avery-Zweckform 3562). Schalten Sie dabei eventuelle Toner-Spar-Modi aus - und auf maximale Druckqualität um. Sollte die Folie im Drucker steckenbleiben, dann wählen Sie, falls vorhanden, die Option "Dickes Papier".

 

Die Folie muss an den bedruckten Stellen tief schwarz und undurchsichtig sein. Da die geschwärzten Stelle dennoch kleine Löcher und Risse enthalten können, gibt es zwei Möglichkeiten zur Verstärkung des Kontrastes:

 

1) Wir drucken sie zwei Mal aus und legen die beiden Ausdrucke genau (!!!) deckungsgleich übereinander. Schneidet man die Ränder der oben liegenden Folie ab, so kann diese mit Klebestreifen an der unteren Folie befestigt werden. Das funktioniert am besten zu zweit: Einer drückt die Folie an, damit sie nicht mehr verrutschen kann, und der andere klebt sie fest.

Nachteil: Beim Erhitzen im Drucker dehnt sich die Folie gelegentlich unkontrolliert aus, was zu nicht reproduzierbaren Verzerrungen führen kann. Bei Verwendung einer einzigen Folie wirkt sich dies nicht störend aus, aber bei zwei Folien übereinander kann es vorkommen, dass enge Zwischenräume zwischen den Leiterbahnen durch Überlappung verschwinden und Kurzschlüsse entstehen.

 

2) Die Folie wird nur ein Mal ausgedruckt und vorsichtig mit Blackout-Spray eingesprüht. Dabei muss die Folie genau horizontal liegen und mindestens eine Stunde danach trocknen. Die Ränder der Leiterbahnen wurden bei meinen Versuchen dadurch zwar leicht unscharf, was für die ordnungsgemäße Funktion der Platine keine Bedeutung hat. Auf jeden Fall werden die Layouts durch das Spray tatsächlich kontrastreicher.

 

Bewahren Sie die Folie am besten, geschützt durch ein Deckblatt, in einem Aktenordner oder einem großen Briefumschlag auf, damit die aufgedruckte Schicht nicht beschädigt wird.

 

Ich hoffe, Sie haben die Folie so ausgedruckt, dass sie richtig (nicht spiegelverkehrt) auf der Platine aufliegt, wenn sich die bedruckte Seite in direktem Kontakt mit der Platinenoberfläche befindet. Im anderen Fall führen Überstrahlungen (auf Grund der Foliendicke) dazu, dass auch Licht an die abgedeckten Stellen gelangt und die Leiterbahnen unscharfe Ränder bekommen oder komplett wegbelichtet werden.

 

 

 

Entwicklung:

Geben Sie die Platine in eine Schale mit frischer NaOH-Lösung von etwa 12 bis 13 g pro Liter. Für eine Platine genügt es, die Schale bis zu einer Flüssigkeitshöhe von ca. 1 cm zu füllen. Verwenden Sie für jede neue Platine eine neue, ungebrauchte Lösung. Das ist wesentlich billiger, als eine relativ teuere Platine wegen Fehlentwicklung wegzuwerfen.

 

Der sich langsam von der Platine lösende Schutzlack darf (bei den von mir verwendeten Bungard-Platinen) nicht violett werde. In diesem Falle ist der Entwickler zu stark oder die Belichtung war zu kurz. Die Entwicklerflüssigkeit darf nur eine ganz leicht bräunliche Farbe annehmen. Nach spätestens zwei Minuten müssen sich die Leiterbahnen auf der Platine deutlich vom Untergrund unterscheiden. Manchmal kann dies auch passieren, wenn die Platine nicht lange genug entwickelt war. Das heißt: Es blieb in diesem Falle auch an den Stellen, an denen sich keine Leiterbahnen befanden, ein Schutzlack-Film übrig, der jedoch so dünn war, dass man ihn nicht erkennen konnte und der daher den Blick auf das blanke Kupfer darunter freigab. 

 

Ob dies auch bei Ihnen der Fall ist, merken Sie spätestens dann, wenn sich die Platine im Ätzbad befindet. Die blanken Stellen, an denen sich kein Schutzlack mehr befindet, nehmen sofort eine matte, deutlich rötlich-violette Färbung an - ein gutes Zeichen. Bleiben diese Stellen im Ätzbad jedoch auch nach ein paar Minuten glänzend und kupferfarben, so war alle Arbeit vergebens: Der Schutzlack wurde an den belichteten Stellen nicht komplett entfernt. Spülen Sie die Platine gründlich ab und legen Sie sie erneut für etwa eine Minute in ein frisches Entwicklerbad. Wenn Sie Glück haben, kann die Platine dadurch noch gerettet werden. Verlängern Sie beim nächsten Versuch die Belichtungszeit. 

 

Ätzvorgang

Bevor die Platine in das Ätzbad gegeben wird, müssen die anhaftenden Reste der Entwicklerflüssigkeit mit klarem Wasser abgespült werden. 

 

1) Natriumpersulfat

Zum Ätzen einer Platine genügt es eine Wassermenge von 0,25 Liter, in der Sie 50 g Natriumpersulfat auflösen. Die Lösung sollte nicht kalt, sondern lauwarm oder warm, aber nicht dampfend heiß sein. Bei zu langem "Quälen" der Platine in der Ätzlösung verschlechtert sich die Qualität der Leiterbahnen zusehends, bis diese irgendwann an ihren schmalsten und dünnsten Stellen trotz Schutzlack komplett weggeätzt werden. Bewegen Sie die Platine mit einer entsprechenden Zange im Ätzbad leicht hin und her. Meine bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass eine Platine spätestens nach 10 Minuten fertig geätzt sein sollte. Lassen Sie beim Ätzvorgang die Flüssigkeit durch leichtes hin und her Wippen der Schale über die Platine strömen.

Eine weitere, detaillierte Beschreibung dieser Vorgänge würde nicht viel helfen, da man hier mit eigener Erfahrung und Fingerspitzengefühl immer noch am weitesten kommt.

Statt der im Handel oft angebotenen, billigen Plastik-Entwicklungsschalen empfehlen sich rechteckige, hitzefeste Glasschalen, die zum Beispiel in den Geschirrabteilungen großer Möbelhäuser günstig angeboten werden.

 

2) Eisenchlorid und Sprühätzmaschine

Seit einem Jahr verwende ich eine Sprüh-Ätzmaschine. Hierbei handelt es sich um eine durchsichtige Plastikkiste in der Größe eines kleinen Aquariums. Die Kiste ist mit 3 Litern Eisenchlorid-Lösung gefüllt (ca. 4 cm Füllhöhe). Auf dem abnehmbaren Deckel der Kiste befinden sich zwei Elektromotoren, deren Achsen ins Innere ragen. An jeder Achse befindet sich ein rotierendes Röhrchen, das bis knapp über den Boden reicht und in dessen Innenraum eine Spindel angeordnet ist. Die durch die Spindel empor gehobene Flüssigkeit wird durch die bei der Rotation entstehende Fliehkraft durch seitliche, kleine Löcher herausgeschleudert und benetzt die im Innenraum auf einer Halterung angebrachten Platinen. Eine (wenn alles funktioniert) schnelle, sichere und saubere Angelegenheit, die je nach Platine in vier bis acht Minuten (bei Zimmertemperatur !) erledigt ist.

 

 

Wichtiger Hinweis 

Beachten Sie beim Platinen-Ätzen die einschlägigen Sicherheits- und Entsorgungsvorschriften, führen Sie die Arbeiten nicht in Wohnräumen durch, sorgen Sie für eine gute Lüftung und halten Sie die Chemikalien von Kindern fern. Für Schäden, die durch unsachgemäßen Umgang mit den beschrieben Materialien und Geräten entstehen, übernehme ich keine Verantwortung.

 

Abschluss

Ist die Platine fertig geätzt, so müssen noch die Reste des Schutzlacks von den Leiterbahnen entfernt werden. Dazu kann zum Beispiel handelsübliches Scheuerpulver zu Reinigungszwecken in Verbindung mit einer Bürste verwendet werden. 

 

Entsorgung

Vergessen Sie nicht, die beiden verbrauchten Chemikalien in einem Kanister (getrennt) zu sammeln und an einer Schadstoff-Sammelstelle abzugeben.

 

Löcher Bohren

Anschließend werden die Löcher gebohrt. Dazu gibt es im Handel spezielle Handbohrgeräte (z.B. von Dremel oder Proxxon) mit Bohrständer. Auch dieser Vorgang sollte möglichst in einem speziellen Werkraum erfolgen, da beim Bohren eine Menge Staub aus dem durchbohrten Platinenmaterial (Epoxid) anfällt.

 

Verwenden Sie zum Bohren von Epoxy-Platinen niemals normale Stahlbohrer aus dem Baumarkt. Durch die Glasfasern im Platinenmaterial werden diese manchmal schon nach dem zehnten Loch stumpf und erzeugen dann unschöne Löcher, die unter der Lupe einen zerfransten Kupferrand am Bohrrloch offenbaren und an Vulkankegel erinnern - von den daraus resultierenden, schlechten Kontakten und kalten Lötstellen, der längeren Bohrzeit und dem erhöhten Kraftaufwand beim Bohren ganz zu schweigen. Verwenden Sie stattdessen spezielle, gesinterte Platinenbohrer aus dem Elektronik-Fachhandel. Vorsicht: Diese Bohrer werden zwar nicht so schnell stumpf, aber sie sind zerbrechlich wie Glas. Es genügt dazu oft nur, einen im Bohrfutter eingespannten Bohrer leicht mit dem Finger von der Seite zu berühren. 

 

Schlussbetrachtung

Trotz aller erwähnten Geräte und Verfahren bleibt das private Platinen-Ätzen eine knifflige Sache und man ist vor Ausschuss (Leiterbahnen stellen weise ausgefranst oder weggeätzt oder stehengebliebene Kupferinseln zwischen den Leiterbahnen), nie ganz sicher, weil es einfach zu viele Parameter gibt, die man einhalten muss und die sich verändern können: 

1) Unterschiedliche Verfahren zum Druck der Folien können unterschiedliche Belichtungszeiten erfordern.

2) Die UV-Lampen des Belichters können durch Alterung an Intensität verlieren

3) Die Waage zum Abwiegen (vor allem digitale Billigwaagen vom Discounter) des Entwicklers zeigen bei solch geringen Gewichten wie 13 g falsch an, oder die Tara-Berechnung der Waage funktioniert nicht richtig oder wurde vergessen, so dass das Gewicht des Behältnisses mit einbezogen wurde.

4) Die Temperatur des Entwicklers ist zu niedrig (im kalten Kellerraum).

5) Die Eisenchloridlösung ist verbraucht

6) Die empfindliche Mechanik der Sprühanlage ist defekt oder arbeitet nicht korrekt. Dafür gibt es verschiedene Gründe wie zu niedrige Motordrehzahl (falsches Netzteil), verstopfte Düsen oder Pegel der Ätzlösung zu hoch oder zu niedrig, falsche Positionierung der Platine usw.

 

Bei so vielen Faktoren ist die Fehlersuche daher oft sehr langwierig und auch teuer, weil man immer nur einen Parameter ändern und darf, um dann das Resultat abzuwarten. Mit sehr viel Übung, Erfahrung und Fingerspitzengefühl ist es jedoch möglich, den Herstellungsprozess im Laufe der Zeit einigermaßen in den Griff zu kriegen.

 

 

 

Bild oben: Beispiel für ein gelungenes Layout: Die (alte) kombinierte Dual-VCO-Platine aus der Synthesizer-Bauanleitung auf dieser Webseite. Was die Grafik nicht zu zeigen vermag: Die Kupferbahnen auf der geätzten Platine verlaufen lückenlos und haben messerscharfe Ränder. Im oberen Bereich (links von der Mitte) habe ich probeweise und ohne Probleme sogar eine Leiterbahn zwischen zwei Pins eines ICs verlegen können.