Platinenherstellung

Als Elektronikerbastler kommt man um das Thema der Realisierung seiner Schaltungen bald nicht mehr herum. Loch- bzw. Streifenraster eignen sich zwar für einfache Aufbauten hervorragend, doch wenn die Komplexität größer wird, dann werden Lochrasterkarten schnell unübersichtlich, wenn man nicht vorher sehr sorgfältig plant. Auch wenn man mehrere indente Schaltungen herstellen möchte, wird dies mit Lochrasterkarten sehr schnell anstrengend und langweilig.

Deshalb wird man früher oder später darüber nachdenken, nicht auch einmal eine eigene Platine herzustellen. Die Aufbauten werden dadurch ungemein ordentlicher und das Herstellen von geätzten Platinen macht viel mehr Spaß als endloses Fädeln!

Hier unsere Vorgehensweisen bei den zwei gängigen Vorgehensweisen der Belichtungsmethode und der Tonertransfer - Methode:

Dies ist die klassische Vorgehensweise, die vermutlich auch am meisten angewendet wird, und vergleichsweise zu den besten Ergebnissen führt.

Ausgangsmaterial ist in diesem Fall fotobeschichtetes Basismaterial. Das bedeutet, dass auf der Kupferschicht noch ein UV-lichtempfindliches Material aufgetragen ist: der Fotolack.

Auf diesem Basismaterial befindet sich auf der Unterseite eine Schutzfolie, die verhindert, dass der Fotolack zu früh belichtet wird.

Nun kommt der schwierigste Teil bei dieser Methode: Das Belichten.

Eine ordentlich belichtete Platine ist das um und auf, wenn das Ergebnis später auch brauchbar sein soll.

Zuerst muss das Platinenlayout auf eine Transparentfolie ausgedruckt werden. Transparentfolien gibt es im Schreibwarengeschäft oder es gibt auch einige günstige Angebote auf Amazon.

Man muss allerdings darauf schauen, dass man die richtigen Folien einkauft, je nachdem ob man mit einem Laserdrucker oder mit einem Tintenstrahldrucker druck. (Die Folien für Laserdrucker müssen bis zu einem gewissen Grad hitzebeständig sein und Folien für Tintenstrahldrucker brauchen eine speziell beschichtete Oberfläche, damit die Farbe nicht verwischt und gut haftet)

Wenn man nur hin und wieder eine neue Platine herstellt, kann man das Layout auch in einem Copyshop auf eine Folie drucken lassen, das kostet zwar ein bisschen etwas, ist aber häufig die einfachste Methode wenn man sich vor dem Foliendruck scheut.

Tipp: Am besten ist das Ergebnis, wenn man das Layout zweimal ausdruckt und dann ganz passgenau übereinanderlegt, sodass die schwarzen Linien quasi noch schwärzer werden und kein Licht mehr durchlassen.

Als Belichtungsgerät eignet sich irgendeine Lichtquelle, die auch einen UV-Anteil enthält. Ich verwende immer einen Gesichtsbräuner, den man beispielsweise billig beim Flohmarkt oder auf Ebay erwerben kann.

Es geht aber auch mit einem Halogenstrahler vom Baumarkt, der allerdings den Nachteil hat, dass er sehr viel Hitze erzeugt.

Auf anderen Seiten im Internet gibt es auch viele gute Ideen, wie man sich mit einigen UV-Leds ganz einfach ein Belichtungsgerät selber baut.

Nach dem Belichten sieht man der Platine eigentlich kaumUnterschied an. Das ändert sich jetzt beim Entwickeln. Man sollte darauf achten, dass die Platine jetzt möglichst schnell entwickelt wird und nicht mehr zu viel Licht abbekommt.

Beim Entwickeln wird der Fotolack an all den Stellen entfernt, an denen vorher Licht auf den Fotolack gekommen ist. An diesen Stellen kommt dann das blanke Kupfer zum Vorschein, das dann später weggeäzt werden kann. Als Flüssigkeit zum Entwickeln eignet sich z.B. Natriumhydroxid.

Achtung: Natriumhydroxid (NaOH) ist ätzend, daher immer nur mit Schutzhandschuhen und Schutzbrille arbeiten.

Die Platine wird nun einfach 30 Sekunden lang in das NaOH-Bad gelegt und danach ordentlich mit Wasser abgewaschen. Nun sollte das Layout, auf der Platinenunterseite deutlich zu sehen sein.

Nun ist die Platine bereit zum Ätzen. Als Ätzflüssigkeit kann man beispielsweise Natriumpersulfat oder Eisen-III-chlorid verwenden. Ich bevorzuge Eisen-III-chlorid. Allerdings muss man hier sehr gut aufpassen, denn diese Flüssigkeit verursacht hässliche braune Flecken, die von der Kleidung nicht mehr herunterzubekommen sind und auch auf den Händen tagelang kaum mehr abgewaschen werden können.

Die Patine wird nun einfach in die Ätzflüssigkeit gelegt. Der Ätzvorgang beschleunigt sich, wenn man die Flüssigkeit erwärmt. (Ich stelle die Schale mit der Ätzflüssigkeit dazu immer in eine Wanne mit kochendem Wasser)

Häufig geht es auch etwas flotter wenn man die Flüssigkeit ein wenig hin- und herschwenkt.

Nach einigen Minuten sollte dann das ganze Kupfer, bis auf die Leiterbahnen verschwunden sein und die Platine ist fertig.

Wem das Herstellen von Platinen mit Belichtungsgerät etc. zu aufwendig erscheint, kann sich ja einmal den Artikel über die Tonertransfermethode durchlesen. Vielleicht sagt die ja mehr zu ;-)

Die Tonertransfermethode ist ein einfache Möglicheit, die zügig zum Ziel führt, mit einfachen Mitteln durchzuführen ist (kein Belichtungsgerät/ Entwickler gebraucht).

Ein weiterer Vorteil ist, dass man blanke Kupferplatinen verwenden kann (muss), die oft billiger sind als die Fotobeschichteten.

Hier druckt man sein Design mit einem Laserdrucker auf Glanzpapier aus (alte Katalogseiten, Werbung usw., muss man probieren was am besten klappt)

Beim Drucker stellt man maximale Schwärzung ein, Tonersparfunktionen usw. aus, damit möglichst viel Toner auf dem Papier landet.

Besondere Bedeutung kommt der Vorbehandlung der Platine zu, denn ohne funktioniert es nur mäßig. Als erstes die Platine mit Waschbenzin, Spiritus, Aceton o.ä. von Verschmutzungen und Fett reinigen. Als nächstes kräftig mit Stahlwolle über die Platine reiben, damit der Toner in den kleinen Vertiefungen besser halt findet und eventuelle Oxidschichten abgeschliffen werden. Hier funktioniert auch sehr feines Schleifpapier sehr gut. Am Schluss noch mit einem trockenen Tuch abreiben, dass der Schleifstaub weg ist.

Dann fixiert man den Ausdruck auf dem vorbehandelten Platinenstück. Aufpassen, dass das Klebeband die Hitze aushält!

Das Sandwich gibt man nun in eine Tasche aus Leintuch oder auch Papier, und bügelt mit einem handelsüblichen Bügeleisen ein paar Minuten darüber. Bei mir hat sich als Temperatureinstellung irgentwas zwischen Wolle und Leinen als optimal herausgestelt. Wenn man eine Papiertasche verwendet, dann kann es auch etwas weniger sein, da muss man probieren. Wenn sich die Leiterbahnen später ablösen, dann war es zu wenig und wenn sie verfließen, dann war es zuviel.

Nach dem Bügel abkühlen lassen und dann in Wasser mit einem Schuss Spülmittel geben. Auch Seife und Badreiniger sollen sich gut eignen, hier kann man etwas experimentieren.

Das Platinensandwich dann für ca. 5 Minuten einweichen lassen (während dessen kann man ja schon für das Ätzen vorbereiten), und dann das vollgesaugte Papier mit dem Finger bzw. einer nicht zu harten Bürste abrubbeln. Auch hier muss man ein bisschen probieren, bis man herausgefunden hat, wie man das am geschicktesten macht. Mit etwas Übung geht das aber recht zügig, und wenn der Toner richtig aufgeschmolzen wurde, dann hält er wirklich gut, man muss garnicht so zimperlich sein. Sollte sich doch irgentwo ein bisschen Toner ablösen, dann kann man das mit einem schwarzen Permanent - Marker recht gut ausbessern.

Achtung: Eisen - III - Chlorid ist ätzend und verursacht nebenbei sehr hässliche Flecken, die man kaum mehr wegbekommt. Deshalb Handschuhe, Schutzbrille und alte Kleidung/Schutzmantel tragen!

Danach geht es direkt zum Ätzen:

Dafür verwende ich Eisen - III - Chlorid - Lösung, die bekommt man z.B. bei Conrad Elektronik.

Hier kann man eigentlich nicht viel falschmachen, einfach die Platinen hineinlegen, gelegentlich etwas bewegen, und dann herausnehmen, wenn sie fertig ist ;-)

Danach gleich in klarem Wasser spülen, abtrocknen - Fertig!

Wenn man schnell Ätzen möchte, dann braucht man eine Heizung, mit der man die Lösung auf ca. 50° erwärmt, dann geht es wirklich viel schneller. Auf die Qualität hat die Temperatur keine Auswirkungen, zumindest habe ich keinen Unterschied festgestellt.

Damit man die Platine löten kann, muss sie natürlich noch gebohrt werden, das kann man per Hand machen oder auch mit einer CNC - Fräse, wenn man sehr viele Löcher bohren muss (und vor allem eine besitzt, die dazu genau genug ist, meine Holz - CNC schafft das nämlich nicht).

Wichtig beim Bohren ist, dass man Hartmetall - Platinenbohrer verwendet und keine gewöhnlichen HSS - Bohrer, weil die werden viel zu schnell stumpf.

Auch muss man den Toner, der ja nicht weggeätzt wurde, entfernen, hier wird oft Aceton empfohlen, ich mache es mit Stahlwolle, da ist alles ruck - zuck weg und das Kupfer glänzt gleich.

Oft ist es bei größeren Platinen hilfreich, wenn man einen Bestücktungsdruck hat, und die Platinen schauen gleich viel besser aus. Einen solchen kann man auch mit der Tontertransfermethode aufbringen.

Im Prinzip geht man genau gleich vor wie beim herstellen der Kupferbahnen. Layout ausdrucken (gespiegelt), aufbügeln, und das Papier im Seifenwasser ablösen. Hier muss man nicht ganz so genau arbeiten wie auf der Kupferseite, weil kleine Löcher o.ä ja die Funktion nicht beeinträchtigen.

Mittlerweile kürze ich die den Vorgang noch etwas ab:

Den Bestückungsdruck ausrichten, ankleben, anbügeln, dann die Klebestreifen entfernen. Jetzt noch einmal ordentlich bügeln, und dann (wenn der Toner noch flüssig ist) das Papier abziehen. So erspart man sich das abrubbeln im Wasser, und es bleiben keine Papierfasern hängen. Auch kann man sich dann den Lack auf der Oberseite sparen, weil der Toner auf der rauhen Oberfläche sehr gut hält.

Allerdings mache ich das nur beim Bestückungsdruck so, weil auf dem Kupfer hat es bei mir garnicht gut funktioniert, da bleibe ich beim Auflösen in Wasser.

Am Ende sprühe ich die Platine beidseitig mit Lötlack ein, erstens damit das Kupfer nicht oxidiert und man sie auch später noch Löten kann, zweitens ist Lötlack eine Art Flussmittel und erleichtert das löten, und drittens hält der Bestückungsdruck dann auch besser und man sieht die kleinen Papierfasern nicht mehr, die zurückbleiben.

Und nun viel Erfolg beim Herstellen selbstgemachter Platinen!