Platinenherstellung

Allgemeines

Zu Beginn habe ich zum PCB-Layouten Tango benutzt. Bin aber dann doch schnell bei EAGLE (damals noch CADSoft) gelandet. Halbes Eurocard und 2-Layer war für mich fast immer ausreichend. Irgendwo habe ich auch noch ein PowerLogic und PowerPCB rumliegen. Wer's fuer eine kleine Spende haben will, bitte melden.

Eagle Tipps

Die nachfolgende Tabelle dient mir zum schnellen Vergleich von Groeszenverhaeltnissen. Vielleicht mach ich mal ein Cheat Sheet draus;-)

Wenn die Platinengroesze nicht durch den Einbauort vorgegeben wird, sollte man die Platine immer groszzuegig dimensionieren. Als Orientierung dient sinnvollerweise das Eurocard-Format (160 mm x 100 mm). Also z. B. die Haelfte (80 mm x 100 mm) oder ein Viertel nehmen (80 mm x 50 mm). Egal ob man dann die Platine selbst herstellt, oder fertigen laeszt ist der Verschnitt gegen Null.

Bei einseitigen Platinen kann man mit 'Mirror' SMD-Bauteile auf die Unterseite (Bottom) platzieren.

Masseflaeche

Schlagworte: eagle pcb polygon gnd ratsnest

• Ein Polygon als Begrenzung ziehen, I.d. R. auf dem Bottom-Layer.
• Flaeche entsteht nur innerhalb des Polygons, deshalb u. U. das Polygon groeszer als die Dimension.
• Width auf 0.01 und Isolate auf 0.024
• Name der Verbindungen eingeben die mit der Flaeche, i. d. R. GND verbunden werden soll.
• Ratsnest ausloesen.
• Flaeche nach dem Speichern und Öffnen verschwunden -> Ratsnest ausloesen
• Ausschalten der Polygonfuellung -> Ripup und dann auf den Rand des Polygons klicken

Hinweis Signalnamen

einschalten bzw. ausschalten

Menue->Optionen-Einstellungen->Verschiedenes->Pad-Namen anzeigen/Signalname auf Pads anzeigen/Signalname auf Leiterbahnen anzeigen

Hinweis (spezieller Fall)

Fehler in BIM Interface Umrahmung des BIMs auf dem Dimension-Layer besser auf tPlace

Hinweise Wire

Width 0.012 recht gut 0.024 geht gerade so zwischen 2 Sockelfueszen durch Isolate auf 0.024

Hinweise Via

Via 0.076 Diameter Breite ovale Pad 0.05 Pads/Vias alle groeszer machen in Werkzeuge/DRC bei Restring Pads auf 16 mils und Vias auf 10 mils

Hinweise Drucken

Einseitig

Zum Drucken Unterseite keine Drehung/Spiegelung notwendig. Layer 16/17/18/20/45

Platinen aetzen

Platine entwickeln

Zum Entwickeln wird entweder Positiv-Entwickler oder Ätznatron (Natriumhydroxid, NaOH) verwendet.

NaOH ist stark hygroskophisch (wasseranziehend).

Das Aufbewahrungsbehältnis muss also nach der Entnahme der erforderlichen Chemikalienmenge immer gleich wieder fest verschlossen werden, da der Inhalt sonst sehr schnell zusammenklumpt!

Beim Positiv-Entwickler folgt man den Anweisungen des Herstellers zum Ansatz der Lösung. Bei Ätznatron werden 7 (ca. 33 Plätzchen) bis maximal 15 Gramm (Bungard empfiehlt 20g/l!!!) in einem Liter Wasser aufgelöst. Das Wasser sollte eine Temperatur von etwa 20 bis 25 Grad Celsius haben. Bei höheren Wassertemperaturen ist die Reaktion mit dem NaOH sehr heftig und die Lösung kann zu aggressiv werden. Es ist darauf zu achten, dass das Ätznatron vollständig aufgelöst ist, damit auf der Platine keine Stellen mit höherer Konzentration entstehen. Es gibt fotobeschichtetes Platinenmaterial auf dem Markt, bei dem eine Ätznatronkonzentration von unter 10g pro Liter nur sehr schwache Wirkung zeigt. Herstellerangaben beachten. Zum Entwickeln wird die belichtete Platine in eine Schale mit Entwicklerlösung gegeben. Unter leichter Bewegung der Schale wird nun der Fotolack entwickelt. Es sollte schon nach wenigen Sekunden das Leiterbahnbild auf der Platine erscheinen. Abhängig von der Konzentration der Entwicklerlösung und der Belichtungszeit wird man nach spätestens ein bis zwei Minuten an den belichteten Flächen das blanke Kupfer sehen. Empfehlenswert ist das anschließende Reinigen der blanken Kupferstellen mit einem Lappen und der Entwicklerlösung. Dadurch werden die zu ätzenden Kupferstellen optimal für den Ätzvorgang gereinigt. Im Gegensatz zur Ätzlösung ist der angesetzte Entwickler nur sehr begrenzt lagerfähig, da er mit dem Kohlendioxid in der Luft reagiert. Bereits nach wenigen Tagen lässt die Wirkung stark nach, so dass es sich empfiehlt, die Entwicklerlösung frisch anzusetzen, um immer gleiche Wirkung sicherzustellen. Allerdings reicht dann ein Ansatz von maximal 500ml, je nach Größe der Platine und der damit benötigten Entwicklerschale auch deutlich weniger. Bei Lagerung der gebrauchsfertigen Lösung sollte der Aufbewahrungsbehälter so dimensioniert sein, dass er gut gefüllt ist. Die Luft in halbvollen Behältern führt zur Zersetzung der Entwicklerlösung. Abhängig vom Hersteller des Fotolacks kann das Leiterbahnbild nach der Entwicklung dunkel violett oder rötlich messingfarben erscheinen, wobei der dunkle Abdecklack sich koplett ablöst.

Ätzmittel

Eisen(III)-chlorid wird meistens als Granulat (graugelbe Kügelchen) verkauft. Es kommt auch als Sublimat in den Handel (grünliche, kristalline Struktur, Ansatz ca. 350g Sublimat pro Liter Wasser) und wird in dieser Form bei der Auflösung in Wasser gefährlich heiß. Die Lösung ist undurchsichtig, daher ist der Ätzvorgang schwer zu überwachen. Es können leicht Unterätzungen durch Zeitüberschreitungen entstehen. Die Ergiebigkeit und Beständigkeit ist hoch. Der Ansatz kann unter Lichtabschluss gut aufbewahrt werden. Es kommt zu geringen Salzsäureausgasungen. Mehrmalige Benutzung macht den Ätzvorgang noch schwerer zeitlich kontrollierbar. Die Lösung besitzt eine natürliche Schaumbildung und ist deshalb für den Einsatz in Schaumätzanlagen besonders geeignet. Bei Verwendung in Ätzküvetten ist die Schaumbildung dagegen unerwünscht. Nachteil neben der Undurchsichtigkeit ist, dass es hässliche braune Flecken (Rost) macht, die aber mit Oxalsäure oder Kaliumoxalat (beides in höherer Konzentration giftig) entfernt werden können. Auch kommt es nach längerem Gebrauch zu Schlammbildung, die sich aber durch Zugabe von einer geringen Menge Salzsäure in die gebrauchte Lösung beseitigen lässt. Je höher die Ätztemperatur, um so schneller der Ätzvorgang, die Lösung darf höher erhitzt werden, so dass eher die Plastikbehälter ein Limit bei 60°C setzen. Allerdings wird bei Temperaturen über 40°C verstärkt Salzsäure ausgasen. Eine Ätzwirkung besteht auch schon bei Zimmertemperatur. Das Granulat wird oft in kleineren Mengen (500g) in verschweißten Kunststoffbeuteln verkauft. Diese Beutel sollte man zusätzlich in eine fest verschließbare Kunststoffdose legen. Bei längerer Lagerung kann es vorkommen, dass die Beutel undicht werden. Das Granulat zieht dann Wasser aus der Raumluft und verflüssigt sich. Sollte die Ätzlösung in einer Schaumätzanlage nicht genug schäumen, kann dem durch Zugabe einer geringen Menge ca. 20ml Bieres nachgeholfen werden.

       Konzentration: ca. 800g Granulat pro Liter Wasser ergeben 1,4l gebrauchsfertige, 33%ige Lösung.
       Ätztemperatur: Von Raumtemperatur bis ca. 40°C.
       Ätzgeschwindigkeit: einige Minuten bis zu 60 Minuten, je nach Temperatur und Sättigung der Lösung für 35µm Kupfer.

Ammoniumpersulfat Verarbeitung ähnlich wie bei Natriumpersulfat, für den Nicht-Profi auf Grund der Giftigkeit und der Kristallbildung nicht zu empfehlen.

Natriumpersulfat wird als weißes, kristallines Pulver verkauft (auch unter der Bezeichnung Feinätzkristall). Die Lösung hat gegenüber Eisen(III)-chlorid den Vorteil, daß sie durchsichtig ist. Der Ansatz kann aufbewahrt und ohne größere Probleme mehrmals verwendet werden. Die optimale Temperatur der Lösung liegt bei 40°C. Bei höheren Temperaturen über 50°C gast der Sauerstoff aus, so dass die Ätzwirkung verloren geht. Unterhalb von 30°C erfolgt kein nennenswerter Kupferabtrag. Die Ergiebigkeit ist eher gering. Aufgrund der Gasbildung, ist ein offener Behälter zur Aufbewahrung zu verwenden, damit der Druck entweichen kann. Kunststoffbehälter mit einem kleinem Loch im Verschlussdeckel reicht i.d.R. aus. Ein druckfester Behälter kann verwendet werden, wenn regelmäßig der Überdruck abgelassen wird. Hierbei sollte der Behälter stark überdimensioniert sein. Baumwollgewebe wird von der Lösung zerstört. Natriumpersulfat ist gesundheitsschädlich und allergieauslösend. Es darf als Pulver nicht neben brennbaren Stoffen gelagert werden, da es brandfördernt wirkt. Die Stäube dürfen nicht eingeatmet werden. Wenn es umgefüllt werden muss, wobei unweigerlich Staub entsteht, sollte man dies im Freien erledigen. Sicherheitsdatenblatt beachten.

Zur Erhöhung der Ergiebigkeit und zur Verbesserung und Beschleunigung muß das Material sowohl von Lösung als auch von Luft umgeben sein: schmale Küvette (beheizbar) in der unten ein Luftausströmer- Schlauch ist (gibt es bei den Aquarien in der Zoohandlung. Nein, kein Stein, ein Schlauch muß es sein); Platine aufrecht rein, mit Abstand zur Wandung, damit sich eine Strömung ausbilden kann. Als Luftpumpe ist die kleinste Belüftungspumpe für Aquarien geeignet. Zeiten: bei 200g/l, 40°C, 1Liter Luft/min, 35µm CU: frisches Bad 7 min - gebrauchtes Bad 10 min - verbrauchtes Bad 20 min -, alle Werte mit starker Durchlüftung des Bades. Bei meinen ersten Versuchen habe ich das Ätzbad nur umgewälzt, die Zeit bei 40°C betrug dann 15 bis 18min. Selbst bei frischer Lösung ergab sich eine sehr geringe Ergiebigkeit. Mit Durchlüftung ist ein Bad erst bei kräftig tiefblauer Färbung verbraucht, ohne Durchlüftung ist ein hellblaues Bad schon inaktiv.

       Konzentration: 200g - 250g pro Liter Wasser.
       Ätztemperatur: 40 bis 50 Grad Celsius.
       Ätzgeschwindigkeit: 10 bis 15 Minuten für 35µm Kupfer

Tabelle mLiter g (Na2S2O8) n (Plätzchen) NaOH 2000 500 1750 438 1500 375 1250 313 1000 250 33 750 188 25 500 125 17 250 63 8 100 25 3

Platinen fraesen

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