Фоторезист в домашних условиях. Впечатления от использования пленочного фоторезиста. Блог › Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста на конкретном примере.

Поэтому я решил опробовать сравнительно новый способ, связанный с применением пленочного фоторезиста, появившегося в продаже. Уже первые опыты показали, что этот способ обеспечивает идеальную ровность краев печатных проводников, недостижимую при утюжном способе. Кроме этого, легко удается в зазоре шириной 1 мм "уложить" два печатных проводника шириной по 0,2 мм.

После того, как отверстия были даны и опущены, между слоями разных слоев есть путь, но, как видно на рис. 1-13, между ними нет электрического соединения. Чтобы сделать электрическое соединение между слоями различных слоев, пластину вставляют в ванну, которая закрывает внутреннюю часть медных отверстий, соединяя подушки, следовательно, пробитый прокол. Верхний и нижний слои меди фактически формованы после завершения процесса нанесения покрытия, так как процесс нанесения покрытия приведет к удалению меди.

Рис. 1-13 Отверстия просверливаются в пластину, а затем покрыты медью. Не все слои имеют тропы. Некоторые слои плоские. Плоские слои обычно используются для обеспечения низкоомного питания и массовых соединений и обеспечения легкого доступа к таблице и подачи в любой точке платы. Аспекты о плоском и импедансном слоях обсуждаются в гл. Клеммы компонентов подключены к столу или подаются путем склеивания их в проложенные проходы. Поскольку медь является хорошим теплопроводником, прилипание к плоскому слою может потребовать чрезмерного увеличения тепла, которое может повредить компоненты или переходы.

Работа с фоторезистом проста, а результат вполне предсказуем. Конечно же и здесь есть свои "подводные камни", однако небольшая практика и неукоснительное соблюдение технологии гарантируют высокое качество печатной платы. По рекламному объявлению был приобретен фоторезист ПФ-ВЩ-50 . Полоса фоторезиста шириной 200 и длиной 1000 мм обошлась с оплатой почтовых услуг в 600 руб.

Тепловые дренажи используются, как на рис. 1-14 по теплопроводности, но поддерживать электрическую непрерывность с пластиной. Рис. 1-14 Подключение к плоскому слою через теплообменник. Поскольку слои массы и подачи часто являются внутренними слоями, а сигнальные слои могут быть выше или ниже них, бывают случаи, когда проход пересекает плоский слой, но не касается его. В этой ситуации свободная область остается на плоском слое вокруг прохода, чтобы предотвратить контакт с ним. Свободная область обычно больше обычной подушки, чтобы убедиться, что плавный переход остается изолированным от планарного слоя.

Слой светочувствительного фоторезиста, который находится между двумя защитными пленками, имеет толщину 50 мкм. Это позволяет получить печатные проводники шириной 0,12 мм. После нескольких проб мне удалось провести на плате три проводника в зазоре шириной 1 мм. В радиолюбительской практике этого более чем достаточно, тем более, что никакой другой способ в домашних условиях такого результата обеспечить не может.

Рис. 1-15 Свободная зона обеспечивает изоляцию между плавным переходом и плоским слоем. После того, как проходы были покрыты, верхний и нижний слои моделируются с использованием процесса фотолитографии, как описано для внутренних слоев. Как только внешние слои будут смоделированы, открытые дорожки и прокладочные проходы могут быть подвергнуты консервированию. Теперь можно получить неоплаченные отверстия.

Далее следует слой полимера, который обычно применяется к верхней и нижней части доски. Этот слой называется паяльной маской. Отверстия открыты в полимерном слое с использованием фотолитографии, чтобы разоблачить прокладки и отверстия, где компоненты будут прилипать к пластине. Паяльная маска защищает внешние поверхности меди от окисления и предотвращает образование оловянных мостиков, которые образуются между очень близкими лесами. Иногда отверстия в маске припоя не делаются над небольшими и частыми проходами.

Подготовка фотошаблона

Процесс изготовления платы начинается, как обычно, с подготовки фотошаблона на компьютере. Программу для этого каждый выбирает по своим предпочтениям. Я использую Sprint Layout версии 5, обладающую широкими возможностями и при рисовании, и при распечатке на прозрачную пленку для лазерного принтера. Проводники и монтажные площадки я рисую на слое Ф2, а надписи и нумерацию элементов наношу на слое М1.

Емкостные проходы защищены от химических веществ, таких как поток, который может оставаться внутри отверстия. Наконец, маркировка помещается на доску для идентификации компонентов, которые должны быть размещены на доске. Шелковый экран показан на рис. 1.

Конечными слоями являются паяльная маска и шелковый экран. Вот слои для маршрутизации медных дорожек, таких как верхний, нижний и внутренний слои; Положение отверстий и их размер; Паяльная маска; Шелковый экран, паяльная паста; Расположение компонентов; И размер досок. Эти слои не изображаются все равно в макете. Некоторые слои показаны с положительной точки зрения, что означает, что вы видите с программным обеспечением то, что находится на доске, в то время как слои показаны с отрицательной точки зрения, что означает, что вы видите с программным обеспечением, что нужно удалить На борту.

После подготовки и проверки раскладки будущих проводников на экране монитора открываем окно для вывода на печать. Поскольку фоторезист негативный, перед распечаткой в окне программы ставим галочку напротив опции "Негатив" и убираем галочки с ненужных для печати слоев. Надо иметь в виду, что пленка имеет сопоставимую со слоем фоторезиста толщину Поэтому, чтобы отпечаток на фоторезисте получился контрастным и не было боковой засветки границ проводников, фотошаблон нужно будет прикладывать к фоторезисту той стороной, где находится отпечаток. С учетом этого следует решить, как отображать рисунок при выводе на печать - зеркально или нет.

Позитивно представляемые слои представляют собой планшет, проложенную медь, шелковый экран, паяный пайдер и инструкции по сборке. Слоями, представленными в негативе, являются слои плоской меди, отверстий и паяльной маски. На рис. 1-17 показаны разнесенные слои. Макет показывает положительную перспективу. Фон черный, а дорожки и слои на каждом слое - разные цвета, что упрощает их отслеживание и просмотр. Отверстия показаны в выделенном слое скважины, поскольку, как упоминалось выше, процесс бурения представляет собой отдельный шаг, выполняемый в определенное время вдоль производственного процесса.

Теперь нажимаем на кнопку "Настройка", открывается окно настроек принтера (я использую Samsung SLP-300). Входим в "Свойства", а там выбираем вкладку "Бумага". Устанавливаем размер А4 или А5, чтобы уместился отпечаток, и тип - "Прозрачная пленка".

Напомню, что ранее в этом блоге рассказывалось об . 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 пойти другим путем и попробовать метод, альтернативный ЛУТ. Метод этот заключается в использовании пленочного фоторезиста.

Рис. 1-17 Медь в проложенных слоях. На рисунках 1-18 и 1-18 показана разница между физическим слоем планарной меди с тепловым каналом и отрицательным представлением, используемым макетом. На этом рисунке черный фон на самом деле является медной плоскостью, а желтая область указывает на удаление меди. Как и с проложенными слоями, отверстия будут видны в дырочном слое.

Рис. 1-18 слой медного слоя. Планируемая медь с тепловым рассеивателем. Отрицательный результат в макете. На фиг. 1-19 показана паяльная маска с рисунком отверстий, обеспечивающим доступ к подушке, и фиг. 1-19 показано отрицательное представление, используемое макетом.

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».

Список покупок

Для изготовления печатных плат при помощи пленочного фоторезиста нам понадобятся:

Внезапно, пленочный фоторезист . От качества фоторезиста зависит буквально все. Я использовал фоторезист Ordyl Alpha 350 и настоятельно советую использовать именно его. Есть еще Ordyl Alpha 300, который, судя по отзывам, тоже хорош. В чем различие между 300 и 350 для меня, увы, остается загадкой.
Прозрачная пленка для принтера . Для лазерного или для струйного, в зависимости от того, какой у вас принтер. Я использовал пленку в формате A4 для лазерной печати Lomond 0703415.
Ультрафиолетовая лампочка . По идее, сгодится любая, лишь бы подходила к патрону вашей настольной лампы. Лучше взять энергосберегательную, чтобы служила дольше. Используемая мной УФ энергосберегательная лампочка называется Camelion LH26-FS.
Кальцинированная сода . Ее нужно совсем немного, 100 г хватит вам очень надолго.
Чистая тряпочка, хорошо впитывающая воду, чистая губка и средство для мытья посуды. Есть в любом доме, а также продаются в любом хозяйственном магазине.
Опционально — кусок оргстекла . Вместо него подойдет любое другое достаточно чистое стекло без царапин. Например, стекло от книжной полки. Я использовал оргстекло размером 30 x 40 см и толщиной 2 мм.
Флюс, хлорное железо, ацетон или его аналог, стеклянная или пластиковая посуда, и так далее. Все, что касается травления платы и последующих шагов, ничем не отличается от ЛУТ.

Имея все перечисленное на руках, можно приступать к делу!

Здесь черный фон на самом деле представляет собой полимерную пленку, а зеленые круги - это отверстия в паяльной маске. Наконец, на рис. 1-20 показана структура отверстий и макет шелкового экрана, используемый макетом. Темно-красные круги на самом деле являются местом расположения отверстий, а их размер и красный цвет используются вместе с таблицей отверстий, чтобы дать идентификационный номер различным инструментам сверления. Белый шрифт - это шелковый экран, о котором говорилось выше.

Рис. 1-19 Паяльная маска и отрицательный вид. Отрицательный вид в макете. Макетные файлы. Файлы после обработки. Может быть более 30 таких файлов или слоев, сгенерированных макетом, для описания различных аспектов изготовления печатной платы. Некоторые примеры этих файлов, их расширения и их функции перечислены в таблице 1.

Описание процесса

Первая плата, которую вы сделаете при помощи ФР, будет особенной. С ее помощью вы не только затестите весь процесс от начала до конца, но и определите очень важный параметр — 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.

Эти и другие типы файлов, сгенерированные макетом, будут подробно обсуждаться в следующих двух главах. Таблица 1-1. Существует много файлов слоев, созданных макетом, которые не являются частью текущего производственного процесса. Эти файлы используются для автоматической сборки готовых досок и кратко упоминаются здесь. Первый слой представляет собой слой паяльной пасты. Второй слой представляет собой монтажный слой, который содержит информацию для автоматических посадочных машин, таких как тип компонента, положение и ориентация на пластине.

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.

Просмотр проектного потока. Основные процедуры заключаются в следующем. Использование макета для импорта файлов списка соединений. Размещение частей внутри контура. Создание схемы контура захвата. Если вы используете более старую версию макета, но большая часть информации в этой книге применима, но некоторые диалоговые окна или меню могут отличаться.

Диалоговое окно «Новый проект» на рис. Появится 2-2. Если вам легче выбрать свое местоположение для сохранения проекта, вы можете сделать это, или вы можете использовать предопределенное местоположение на данный момент. На данный момент симуляция схемы не будет выполнена, поэтому оставьте разблокировать эмуляцию проекта.

При печати в негативе используется довольно много тонера. Дайте ему какое-то время, чтобы подсохнуть. Затем обрежьте негатив до удобного вам 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 5 x 10 см также вполне подойдет.

В этом поле вы можете добавить библиотеки, специфичные для вашего проекта. Этот параметр для проекта готов. Рис. 2-2 Диалоговое окно «Новый проект». Следует открыть страницу «Схема». Если вы не видите точки, это означает, что сетка закрыта. Сетка должна быть включена, чтобы детали можно было правильно установить и подключить. Если сетка включена, точки сетки будут видны, и кнопка сетки станет серой.

Рис. 2-4 Пример нового проекта. Когда он неактивен, он будет недоступен, и когда он активен, он будет синим. Диалоговое окно «Часть места», показанное на рис. 2-5. Вы должны увидеть его символ в окне предварительного просмотра немного вправо. В разделе «Библиотеки» вы должны иметь разные библиотеки, как вы можете видеть на рис. 2. Чтобы добавить книжный магазин в свой проект, выберите «Разместить затем часть», как описано выше. В диалоговом окне «Части места», показанном на рис. 2-5 нажмите кнопку «Добавить библиотеку».

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 или его аналог для этого нельзя! Тереть жесткой стороной губки можно, но не сильно. Когда все смыли, вытираем стеклотекстолит о чистую тряпочку:

Рис. 2-5 Диалоговое окно «Поставить деталь». Поместите некоторые конденсаторы на страницу. Рис. 2-6 Добавление книжного шкафа с помощью окна «Обзор файлов». Подключение частей. Следуйте за соединением потоков. Курсор превратится в крест. Завершение соединения потоков может быть выполнено, когда вы этого захотите. Если вы ошибочно поместите провод вблизи терминала компонента, а не его квадрат, поток, похоже, подключен, но на самом деле это не так. Если соединения выполнены неправильно, у вас возникнут проблемы с попыткой создания списка соединений.

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 или пинцетом (глянцевую вам все равно на этом этапе вряд ли удастся подцепить) и приклеиваем фоторезист к меди, как показано на следующем фото:

Можно сказать, что соединение с компонентом было выполнено правильно, потому что квадрат в конце терминала исчезнет. На данный момент не беспокойтесь о соединении с продуктом или столом, потому что это всего лишь фотография упражнения, чтобы продемонстрировать процесс проектирования. Рис. 2-8 Размещение проводов для подключения компонентов.

Создание макета в списке перехвата. После того как все соединения были сделаны, следующим шагом будет создание списка соединений. Если активна схематическая страница, меню «Инструменты» недоступно. Уменьшите страницу схемы, если вам нужно попасть в Менеджер проекта.

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.

Диалоговое окно «Создать список соединений» появится на рис. 2. Рис. 2-9 Создание списка макетов. Рис. 2-10. Создайте диалоговое окно «Список соединений». В диалоговом окне «Создать список нетто» выберите вкладку «Макет». На этом этапе вы создали список соединений с расширением.

Это позволит вам вернуться и просмотреть схему, если вы работаете в макете. Запуск макета и импорт файла списка соединений. Теперь мы будем использовать список соединений для маршрутизации печатной платы с использованием макета. После того, как макет был запущен, он будет первоначально отображаться как черный экран.

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.

Адрес и название технологии будут автоматически записаны в текстовое поле. Вероятно, вы не увидите его впервые, потому что вы смотрите в папку, в которой вы выбрали технологию. Перейдите туда, где вы сохранили проект. Файл и адрес списка соединений будут автоматически записаны в текстовое поле.

Рис. 2-12. Вы можете использовать имя по умолчанию или сохранить с другим именем. В настоящий момент нет необходимости вносить изменения в раздел «Параметры». Макет сразу же установит среду проекта. Изображение отпечатка пальца будет отображаться в окне предварительного просмотра справа от диалогового окна. Макет присваивает этот отпечаток всем конденсаторам в проекте по умолчанию. Если вы добавили другие компоненты в дополнение к конденсаторам, вам, вероятно, придется повторить эту процедуру для каждого типа компонента.

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 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. Для снятия фоторезиста используем ацетон или его аналог. Я лично пользуюсь средством под названием Degreaser 65. В итоге у меня получилось 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 я как раз делал при помощи пленочного фоторезиста.

Заключение

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. Но для покупки пленочного фоторезиста все же не лишено смысла дойти до оффлайн-магазина ногами. Ко всему этому стоит добавить, что для использования фоторезиста медь на стеклотекстолите не должна быть сильно окислена. Наконец, конкретно в EAGLE при экспорте платы в формат.ps кое-где дорожки могут получиться чуть короче или чуть длиннее. Плату вам EAGLE вряд ли запорет, а вот сделать ее немного другого размера может запросто. Нужно быть внимательным.

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?