Печатные платы с помощью фотополимерного 3d-принтера / хабр

Подготовка текстолита с фоторезистом

На эту тему интернет просто завален статьями, но ради целостности и ради некоторых специфических моментов я опишу и такие широко известные этапы как подготовка и травление текстолита.

Мой первый опыт такого изготовления был пару дней назад с отечественным фоторезистом ПФ-ВЩ. С учетом последнего вчерашнего опыта я категорически советую не тратить время на этот фоторезист, а сразу брать приличный — Ordyl Alpha 350(330) 🙂 Говорят, еще Kolon приличный, но его я не пробовал. С фоторезистом Ordyl результаты получаются гораздо более стабильные и точные, он проще проявляется и гораздо крепче держится на фольге. И он может простить те ошибки, которые будут критичными для ПФ-ВЩ

И что немаловажно — продается в куче мест довольно недорого

3.1 Подготовка текстолита

Начну с того, что текстолит должен быть ровным, очень желательно с гладкой фольгой без царапин и вмятин. Иначе шансы на успех снижаются.

Если изготавливается двухсторонняя плата, то нужно сразу вырезать из текстолита плату точно в размер. Если есть какой-нибудь CNC-фрезер, то можно за одну установку сразу и просверлить все отверстия и вырезать по контуру, как это делаю я. Если нет, то сверловку лучше оставить на потом, когда плата будет вытравлена.

После этого заготовку текстолита необходимо очень тщательно почистить и обезжирить. Это можно сделать кухонной абразивной губкой (но только не использованной для мытья посуды, на которой уже накопились жиры) и чистящим порошком наподобие Пемолюкса. Очень тщательно, не спеша трем каждый квадратный миллиметр фольги, не трогая ее пальцами. Вообще, фольгу после начала чистки трогать пальцами категорически не советую, на ней не должно быть ни малейшего даже самого слабого жирного пятнышка. После чистки тщательно промыть в проточной воде, стряхнуть излишки воды и дать ей высохнуть. Промакать или протирать чем-либо не советую, т.к. можно нанести жировые загрязнения, даже с новой салфетки.

3.2 Нанесение фоторезиста

Тоже довольно изъезженная в интернетах тема, поэтому пройдусь коротко.

Фоторезист обычно идет в листах или рулонах. Состоит он из трех слоев — две защитные пленки и сам фоторезист между ними. От фоторезиста отрезается кусочек по размеру платы +5 мм по длине и ширине, затем с него снимается матовая (полиэтиленовая) защитная пленка.

вторая, глянцевая (лавсановая) должна оставаться на нем вплоть до этапа травления.

Проще всего снять пленку с помощью кусочка скотча. Он клеится краем на уголок фоторезиста и затем отгибается назад, утягивая за собой и защитную пленку.

После снятия матовой пленки фоторезист прикладывается к краю платы и приглаживается по этому краю пальцем. Остальной фоторезист держится на весу, без натяга, но так, чтобы как можно меньшая его площадь ложилась на фольгу.

Учтите, что если фоторезист Ordyl упадет на хорошо подготовленный текстолит, то он может намертво приклеиться к нему, и без пузырей его уже не накатаешь. Придется отскребать его и повторять все заново. А ПФ-ВЩ может падать сколько угодно — он точно не приклеится 🙂

Теперь сама накатка. Если у Вас есть ламинатор, в который по толщине пролезет текстолит, то просто замечательно. Делаем из сложенной вдвое полоски бумаги типа конвертика, кладем текстолит с прилепленным краем фоторезиста в него, и подаем этот бутерброд в ламинатор, нагретый до 100-110 градусов. При этом продолжаем придерживать фоторезист, чтобы он соприкасался с фольгой текстолита только непосредственно на входе ламинатора.

Для Ordyl на этом все, для ПФ-ВЩ будет невредным прокатать еще пару раз.

Если ламинатора нет, то приглаживаем фоторезист к текстолиту пальцем от края до края, постепенно опуская его на текстолит. Главное — не поймать пузыри. После того как весь фоторезист лег на фольгу, берем фен и прогреваем текстолит градусов до 70, после чего еще раз хорошенько проглаживаем весь фоторезист.

После накатки даем текстолиту с фоторезистом отлежаться минут 15-20, или как минимум пока они не остынут до комнатной температуры — по рекомендации производителя фоторезиста.

И теперь все готово для засветки рисунка слоя 🙂

Точность

Многие забывают, что для получения конечного результата — качественного фотошаблона высокого разрешения — фотоплоттера бывает недостаточно. На качество фотошаблонов сильно влияет точность системы позиционирования каретки (или стола, в зависимости от схемы перемещения пленки). Чтобы не получилось таких проводников, как показано на рис. 6, точность позиционирования должна быть соизмерима с разрешением фотоплоттера. Например, невозможно изготовить проводники шириной 10 мкм (разрешение 16 000 dpi) с точностью позиционирования ± 10 мкм.

В первую очередь точность позиционирования определяется качеством изготовления ходовых деталей фотоплоттеров (к примеру, винта в передаче «винт-гайка» или ша-рико-винтовой паре). Но и компоновка фотоплоттера накладывает свой отпечаток — так, в планшетных фотоплоттерах требуется большая скорость перемещения, вынуждающая производителей использовать ШВП или дорогостоящие линейные приводы. А сканирующий характер движения приводит к дополнительному влиянию зазоров в передаче движения на точность позиционирования. На рис. 1 приведена утрированная схема выборки зазоров в случае движения в разные стороны. Ситуация осложняется тем, что движение является неравномерным, и, следовательно, необходима более сложная система управления, а это неблагоприятно сказывается на стоимости оборудования.

Протяжные фотоплоттеры в силу конструктивных особенностей вносят дополнительные погрешности формы, такие как тра-пециевидность или сдвиг. Это происходит из-за проскальзывания роликов по фотопленке. Использование специальных материалов роликов позволяет снизить подобный эффект, но суммарная точность остается недостаточной для производства фотошаблонов прецизионных печатных плат.

В барабанных фото плоттерах на точность позиционирования влияет только точность изготовления элементов передачи и возможность регулировки элементов привода. Это связано с тем, что движение происходит равномерно и имеет одно направление. Такой характер движения позволяет значительно упростить систему управления и конструкцию фотоплоттера.

Поскольку погрешности изготовления деталей вносят в конечный результат систематические погрешности, их можно минимизировать с помощью общеизвестных математических алгоритмов и программного обеспечения. Например, в барабанных фотоплоттерах фирмы Slec для этой цели используются математическая модель «резиновый лист» , для внесения предыскажений в программы изготовления фотошаблонов. При этом пользователь может легко изменить параметры модели (смещения в узловых точках) на основе измерений тестового фотошаблона, что позволяет обеспечивать высокую точность засветки и компенсировать естественный износ движущихся частей на протяжении всего периода эксплуатации. Применение вращающегося барабана позволило разместить на каретке несколько расщепленных лучей лазера с длиной волны 632,8 нм (например, 8 лучей для модели 5088А, рис. 7), а низкая скорость перемещения каретки — использовать передачу «винт-гайка», простую в обслуживании и надежную в работе. При этом производительность осталась на требуемом уровне, скажем, фотоплоттер 5088А позволяет засветить фотошаблон с высоким разрешением (8000 dpi) всего за 20 минут. Все эти достоинства сделали фотоплоттеры фирмы Slec доминирующими на азиатском рынке оборудования и очень популярными в России.

Лужение печатной платы, пайка

От этого этапа я планирую отказаться. Нет, я не говорю, что лужение это лишнее. Оно очень даже нужно. Лужение защищает медную дорожку от окисления. Просто хочу перейти на УФ маску. Плата выглядит гораздо приятней. Да и дорожка совсем спрятана, что исключает короткое замыкание (КЗ) по линиям.

Не верьте тем, кто говорит, что для пайки (лужения) нужна паяльная станция. Я начинал паять 25-ти ваттным паяльником с тонким жалом. И прекрасно справлялся с SMD 0805 и корпусами TQFP32. Сейчас приобрел паяльную станцию. Конечно стало удобней но незаменимой вещью ее назвать нельзя. Кстати сейчас паяю жалом К-типа. Думал приобрести себе микроволну, но настолько мелкие корпуса мне не попадались, а покупать жало так мне не хочется. Да и жала для моей станции стоят не дешево.

Для удобной пайки необходимо жало держать в чистоте. Можно не тратиться на заводские приспособы, а сделать все самостоятельно. Металлическая мочалка поможет убрать лишний припой с жала, а жесткая сторона обычной мочалки, вымоченная в аптечном глицерине прекрасно подойдет для снятия гари и окислившегося припоя.

В процессе лужения флюса не жалейте. После лужения и пайки всех компонентов плату необходимо промыть. Для этого можно купить промывку для печатных плат. А можно промыть в смеси бензина «Калоша» и изопропилового спирта (особой концентрации я не придерживаюсь) это и будет заводская промывка для печатных плат, только гораздо дешевле.

Итог всего сказанного выше: изготовление печатных плат в домашних условиях — вполне реальное и (что важно) не сильно затратное в финансовом плане предприятие, которое может позволить себе каждый! Естественно, если Вас интересует данная тема?

Барабанный фотоплоттер

Данная компоновка фотоплоттеров является наиболее простой в реализации: фотопленка закрепляется на барабане с помощью вакуума, подаваемого в пазы барабана. Затем барабан раскручивается до определенной частоты, которая очень точно поддерживается с помощью системы управления с обратной связью. После этого каретка с одним или несколькими источниками света начинает перемещаться по оси Υ. В соответствии с программой производится засветка точек растра на фотошаблоне. За один оборот барабана засвечивается одна или несколько строк (в зависимости от количества источников света на каретке). Диаметр и длина барабана определяет формат фотошаблона, а частота вращения — производительность. Следует отметить, что засветка производится за один проход каретки, а ее низкая скорость перемещения позволяет использовать стандартную передачу «винт-гайка» с трапециевидной резьбой. Как видно на рис. 3, в начале движения (до начала рабочего хода) производится выборка зазоров в передаче, и в дальнейшем эти зазоры не влияют на точность позиционирования. Все это упрощает конструкцию фотоплоттера, делая его недорогим и точным решением для изготовления фотошаблонов. Как правило, в указанном типе фотоплоттеров в качестве источников излучения используются лазеры, так как они позволяют легко сфокусировать луч и могут менять направление с высокой скоростью.

Рис. 3. Барабанный фотоплоттер: 1 — вращающийся барабан; 2 — фотопленка, закрепленная на барабане; 3 — привод головки излучателя; 4 и 5 — сцепление гайки с винтом, при движении в одну сторону люфт выбран

Шаг 3: перенос рисунка

Теперь возьмите напечатанный рисунок и положите его на медь стороной с тонером вниз. Включите утюг и дождитесь его нагрева, выставив самую высокую температуру и самую низкую настройку пара, если таковая имеется. Когда утюг нагреется, поместите его на бумагу на плате и пока не двигайте его. Подождите около 30 секунд, после чего можете начать разглаживать бумагу утюгом. Продолжайте гладить около 2 минут; это расплавит тонер и заставит его прилипнуть к медной фольге на плате. Теперь вам нужно удалить бумагу (это очень деликатный процесс, и терпение будет вознаграждено): возьмите лист стеклотекстолита с приклеившейся к нему бумагой и поместите его в ванну с холодной водой.

Вода должна пропитать бумагу, что сделает ее очень мягкой и позволит вам очень осторожно очистить от нее плату, получив в результате на стеклотекстолите чистую медную фольгу с отпечатком из черного тонера. Если на данный момент у вас не осталось тонера на плате, это означает, что вы недостаточно нагрели плату, и вам нужно будет попробовать еще раз, удерживая утюг на плате чуть дольше

В качестве альтернативы, если у вас есть ламинатор, пропустите через него пару раз плату с напечатанным на листе из журнала рисунком; в итоге, после вымачивания, вы получите очень хорошо перенесенный на медь рисунок.

Требования к помещению участка изготовления фотошаблонов

Общие требования:

Неактиничное искусственное освещение.
Отдельно выделенный бокс для фотоплоттера — темная комната с подачей обеспыленного воздуха.
Шлюз для входа/выхода персонала.
Воздушный душ для обеспыливания одежды персонала.
Окраска стен и покрытие пола пылеотталкивающими небликующими материалами, не выделяющими пыли и допускающими влажную уборку.
Антистатическая защита.
Для предотвращения разрушения эмульсионного слоя фотошаблонов стеллажи и боксы не должны иметь острых граней и заусенцев.

Для понимания соответствия классов чистоты (табл. 1, 2) по ГОСТ ИСО 14644-1-2002 и в старой градации классов чистоты помещения приведена сравнительная таблица (табл. 3).

Таблица. 1. Требования к классу чистоты в общих помещениях

Таблица 2. Требования к классу чистоты чистых зон

Таблица 3. Максимально допустимые концентрации частиц для классов частоты по ИСО

Способ 3: проверка остальных компонентов

В редких случаях, неисправность какого-либо компонента компьютера может повлечь за собой полный отказ материнской платы, но если предыдущие способы не помогли или не выявили причину, то можно проверить другие элементы компьютера.

Пошаговая инструкция по проверке сокета и центрального процессора выглядит так:

Отключите ПК от электросети и демонтируйте боковую крышку.
Отсоедините от блока питания процессорный сокет.
Демонтируйте кулер. Обычно крепится к сокету при помощи специальных зажимов или шурупов.

Открепите держатели процессора. Их можно убрать руками. Потом удалите с процессора ссохшуюся термопасту при помощи ватного диска, смоченного в спирте.
Аккуратно отодвиньте процессор в бок и снимите его. Проверьте на наличие повреждений сам сокет, особенно обратите внимание на небольшой треугольный разъём в углу сокета, т.к. при помощи него процессор подключается к материнке. Осмотрите сам ЦП на наличие царапин, сколов или деформаций.

Для профилактики очистите сокет от пыли при помощи сухих салфеток. Делать данную процедуру желательно в резиновых перчатках, чтобы минимизировать случайное попадание влаги и/или частичек кожи.
Если никаких проблем не было обнаружено, то соберите всё обратно.

Как изготовить раствор для проявки

Во время обработки ультрафиолетом нужно приготовить раствор для проявки. Фоторезист растворяется в щелочной среде, поэтому чаще всего используют соду:

Кальцинированную (Na₂ CO₃). Бесцветный кристаллический порошок, носит название «бельевая сода», используется для стирки или чистки посуды. Налить 250 мл воды любой температуры, можно даже из-под крана. 1 ч. л соды растворяют в воде.
Каустическую (гидроксид натрия NaOH). Твердое вещество белого цвета, способно разъедать материал, кожу. Потребуется слабый раствор: 1 ч. л без горки на поллитра воды.

Используют стеклянную или пластиковую посуду размером больше, чем заготовка. Соду покупают в хозяйственном магазине, можно заменить ее обычной пищевой содой, но время проявки увеличится.

Снять стекло и фотошаблон, а плату поместить на 30 секунд в содовый раствор. В это же время с помощью иголки нужно снять вторую прозрачную пленку. А можно до начала проявки наклеить на пленку куски скотча и для удаления слегка потянуть их.

За 30 секунд на плате проявляется рисунок, а также дорожки на тех участках, где их не должно быть. Остатки с засвеченных участков нужно смыть зубной щеткой. Нажимать на щетку не рекомендуется, действовать желательно очень нежно.

После появления светлой и блестящей меди плату прополоскать под несильной струей обычной воды, чтобы полностью удалить остатки раствора, оставить для просушки. Содовый раствор вылить в раковину. Если фоторезист полностью растворился, это говорит о неправильном экспонировании или превышении расстояния до лампы.

Мнение эксперта
Совет!

Для нейтрализации соды можно взять какую-нибудь кислоту или средство с ее содержанием (лимонную, уксусную, туалетный утенок, Санита-гель, Санокс), растворить ее в 500 мл воды и бросить туда плату на 5 минут.

Плата —> SVG

Когда плата готова, нужно перегнать её в SVG для дальнейшей доработки. Лучше выгрузить плату из EDA без отзеркаливания, чтобы точно не запутаться и отзеркалить как надо.

А надо отзеркалить только передний слой F.Cu. Поскольку на задний слой B.Cu мы в редакторе смотрим со стороны переднего, он уже отзеркален. Для надёжности, лучше поместить хоть какой-нибудь текст на оба слоя и следить за тем чтобы этот текст не читался ))

(, dShaded) Из KiCad лучше выгружать через File | Plot, поскольку там есть возможность сделать сразу все отверстия 0.35 мм. Для ручного ЛУТа жирные дыры не нужны, лучше пусть побольше меди будет и она сверлом счистится.

Собственно:

Загружаем оба слоя в Inkscape.
Устанавливаем единицы измерения документа миллиметры, и формат листа А4.
Добавляем еще больше надписей белым на областях металлизации. KiCad так не умеет, напишите в комментах если ваш EDA умеет.
Группируем, чтобы было только два объекта.
Выравниваем (Ctrl+Shift+A), расстояние между слоями (их габаритными отверстиями) должно быть не менее сантиметра.
Отзеркаливаем передний слой кнопочкой на верхнем тулбаре.
Сохраняем в SVG.

Сейчас нужно отправить SVG на принтер на обычной бумаге. И сделать с этой бумагой следующее:

Поприкладывать к ней компоненты и проверить футпринты (которые по-любому уже пришли из магазина: если у вас на плате больше трех-пяти компонентов, протрассировать всё за один вечер сложновато)
Приложить к текстолиту и накернить 4 габаритных отверстия по углам, которые мы добавляли
Просверлить 4 отверстия самым тонким сверлом (0.6-0.8) ровно под 90 градусов. Это, пожалуй, самая сложная часть, но ошибки условно допустимы; способ их последующего исправления придуман.
- Если есть станок, Вам повезло.
- Если есть CNC, Вам крупно повезло, фигачьте всё отверстия по DRL-файлу прямо сейчас безо всяких кернов-*ернов.

Такс, это раздел про SVG, а мы уже к станкам перешли… Всё, последний штрих по SVG и больше комп не понадобится:

Залейте чёрным всё вокруг, чтобы части текстолита, которые не относятся к плате не травились и не насыщали персульфат аммония медью. Да, хлорное железо тоже можно, но аммоний синенький.

Что нас окружает

Изменение параметров окружающей среды (влажности и температуры) в значительной мере влияет на размерную стабильность фотошаблонов. Для обеспечения совмещения элементов топологии многослойных печатных плат необходимо проводить операции засветки, химической обработки фотошаблонов (проявление, фиксаж) и экспонирования заготовок печатных плат в одинаковых условиях, то есть при одинаковых значениях температуры и влажности. Именно поэтому не рекомендуется размещать фотоплоттер и проявочный процессор в одном помещении. Следует учитывать, что влажность в упаковке фотопленки и в помещении может быть различной, поэтому перед экспонированием фотопленка должна вылежаться в помещении в течение 30 минут для одной пленки или 6 часов, если фотопленки уложены стопкой

Особое внимание следует уделять хранению готовых фотошаблонов, для этого обычно используются термо- и влагостаби-лизированные шкафы. Многие считают, что химическая обработка фотопленки ведет к изменениям формы, в то время как технология прямого выжигания эмульсионного слоя лазером лишена этого

Однако энергия, используемая при выжигании, во много раз больше, нежели при засветке, что ведет к нагреву и локальным искажениям фотопленки, а усадка фотошаблона после химической обработки равномерна по всему полю и при необходимости может быть скомпенсирована (с использованием математических моделей, упомянутых ранее).

Рис. 7. Фотоплоттер Slec 5088A

Не следует забывать, что наличие частиц в воздухе приводит к дополнительным дефектам на фотошаблонах. Обычно серебросодер-жащие фотопленки электростатически не притягивают частицы (в отличие от пленок, используемых при выжигании), и для удаления пыли с них могут быть применены специальные адгезивные ролики или конвейерные установки. Проблему запыленности в помещении невозможно решить с помощью локальной фильтрации, так как при пропускании через фильтры создается дополнительная циркуляция воздуха, поднимающая более тяжелые частицы с поверхностей. Для удаления микрочастиц в чистых комнатах очищенный воздух подается потоком сверху вниз, а все фильтры вынесены за пределы помещения.

Планшетные фотоплоттеры

В случае планшетной компоновки, построенной на основе принципа работы векторных фотоплоттеров, засветка поля фотошаблона осуществляется

за счет последовательного перемещения головки с лазером или матрицы расщепленного луча лазера. Обычно сканирование рабочего поля осуществляется так, как показано на рис. 1. Сканирующие движения не являются равномерными. Ускорения и торможения движения головки в конечных точках, а также смена направления движения приводит к дополнительным погрешностям позиционирования. Кроме того, погрешности позиционирования могут быть вызваны выборкой зазоров в передаче перемещения, поскольку, как правило, используется шарико-винтовая передача. Для обеспечения точности позиционирования, и, как следствие, точности фотошаблонов в этом типе плоттеров очень важную роль играет система привода каретки или рабочего стола, а также измерительная система, предоставляющая возможность корректирования их положения. Все это делает планшетные фотоплоттеры дорогостоящим оборудованием, к тому же не отличающимся высокой производительностью. Кстати, в некоторых планшетных фотоплоттерах засветка производится через стекло, что неблагоприятно влияет на ее качество. Однако данный вид фотоплоттеров позволяет добиться хороших результатов при обработке фотошаблонов на жестких носителях, например на стекле.

Рис. 1. Схема планшетного фотоплоттера: 1 — траектория движения каретки;2 и 3 — люфт при смене направления движения

Нанесение фоторезиста

Определяющим при выборе ламинатора является наличие «ионизирующих» валов для удаления статического заряда с поверхности заготовки

Необходимо обратить внимание на наличие предварительного нагрева, особенно актуального при нанесении фоторезиста на внешние слои и толстые заготовки, а также ламинирующих валов диаметром порядка 100 мм, позволяющих ламинировать заготовки слоев печатных плат толщиной от 0,06 мм. Типичным примером такого ламинатора является модель WAT 100F-LH (рис

6). Особое внимание при эксплуатации ламинаторов следует обратить на периодический контроль (как правило, через 1000 часов). Проверяется равномерность прижима ламинирующих валов, равномерность распределения температуры на ламинирующих валах и жесткость резинового покрытия ламинирующих валов.

Печать шаблона

Принтер настраиваем на максимум dpi, режим с максимальной жирностью печати, у меня этот режим ставится, когда выбираю печать на прозрачную пленку. Печатаем 2 (ДВА) шаблона на листе пленке. Берем эти два шаблона, накладываем друг на друга, и очень точно выравниваем. Скрепляем их просто: утюг на 3-х точках, через бумагу прикладываем утюг к уголкам шаблона на 2-3 секунды. Это очень удобно, так как если выравнивание было плохим, то разъединить пленки можно очень просто и без повреждений. Не бойтесь, выровнять с точностью до 0.1мм руками очень просто. Смотрите через шаблон на лампу — так проще. Вся процедура занимает минут 5 — 10.

Проявление фоторезиста

Но отказался от них, поскольку приходиться работать в перчатках (раствор опасен и разъедает кожу). Процесс протекает очень быстро. К тому же, совсем неприемлемо держать такой раствор в доме, где есть жена и маленькие дети, которые могут найти эту опасную жидкость.

Поэтому, берем простую пищевую соду. Пищевая сода не только безопасный химикат, который легко купить в продуктовом магазине, но и работать с ней гораздо приятнее. Она не так быстро растворяет пленку фоторезиста, поэтому сложно передержать фоторезист в растворе. Вымывание незасвеченных участков фоторезиста проходит более деликатно и не так стремительно. Дело в том, что удаление пленки фоторезиста с готовой платы выполняется в том же растворе, поэтому если передержать, то фоторезист начнет отставать от текстолита.

Раствор готовим по следующему рецепту: насыпаем в бутылку пищевой соды, сколько не жалко, заливаем горячей водой, растворяем путем применения к бутылке возвратно поступательных движений, т.е. колотим

Внимание! Если вы будете использовать едкий натрий( NaOH) его концентрация не должна быть столь суровой. Достаточно чайной ложки на литр

Далее наливаем раствор в кюветку или мелкую посудину. Отделяем с пленки фоторезиста верхнюю защитную пленку (она более жесткая, чем первая, ее можно отделить руками), погружаем заготовку в раствор. Через 3 минуты вынимаем, и под струей теплой воды протираем мягкой губкой для мытья посуды. Затем снова в раствор на 2-3 минуты. И так пока фоторезист полностью не смоется с незасвеченных участков. Затем хорошо промываем заготовку в проточной воде.

Засветка

Я засвечиваю лампой 26Вт black-light с расстояния 12 см, 15 минут. Для этого сделал такое вот устройство:

Внимание! Это старые фото! В итоге я убрал отражатель из фольги и засветки проводу без отражателя!

Лампу включаю заранее за 1-2 минуту до засветки, чтобы прогрелась, но мне кажется, что при 15 минутах засветки это неважно. Кладем плату, сверху на нее фотошаблон, прижимаем или стеклом или пакетом с водой, и сверху ставим аппарат засветки

Ждем 15 минут ничего не двигая! Даже после 10 секунд уже двигать поздно!

Кладем плату, сверху на нее фотошаблон, прижимаем или стеклом или пакетом с водой, и сверху ставим аппарат засветки. Ждем 15 минут ничего не двигая! Даже после 10 секунд уже двигать поздно!

Хитрости тут две:

Я на фоторезист (т.е на верхнюю пленку на нем) капаю немного воды, кладу фотошаблон тонером вниз и прикатываю его к фоторезисту. С водой он так прилипает, что кажется и прижимать не надо. Но я так не рисковал. Думаю, что если у вас дорожки и зазоры от 0.4-0.5мм, то действительно можно не прижимать
Пакет с водой ничуть не хуже стекла, а для неровного текстолита просто спасение. Берем пакет, наливаем в него теплой воды из-под крана на половину. Теперь ставим его на пол, а верх пакета кладем на что-то не очень высокое, но так, чтобы вода не выливалась. Например, на коробку из-под обуви. Разумеется, верхний край пакета держать надо постоянно. После этого через бумагу утюгом на 3 (трех) точках проглаживаем верхние 5-10 сантиметров пакета, чтобы все хорошо слиплось. Пакет, однако, долго не живет. По крайне мере мои пакеты после 30 минут засветки УФ начинают протекать без видимых причин. Видать, они разлагаются под действием ультрафиолета.

Как альтернативный вариант, я могу перевернуть аппарат засветки, положить на него сверху стекло, а не стекло плату с фоторезистом и фотошаблоном, который держится на воде, а сверху небольшой груз. Иногда так удобнее.

Кстати, именно печать на лазерном принтере позволяет использовать воду для приклеивания шаблона водой. Струнный шаблон будет размазываться.

После того, как пойдет 15 минут, снимите шаблон, положите плату в темное место на 10 минут. Мне действительно кажется, чтобы если дать фоторезисту плате «дойти» после засветки, то он лучше держится и меньше растворяется, где не надо. Это субъективно, замеров не делал.

Субтрактивные

Эти производства предусматривают удаление конкретных участков проводящей фольги путем травления. Чаще всего химического. Они применяются, как правило, когда изготавливаются односторонние диэлектрические основания, для которых характерна избирательная защита рисунка проводников. Может быть применён для создания внутренней прослойки многослойных изделий.

Какие этапы проходит будущая плата при этом?

Высечка заготовки.
Высверливание отверстий.
Приготовление поверхности фольги, устранение выступов, излишков.
Шаблонное нанесение краски, стойкой к кислоте, на те фрагменты фольги, которые не подлежат вытравливанию.
Собственно, удаление открытых фрагментов.
Подсушивание.
Накладка паяльной маски.
Образование на открытых частях металлического пласта посредством плавления припоя (лужение).
Отпечаток маркировки.
Проверка.

Преимуществами химических действий можно считать возможность максимальной автоматизации вышеописанной процедуры и высокую продуктивность при незначительных затратах.

Среди недостатков первым следует выделить экологический фактор (немалые объемы отработанных вредных жидкостей). Также данная методика не может похвастаться безупречной плотностью сочленения связей.

Вместо химического вытравливания зазоры между веществами, проводящими электрический ток, можно создавать путем механического воздействия (специальным режущим инструментом). Если речь идет об односторонних продуктах, то достаточно иметь в наличии один специализированный станок с программным управлением, который позволяет образовывать сквозные отверстия и пазы заданной глубины.

Создание несквозных надрезов (скрайбирование) производится алмазными фрезами. Эта процедура должна быть тщательно отрегулирована, ведь даже незначительное отклонение ее параметров может привести к неточности ширины зазора.

К плюсам способа относится небольшая капиталоемкость, отсутствие загрязнителей окружающей среды. Он хорош для изготовления экспериментальных образцов, но для массового производства лучше подобрать другой. Ведь плата создаётся дольше, и при этом стоимость ее дороже, чем с применением реагентов.

После воздействия фрезы, пластины требуют защиты наружности от внешних факторов, поэтому ее покрывают раствором, пропиткой, которая не мешает ходу пайки или лаком после монтажа.

Для того, чтобы ущерб, нанесённый диэлектрику, был минимальный, применяют лазеры, которые гравируют контуры проводников. Лазерный способ высокопродуктивный, но на данный момент очень дорогой для массового распространения.

Полуаддитивные технологии

Этот способ сочетает в себе плюсы субтрактивного и аддитивного: применение нефольгированных материалов и возможность выделывания тонких проводящих линий. Как выглядит его схема?

Создание заготовки.
Проделывание отверстий.
Тонкослойное металлизирование.
Уплотнение тонкого слоя.
Выставление фоторезиста с помощью фотошаблона.
Гальваническая металлизация.
Наложение металлорезиста.
Извлечение полимерного светочувствительного источника.
Травление.
Сплавление металлорезиста с применением олова.
Высаждение контактных покрытий на концевые пластины.
Очистка.
Просушивание.
Нанесение теплостойкого защитного средства.
Обработка покрытиями.
Маркирование.
Обрезка по периметру.
Проверка.
Приемка.

Подготовка платы

Если плата грязная и сильно окислилась, то полируем плату пастой гои, чтобы блестела. До идеального зеркала не надо.

Надеваем гигиенические перчатки (тонкие такие, чтобы движениям не мешали). Драим Кометом с тряпочкой — снимает все окислы. Хорошо промываем горячей водой (холодной вообще лучше не пользоваться, в ней хлор, он нам не друг). Драим Пемолюксом, без тряпочки, просто пальцами, смываем. С этого момента руками поверхность не трогаем. На жир фоторезист не ложится. Плата настолько обезжирена после Пемолюкса, что скрепит. Вода с платы не скатывается, пристает к поверхности. На вид должна быть блестящая, светлая. Сушим феном на самой маленькой температуре, сгоняя воду.

Плата готова.

Особенности применения фоторезиста для изготовления платы

Фоторезист представляет собой светочувствительный материал из полимера, с защитной пленкой по обеим сторонам.

Его применение основано на способности полимера полностью разрушаться под воздействием света (позитивный фоторезист) или, наоборот, полимеризоваться и не разлагаться под воздействием специальных растворителей (негативный).

Изготовление печатной платы начинается с составления фотошаблона на компьютере с помощью принтера. Напечатанный фотошаблон нужно просушить в течение не менее 10 минут.

В это время нужно подготовить стеклотекстолит и на него нанести фоторезист:

Вырезать небольшой кусок стеклотекстолита, размером, соответствующим размеру платы, с припусками по краям (3-5 мм).
Медную поверхность заготовки обработать обыкновенной стиральной резинкой для того, чтобы очистить от грязи и жира и обеспечить плотное прилегание.
Сдуть все пылинки и крошки резинки с поверхности, можно использовать мягкую бумагу (не наждачную). Промывать ее нельзя.

Мнение эксперта
Внимание!

Руками к заготовке прикасаться не следует, лучше держать ее за торцы. Отрезать кусок фоторезиста нужного размера, с помощью швейной иголки подцепить край поверхностной матовой пленки (она находится с внутренней стороны рулона) и сдвинуть ее на 5 мм.

Наложить снятую часть пленки на текстолит, начиная с края заготовки (при этом пальцем необходимо придерживать отклеенный участок).
Затем плотно уложить пленку на плату, разровнять, устранить все морщины и воздух под пленкой.
Пальцами правой руки придерживать отклеенный кусок пленки, этой же рукой начать тянуть матовую защитную пленку. Одновременно левая рука прижимает ее к поверхности и выравнивает.
Когда пленка полностью плотно приклеивается к заготовке, края отрезать.

Необходимо полностью выровнять заготовку, для этого поместить ее между страницами книги и плотно прижать.

Подготовка рисунка печатной платы и перенос на текстолит

Нарисованный заранее рисунок печатной платы, мы распечатываем на фотобумагу. Причем в принтере отключаем режим экономии тонера, а рисунок выводим на глянцевой стороне фотобумаги.

Теперь достаем из-под стола утюг и включаем в сеть, пускай нагревается. Свежераспечатанный лист бумаги ложим на текстолит рисунком вниз и начинаем проглаживать утюгом. С фотобумагой, в отличие от кальки, подложки от самоклейки церемониться не нужно, «елозим» утюгом до начала пожелтения бумаги.

Здесь можно не бояться передержать плату, или переборщить с давлением. После берем этот бутерброд с прижаренной бумагой и несем его в ванную. Под струей теплой воды подушечками пальцев начинаем скатывать бумагу. Далее берем в руки заготовленную зубную щетку и хорошенько проходим ею по поверхности платы. Наша задача содрать белый меловой слой с поверхности рисунка.

Просушиваем плату и под яркой лампой хорошенько проверяем.

Зачастую меловой слой сдирается с первого раза зубной щеткой, но бывает, что этого оказывается недостаточно. В этом случае можно воспользоваться изолентой. Белесые волокна налипают на изоленту оставляя нашу платку чистой.

Печатные платы с помощью фотополимерного 3d-принтера