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Leiterplattenherstellung

Oft möchte man seine Schaltungen nicht nur auf dem Steckbrett oder auf Lochrasterplatinen aufbauen. So kommen vielet jeder Hobbyelektroniker auf die Idee auch mal selbst eine Leiterplatte zu fertigen oder fertigen zu lassen.
Denn bei Prototypen oder kleinen Stückzahlen ist eigene Herstellung einer Leiterplatte meiner Meinung nach günstiger! (Vorausgesetzt man muss nicht erst alle Geräte und so kaufen...). Bei größeren Stückzahlen würde ich mir die (ungesunde) "Panscherei" sparen (jede Platine will auch noch gebohrt werden) und die Leiterplatten industriell fertigen lassen.

1. Verschiedene Typen im Vergleich
2. Layout erstellen
3. Tonertransfer
4. Layoutfilmelichten
5. Belichtungsgeräte
6. Entwickeln
7. Ätzen
8. Veredeln
9. Bohren
10. Lötstopplack
11. Bestückungsdruck
12. Zuschnitt

1. Verschiedene Typen im Vergleich:

Leiterplatten aus "eigen Produktion" und industriellgefertigte Leiterplatten (rechts) im Vergleich:

Bei kupferkaschierten Leiterplatten gibt es im Wesentlichen zwei Sorten Trägermaterial: FR2 und FR4
Dies sind gängige Bezeichnungen für die Trägermaterialien, dabei steht FR für flame retardant sprich flammhemmend.

Bei Epoxy Leiterplatten muss man schon ganz schön "rumbraten" um das Pad abzulösen.
Allerdings ist Epoxy viel härter als Pertinax. So kostet mich das Bohren einer Europakarte etwa einen HSS Bohrer Ø0,8mm. Dieser wird sehr schnell stumpf und die Löcher franzen aus! (Grat am Kupferring um die Bohrung --> schlecht lötbar). Genauso verhält es sich beim Zuschnitt. Dafür bricht es fast nicht, da es sehr zäh ist.

2. Layout erstellen

Damit das Layout der Leiterplatte gezeichnet werden kann, muss erstmal ein Schaltplan vorliegen.
Ich nutze dazu das Programm Eagle, das es auch als light Version bei Cadsoft kostenlos zum Download gibt.
Zeichnen des Schaltplanes in Eagle:

Aus Erfahrung: (Es gibt schöne ODER richtige Schaltpläne). Daher unbedingt den Bauteilen Werte sowie den Signalen Namen geben und diese evtl. daneben schreiben. Auch der Einsatz von Symbolen für Masse (umgedrehtes "T") und VCC (hier: Pfeil nach oben) vermeidet Linienchaos. Signale mit diesem Zeichen sind automatisch miteinander verbunden. Bsp. Masse hat den Namen: GND.

Zeichnen des Layouts:
Aus dem vorhin gezeichneten Schaltplan wird nun das Board generiert (Board aus Schaltplan generieren). Die Blauen Linien und Flächen sind nacher das Kupfer unten auf der Leiterplatte. Unbedingt einen Text auf der Leiterplatte vorsehen, damit man vorher sieht ob man die Platine nicht spiegelverkehrt fertigen würde... Wäre ja doof, wenn man alle IC's "umstülpen" müsste (alle Pins der IC's nach oben umbiegen bzw. unter Bauteilen löten). Stecker kann man dann auf der anderen Seite montieren und nicht ganz durchstecken, damit ein löten unter dem Stecker möglich ist. Aber im Notfall funktionieren meine Tipps ;-)
Wenn man den Namen der Polygone in einen Signalnamen (z.B. auf "GND") ändert, erhält man diese Masseflächen.

Das Layout auf eine kupferkaschierte Leiterplatte als Ätzresist aufbringen:

Ätzprozess vorab:

Bild 1: Die fotopositiv beschichtete Leiterplatte: Grün ist der Fotolack, orange das Kupfer und braun das Basismaterial. Bild 2: Das Layout (schwarz) wird auf die Platte gelegt. Durch Bestrahlung mit der UV-Lampe wird der Fotolack dort instabil gemacht wo das Layout ihn nicht bedeckt. (weiss-grüne Stellen) Bild 3: Die Platine wird in den Entwikler(blau) gelegt. Dieser entfernt nur den instabilen Fotolack (der UV-Bestrahlt wurde). Die unbestrahlten Stellen bleiben erhalten. Bild 4: Die Kupferstellen die entfernt werden sollen liegen jetzt blank da. Bild 5: Durch das Ätzmittel (gelb) wird das Kupfer an den besagten Stellen weggeätzt. Die Fotoschicht schützt die Stellen die die Leiterbahnen verkörpern.   Bild 6: Die Leiterbahnen sind entstandent, und die Platte wird sichtbar. Bild 7: Die restliche Fotoschicht, die immer noch die Leiterbahnen bedeckt kann problemlos mit Brennsprit entfernt werden. Die Platine ist fertig.

Quelle: http://www.electronicsplanet.ch/praxis/aetzen/aetzen.html

Da die Leiterplatte geätzt wird, muss das Kupfer an den Stellen, die stehen bleiben sollen, gegen das Ätzmittel geschützt werden. Dies kann durch Tonertransfer, Fotolack, Laminat und Lackstifte bewerkstelligt werden.

3. Tonertransfer:

Hierzu wird mithilfe eines Laserdruckers und eines Laminators bzw. Bügeleisens das Ätzresist erstellt. Man druckt das Layout gespiegelt mit einem Laserdrucker auf ein glattes Papier. Wenn das Papier zu dünn ist und sich um die Bildtrommel wickeln sollte, muss man es auf ein Stück Normalpapier kleben. Echter tesafilm® übersteht den Laserdrucker problemlos!

Als nächstes wird eine blanke Leiterplatte benötigt. Dies erreicht man chemisch (kurzes anätzen) oder mechanisch (SENO Poliblock, Schleifpapier, Stahlwolle oder einem Reinigungsfließ für Heizungsrohre). Anschließend mit Aceton eventuelle Fettrückstände und Kupferstaub entfernen. Ich würde dazu immer Handschuhe tragen, da ein Fingerabdruck schnell auf dem blanken Kupfer ist.

Nun nimmt man den Ausdruck und bügelt ihn auf die blanke, kupferkaschierte Leiterplatte auf.
Nach dem Laminieren "renne" ich mit der noch heißen Leiterplatte zum Wasserhahn und spüle sie erstmal kalt ab. Danach schmiere ich Flüssigseife auf das Papier und ziehe das Papier unter fließendem, lauwarmen Wasser ab. Wenn es nicht widerstandslos geht, kann man das Papier auch einweichen. Aber das Wasser darf nicht zu warm sein, da sich sonst der Toner auch wieder von der Leiterplatte lösen kann. Ich verwende dazu das Papier eines alten Musicstore (Köln) Kataloges. Dieses löst sich mit Wasser und Seife einfach auf. Aber Achtung: Bei diesem Katalog sollte man darauf achten, dass das Layout nicht gerade auf das gelbe Hinweisschild "NEW!" gedruckt wird, da darauf der Toner irgendwie zu gut haftet...
Den Toner kann man am Besten wieder mit Aceton oder auch einem Schleifblock entfernen, wenn etwas schief gelaufen ist.
Wenn man die Leiterplatte nach Ablösen des Papiers auf ein Bügeleisen, eine Herdplatte oder unter einem 1000W Scheinwerfer erwärmt, wird der Toner nochmal flüssig und brennt sich regelrecht ein. So liesen sich auch Frontplattenbeschriftungen relativ kratzfest erstellen.

Prozess bebildert:

4. Fotoresist:

Die Platine wird komplett mit einer fotoempfindlichen Schutzschicht versehen. Diese wird nun partiell durch einen fotochemischen Prozess abgelöst. Zurück bleibt das Layout. Der Fotolack ist mehrfach belichtbar!

Hierzu wird das Layout ebenfalls gespiegelt auf ein lichtdurchlässiges Medium gedruckt (somit liegt das Schwarze direkt auf der fotoempfindlichen Schicht und die durch Materialstärke des Filmes resultierende Unterstrahlung wird verhindert). Nun wird esmittels belichten eines lichtempfindlichen Lackes auf die Leiterplatte übertragen. Am Besten verwendet man fotoempfindliches Basismaterial der Firma Bungard oder deren Fotoresist-Laminat. Alternativ gibt es auch von Kontaktchemie Fotolack aus der Dose. Diese ist aber eher zum Ätzen von Messingblechen geeignet.
Wichtig: Das der Film sollte plan auf der Platine aufliegen (sonst Unterstrahlung).

Als Medien eignen sich:

• Transparentpapier
• Normalpapier + Öl oder Pausklar
• Druck auf Overheadfolie (besser 2-3 Ausdrucke mit Tesa aufeinanderkleben, da Lichtdichter)
• Repro-Film aus Druckerei z.b. hier: CadGrafik BAURIEDL - Leiterplattenfilme
• MicroDry auf Laminierfolie (Thermosublimation, Thermotransfer)
• Direktdruck mit Tintenstrahldrucker auf Leiterplatte
  

Getestete Druckverfahren:

• Tintenstrahldruck Officejet 500 auf Overheadfolie (nur einmal ein gutes Ergebnis)
• Laserdrucker auf Transparentpapier/Overheadfolie (manchmal gute Ergebnisse, in letzter Zeit weniger)
• Reprofilm von einem Laserausdruck abfotografiert --> top!)
• MicroDry: halbe ALDI-Laminiertasche auf der glatten Seite mit einem Citizen PRINTIVA 600c schwarz bedruckt (geniales Ergebnis, absolut lichtdicht aber nicht kratzfest). Seit ich diesen Drucker habe mache ich das nicht mehr anders. Solche Drucker kann man nur noch für rund 650 Euro aus Japan importieren Stichwort ALPS MD5500 oder bei E**y ersteigern.

Beim Druck mit Tintenstrahldruckern eigen sich vorallem pigmentierte Tinten oder Foto-Tinten mit UV-Blocker (z.B. ganz in gelb drucken, da diese normalerweise schnell ausbleichen würde und daher UV beständig gemacht wurde).

Rahmen für doppelseitige Leiterplatten:

Dazu habe ich mit unserer Hommel UWG 1 einen Rahmen aus einem Leiterplattenabfall herausgefräst. Nun habe ich die beiden Filme mittels tesafilm® und meinem "Leuchttisch" (TFT-Bildschirm mit weißem Hintergrund) deckungsgleich ausgerichtet. Anschließend habe ich die Filme mit UHU am Rahmen festgeklebt. Das Ganze bildet jetzt eine Tasche für die zu belichtende Leiterplatte.
Damit diese beim "wenden" nicht verrutscht, fixiere ich die Leiterplatte immer an Aussparungen am Filmrand mit Tesa.

Oder wie früher von Hand zeichnen :-)

Bedrucken:

Mittels eines umgebauten Tintenstrahldruckers der Firma Epson (verwendet pigmentierte Tinte) wird das Layout direkt auf die Platte gedruckt. Hierbei ist Wichtig, dass der Drucker die DURABrite™ Ultra-Tinte verwendet. Diese ist wasserfest und wird von vielen Epson-Drucker verwendet. Nun muss der Papiereinzug umgebaut werden, damit ein flache Einzug der Platine möglich ist. Ich bastel selbst schon einem Jahr herum...
Oder man nimmt einen Drucker mit CD-Einzug (Beispielsweise den R220) und verstellt die Höhe des Druckkopfes. Allerdings muss man die Tinte durch "MISPRO yellow" http://www.inksupply.com ersetzen.

Nach dem Bedrucken sollte die Platine auf einer Herdplatte etwas erwärmt werden, damit sich die pigmentierte Tinte etwas einbrennt. In englischsprachigen Foren erzielen Leute so Bahnen bis 1 mil.

http://techref.massmind.org/techref/pcb/etch/cx4200-vs.htm
http://tech.groups.yahoo.com/group/Homebrew_PCBs/
http://www.cnczone.com/forums/showthread.php?t=30951&
http://www.hack247.co.uk/2006/08/15/diy-pcb-printer/

Belichten:

Nun muss das Layout auf eine fotobeschichtete Leiterplatte übertragen werden. Dies geschieht mit dem Belichten. Hierzu dunkle ich die Waschküche ab und schalte mein "Laborlicht (Gelblicht)" ein. Aber eigentlich ist es nicht notwendig, da sich der Fotolack auch nicht so schnell belichtet...

5. Belichtungsgeräte:

Hersteller: ISEL

2 UV Röhren à 15W

Belichtungszeit: 7min (dicke Glasscheibe, weiter Röhrenabstand) dafür perfekte Ergebnisse. Seit ich die Röhren gegen die Ersatzröhren von Reichelt ausgetauscht habe, liegt die Belichtungszeit bei etwa 3 Minuten. Die Röhre gibt es unter der Bestellnummer UV-Lampe 2. Nun fehlt nur noch die Quarzglasscheibe.

Selbstbau eines Kollegen in einem alten Scanner, wurde von mir nochmal optimiert.
Wichtig ist, das der Reflektor aus einem weißen Blatt und nicht aus Alufolie besteht --> ungleichmäßige Belichtung.

2 UV Röhren à 8W und Vorschaltgeräte von Energiesparlampen. Um die Röhren zu kontaktieren habe ich Leiterplattenschraubklemmen im Raster 5,08 mm verwendet.

Achtung: die schwarze Farbe im Scanner ist leitfähig! Leider bringt uns diese Abschirmung im Belichtungsgerät nicht viel - dafür aber Ärger. Ich hatte das erst gemerkt, als es mir die Vorschaltgeräte der Energiesparlampen mit einem grellen Blitz gefolgt vom Knall der Sicherung zerstört hat. Hier unbedingt gut isolieren!

Belichtungszeit: 3 min

Selbstbau

Nitraphotlampe 500W

Belichtungszeit: 15min
Allerdings sollten die Lampen erst ein paar Minuten warm laufen. Dies ist aber bei den 15 min schon berücksichtigt.

6. Entwickeln:

Nach dem Belichten sollte die Leiterplatte entwickelt werden. Hierzu legt man sie in das 20°C kalte Entwicklerbad. Dieses setzt man mit 10g/l NaOH (Natriumhydroxid) an. Ich trage während der kompletten Leiterplattenherstellung Untersuchungshandschuhe aus Latex (Puderfrei). Diese sind gegen die verwendeten Chemikalien (bei mir jedenfalls) fest. So brauch ich keine fotolackverkratzende Pinzette nehmen!
Nun müsste sich eigentlich der belichtete Fotolack in Schlieren ablösen. Tut er das nicht wurde zu kurz belichtet. In solch einem Fall kann man die Entwicklerkonzentration erhöhen und schauen ob noch etwas zu retten ist. Allerdings darf dann die Platine nur ganz kurz in die starke Entwicklerlösung, da sich sonst der gesamte Fotolack ablöst. Bei groben Layouts kann auch nochmal belichtet werden (bescheiden zum Ausrichten, aber es geht). Anschließend die Platine mit hartem Wasserstrahl abspülen. Das Leiterbild müsste nun gut sichtbar sein. Bitte darauf achten, dass der Lack nicht zerkratzt wird da er gerade mal 5µm dick ist und jeder Kratzer eine Unterbrechung in der Leiterbahn bedeutet.

7. Ätzen

Ätzmittel:

Eisen(III)-Chlorid:

Wird meist in Kugelform angeboten (gelb-bräunlich). Das Problem beim Ätzen ist, dass sich der Ätzvorgang nur schwer überwachen lässt, da es eine braune, undurchsichtige Lösung ist. Desweiteren neigt es zu Unterätzungen. Gebrauchte Lösung kann mehrmals verwendet werden, sofern sie lichtdicht aufbewart wurde. Wem der Geruch nichts ausmacht hat hier ein relativ unkompliziertes Ätzmittel.
Allerdings sollte man sich gleich etwas Rostentferner zulegen um die entstehenden Flecken auf der Kleidung zu entfernen. Dieses Ätzmittel muss nicht zwingend erwärmt werden - aber erwärmen beschleunigt den Vorgang. Es soll durchaus noch bei 15 °C funktionieren.

Ansatz: 200g/l Wasser
Ätztemperatur: bis zu 70°C
Ätzgeschwindigkeit: ca. 2min bis 60 min (temperaturabhängig)

Natriumpersulfat (auch Feinätzkristall, NaPs):

Wird in Kristallform (weiß) verkauft. Die Ätzlösung ist nacher durchsichtig und wird bei der Aufnahme von Kupfer zunehmend blau. Dunkelblau bedeutet das die Ätzlösung verschlissen ist. Ein Vorteil liegt in der relativ geringen Geruchsbelästigung.

Nachteile:

Es löst prima Baumwolle auf... daher gerade beim Ätzen in der Waschküche aufpassen, dass nicht ein teures Kleidungsstück in der Nähe liegt. Mein Arbeitskittel, welchen ich zum Ätzen verwende, ist total zerfressen.
Des weiteren darf NaPS nicht in geschlossenen Gefäßen gelagert werden, da Sauerstoff ausgast. So soll die Lagerung verbrauchter Ätzflüssigkeit in einer Cola-Flasche schon einem ganzen Schrank das Leben gekostet haben...
Ätzgeräte nach Gebrauch gut reinigen, da sich sonst überall weiße Kristalle bilden.

Natriumpersulfat ätzt relativ langsam und kann 5 bis 10 mal weniger Kupfer als Eisen(III)-Chlorid aufnehmen.
Aber der Ätzvorgang kann durch Lufteinblasung und kontinuierlich Beheizug beschleunigt werden. Wichtig ist eine Badtemperatur von etwa 50°C.

Ansatz: 200g/l Wasser
Ätztemperatur: 40-50°C (Lösung zerfällt bei zu hohen Temperaturen)
Ätzgeschwindigkeit: ca. 7-45min (temperaturabhängig)

Ammoniumpersulfat:
Ähnlich wie NaPs - allerdings sehr giftig: es treten Ammoniak und bei falscher Lagerung Ozon aus.
Die Farbe der Lösung ist bei Aufnahme von Kupfer grün-bläulich.

Salzsäure und Wasserstoffperoxid: (nur für Personen, die sich mit solchen Chemikalien auskennen!!)
HCL und H2O2
Eine Mischung aus Wasser, 30%iger Salzsäure und 20%igem Wasserstoffperoxid wird zum Ätzen verwendet.
Dieses Verfahren ist sehr schnell (bei entsprechender Konzentration dauert ein Ätzvorgang nur wenige Sekunden) und die Lösung braucht nicht erwärmt werden (kann aber) - erwärmt sich je nach Konzentration auch selbst. Es eignet sich zum Schalenätzen (etwas anderes würde ich auch nicht raten!).
Allerdings bitte nur im Freien oder unter an einem Chemielaborplatz mit Abzug durchführen. Durch die austretenden Gase können Atemwege angegriffen und eine Lungenentzündung ausgelöst werden. Weiter rostet alles im Umkreis, auch Dinge von denen man nichtmal wusste, dass sie es überhaupt können (also auch nicht in der Werkstatt ätzen).
Ich nutze das Verfahren gerne, da es so unkompliziert ist (natürlich nur zum ätzen!). Einfach vor dem Ätzen ein bisschen H2O2 in die alte Lösung zugeben und die Ätzlösung ist wieder wie neu. Sollte das nicht funktionieren kann man immernoch etwas Salzsäure zugeben. Man kann sich hierbei an der Farbe der Platine orientieren. Das H2O2 oxidiert das Kupfer (wird schwarz). Die Salzsäure löst das oxidierte Kupfer. Somit sieht man wenn ein Bestanteil fehlt.
Leider ist der Stoff durch diverse andere Anwendungen in Verruf geraten. Es sollte bei der Entsorgung niemals mit anderen Chemikalien wie z.B. Aceton gemischt werden! Beid er Lagerung sollte der Behälter nicht zu fest verschlossen werden (damit der Sauerstoff entweichen kann) und dunkel gelagert werden (H2O2 zersetzt sich durch Licht zu Sauerstoff und Wasser).

Ätzgeräte:
Je nach Ätzmittel werden auch unterschiedliche Ätzgeräte gebraucht.

Sprühätzanlagen:
Durch Düsen oder einen drehenden Impeller wird die Ätzlösung angesaugt und mit einem harten Strahl auf das Kupfer gespritzt. Dies ist ein schnelles Verfahren, welches etwa ein 1/10 der Zeit eines normalen Ätzvorganges in der Schale benötigt. Konturen kleiner als 0,1mm sind durchaus reproduzierbar zu fertigen.

Hierzu sollte Eisen(III)-Chloridverwendet werden, da Natriumpersulfat beim Sprühen den Sauerstoff verliert (Folge: Zerfall der Lösung) und höher erwärmt werden muss. Es gibt aber durchaus Leute die trotzdem mit NaPs in einer Sprühätzanlage arbeiten, da es etwas sauberer und geruchsneutraler ist.

Schaumätzanlagen:

Schaumätzer arbeiten mit aufgeschäumten Eisen(III)-Chlorid, das über die Leiterplatte läuft (mit einem Schuss Bier soll die Schaumbildung noch stärker sein). Ein Vorteil ist die schnelle Ätzzeit und das die Lösung nicht erwärmt werden muss. Es ist darauf zu auchten, dass der Schaum die ganze Platine bedeckt (das ist gleichzeitig auch der Nachteil).

Küvettenätzanlagen:

In einer Küvette aus Glas oder Plexiglas wird die Leiterplatte senkrecht in die darin befindliche Ätzflüssigkeit gehängt. Wenn man die Platine in der Ätzlösung bewegt, werden die Ergebnisse auch deutlich besser. Mit Hilfe eine Membranpumpe und einem löchrigen Schlauch wird der Atzlösung Luft eingeblasen. Dadurch wälzt sich die Flüssigkeit um und der Prozess wird durch den Sauerstoff beschleunigt. Meist sind noch modifizierte Aquarien-Heizstäbe verbaut (die speziellen Heizungen im Elektronikhandel sind nichts anderes), die die Lösung auf die benötigten ~50°C aufheizen (allerdings dauert dies bei kaltem Wasser ewig). Auch mit Quarzbrennern aus den Bauflutern soll sich gut heizen lassen. Man lötet hitzefeste Kabel an das Leuchtmittel und gibt es in ein mit Quarzsand gefülltes Reagenzglas. Nun muss man das Glas noch Wasserdicht verschließen.
Damit man gut sieht ab wann die Leiterplatte fertiggeätzt ist, habe ich eine Wasserdichte Leuchtstofflampe für 12V hinter der Küvette montiert. So kann man die Leiterplatte gut im Gegenlicht beobachten:

Dieses Verfahren ist für alle Ätzmittel außer HCL und H2O2 geeignet, da die Nahtstellen der Küvette leiden. Genauso sollte bei Fe(III)-CHlorid keine Lufteinblasung verwendet werden, da sich sonst Schaum bildet, der auch überlaufen könnte --> riesen Sauerei!

Schalenenätzen:

Die Ätzflüssigkeit wird mittels Heizfolie (Achtung Lötstellen), Mikrowelle, Wasserbad erwärmt und in eine Schale (oder Eimer) aus Glas oder ätzfestem Kunststoff gegossen. Diese Variante eignet sich für Prototypen.
Ansonsten kann man so durchaus brauchbare Ergebnisse erzielen, wenn es auch lange dauert. Jedoch wird die Kantenschärfe nicht so gut. Daher sollte die Platine auch hier gut bewegt werden. Allerdings ist das Ätzmittel Salzsäure und Wasserstoffperoxid eigentlich nur für dieses Verfahren geeignet und liefert perfekte Ergebnisse. Ich nehme dazu eine Plastikbox, welche für das Einfrieren von Lebensmitteln gedacht ist. Diese hat eine Gummidichtung. In dieser ätze ich und verschieße sie danach mit dem Deckel.

Vorgang:

8. Veredeln:

Um eine bessere Lötbarkeit zu erzielen kann das Kupfer mit Lötlack eingesprüht werden oder besser man verzinnt die Leiterplatte gleich. Dazu muss die Leiterplatte gestrippt werden.

Strippen:

Das heißt der Fotolack auf den Bahnen muss mittels Spiritus, Verdünnung oder Aceton entfernt werden damit das blanke Kupfer vorliegt.
Man sieht den Fotolack gut wenn man die Platine schräg gegen das Licht hält. Schimmert es bernsteinfarben + spiegelglatte Oberfläche - so ist Fotolack auf der Platine (linkes Bild).

Am besten eignet sich hierzu ein zu starker Entwickler in den man einfach die Leiterplatte kurz hineinlegt und evtl. mit einem Pinsel nachhilft. So löst sich der Fotolack komplett ab. Ich nehme dazu immer 50g/l NaOH (mittleres Bild). Einseitiges Basismaterial der Firma Bungard ist auch auf der Rückseite mit fotolack versehen. Dieser löst sich beim Strippen. Danach glänzt die Platine nicht mehr (Bild unten links).

Alternativ kann auch die ganze Platine erneut belichtet werden - aber ohne Film. Danach ist aller Fotolackbelichtet und löst sich beim Entwickeln ab.

Will man aber nur die Lötpads verzinnen, kann man auch den Fotolack nochmals belichten und entwickeln. Hierzu nimmt man einen Layoutfilm, welcher nur die Pads beinhaltet und belichtet die frisch geätzte Platine nochmal. Nach dem Entwickeln sind alle belichteten Stellen frei von Fotolack.

Hat man hingegen eine Leiterplatte mit Toner Transfer erstellt muss man den Toner mechanisch (abschleifen) oder chemisch (Aceton) entfernen. Danach sollte auch nochmal schnell das Kupfer blank gemacht werden, da es oxidiert.

Veredelungsarten:

Lötlack: gelöstes Kolophonium vereinfacht das löten und schützt das Kupfer. Allerdings klebt die Leiterplatte.

Kunststofflack: Schützt und isoliert das Kupfer. Bitte erst nach dem Fertigstellen aufsprühen. Es lässt sich zwar noch löten - aber der Lack schmilzt dann an dieser Stelle - was nicht gesund sein kann...

Lötpaste und Heißluftfön:

Auf der ganzen Platine wird z.B. "Fittingslotpaste Rosol 3" von Rothenberger mit Hilfe eines Pinsels verteilt. Nun die ganze Platine mittels eines Heißluftfönes erwärmen und mit einem Lappen abwischen. Danach unter Wasser die Flussmittelreste entfernen.

Seno Glanzzinn:

Soll eine "Silbersuppe" sein, in die man die Leiterplatte beliebig lang legen kann und die Zinnschicht immer dicker wird. Allerdings geschieht dieses sehr langsam und bei 90°C Wassertemperatur.
Die Ergebnisse sind durchaus gut. Bei dem angehängten Bild wurde danach noch mit dem Poli-Block über die Platine "gewischt" daher kommen wieder die Kupferflächen zum Vorschein.
Nachteil: Verarbeitungstemperatur und Preis.

Sur-Tin (Bungard):

Eine "stromlose", elektrolytische Variante um die Zinnschicht aufzubringen, ist Sur-Tin. Es besteht aus 3 Komponenten (Schwefelsäure, Thioharnstoff, Zinnchlorid) und am Besten destilliertes Wasser.
Dieses Verfahren kann kalt (20-40 °C) verwendet werden und der Prozess stoppt selbstständig bei einer Schichtdicke von etwa 5 µm. Der Verzinnungsprozess dauert etwa 2-3 Minuten. Danach sollte man die Platine unter heiß Wasser abwaschen und mit einem Papiertuch kräftig polieren. Die Oberfläche ist nun fast verspiegelt!
Bei feuchter Umgebungsluft (auch Chemikaliendämpfe) kann die Zinnschicht nach einiger Zeit anlaufen. Das Problem ist behoben, wenn man die Platine einfach noch einmal in Sur-Tin legt.

Allerdings zerfällt der Thioharnstoff mit der Zeit und es soll nach verfaulten Eiern stinken. Aber meine Lösung ist schon weit über zwei Jahre alt und riecht nur minimal. Das ganze sollte luftdicht und lichtgeschützt bei mindestens 20°C aufbewahrt werden. In meinen Augen ein tolles Verfahren, da ich das Sur-Tin in einer verschließbaren, luftdichten viereckigen Plastikschüssel (zum Eingefrieren von Lebensmitteln - mit Gumidichtung) lagere. So muss ich nur die Schüssel aus meinem lichtdichten Versteck holen, Deckel auf, Platine rein, Platine raus, kurz abwaschen, polieren, Deckel drauf und weg. --> keine Sauerei!
Mit der Zeit sammelt sich weißer Niederschlag am Boden der Schüssel. Bungard rät dazu die Lösung vor Gebrauch umzurühren. Ich hatte jedoch meist die Platine mit der Kupferseite nach unten auf diese weiße Kristallschicht gedrückt und diese mit der Platine zerrieben (knirschendes Geräusch). Das Kupfer ist so dick, dass man da keine Sorge wegen Beschädigungen haben muss.

Das Bild oben rechts, zeigt eine teilweise Verzinnung, die sich durch ein 2. Belichten mit einem Film für die Lötstoppmaske ergeben würde. Das Bild ist nur ein Beispiel und zeigt nur den Effekt.

Lieferumfang der Komponenten:

Prozess:

9. Bohren:

Hierzu verwende ich Voll-Hartmetallbohrer der Firma Bungard.

Diese machen saubere Löcher (keinen Grat) und halten theoretisch ewig. Leider ist mir schon ein Missgeschick passiert. Nun weiß ich, dass man bestehende Löcher lieber nicht aufbohren sollte, da dies bei mir einen sofortigen Bohrerbruch bewirkte. --> VMH Bohrer brechen sofort!

HSS-Bohrer funktionieren auch und brechen eigentlich nicht ab, da sie in gewissen Maße elastisch sind. Allerdings ist der Verschleiß beim Bohren von Epoxy Leiterplatten sehr, sehr hoch und die Löcher werden auch nicht sonderlich schön. Bei Pertinax hingegen ist das kein Problem.

Als Bohrmaschine eignet sich bei HSS-Bohrern ein Dremel, am Besten mit Bohrständer.

Bei VMH Bohrern verwende ich eine sehr kleine Drehstromständerbohrmaschine, die sehr leise ist aber eine hohe Drehzahl liefert (über 2700U/min). Dazu hat die Mechanik kein Spiel. Um die 3,175mm Schafte der VMH-Bohrer zu spannen verwende ich eine Spannzange. Das Bohrfutter, welches ich nur für HSS-Bohrer verwenden kann, (geht nicht über 1,5mm) leidet etwas unter dem Glasfaser Staub!

Ferner habe ich eine weiße 3mm LEDim Zentrum des Bohrtisches eingelassen. So leuchtet e schön durch die Leiterplatte und das zentrieren fällt leichter.

10. Lötstopplack:

Dieses ist ein Lack, der mit Siebdruck oder als photoempfindliches Laminat aufgetragen wird. Ich verwende Dynamask von Bungard.
Auf die saubere, entfettete Leiterplatte mit einem Laminator auflaminieren. Zuvor die matte Schutzfolie abziehen!

Beim Laminieren ein Blatt Papier zwischenlegen und festhalten, sodass Laminat und Platine erst unter den Rollen zusammen kommen. Aber Achtung! Beim Ersten mal hat es mir glatt das Papier miteingezogen. Wenn der Laminator zu heiß ist, schmilzt auch das Laminat!

Laminat halb so lange wie den Fotolack belichten und etwa eine Stunde im Dunkeln polymerisieren lassen. Danach klare Schutzfolie abziehen und in kalter Sodalösung entwickeln. Am Besten Sprühentwickler oder Pinsel verwenden.
Anschließsend noch etwa 60min im Belichter mit UV härten oder kürzer UV härten und bei 150°C in einem Ofen MIT Frischluftzufuhr härten (ohne Frischluftzufuhr wird die Platine unlötbar!).

11. Bestückungsdruck:

Um es später beim Bestücken leichter zu haben, kann man auch Bestückungsdruck aufbringen. Entweder mit Siebdruck, Tonertransfer oder einem Laminat von Bungard, was ähnlich wie das Lötstopplaminat zu handhaben ist.
Das Laminat Tentingresist ist eigentlich als Fotoresist für Leiterplatten gedacht. Jedoch hält dieses nach UV-Härtung auch dauerhaft. Bzw. soll Bungard auch ein spezielles Bestückungsdrucklaminat anbieten?!

Mit Tonertransfer:

Mit Laminat: (Bilder sind nicht von mir)

12. Zuschnitt:

Hierzu verwende ich eine KS 230 von Proxxon. Ich habe das Vollhartmetall-Sägeblatt mit feinen Zähnen (NO 28 011) gewählt.
Ich musste leider feststellen, dass bei diesem Sägeblatt die Zähne nicht verschränkt sind. Somit verkanntet das Sägeblatt gerne und frisst sich fest.
Daher habe ich das diamanitierte Trennblatt (NO 28 012) angeschafft. Diese zerteilt die Epoxyplatte 'wie Butter'.

HSS-Sägeblätter sind nicht zu empfehlen, da sie nach sehr kurzer Zeit stumpf werden.

Ansonsten eignet sich ein elektrischer Fließenschneider mit Wasserkühlung, eine Eisensäge und eine Blechschere bei dünnen Platinen. Auch Anritzen und über eine Kante brechen ist im Prinzip möglich. Aber vorher lieber mal üben.

Genauso bei Pertinax Platinen aufpassen, diese splittern gerne!