Platinenherstellung. von. Michael Dieckmann. Betreuer: Sven Backhove

Transkript

1 Platinenherstellung von Michael Dieckmann Betreuer: Sven Backhove

2 Platinenherstellung Gängige Basismaterialien Herstellung einer Platine Maskieren Layout Belichten & Entwickeln Ätzen Nacharbeiten Platinenherstellung 2

3 Gängige Basismaterialien FR-1 Phenol-Formaldehyd-Kunstharz getränktes Papier T g =130 C FR-2 Phenol-Formaldehyd-Kunstharz getränktes Papier T g =105 C FR-3 Epoxidharz getränktes Papier T g =105 C FR-4 Epoxidharz getränkte Glasfaser T g =105 C FR-5 Epoxidharz getränkte Glasfaser T g =160 C HF Materialien mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten z.b.: Teflon, Polimide, Polystyrol T g =Glass Transiotions Temperatur(Temperatur ab der das Material weich wird, die Maximale Betriebstemperatur liegt tiefer) Platinenherstellung 3

4 Maskieren Siebdruck Ätzresistenter Stift Fotografische Maske Fotopositiv-Verfahren Fotonegativ-Verfahren Direkttoner-Verfahren Platinenherstellung 4

5 ätzresistenter Stift Maske wird mit ätzresistente Stift auf das blanke Kupfer aufgebracht Mit der Hand oder einem Plotter Keine komplizierten Schaltungen Mit Hilfe einer Schablone werden Löcher gebohrt um die Lage der Bauteile zu kennen Platinenherstellung 5

6 Fotografische Maske Die Maske wird auf einen ätzresistenten Fotolack projiziert. Früher mit Anreibe-Elementen (Lötauge, Leiterbahn geradeaus, Leiterbahnbogen...) Klebe-Elementen Heute wird die Maske mit Layoutprogrammen erstellt und ausgedruckt Platinenherstellung 6

7 Fotografische-Maske Man kann selbst beschichten oder fertig beschichtete Platinen kaufen. Fertig beschichtete Platinen sind gleichmäßiger und es gibt weniger Probleme beim Belichten und Entwickeln Platinenherstellung 7

8 Fotopositiv-Verfahren Fotopositiv-Lack härtet beim Entwickeln an den belichteten Stellen nicht aus. Die belichteten Stellen werden abgewaschen. Die Maske muss ein Positiv der endgültigen Platine sein. Die Maske kann durch nochmaliges Belichten und Entwickeln entfernt werden Platinenherstellung 8

9 Fotonegativ-Verfahren Fotonegativ-Lack härtet an den belichten Stellen aus. Die nicht belichten Stellen werden abgewaschen. Die Maske muss ein Negativ der fertigen Platine sein. Nach dem Ätzen wird der übrige Lack mit einem speziellen Reiniger entfernt Platinenherstellung 9

10 Direkt-Toner-Verfahren Die Maske wird auf eine Transferfolie ausgedruckt und muss gespiegelt sein. Durch Hitze wird die Maske von der Transferfolie auf die Platine übertragen Platinenherstellung 10

11 Belichten Es wird Licht mit einer Wellenlänge zwischen 400nm und 450nm benötigt. Die Druckseite sollte direkt auf der Platine aufliegen um Unterleuchten zu vermeiden Platinenherstellung 11

12 Lichtkasten Platinenherstellung 12

13 Belichtungsgerät Platinenherstellung 13

14 Entwickeln Der Entwickler wird nach Hersteller-Angaben angesetzt. Das Entwickeln dauert ca Sekunden bzw. bis die Leiterbahnen deutlich erkennbar sind. Sollte ein nicht entfernbarer Schleier vorhanden sein muss das Entwickeln wiederholt werden Platinenherstellung 14

15 Layout Kostenlose Layouteditoren: Tiny CAD (Schaltplan) und FreePCB (Layout) Kicad Schaltplan und Layout Kostenpflichtiger-Editor: EAGEL (Schaltplan, Layout, Bibliothekseditor) Platinenherstellung 15

16 Layout Was man beim erstellen eines Layouts beachten sollte: möglichste wenig Drahtbrücken Strombelastbarkeit der Leiterbahnen beachten... Online-Kurs vom Projektlabor Platinenherstellung 16

17 Strombelastbarkeit von Kupfer-Leiterbahnen auf Basismaterial FR Platinenherstellung 17

18 Ätzmittel Eisen(III)- chlorid Ammoniumpersulfat Natriumpersulfat Salzsäure Platinenherstellung 18

19 Ätzmittel Eisen(III)-Chlorid Verkaufsform: meist in Kugel Mischungsverhältnis: 800g Granulat auf 1 Liter Wasser Ätztemperatur: von Raumtemperatur bis 70 C Ätzzeit: wenige Minuten bis 1 Stunde Undurchsichtige Lösung Unterätzung bei Zeitüberschreitung Platinenherstellung 19

20 Ätzmittel Ammoniumpersulfat Verkaufsform: weißes kristalines Pulver Mischungsverhältnis: 250g Pulver auf 1 Liter Wasser Ätztempertatur: optimal bei 40 C (>30 und <50) Ätzzeit: 5-10 Minuten Platinenherstellung 20

21 Ätzmittel Natriumpersulfat Verkaufsform: feine Kristalle Mischungsverhältnis: 200g auf 1 Liter Wasser Ätztemperatur: 40 C-50 C Ätzzeit: Minuten Sehr hohe Kontrastschärfe Geringe Unterätzung Platinenherstellung 21

22 Ätzmittel Salzsäure Gemisch aus 770ml Wasser, 200ml Salzsäure (35%) und 30ml Wasserstoffperoxid (30%) Ätztemperatur: optimal bei 40 C Ätzzeit: bis zu 15 Minuten Sauberes konturscharfes Ätzen Platinenherstellung 22

23 Ätzanlagen Sprühätzanlage Schaumätzanlage Küvettenätzanlage Schalenätzanlage Platinenherstellung 23

24 Ätzanlagen Sprühätzanlage Liefert die besten Ätzergebnisse Ätzflüssigkeit meist Eisen(III)-chlorid Ätzflüssigkeit wird senkrecht aufgesprüht Ätzschlamm und Gasbläschen werden abgespühlt Platinenherstellung 24

25 Sprühätzanlage Platinenherstellung 25

26 Sprühätzanlage Platinenherstellung 26

27 Ätzanlage Schaumätzanlage Ätzflüssigkeit wird aufgeschäumt Läuft über eine um 30 geneigte Schräge Platine liegt 5mm über der Schräge Es wird von beiden Seiten geätzt Platinenherstellung 27

28 Schaumätzanlage Platinenherstellung 28

29 Schaumätzen Platinenherstellung 29

30 Ätzanlagen Küvettenätzanlage Schmales hohes Gefäß Luft wird von unten in die Ätzflüssigkeit gepresst Luftblasen mischen das Ätzmittel durch Heizstab Platinenherstellung 30

31 Küvettenätzanlage Platinenherstellung 31

32 Ätzanlagen Schalenätzanlage Ätzmittel wird in Schalen gegeben Die Platine wird in die Schale gelegt Platine wird unter periodischem Rütteln geätzt Platinenherstellung 32

33 Letzte Handgriffe Nach dem Ätzen die Platine gründlich abspülen und trocken Mit Lötlack beschichten Löcher bohren Platinenherstellung 33

34 Quellen Projektlabor Nützliche Informationen Platinenherstellung 34

35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Platinenherstellung 35