Zurück zum Menü 1
1.1.4 Die geätzte Platine

Erstellt ab Mai 2005


In professionellen Geräten findet man zumeist geätzte Platinen. Diese Platinen sind sogar oft zweiseitig, das heißt, auf beiden Seiten der Platine sind Kupferbahnen aufgebracht.

Das bekommt man in der Hobbytechnik relativ schwer in den Griff, daher habe ich hier mal Strippenstrolchs „Rezept“ für das Ätzen von einseitigen Platinen aufgeschrieben:

Zunächst macht man sich mit einem Layoutprogramm oder einem Zeichenprogramm eine „Ätzvorlage“, das Layout.

Solch ein Layout kann folgendermaßen aussehen:



Wie Du siehst, ist alles seitenverkehrt ausgedruckt. Das hat seinen guten Grund, denn nach dem Ausdrucken wird das Layout mit der Tinte in Richtung Platine aufgelegt, damit nicht so viel Licht unter die schwarzen Flächen leuchtet. Dann ist das Layout wieder richtig herum (seitenrichtig).
Wenn Du das Layout so zeichnest, als ob Du auf die Bestückungsseite schautest, ist schon alles richtig herum. Wenn Du die Löseite zeichnest, spiegelst Du das Layout einfach vor dem Ausdrucken.


Version 1

Papier:


So weit, so gut. Dein Layout druckst Du nun also so hochauflösend wie möglich auf normales Druckerpapier von 80 Gramm pro Quadratmeter (steht immer auf den Packungen mit drauf, die meisten Normalpapiere haben 80 g/qm). Du kannst aber auch versuchen, auf ein transparentes Zeichenblatt zu drucken. Das gibt es im Büroladen. Manch einer bekommt das sogar mit Butterbrotpapier hin, aber dieses Papier kann leicht den Drucker verstopfen.

Ich verwendete bei meinem Drucker die Einstellung „auf Folie drucken“, obwohl ja Normalpapier eingelegt ist. Das hat zur Folge, dass die Tinte schön schwarz aufgetragen wird.

Danach schneidest Du das Layout großzügig aus, so etwa 1 cm Rand drumherum stehen lassen.

Nun wird die Fotoplatine (Foto-positiv-beschichtete Platine) von der Schutzfolie befreit und und kräftig und satt mit PAUSKLAR 21 eingesprüht.

Alternativ dazu kannst Du auch Sonnenblumenöl oder ein anderes Speiseöl nehmen, um die Vorlage durchsichtig zu machen.

Jetzt wird das Layout mit der Tinte in Richtung Platine aufgelegt.
Du musst darauf achten, dass sich keine Luftblasen unter dem Papier bilden. Sollten doch mal welche da sein (ist leider meistens so), dann streiche sie vorsichtig zu den Seiten hin weg, ohne mit dem Layout zu verrutschen.

Hiernach wird das aufgelegte Layout noch einmal kräftig mit PAUSKLAR 21 eingesprüht, bzw. mit Öl bestrichen, so dass das Layout schön durchscheint.



Nun belichtest Du das Ganze mit einem handelsüblichen 500-Watt-Baustrahler (Halogenstrahler) aus dem Baumarkt. Die Schutzscheibe des Strahlers muss so etwa 33 cm von der Platinenoberfläche entfernt sein. Die Belichtungsdauer ist dann etwa 4 Minuten.

Ich hatte mir dazu einen einfachen "Belichtungsständer" gebaut, der auch gleich eine Grundplatte besaß:





Die Belichtungszeit stelle ich mit einem mechanischen Kurzzeit-Timer von Conrad ein. Das Teil ist sehr billig und funktioniert sehr gut:





Achte beim Belichten stets darauf, dass der Baustrahler nicht zu nahe an der Platine ist, denn die Strahler werden sehr heiß. Die Hitze aber hat Auswirkungen auf die Belichtungsgeschwindigkeit. Das ist ein Nachteil der "Baustrahler-Technik". Da solltest Du ein wenig experimentieren.

(Vielleicht den Strahler weiter entfernt aufstellen und die Belichtungszeit ein wenig erhöhen).

Nach dem Belichten wird die Platine mit einem Wattebausch in einem vorher angefertigten Spülmittel-Bad gründlich und vorsichtig gereinigt. (Als Spülmittel kannst Du jedes flüssige Geschirrspülmittel verwenden).
 










Danach kommt sie in das ebenfalls vorher angesetzte Entwicklungsbad. Das Entwicklungsbad wird mit 10 Gramm NaOH (Natriumhydoxid oder auch Ätznatron) auf 1 Liter Wasser angesetzt und hat Zimmertemperatur. Ich habe mein NaOH einfach aus der Apotheke geholt.

Achtung:

Das Entwicklerbad mit NAOH zieht das CO2 der Luft an und reagiert damit. Du kannst es also nicht aufbewahren und musst es stets frisch ansetzen, da es sonst unwirksam wird.







Der Entwicklungsprozess kann schon mal so etwa 10 Minuten dauern und ist beendet, wenn sich das Schaltbild schön sauber von der nun blanken Kupferoberfläche abhebt. Hier sieht man dann auch, ob man die Platine gründlich genug vom Öl bzw. Pausklar befreit hat.






Danach wird die Platine wieder in dem Spülmittel-Bad mit dem Wattebausch vorsichtig und ohne Kratzer gereinigt.








Nun legt man die Platine in das Ätzbad. Hierzu mischt man 250 Gramm Eisendreichlorid in 1 Liter Wasser an. Das FEIIICl gibt es in Elektronikläden oder auch wieder in der "Apotheke um die Ecke". Im Gegensatz zum Entwicklerbad kann man aber das Bad mit dem FE3CL aufbewahren und lagern. Es wird kaum schlechter dadurch.














Ich habe für das Ätzen eine kleine Ätzanlage angeschafft, die zusätzlich eine Heizung und eine Luftzufuhr enthält. Beides beschleunigt den Ätzvorgang, die Temperatur sollte so bei 45 Grad liegen, dann geht es sehr flott und dauert nur etwa 10 Minuten.








Wenn nun das blanke Kupfer vollständig weggeätzt ist, so reinigt man die Platine wieder in dem Spülmittel-Bad mit dem Wattebausch:




Hiernach putzt man den Fotolack auf den Platinen sorgfältig mit Spiritus oder Aceton ab, bis die Leiterbahnen schön kupfern glänzen. Alternativ zu Aceton kann man auch gewöhnlichen Brennspiritus nehmen.

Nun wird noch gebohrt, eine Modellbau-Bohrmaschine (Dremel oder Proxxon) tut dabei gute Dienste. Die Bohrungen sind mit 0.8 mm groß genug für die meisten Bauteile, jedoch sollte man sich auch etwas größere Bohrer (1 – 1,1 – 1,2 mm) zulegen, damit auch Bauteile mit dickeren Beinchen durch die Löcher passen.

Nun kann die Platine bestückt und getestet werden.

Hier eine Experimentierplatine für die C-Control-M-Unit von Conrad:




Hier noch einmal das erste „Ätzlabor“ im Überblick:





Folgendes Material benötigst Du:

  •   3 Schalen aus Kunststoff (Belichten, Ätzen, Spülen)
  •   NaOH (Natriumhydroxid oder auch Ätznatron genannt)
  •   FeIIICl (Eisendreichlorid)
  •   Spüli (Geschirrspülmittel)
  •   Wasser
  •   Baustrahler mit Stativ
  •   Zeitschaltuhr für etwa 4 Minuten
  •   Drucker
  •   Normalpapier 80g/qm / Transparentes Zeichenpapier
  •   PAUSKLAR 21 oder Speiseöl (Sonnenblumenöl)
  •   Wattebäusche
  •   Kunststoffpinzette
  •   Spiritus

Achtung !!

Die Chemikalien sind ätzend und dürfen nicht auf die Haut oder in die Augen gelangen. Auch dürfen die verbrauchten Chemikalien nicht einfach in den Ausguss geschüttet werden, sie müssen beim Schadstoffmobil abgegeben werden.

Bei Kontakt mir der Haut sofort mit Wasser und Seife waschen und bei Augenkontakt sofort den Arzt aufsuchen !


Eisendreichlorid verursacht „Rostflecken“ die nicht wieder herausgehen. Daher sehr vorsichtig damit umgehen und keine Flecken in der Kleidung oder auf Möbeln verursachen!

Wenn man das alles berücksichtigt und sauber vorgeht, wird man mit sehr professionellen Platinen belohnt, die sich sehr schnell bestücken lassen und (fehlerfreies Layout vorausgesetzt) fehlerfrei funktionieren. Besonders ist das geeignet, um mehrere gleiche Platinen zu erstellen.

Soweit der Text aus dem Jahre 2004.

Erweiterung aus dem Jahre 2005:

Inzwischen habe ich mich mal im Netz "umgehört", was das Belichten betrifft. Etwas professionellere Belichtungsrahmen kosten an die 200 Euro, was mir einfach zu teuer war. Aber ich las in einem Forum über das Aufdrucken der Layouts direkt auf die Platine.

Das sollte folgendermaßen gehen:

Man nehme einen Laserdrucker (derzeit für bereits 129 Euro nagelneu zu haben) und drucke das Layout auf Katalogpapier. Empfohlen wurde mir dabei das Papier des Reichelt-Kataloges.

Das Katalogpapier ist ziemlich stark geleimt und dadurch auf der Oberfläche sehr glatt. Das Layout legt man dann mit der bedruckten Seite auf die Platine (diesmal keine Fotoplatine, sondern eine einfache kupferkaschierte Platine, welche man zuerst mit Stahlwolle (Haushaltswarengeschäft) schön gereinigt hat. Das Katalogblatt fixiert man an nur einer Kante mit etwas Tesafilm.
  
Danach stellt man ein altes Bügeleisen auf Temperatur "Baumwolle" und bügelt schön gleichmäßig mit mäßigem Druck über das Papier. Die Platine muss dazu auf einer harten Unterlage und eventuell auf noch auf einem alten Handtuch liegen. Nun lässt man die Platine abkühlen und gibt sie in ein Spülibad (Geschirrspülmittel), um das Papier durchzuweichen. Wenn das Papier durchgeweicht ist, kann man es vorsichtig abziehen und die restlichen "Papierfitzel" vorsichtig mit der Fingerkuppe (nicht Fingernagel !) abrubbeln. Nun ist das Layout bereits ätzfertig.

Aber nun auch zu den Fotos dazu:



Ich benutzte einen Laserdrucker, in dessen Einzelblatteinzug ich das Katalogblatt einlegte. Der Druck ist auf dem Foto schön zu sehen. Man sieht auch, dass es seitenverkehrt sein muss.



Die Platine wird mit Stahlwolle sehr gründlich gereinigt und danach mit Nitroverdünnung, Aceton oder Spiritus abgerieben.



Nun wird die Platine mit der Kupferseite auf das Layout gelegt und mit etwas Tesafilm fixiert. Dabei darf man die Platine nur an einer Seite ankleben, sonst bilden sich beim Bügeln Falten.



Nach dem Aufbügeln des Layouts wird das Papier mit Spüliwasser (Geschirrspülmittel) durchgeweicht und sehr vorsichtig abgezogen. Die Reste des Papiers werden mit der Fingerkuppe (nicht mit dem Fingernagel) abgerieben. Es entsteht ein sehr gutes Layout auf der Platine. Die Platine ist nun bereits ätzfertig.

Nach dem Ätzen wird die Platine in Spüliwasser (Geschirrspülmittel) gereinigt und die Drucker-Toner-Reste werden mit einem Lappen, der mit Nitroverdünnung oder Aceton getränkt ist, abgewischt.

Folgendes Ergebnis ergibt sich dann:



Wie man sieht, ist das Ergebnis recht gut. 0,3 mm Leiterbahnbreite kann man durchaus erzielen erzielen, wenn man sorgfältig vorgeht. 0,1 mm ist nicht mehr möglich.

Man sieht auch, dass es am Rand zu Schwierigkeiten kommt, welche man aber vielleicht beheben könnte, wenn man vor dem Bügeln die Kanten der Platine mit einer Feile bricht. Leiterbahnen von 1mm und 0,8 mm sind einwandfrei. Sogar Durchführungen zwischen IC-Füßchen sind möglich, wenn man sauber arbeitet.

Die Zutaten in Kurzform:

Platinen "drucken":

  • Laserdrucker
  • Katalogpapier vom Reichelt-Katalog
  • Stahlwolle
  • Nitroverdünnung / Aceton / Spiritus
  • Platine kupferkaschiert
  • Tesafilm
  • Bügeleisen
Anmerkung:

Oft wird empfohlen, ein Laminiergerät zum Übertragen des Layouts auf die Platine zu benutzen, aber ich persönlich habe mit meinem Laminator sehr schlechte Erfahrungen gemacht. Das Laminiergerät wird nicht heiß genug, um das Laser-Layout auf das Kupfer zu übertragen. (Im Internet finden sich aber einige Anleitungen, einen Laminator zu modifizieren, um die nötige Temperatur zu bekommen).

Besser ist es daher, tatsächlich ein Bügeleisen zu benutzen und ein wenig handwerkliches Geschick walten zu lassen. Das ist auch billiger, weil oft ein altes Bügeleisen noch irgendwo herumliegt.


Du sieht ja, wie gut Du gebügelt hast, kannst im Zweifelsfalle das Layout wieder abwischen und noch einmal drucken und bügeln. Ich habe festgestellt, dass man die richtige Bügeltechnik relativ schnell herausfindet und die Platinen dann meist sofort gelingen. (Für Junggesellen: Da kann man dann sogar mal sein Hemd selber bügeln, weil man es beim Platinenbauen gelernt hat. ;-)..) Ein altes Bügeleisen dürfte sich wohl in jedem Haushalt anfinden, aber auch neue Bügeleisen sind für ein paar Euro im Discount zu haben.

Zum Belichten ist zu sagen, dass es sehr viel schwieriger ist, die ganzen Parameter einzustellen, als das Bügelverfahren zu benutzen, wenn man kein richtiges Belichtungsgerät kaufen will.

Es kann auch passieren, dass sich die Parameter durch Benutzung verschiedener Hersteller des beschichteten Platinen-Basismaterials ändern und man wieder aufwendig die richtigen Einstellungen wählen muss.

Beachte: Fotobeschichtete Platinen sind nicht sehr lagerfähig, daher sollte man diese Platinen immer nur direkt vor der Verarbeitung bestellen und sie möglichst im Kühlschrank lagern.

Ebenso fiel es mir auf, dass die unterschiedliche Erwärmung der Platine bei der Benutzung des Bautrahlers ebenfalls zu unterschiedlichen Belichtungsergebnissen führt. Hier also mal schauen, ob der Baustrahler noch weiter von der Platine entfernt werden kann, damit die Wärmeeinwirkung geringer wird.


Letztens las ich von einem weiteren Tipp, falls man sich keinen Laserdrucker zulegen möchte oder kann. Man druckt dann mit einem beliebigen Drucker das Layout seitenverkehrt aus und geht in den nächsten Copyshop. Dort lässt man sich das Layout schön schwarz mit viel Toner kopieren. Danach soll man dann genau so bügeln können wie bei einem Layout eines Laserdruckers. Das wäre sicherlich eine gute Alternative, wenn ein Kopierer in der Nähe verfügbar ist. Vielleicht ist man ja auch in dem Copyshop bereit, auf das Katalogpapier zu kopieren, da solltest Du dann nachfragen.

(August 2005)
Nun ist noch ein Tipp hinzugekommen: Ich probierte mal Laserfolie, die inzwischen auch nicht mehr so ganz schlimm teuer ist. Dabei erhielt ich die bislang allerbesten Ergebinsse:

  • Platine wie gewohnt mit Stahlwolle und Aceton vorbereiten.
  • Laserfoilie verkehrt herum in den Laserdrucker einlegen (also die glatte Seite bedrucken, falls 2 verschiedene Oberflächen vorhanden sind).
  • Schön schwarz drucken.
  • Genau wie oben aufbügeln, das Bügeleisen dabei ein klein wenig kälter einstellen, als bei Papier. Ich hatte die Einstellung "etwas kälter als Baumwolle" gewählt, wenn es zu heiß ist, wellt sich die Folie.
  • Danach die Folie und die Platine schön abkühlen lassen.
  • Nun die Folie einfach vorsichtig abziehen und zwar in einem möglichst flachen Winkel, so dass die Folie nicht so stark gebogen wird.

Das Ergebnis ist einfach umwerfend perfekt.

Mit einem guten Laserdrucker oder einem guten Kopierer ohne Streifenbildung oder Flecken und Löchern ist das Layout so klar, als hätte man es direkt mit dem Laser auf die Platine gedruckt. Absolut gestochen scharf. Wer also einen Kompromiss zwischen Bügeln und Belichtungsgerät sucht, der ist mit Laserfolie gut beraten.

Vielleicht solltest Du auch einfach mal beide Seiten der Folie ausprobieren. Das Layout, wenn es denn nicht gelungen ist, bekommst Du mit Aceton am besten von der Leiterplatte entfernt. Nitroverdünnung geht auch, funktioniert aber nicht ganz so schön wie Aceton. Danach kann die Leiterplatte wieder für einen neuen Versuch verwendet werden.

Achtung !


  • Keine Inkjetfolie verwenden ! Die ist nicht hitzefest und brennt im Laserdrucker oder Kopierer fest !
  • Auch keine Overheadfolie verwenden, sondern nur eindeutig ausgewiesene Laserfolie ! 
  • Auch nicht mit der Folie zum Copyshop gehen, sondern dort fragen, ob sie auf deren Folie kopieren können.
(Steht auf der Packung drauf und im guten Online Shop ist das deutlich vermerkt).

Hier auch mal ein Foto von einer dieser Platinen, erstellt mit einer Laserfolie. Auffällig ist, dass das leidige Wegrubbeln der "Papierfitzel" entfällt und das Layout wie gedruckt auf der  Platine erscheint:





Eine echte Alternative zu dem Katalogpapier, wie ich finde, und nur unwesentlich teurer, also durchaus  für Hobbyisten geeignet. Wie Du siehst, hängt nicht ein Papierfitzel dran und ich bin auch gar kein guter Handwerker im Umgang mit dem Bügeleisen. Wer mit diesem Haushaltsgerät besser umgehen kann, wird perfekte Layouts zaubern können. Wer mehr Muße zum Ausprobieren der verschiedenen Bügelparameter hat, kann ein wahrer Perfektionist werden. Wer einen guten Copyshop kennt, kann sogar um den Laserdrucker herumkommen, wenn in diesem Shop auch Kopien auf Folie angeboten werden. (Bitte keine eigene Folie dort mitbringen).

Ein Bestückungsaufdruck müsste sich übrigens genauso herstellen lassen, einfach auf die Bestückungsseite aufbügeln...


Wem das aber alles zu viel ist oder wer mit den gezeigten Methoden nicht klar kommt, dem bietet sich eine ganz bequeme und supergute Möglichkeit, seine Hobby-Platinen-Filme herstellen zu lassen:


CAD-Grafik-Bauriedl

Hier schickt man einfach sein Layout per Mail hin und bekommt nach ein paar Tagen eine absolut lichtdichte Layoutfolie zugeschickt. Damit ist das Belichten dann sehr einfach und es entstehen supergute Platinen.


Viel Erfolg bei der Platinenherstellung,





Nach oben            Zurück zum Menü 1