Kleine Ätzanleitung

Eine Anleitung für alle, die noch nie Leiterplatten selbstgemacht haben.

1) Einleitung

Um Platinen selbst ätzen zu können, benötigt man ein Mindestmaß an Chemikalien, Werkzeug und einigen Hilfsmitteln. Ob sich der Aufwand lohnt (vor allem für doppelseitige Platinen) oder ob man seine Platine gleich fertigen läßt, muss man von Fall zu Fall entscheiden.

Es sei an dieser Stelle auch noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass beim Umgang mit den Chemikalien äußerste Vorsicht geboten ist. Warnhinweise auf der Packung beachten! Augen und Hände sind ausreichend zu schützen und auch die Kleidung nimmt Chemikalienspritzer übel. Wenn die Lösungen verbraucht sind gehören sie nicht in die Kanalisation oder den Hausmüll, sondern zur Giftmüllsammelstelle. Der Entwickler und das Natriumpersulfat sind giftig, die verbrauchte Lösung enthält Kupfersulfat und ist somit auch alles andere als genießbar!

2) Benötigte Utensilien

Folgende Teile werden benötigt:

eine bereits mit Fotolack beschichtete kupferkaschierte Platine
einen Tintenstrahldrucker (Laserdrucker eignen sich erfahrungsgemäß schlechter, da der Toner meistens nicht vollständig deckend aufgebracht wird.)
eine passende Transparentfolie
eine kleine Glasscheibe, um die Folie später auf die Platine drücken zu können
eine Lampe zum Belichten (Hier kann man professionelles Gerät erwerben, aber wenn man's nicht eilig hat, geht eine Schreibtischlampe auch.)
Natriumpersulfat zum Ätzen
Entwickler für fotopositiven Fotolack
etwas Spiritus
eine Schale zum Entwickeln
für kleinere Platinen: ein Marmeladenglas
Lötlack in einer Sprühdose
eine Minibohrmaschine mit einem Sortiment Bohrer (0,6...2mm)
ein paar Bögen Schleifpapier unterschiedlicher Körnung
eine Bügelsäge
einen Polyblock (ist so eine Art Rostradierer)
für den Bau von doppelseitigen Platinen (würg!): ein L-förmiges Stück Platine (wird später noch erklärt)

3) Vorbereitende Arbeiten

Falls noch nicht geschehen, Ätzlösung (Natriumpersulfat) und Entwickler nach Gebrauchsanweisung ansetzen. Beide Lösungen können mehrfach verwendet werden. Dabei ist der Entwickler luftdicht zu verschließen, da er langsam mit der Luft reagiert und damit unbrauchbar wird.
Das Natriumpersulfat sollte nicht vollständig luftdicht abgeschlossen werden, da es bei älterer Lösung zu leichter Gasentwicklung kommt.

4) Belichten

Zunächst druckt man das Layout auf die Transparentfolie. Dabei gilt: solange die Tinte nicht verläuft, so dunkel wie möglich drucken. Nach dem Ausdrucken lässt man die Folie noch ein paar Minuten trocknen. Inzwischen kann man das Platinenstück aussägen. Die Abdeckfolie für den Fotolack muss noch auf der Platine verbleiben und sollte möglichst wenig an den ausgesägten Rändern einreißen. Die Platine wird nun mit den Rändern über das Schleifpapier gezogen, um die genauen Abmessungen zu erreichen, und die Kanten zu entgraten, damit die Layoutfolie nachher flach aufliegen kann.
Das ausgedruckte Layout ausschneiden (man muss ja keine ganze Folie für eine kleines Layout verschwenden), die Schutzfolie von der Platine abziehen, das Layout passend positionieren - bei meinen Platinen liegt die Folie richtig auf der Kupferseite, wenn man den Text lesen kann - die Glasscheibe darauf legen und wenn alles passt, mit der Lampe aus geringem Abstand draufleuchten (Hitzeentwicklung beachten!). Das funktioniert bereits mit einer 60W Tischlampe aus ca. 25cm Entfernung.

Diesen Aufbau für etwa 25 Minuten (bei 60W, die Zeiten können erheblich abweichen, hier muss wohl etwas experimentiert werden) völlig in Ruhe lassen. Bei höheren Leistungen oder höherem UV-Anteil im Licht verringern sich die Belichtungszeiten erheblich.

Nun wird die Platine mit der Kupferseite nach oben in einer Schale mit Entwickler gelegt und die Schale leicht geschwenkt, bis sich langsam der Fotolack an den belichteten Stellen löst, sodass das Layout sichtbar wird. Löst er sich auch nach längerer Zeit nicht, war die Belichtungszeit zu kurz oder der Entwickler zu stark angesetzt. Löst sich der Lack vollständig ab, war die Belichtungszeit zu lang, der Entwickler zu stark angesetzt oder die Layoutfolie nicht deckend genug bedruckt.
Hat sich der Fotolack an den belichteten Stellen ganz abgelöst (durch vorsichtiges Kratzen mit dem Fingernagel kann man feststellen, ob noch eine dünne Schicht Lack vorhanden ist, die man nicht sieht) spült man die Platine und verschließt den Entwickler wieder luftdicht.

5) Ätzen

Die entwickelte Platine kann nun geätzt werden. Das kann man in einer Ätzanlage machen oder - wenn man etwas Geduld hat - auch in einer Schale oder einem Marmeladenglas (Achtung: Gasentwicklung, nicht dicht verschließen!).
Dabei wird die Platine vollständig mit Ätzlösung bedeckt. Es ist vorteilhaft, wenn die Platine halbwegs vertikal steht, da der Ätzvorgand dann schneller geht. Gelegentlich entfernt man die entstehenden Blasen durch leichtes Schwenken. Nun wird so lange geätzt, bis sich alle Leiterbahnen sauber herausgebildet haben.
Die Platine wird nun wieder gespült und getrocknet. Jetzt kann man mit etwas Spiritus den Fotolack entfernen.

6) Fertigstellen

Zuletzt wird die Platine gebohrt und abschließende Feil-, Schleif- und Entgratungsarbeiten an den Konturen ausgeführt. Mit dem Polyblock über die Platine fahren, um die Bohrlöcher zu entgraten. Anschließend die Löcher sauberklopfen und restlichen Staub von der Platine wischen.
Nun muss die Kupferseite nur noch deckend mit Lötlack eingesprüht werden (sonst wird die Bestückung zum Abenteuer). Ist dieser getrocknet (das kann einige Stunden dauern) kann man die Platine bestücken.

7) Doppelseitige Platinen

Der Bau doppelseitiger Platinen ist für den Hobbygebrauch nur in seltenen Fällen (Geiz) gerechtfertigt. Die folgende Methode eignet sich auch nur für Platinen, die nur wenige Durchkontaktierungen enthalten und deren Durchkontaktierungen nicht unter Bauteilen liegen.

Das größte Problem beim Eigenbau zweilagiger Platinen besteht darin, dass Layout auf beiden Seiten deckungsgleich zu belichten. Hierzu gibt es einen einfachen Trick: Man sägt eine etwas größere Platine der gleichen Stärke, wie die zu belichtende der Länge nach durch und klebt sie zu einem L zusammen (siehe Abb. 1). Nun klebt man eine der ausgeschnittenen Layoutfolien mit Klebeband am Rand des L's fest. Anschließend dreht man die Anordnung um und befestigt die andere Folie auf der Rückseite. Bei meinen Layouts befinden sich an den Ecken kleine Kreuze, welche die Positionierung erleichtern. Ebenfalls habe ich mir angewöhnt, im Layout noch etwas Text vorzusehen, der dann seitenrichtig ist, wenn die Folie korrekt auf der Platine aufliegt.

Belichten einer zweilagigen Platine
Abb. 1: Belichten einer doppelseitigen Platine

Sind die Folien festgeklebt, kann man die Schutzfolie von der zurechtgesägten und entgrateten Platine entfernen, sie einlegen - das L dient als Anschlag - und dann nacheinander beide Seiten belichten.
Nun kann man die Platine entwickeln, wobei darauf zu achten ist, dass der Fotolack der Seite welche am Schalenboden anliegt, nicht verkratzt.
Nach dem Ätzen wie gewohnt bohren (nun stellt sich heraus, ob wir getroffen haben), entgraten und mit Lötlack einsprühen.
Zum Durchkontaktieren verwende ich einfache Drahtstücke, die den gleichen Durchmesser haben wie das gebohrte Durchkontaktierungsloch, damit sie beim Festlöten nicht verrutschen. Es soll auch Messing- bzw. Kupferhohlnieten für die Durchkontaktierung geben. Farnell bietet auch ein einfaches System für Durchkontaktierungen an, ist aber nicht ganz billig.

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letzte Änderung 2002-01-09 Archi