Platinen ätzen – aber wie?

Um Platinen zu erstellen (z.B. Prototypen), sind einige Maßnahmen zur Sicherung der Gesundheit und Kleidung zu beachten. Beim Ätzen sollten eine Schürze und säurefeste Handschuhe getragen werden, um die Hände und die Kleidung vor der Säure zu schützen. Nach dem Abschluss der Ätzarbeiten ist darauf zu achten, dass die Chemikalien ordnungsgemäß entsorgt werden (Sondermüll) und nicht einfach im Waschbecken runtergespült werden.

Hardware – was wir verwenden

• UV-Belichter
• Belichtungsbad (Eimer oder Wanne)
• Ätzgerät (unseres hat 3 Liter Fassungsverögen, wichtig zur Berechnung des Ätzbades; man braucht 600gr Ätzmittel)
• Ätzmittel Natriumpersulfat Na₂S₂O₈ (600gr)

Layout erstellen

Mit einem Layout-Programm, z. B. „KiCAD“ oder „Sprint-Layout“, wird das Layout erstellt und auf die Folie gedruckt, ggf. sind zwei Ausdrucke auszudrucken und übereinander zu legen, damit die Schwärze des Ausdrucks tief genug ist. Dabei ist darauf zu achten, dass bei einer einseitigen Layouterstellung der Ausdruck in der Regel die Unterseite der Platine darstellt und nicht die Bestückungsseite.

Belichtung

Die fotobeschichtete Platine wird von der Schutzfolie befreit und auf die Layoutfolie (Druckseite) gelegt und belichtet. Die Belichtung wird ohne Belichtungseinheit gut gelingen, wenn Sie die Platine auf eine nicht zu weiche Schaumstoffunterlage und das Layout dann auf die Platine legen. Damit das Layout nicht verrutscht, legen Sie die Glasplatte darüber. Je dichter das Layout auf der Platine liegt, desto genauer wird die Belichtung erfolgen. Die spektrale Empfindlichkeit des Fotobeschichtung liegt bei ca. 400 nm. Die Belichtungsdauer ist abhängig von der Lichtquelle und dessen Abstand. Bei Hochdrucklampen (ca. 2000 W) und einem Abstand von ca. 1 m dauert die Belichtung ca. 90 s. Bei Belichtungsgeräten mit Röhren liegt die Belichtungszeit bei ca. 3 – 5 Minuten.

Eine Überbelichtung ist bei qualitativen Basismaterial unproblematisch. Eine Unterbelichtung dagegen, erschwert oder verhindert ein qualitativ gutes Ergebnis bei der Entwicklung.

Entwicklung

Das Entwicklerbad vorbereiten: Auf ca. 1 Liter warmes Wasser (ca. 25°, nicht darüber, sonst wird der Entwickler aggressiv) 10 gr. Entwickler geben und gut verrühren. Das Behältnis sollte soviel Platz bieten, dass die Finger mit Platine ohne Probleme hineinpassen. Bevor die belichtete Platine ins Entwicklerbad eingetaucht wird, bitte die Handschuhe anziehen. Bei scharfer Kontur des Layouts sollten Sie die Platine sofort aus dem Entwicklerbad nehmen und mit klarem Wasser gründlich abspülen. Ist das Entwicklerbad nicht mehr frisch, ist es hilfreich, die Platine während der Entwicklung langsam in dem Entwicklungsbad auf und ab zu bewegen. Dabei ist darauf zu achten, dass beim abspülen nicht mit einen Lappen nachgeholfen wird, denn so könnten die Konturen des Layouts verwischt werden.

Hat sich das Layout „verabschiedet“, weil das Entwicklerbad zu stark war oder die Platine zu lange im Entwicklerbad gelegen hat, kann man die Platine, nachdem sie vom Entwickler befreit und getrocknet wurde, erneut mit Fotolack KONTAKT 235 (Positiv 20) beschichten (nicht zu dick) und die Prozedur der Belichtung und Entwicklung wiederholen.

Ätzvorgang

Einen Behälter, z.B. die Ätzschale aus dem Artikel „Entwicklungsset“, mit heißem Wasser (ca. 47°) befüllen. Benötigt wird für 100 gr. Ätzmittel ca. 0,4 Liter Wasser. Beides muss verrührt werden bis sich das Ätzmittel vollständig aufgelöst hat. Je schneller dieser Vorgang abgeschlossen wird, desto heißer bleibt das Ätzbad, was den eigentlichen Vorgang des Ätzens beschleunigt. Dabei ist zu beachten, das die aufsteigenden Wasserdämpfe nicht eingeatmet werden.

Für den Ätzvorgang sind, je nach Temperatur des Ätzbades, ca. 15-30 Min. einzuplanen. Wichtig ist, dass säurebeständige Handschuhe getragen werden, um die Platine im Ätzbad zu bewegen. Durch das Schwenken der Platine kommt etwas Sauerstoff ins Ätzbad, wodurch der Ätzvorgang beschleunigt wird.

Ein erfolgreicher Ablauf ist mit dem Artikel „Ätzgerät 1“ sehr gut zu erreichen, ohne dass man selbst eingreifen muss, aber den Ätzvorgang beobachten kann.

Der Fortschritt des Ätzvorgangs ist bei Epoxydplatinen daran zu erkennen, dass die Konturen des Layouts hervortreten und die Platine transparent erscheint. Ist die gewünschte Darstellung des Layouts erreicht und bestehen keine Verbindungen mehr zwischen den Leiterbahnen, ist der Ätzvorgang zu beenden. Die Platine wird danach unter klarem Wasser abgespült (immer noch mit säurefesten Handschuhen) und mit Papiertüchern oder Druckluft getrocknet.

Die jetzt noch mit Fotolack belegten Leiterbahnen können noch einmal belichtet und dann in das Entwicklerbad gelegt werden, damit das reine Kupfer zum Vorschein kommt. Nachdem der Fotolack dann vom Kupfer abgelöst wurde, ist die Platine zu reinigen und zu trocknen. Alternativ können Fotolackreste auch mit z.B. Alkohol, Aceton oder Spiritus entfernt werden.

Um die Leiterbahnen vor Korrosion zu schützen, empfehlen wir Ihnen die Platine mit einem Schutzlack, z.B.: KONTAKT 227 (Lötlack SK 10) zu überziehen.

Nun kann die Platine gebohrt, bestückt und danach getestet bzw. eingesetzt werden.

Kurz zusammengefasst:

• Layout erstellen
• Layout drucken auf Folie oder Film
• Platine belichten (bei uns derzeit 1:00 Minute bis 1:30 Minute)
• Platine entwickeln (45 Sek. bis ca. 1:30) bei ca. 7 g Natriumhydroxid (Ätznatron) für 1 Liter Wasser (lauwarm, nicht über 25°C!!!, sonst wird der Entwickler aggressiv)
• Platine danach mit klaren Wasser abspülen
• Platine ätzen (Ätzbad-Temperatur zwischen 40 und max. 50°C, darüber wird das Ätzbad unbrauchbar)
• Platine mit Azeton abwaschen
• Platine mit Wasser spülen
• fertig

Fremdvergabe

Über die Webseite https://jlcpcb.com/ kann man mit Hilfe von Gerber-Dateien Platinen produzieren lassen. Dies erklären wir mal genauer…