Изготовление печатной платы с помощью пленочного фоторезиста. Ещё один способ. Изготовление печатных плат с помощью фоторезиста.

Приветствую вас дорогие друзья! Вы находитесь на блоге Владимира Васильева а за окном раннее утро! Это все потому, что я встал пораньше чтобы написать для вас полезный пост, так что поехали…

В прошлой статье я писал о том, что качество плат получаемых ЛУТ-м перестало меня удовлетворять поэтому я собираюсь отойти от всенародной технологии ЛУТ и перейти на фоторезистивную. Для этого я в том числе пленочный фоторезист. Кстати вполне возможно что на моем блоге в скором времени появится статья о том как правильно изготавливать печатные платы фоторезистивным методом. Но это будет потом а сейчас я хочу вам рассказать свой опыт применения фоторезиста, в частности получения нужного времени засветки.

Он используется для изготовления больших и более требовательных плат, таких как многослойные платы. Камера распыления оснащена термостатом и нагревателем таймера и может использоваться в дополнение к травлению для создания освещенного фоторезиста. Распыление травильного раствора или проявителя дает лучшие результаты, чем просто статическое смачивание.

Добавьте маску маскирования и печать

Отверстия должны быть просверлены в больших размерах, чем требуемый, поскольку конечный размер определяется внутренним размером отверстия полого заклепки. Хотя этот способ может создать проводящую связь между обеими сторонами платы или просто примитивным проводящим отверстием, прототипирование было успешно использовано в течение пятидесяти лет. Полученный ламинат затем отверждают либо в блоке экспонирования, либо в духовке с горячим воздухом.

В применении фоторезиста есть одна тонкость. Качество сформированного рисунка на фоторезисте очень сильно зависит от правильности выбранного времени экспонирования (засветки) . Эту тонкость я ощутил на себе.

После того как был подготовлен фотошаблон а фоторезист благополучно нанесен на фольгированный стеклотекстолит приходит время выяснить требуемое время засветки. Для этого я сформировал «бутерброд», текстолит с нанесенным фоторезистом накрыл фотошаблоном и положил сверху лист оргстекла (в моем случае это прозрачная крышка от коробки CD — диска).

Изготовление оцинкованных отверстий

В ламинаторе используется зеленый сухой фоторезист, чтобы сделать маску без пайки, а для синей печати. Ламинатор в противном случае работает со всеми коммерчески доступными сухими фоторезистами в этой роли. Любой, кто попробовал разрезать материал печатной платы, знает, что достичь чистоты нелегко.

Эта модель устройства отображает одну пластину за раз. Он также работает быстрее, потому что он способен обрабатывать сразу две платы. Производственные процедуры являются одинаковыми или очень похожими, но некоторые из описанных выше устройств должны быть заменены более мощными.

Далее было выбрано гипотетическое время засветки этого бутерброда — 2 минуты. На 2 минуты я включил ультрафиолетовую лампу и стал с трепетом ждать результата. Эти 2 минуты прошли быстро… Первое мое разочарование заключалось в том, что хотя фоторезист у меня индикаторный но почему-то фиолетовое очертание рисунка было чрезвычайно блеклым.

Он соединяет отдельные слои платы в одном блоке, применяя высокое давление и контролируемый поток температуры. Количество слоев пластин ограничено только штрихом устройства. Нагревание занимает 30 минут, отжимание в течение 60 минут и охлаждение в течение 120 минут.

Описанные выше процедуры и оборудование предполагают использование пленки с печатными платами, которые были напечатаны на прозрачном материале или были поставлены из внешних источников. Пленка устанавливается на ролик, который вращается с постоянной скоростью во время печати, а также перемещает голову красным светом вдоль ролика. В процессе производства печатных плат сточные воды загрязняются твердым материалом и тяжелыми металлами. Устройство состоит из двухступенчатой фильтрации, двух ионообменников и одного блока рН.

Чтож, далее эту красоту ожидало погружение в кальцинированную соду. Раствор представлял собой чайная ложка кальцинированной соды на литр воды. После омывания в растворе последовало второе разочарование — если рисунок вначале промывки еще имел место быть то к концу промывки (2-3 мин.) он окончательно смылся. Пришло время раздумий…

Сточные воды фильтруются и нейтрализуются, так что они могут стекать в обычные отходы. Линия прототипов Лептина - Среднее профессиональное училище Блатна. Применение фоторезиста на печатной плате с использованием. Разработка шаблона, полоскание и травление обеспечивается трехкамерным устройством травления травлением. Примените фоторезист к выгравированной этикетке с помощью.

Компьютеризированные инструменты проектирования охватывают все аспекты проектирования от рисования до анализа и изготовления. Как только дизайн был доказан путем рисования, моделирования и анализа, тогда эта система может быть произведена. Хотя эти инструменты могут работать индивидуально, группировка их в набор позволяет общаться между ними.

После анализа своих действий я пришел к выводу, что самым слабым местом в цепочке моих действий было именно время засветки фоторезиста и это время было недостаточным…

Время засветки не может быть каким-то универсальным потому, что здесь появляется несколько плавающих факторов, среди которых и качество фотошаблона, мощность УФ лампы и ее характеристики, материал прижимного стекла. Все это может очень сильно отличаться и не мудрено, что при выборе одного универсального времени засветки также сильно будет отличаться и результат!

Объединив три инструмента в единый пакет, в дизайне, тестировании и конструировании электронных схем создается мощный набор эффективных инструментов. Производство печатных плат. Подложка обеспечивает физическую структуру для поддержки компонентов и печатных схем, а также изоляции между токопроводящими частями. Он похож на старые типы стекловолокна, но он огнестойкий. Субстраты также изготовлены из тефлона, керамики и специальных полимеров.

Покрытие медью может быть выполнено путем покрытия подложки медью или связывания медной фольги с подложкой. Субстрат может иметь медь на одной или обеих сторонах. Многослойные платы изготовлены из одного или нескольких подложек, одно - или двухслойных, называемых сердечками. Сердце представляет собой эпоксидную эпоксидную подложку из меди. Сердце склеивают в одном или нескольких листах, как показано на рис. 1.

Исходя из полученного опыта я перечитал очень много информации и нашел очень интересный прием с помощью которого можно достаточно точно определить требуемое время засветки. Хочу отметить, что этот прием будет работать только в том случае когда все эти факторы (УФ лампа, качество фотошаблона, прижимное стекло) низменны.

Для того, чтобы провести этот опыт и выяснить сколько времени нужно освещать фоторезист, предлагаю скачать файл калибровочного фотошаблона. Этот файл я нашел на одном из радиолюбительских форумов.

После того, как все сердца были смоделированы и выровнены, весь ансамбль вставлен в нагретый пресс. Существует три метода сборки сердец для создания многослойной платы. На фиг. 1-4 первые два метода показаны в примере с четырьмя вращающимися слоями и двумя плоскими слоями. На рис. 1-4 показаны три сердца, склеенные дублями препрега, а на рис. 1-4 есть те же шесть слоев из двух сердец, которые составляют четыре внутренних слоя, склеенных вместе слоем препрега. Наружные слои представляют собой два медных листа, соединенных с препрегом.

Сырые слои показаны как медные сегменты, а плоские слои показаны сплошными линиями. Внутренние слои моделируются ранее и склеиваются сердцами. Внешние слои моделируются позже в процессе изготовления, после того, как сердца склеены, и большая часть отверстий была предоставлена.

На изображении лишь фрагмент рисунка, если скачаете pdf файл то там будет 2 ряда по десять изображений.

Для проведения этого эксперимента вам понадобятся следующие инструменты:

Калибровочный рисунок
Установка для экспонирования (или просто УФ лампа)
Заслонка, непрозрачная для УФ лучей по размерам фотошаблона — это может быть полоска картона, непрозрачного пластика, даже кусок текстолита.
Таймер — с ролью таймера великолепно справляется телефон
Кальцинированная сода- продается в хозяйственных магазинах и стоит копейки

Суть эксперимента

Распечатываем наш калибровочный рисунок -это будет наш фотошаблон. Затем берем наш кусок фольгированного стеклотекстолита с уже накатанным фоторезистом (если еще не накатали то бегом накатывать) и кладем на стол фоторезистом вверх. Далее следует положить фотошаблон напечатанной стороной вниз, накрыть этот пакет стеклом и хорошенько прижать.

Третий метод использует несколько способов изготовления для получения очень сложных печатных плат, как показано на рисунке 1. Эта доска обычно имеет четыре слоя, причем наложенные сердца находятся в центре, а дополнительные слои строятся один над другим наверху и Внизу, используя метод последовательной прокатки. Методы, которые можно использовать, чтобы сделать погребенные и скрытые проходы, а также те ремни, мягкие или непарные. Резисторы и конденсаторы также могут быть включены в подложку.

Существует два способа удаления нежелательной меди: химическая коррозия или механическое фрезерование. Химическая коррозия более широко распространена в случае большого количества печатных плат, поскольку позволяет им производить одновременно. Недостатком химической коррозии является то, что химические вещества очень опасны и должны периодически меняться, а используемые вещества должны утилизироваться и перерабатываться. Фрезерование обычно используется для производства небольших или прототипов. Во время фрезерования формирование троп и лесов осуществляется с помощью вращающегося резака, который удаляет нежелательную медь с подложки.

Для этих целей можно использовать утяжелители но я применяю канцелярские зажимы для бумаги. Следует заметить, что грузики или зажимы не должны препятствовать перемещению заслонки. Да, следующий слой нашего бутерброда это заслонка которая должна закрывать все элементы фотошаблона кроме крайнего (например 10-го). Один крайний элемент фотошаблона должен оставаться открытым.

В любом методе для медных моделей создается цифровая карта. Фотолитография и химическая коррозия. Селективное удаление меди через коррозионный процесс включает коррозию нежелательной меди и защиту от коррозии желаемой меди. Эта защита обеспечивается полимерным покрытием, который осаждается на всю поверхность медного слоя, как на фиг. 1 Фоторезист моделируется в форме, которую мы хотим, чтобы печатная схема проходила через процесс, называемый фотолитографией. Защищенные части фоторезиста обеспечивают защиту от коррозии и незащищенной открытой коррозии.

Таким образом девять элементов будут находиться закрытыми заслонкой и следовательно УФ лучи от лампы на них попадать не будут.

Располагаем Ультрафиолетовую лампу над нашей композицией на расстоянии допустим 10 см (на данный момент это не так важно но этот момент может быть потом откорректирован по результатам эксперимента). Засекаем 5 минут и включаем УФ лампу.

Фоторезист имеет два вида: он сопротивляется положительному и сопротивляется отрицательному. При отрицательном сопротивлении реакция обратная. Маска используется для экспонирования желаемых частей фоторезиста. Маска - черно-белая специализированная пленка или стеклянная фотопланета, на которой печатаются дорожки и леса с помощью лазерного фотоплётчика. Два вида масок показаны на рис. 1 Маска на рисунке иллюстрирует путь, связанный с пэдом. Маски, которые будут использоваться повторно, иногда производятся на стеклянной фотопленке вместо пленки.

Через каждые 30 секунд заслонку смещаем, открывая тем самым следующий элемент рисунка. Таким образом получится, что 10-ый элемент получит максимальное время засветки, 9-ый элемент будет засвечен 4 минуты 30 секунд, 8-ой — 4 ровно и т.д. Первый элемент рисунка будет светиться всего 30 секунд.

Уже после окончания засветки становится понятно, элементы которые были недосвечены будут проявляться меньше всего. Элементы которые получили достаточную дозу ультрафиолета изменят свой цвет на ярко фиолетовый. В тоже время следует обратить внимание, что участки рисунка, закрытые фотошаблоном не должны менять свой цвет. Если это происходит то это означает что рисунок фотошаблона не достаточно плотный и ультрафиолетовые лучи все-таки попадают на фоторезист. Но даже если ваш фотошаблон не идеален не все потеряно, можно найти компромисс между недосвеченными и пересвеченными участками. Но окончательное решение будем принимать только после проявления фоторезиста.

Используйте отдельные маски для каждого слоя печатной платы. Рис. 1-7 Фотолитографическая маска. Положительная маска. Отрицательная маска. Рис. 1-8 Положительная маска на фотопластине. Другим способом воздействия на фоторезист является использование лазера, запрограммированного на «рисование» модели непосредственно на фоторезисте.

После воздействия фоторезиста они промываются в химических ваннах, процесс называется развитием. В случае положительного фоторезиста резист повреждается во время экспозиции и удаляется разработчиком. Обычным проявителем является гидроксид натрия для положительного фоторезиста и карбоната натрия для отрицательного фоторезиста. Как только резист подвергнут воздействию и развивается, изображение цепей, сделанных из фоторезиста, остается на медной фольге, как показано на рисунках 1-9.

Проявление фоторезиста

Пришел этап проявления фоторезиста. Для этого примерно чайную ложку кальцинированной соды разводим в литре воды и хорошенько размешиваем. И теперь кладем в эту ванну наш засвеченный бутерброт.

В процессе проявки следует периодически вытаскивать плату из раствора и промывать в холодной проточной воде. При этом ситуацию нужно держать под контролем. Нужно дождаться момента когда защищенные элементы (элементы которые были закрыты фотошаблоном) окончательно растворятся в растворе но при этом засвеченные участки будут четкими и контрастными. Таким образом мы находим элемент который нас больше всего устраивает. А так как мы знаем сколько времени светился каждый элемент то без труда определяем требуемую дозу облучения.

Рис. 1-9 Фоторецептор, разработанный на меди. Затем пластину подвергают коррозии в кислом растворе, таком как хлорид железа или персульфат натрия. Коррозионный раствор не оказывает существенного влияния на фоторезист, но нападает на непокрытую медь, удаляя подложку, оставляя позади покрытую медь резистом, как на рисунках 1-10.

Рис. 1-10 Нежелательная медь удаляется после коррозии. Некоторые процедуры используют покрытие с оловянным сплавом вместо сопротивления. Плакировка оловянного сплава более устойчива к коррозии, а также подготавливает медные поверхности. В этом случае процедура фотолитографии используется для выбора покрытия структур схемы на поверхности меди до коррозии.

Для чистоты эксперимента стоит эту процедуру повторить еще раз и убедиться в повторяемости результата.

После проведения всей этой процедуры я выяснил, что в моем случае время засветки должно составлять 4 минуты. Честно сказать были некоторые огрехи при наложении фотошаблона. Когда фотошаблон распечатал он оказался на удивление длинным (простирался по всей длине листа А4). Это я потом обнаружил что рисунок распечатался в масштабе 212%. При наложении пришлось ограничиться 5-ю элементами из линейки фотошаблона так как прижимное стекло не могло охватить всей прощади.

После коррозии фоторезистская пленка очищается от поверхности меди с помощью очищающего раствора, оставляя позади чистые медные пути. Рис. 1-11 показана окончательная медная диаграмма. При использовании металлического резиста его обычно оставляют на месте после процесса коррозии. Отверстия прокладки не корродируют, поскольку они треснуты после того, как все сердца склеены, чтобы обеспечить хорошее выравнивание отверстий между слоями.

Чтобы замять пластину, компьютер управляется компьютером с помощью компьютера, он запрограммирован с цифровой картой печатной платы и опыляет нежелательную медь. Нежелательная медь может быть полностью удалена или достаточно меда для изоляции медных прокладок и следов от остальной части меди, как на рис. 1 Только удаление меди для изоляции путей уменьшает время полировки, но влияет на импеданс пути. Рис. 1-12 Механически пришвартованная дорожка.

Хотя фото получилось не очень качественное но по изображению можно заметить, что элементы под номером 1 и 2 более блеклые чем элементы под номерами 3 и 4. Время засветки элементов 3 и 4 соответствует 4 и 5 минут соответственно. Да, как видите, я перемещал заслонку через каждую минуту, всему виной неправильный масштаб.

После того, как внутренние слои были смоделированы, сердца должны быть выровнены и склеены. Регистрация имеет решающее значение, потому что подушечки на каждом слое должны быть очень хорошо выровнены, чтобы сделать отверстия. Запись выполняется с использованием шаблонов выравнивания и отверстий в пластине, которые скользят по некоторым направляющим штифтам. С хорошо размещенными и выровненными сердцами горячий пресс обрабатывает все.

После обработки сборки предусмотрены отверстия для клемм и проводов компонентов. Процесс бурения неизбежно нагревает ламинат из-за трения между ламинатом и сверлом. Это приводит к размягчению ламината и его исправлению вокруг отверстий. После завершения процесса бурения сборка вставляется в ванну для очистки и нанесения лезвий медной подушки. Этот процесс называется отладкой.

Чтож дорогие друзья а на этом у меня все, желаю вам успехов во всех своих начинаниях и будьте в позитиве! Обязательно подписывайтесь на обновления и до новых встреч!

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.