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Platinen ätzen - schnell, billig und professionell

Um Platinen herzustellen gibt es diverse Verfahren, die alle Vor- aber auch Nachteile haben.
Im Hobbybereich wären da zunächst die Lochrasterplatinen. Sie sind billig und überall zu bekommen, und eignen sich um „mal eben“ eine Schaltung zu bauen. Allerdings lassen sich wie der Name schon sagt nur Bauteile im Standard 2,54mm Raster verwenden, also kein SMD. Auch werden die Schaltungen deutlich größer als mit selbst entworfenen Platinen, wegen der oft umständlichen Leitungsführung.
Das bringt einen dazu selbst eine Platine nach den eignen Wünschen zu entwerfen. Um dieses Layout in eine Kupferstruktur umzusetzen, gibt es wiederum mehrere Möglichkeiten.
Als erstes wären Firmen zu nennen die einem mehr oder weniger schnell Platinen herstellen, was aber mit nicht unerheblichen Kosten verbunden ist.
Möchte man selbst Hand anlegen, kann man bei großen Bauteilen noch mit einem Edding direkt auf das blanke Kupfer die Platine aufmalen. Dabei stößt man aber schnell an seine Grenzen was die Präzision angeht.
Eine im Hobbybereich sehr beliebte Methode ist, mit Photolack beschichtetes Basismaterial zu verwenden, sein Layout auf eine transparente Folie zu drucken und dann unter einer starken Lampe das Layout auf photografischem Wege zu übertragen. Anschließend wird die Platine in Natronlauge entwickelt und kann geätzt werden. Dabei lassen sich auch feine Strukturen gut darstellen, und die Kosten bleiben gering. Nachteilig sind die zusätzlichen Chemikalien (Entwickler) mit denen gearbeitet wird, sowie die vielen Fehlerquellen (Abstand der Lampe, Belichtungsdauer, Deckkraft der Vorlage, Alter des Basismaterials). Dennoch ist das eine gute Lösung für den Hobbybereich, die nach einigen Experimenten sehr gute Ergebnisse liefert.

Hier möchte ich dennoch einen anderen Weg vorstellen, der für mich noch besser funktioniert: Die „Direkt-Toner-Methode“ (ich weiß nicht wer den Namen erfunden hat, ich war es nicht, aber ein Markenschutz besteht wohl auch nicht :-) )
Hierbei wird das Layout mit einem Laserdrucker (wer keinen Eigenen hat, so wie ich, findet sicher an seiner/m Uni/Arbeitsplatz einen) ausgedruckt, und dann mit einem Bügeleisen auf die blanke Kupferplatine aufgebügelt. Das ganze kann dann direkt geätzt werden. Das geht schnell, ohne extra Kosten und Chemikalien und liefert hervorragende Ergebnisse selbst bei kleinsten SMD-Bauteilen.

1. Schritt: Layout entwickeln und drucken

Auf den Entwurf des Layouts möchte ich nicht näher eingehen. Verwenden Sie einfach das Layoutprogramm Ihrer Wahl um die Platine zu entwerfen. Möglichkeiten sind z.B. Diptrace, Egale, FreePCB oder Geda.
Nachdem das Design beendet ist müssen Sie es ausdrucken, dazu gibt es zwei Möglichkeiten je nachdem ob Ihr PC direkt mit dem Drucker verbunden ist oder eben nicht. Bei mir ist letzteres der Fall, daher verwende ich als „Drucker“ ein Programm zur Erzeugung von PDF-Dateien. Unter Windows bietet sich PDF-Creator an, unter Linux kann CUPS das erledigen. Evtl. hat Ihr Layoutprogramm aber auch einen direkten Export für PDF. Als PDF-Auflösung verwende ich 1200dpi . Wenn Ihr Drucker direkt verbunden ist führen Sie die Schritte einfach mit dem „echten“ Drucker aus.
Zu beachten ist, das das Layout gespiegelt gedruckt werden muss, da es mit der Tonerseite nach unten auf das Kupfer aufgebrahct wird. Alle Layoutprogramme bieten diese Funktion, achten sie aber darauf, das auch evtl. Beschriftungen gespiegelt werden, manche Programme spiegeln diese getrennt vom Rest.
Nun nehmen Sie Ihre PDF-Datei irgendwie mit zu dem Rechner der den tasächlichen Druck ausführen soll, und öffnen Sie mit dem PDF-Betrachter Ihrer Wahl. Im Dialog mit den Druckeinstellungen ist unbedingt darauf zu achten, dass weder die Option „Auf Seitengröße anpassen“ noch sonstige Maßstabsverändernde Dinge aktiviert sind.

Einen großen Einfluss auf den Erfolg hat nun das verwendete Papier. Es darf den Toner auf keinen Fall zu tief in die Fasern einbetten. Am besten bewährt hat sich für mich das hochwertige Papier, wie es gerne von Firmen für Werbebroschüren verwendet wird. Es ist hochglanzbeschichtet und sehr stabil, ich schätze es auf 160g/m². Nach dazu hat es DIN-A4 Format, was natürlich ideal zum Drucken ist. Es gibt auch Leute, die auf die Seiten des „Reichelt“-Katalogs schwören und diesen auf DIN-A4-Papier aufkleben, aber das ist mir zu umständlich und wirft oft auch Falten, was zu Papierstau führt. Was auch immer Sie verwenden, es muss beschichtet sein und stabil genug, damit es sich nicht unter der Hitze des Laserdruckers wellt oder ausdehnt, was natürlich die Abmessungen des Ausdrucks verändern würde.
Aufgrund der Beschichtung ist der Toner nicht tief in das Papier eingedrungen (was ja auch gewünscht war) und muss deshalb vorsichtig transportiert werden, damit man nicht alles wieder zerstört.

2. Schritt: Übertragen auf die Platine

Nun bereitet man die Platine vor. Verwendet wird blankes Kupferbasismaterial ohne Photolack oder dergleichen. Dieses wird zunächst zugesägt und dann mit einem Poliblock von evtl. Verschmutzung und Oxiden befreit. Anschließend reinigt man es nochmals mit Aceton um Fett zu entfernen. Ab jetzt darf das Kupfer nicht mehr mit den Fingern berührt werden!
Nun schneidet man das ausgedruckte Layout mit einem Rand von ca. 2 cm rundum aus, legt es mit der Tonerseite nach oben auf den Tisch, und legt die Platine mit der Kupferseite nach unten darauf. Nun alles genau Ausrichten und mit Tesastreifen rundum fixieren.

Nun wird gebügelt. Dazu stelle ich das Bügeleisen auf Stufe 2,5 (Temperatur werde ich nachliefern) und lasse es gut vorwärmen bis es gleichmäßig warm ist.
Währenddessen, bereite ich eine Unterlage (Bügelmatte oder Bügelbrett) und ein Stück Leinenstoff (alter Einkaufsbeutel) vor. Die Platine wird mit dem Papier nach oben auf die Unterlage gelegt und mit dem Stoffstück abgedeckt.

Nun wird alles unter Druck aus allen Richtungen gleichmäßig 3,5 Minuten gebügelt, und anschließend schockartig unter kaltem Wasser abgekühlt. Dabei wird der Toner wieder flüssig verbindet sich mit dem Kupfer und haftet dort.

3. Schritt: Ablösen des Papiers

Nun legt man alles in eine Schüssel mit Wasser und Spülmittel, und lässt erstmal einweichen. Nach einigen Minuten kann man den Tesa vorsichtig entlang der Kanten mit einem Messer abtrennen. Das Papier sollte sich jetzt zumindest an den Rändern fast von alleine lösen, wobei der Toner auf der Platine zurückbleibt. Hierbei lieber etwas länger einweichen lassen, bevor man noch Toner abzieht. Ist das Papier grob entfernt, kann man unterwasser die noch am Toner hängenden Fasern mit der Fingerkuppe abrubbeln (nicht mit dem Fingernagel!). Dies macht man solange bis alle Strukturen scharf umrandet sind und keine ungewollten Brücken mehr bestehen sowie alle Bohrlöcher frei sind. Einweichen lassen hilft auch hierbei.
Ist man damit fertig kann man die Platine abtrocknen und evtl. entstandene Beschädigungen der Tonerschicht mit einem feinen Edding ausbessern (passiert bei mir mit einiger Übung quasi garnicht).

4. Schritt: Ätzen der Platine

Nun ist die Platine bereit zum Ätzen. Dazu bereitet man nach Herstellerangaben das Ätzmittel vor. Ich verwende ein selbstgebautes Ätzgerät mit Aquarienheizung und Belüftung, dass ich mit Natriumpersulfat als Ätzmittel befüllt habe. Evtl. kommt dazu auch mal ein eigener Artikel.
Sobald an allen Stellen, an denen das Kupfer blank ist, das Basismaterial freigelegt ist und nur noch die unter dem Toner verborgenen Strukturen zurückgebleiben sind ist das Ätzen beendet und die Platine kann unter klarem Wasser gespült werden.
Anschließend noch mit Aceton den Toner wieder entfernen und die Platine ist fertig.
Nun kann Sie wenn gewünscht verzinnt werden und anschließend die Bohrungen für die Bauteile angebracht werden.

 
tutorials/platinen_aetzen.txt · Zuletzt geändert: 2009/03/01 20:04 (Externe Bearbeitung)
 
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