Технология изготовления печатных плат с помощью фоторезиста. Как я делаю печатные платы с фоторезистом

Приветствую вас дорогие друзья! Вы находитесь на блоге Владимира Васильева а за окном раннее утро! Это все потому, что я встал пораньше чтобы написать для вас полезный пост, так что поехали…

В прошлой статье я писал о том, что качество плат получаемых ЛУТ-м перестало меня удовлетворять поэтому я собираюсь отойти от всенародной технологии ЛУТ и перейти на фоторезистивную. Для этого я в том числе пленочный фоторезист. Кстати вполне возможно что на моем блоге в скором времени появится статья о том как правильно изготавливать печатные платы фоторезистивным методом. Но это будет потом а сейчас я хочу вам рассказать свой опыт применения фоторезиста, в частности получения нужного времени засветки.

В применении фоторезиста есть одна тонкость. Качество сформированного рисунка на фоторезисте очень сильно зависит от правильности выбранного времени экспонирования (засветки) . Эту тонкость я ощутил на себе.

После того как был подготовлен фотошаблон а фоторезист благополучно нанесен на фольгированный стеклотекстолит приходит время выяснить требуемое время засветки. Для этого я сформировал «бутерброд», текстолит с нанесенным фоторезистом накрыл фотошаблоном и положил сверху лист оргстекла (в моем случае это прозрачная крышка от коробки CD — диска).

Далее было выбрано гипотетическое время засветки этого бутерброда — 2 минуты. На 2 минуты я включил ультрафиолетовую лампу и стал с трепетом ждать результата. Эти 2 минуты прошли быстро… Первое мое разочарование заключалось в том, что хотя фоторезист у меня индикаторный но почему-то фиолетовое очертание рисунка было чрезвычайно блеклым.

Чтож, далее эту красоту ожидало погружение в кальцинированную соду. Раствор представлял собой чайная ложка кальцинированной соды на литр воды. После омывания в растворе последовало второе разочарование — если рисунок вначале промывки еще имел место быть то к концу промывки (2-3 мин.) он окончательно смылся. Пришло время раздумий…

После анализа своих действий я пришел к выводу, что самым слабым местом в цепочке моих действий было именно время засветки фоторезиста и это время было недостаточным…

Время засветки не может быть каким-то универсальным потому, что здесь появляется несколько плавающих факторов, среди которых и качество фотошаблона, мощность УФ лампы и ее характеристики, материал прижимного стекла. Все это может очень сильно отличаться и не мудрено, что при выборе одного универсального времени засветки также сильно будет отличаться и результат!

Исходя из полученного опыта я перечитал очень много информации и нашел очень интересный прием с помощью которого можно достаточно точно определить требуемое время засветки. Хочу отметить, что этот прием будет работать только в том случае когда все эти факторы (УФ лампа, качество фотошаблона, прижимное стекло) низменны.

Для того, чтобы провести этот опыт и выяснить сколько времени нужно освещать фоторезист, предлагаю скачать файл калибровочного фотошаблона. Этот файл я нашел на одном из радиолюбительских форумов.

На изображении лишь фрагмент рисунка, если скачаете pdf файл то там будет 2 ряда по десять изображений.

Для проведения этого эксперимента вам понадобятся следующие инструменты:

1. Калибровочный рисунок
2. Установка для экспонирования (или просто УФ лампа)
3. Заслонка, непрозрачная для УФ лучей по размерам фотошаблона — это может быть полоска картона, непрозрачного пластика, даже кусок текстолита.
4. Таймер — с ролью таймера великолепно справляется телефон
5. Кальцинированная сода- продается в хозяйственных магазинах и стоит копейки

Суть эксперимента

Распечатываем наш калибровочный рисунок -это будет наш фотошаблон. Затем берем наш кусок фольгированного стеклотекстолита с уже накатанным фоторезистом (если еще не накатали то бегом накатывать) и кладем на стол фоторезистом вверх. Далее следует положить фотошаблон напечатанной стороной вниз, накрыть этот пакет стеклом и хорошенько прижать.

Для этих целей можно использовать утяжелители но я применяю канцелярские зажимы для бумаги. Следует заметить, что грузики или зажимы не должны препятствовать перемещению заслонки. Да, следующий слой нашего бутерброда это заслонка которая должна закрывать все элементы фотошаблона кроме крайнего (например 10-го). Один крайний элемент фотошаблона должен оставаться открытым.

Таким образом девять элементов будут находиться закрытыми заслонкой и следовательно УФ лучи от лампы на них попадать не будут.

Располагаем Ультрафиолетовую лампу над нашей композицией на расстоянии допустим 10 см (на данный момент это не так важно но этот момент может быть потом откорректирован по результатам эксперимента). Засекаем 5 минут и включаем УФ лампу.

Через каждые 30 секунд заслонку смещаем, открывая тем самым следующий элемент рисунка. Таким образом получится, что 10-ый элемент получит максимальное время засветки, 9-ый элемент будет засвечен 4 минуты 30 секунд, 8-ой — 4 ровно и т.д. Первый элемент рисунка будет светиться всего 30 секунд.

Уже после окончания засветки становится понятно, элементы которые были недосвечены будут проявляться меньше всего. Элементы которые получили достаточную дозу ультрафиолета изменят свой цвет на ярко фиолетовый. В тоже время следует обратить внимание, что участки рисунка, закрытые фотошаблоном не должны менять свой цвет. Если это происходит то это означает что рисунок фотошаблона не достаточно плотный и ультрафиолетовые лучи все-таки попадают на фоторезист. Но даже если ваш фотошаблон не идеален не все потеряно, можно найти компромисс между недосвеченными и пересвеченными участками. Но окончательное решение будем принимать только после проявления фоторезиста.

Проявление фоторезиста

Пришел этап проявления фоторезиста. Для этого примерно чайную ложку кальцинированной соды разводим в литре воды и хорошенько размешиваем. И теперь кладем в эту ванну наш засвеченный бутерброт.

В процессе проявки следует периодически вытаскивать плату из раствора и промывать в холодной проточной воде. При этом ситуацию нужно держать под контролем. Нужно дождаться момента когда защищенные элементы (элементы которые были закрыты фотошаблоном) окончательно растворятся в растворе но при этом засвеченные участки будут четкими и контрастными. Таким образом мы находим элемент который нас больше всего устраивает. А так как мы знаем сколько времени светился каждый элемент то без труда определяем требуемую дозу облучения.

Для чистоты эксперимента стоит эту процедуру повторить еще раз и убедиться в повторяемости результата.

После проведения всей этой процедуры я выяснил, что в моем случае время засветки должно составлять 4 минуты. Честно сказать были некоторые огрехи при наложении фотошаблона. Когда фотошаблон распечатал он оказался на удивление длинным (простирался по всей длине листа А4). Это я потом обнаружил что рисунок распечатался в масштабе 212%. При наложении пришлось ограничиться 5-ю элементами из линейки фотошаблона так как прижимное стекло не могло охватить всей прощади.

Хотя фото получилось не очень качественное но по изображению можно заметить, что элементы под номером 1 и 2 более блеклые чем элементы под номерами 3 и 4. Время засветки элементов 3 и 4 соответствует 4 и 5 минут соответственно. Да, как видите, я перемещал заслонку через каждую минуту, всему виной неправильный масштаб.

Чтож дорогие друзья а на этом у меня все, желаю вам успехов во всех своих начинаниях и будьте в позитиве! Обязательно подписывайтесь на обновления и до новых встреч!

Существует много технологий изготовления печатных плат, доступных любителям. Каждые имеют свои плюсы и минусы.
Я пробовал следующие:

На заре своего увлечения радиолюбительством платы я делал с помощью рисования обычным стержнем от ручки. Из наконечника иголкой выдавливался шарик, получался неплохой рейсфедер. Далее засасывался подходящий по вязкости лак и рисовались этим девайсом дорожки. Плюсы- необходимое оборудование практически у всех найдется под рукой, ничтожная стоимость технологии. Минусы - никакой автоматизации.

Потом у меня появился лазерный принтер и программы по разводке плат. Начались опыты по переводу рисунка платы с распечатки на текстолит. В технологии много нюансов: качество перевода зависит от материала и структуры бумаги, температуры утюга, материала и температуры запекания тонера, давления утюга на бумажно-текстолитовый бутерброд. В результате изысканий вывел для себя следующее: принтер HP LJ 1018, печатаем на тонкой мелованной бумаге, в моем случае это потрошенный журнал «Upgrade». Картридж используем только оригинальный, никаких заправок, ибо уменьшается плотность тонера. Плату шкурим нулевкой, далее переводим отпечаток утюгом, жарящим на максимуме, через 2 листа A4. И наконец под теплой водой стираем пальцем бумагу.
Плюсы технологии: минимальное время между распечаткой и получением платы, не нужна никакая химия, есть стимул читать журналы. Минусы: нестабильность технологии, зависимость от многих факторов, сложность получения больших плат с мелкими дорожками - вечно местами облезут, приходится плешь ретушировать. При некотором «везении» можно запороть поверхность утюга. Для стабильности накатки вместо утюга нужен дорогой ламинатор с регулировкой температуры, обычные дешевые не прогревают плату, отпечаток даже не прилипает.

Последняя освоенная мной технология, которая сразу показала качественный скачок в изготовлении плат - использование пленочного фоторезиста ...

Вкратце технология выглядит так: изготавливаем прозрачный негативный шаблон с рисунком платы, накатываем пленочный фоторезист на текстолит, прогоняем бутерброд через ламинатор (или проглаживаем утюгом) для закрепления, накладываем шаблон на плату, засвечиваем ультрафиолетовой лампой, отдираем лавсан и проявляем.

На первый взгляд выглядит слишком длинно, но зато компенсируется практически 100% результатом. Однако, чтобы получать стабильный результат, придется немного потратиться.

В первую очередь рекомендую приобрести ламинатор . Можно прикатывать пленку и утюгом, но как показывает практика, из-за неровностей платы и поверхности зачастую кое-где фоторезист не прикатывается и как результат - последующее отслоение дорожек в этом месте.

В МЕТРО или АШАНе самый дешевый ламинатор можно купить за 800-900р, а лучшего нам и не надо. Также ламинатор можно сделать из печки от принтера или копира, но это уже на любителя.

Абсолютно необходим принтер . Я использую лазерный, но подойдет и струйный. Картриджи для лазерных принтеров очень желательно использовать только «с нуля», заправленные, в силу худших параметров тонера, не обеспечивают нужной контрастности отпечатка, благодаря чему начинаются «пляски» с прецизионным подбором экспозиции и времени проявки. А это лишняя головная боль, которая портит радость от нашего хобби.

Стекло для прижима. Я распотрошил сервант. Вполне работоспособно.

Ультрафиолетовая лампа . Я использую 11W, без пускорегулятора, для настольного светильника, но вполне можно применить и обычные, «а-ля энергосберегайка» с цоколем под стандартный патрон.

Еще потребуется пленка для печати на вашем типе принтера, множество таковых производит, например, Lomond. Обычную бумагу с использованием различного рода «упрозрачинивателей» не рекомендую по причине массы негативных отзывов на форумах и недостаточной прозрачности получающейся гадости для ультрафиолета.

Ну и, конечно, сам фоторезист . Я использовал LIUXI и ПНФ-ВЩ. Из химии потребуется кальцинированная сода (в крайнем случае можно использовать и пищевую, но проявляться будет хуже и дольше) и какая-нибудь щелочь.

Фотовалик для накатки

Рулон фоторезиста, 30 см шириной

Отрезали кусок фоторезиста

У фоторезиста одна сторона из лавсана (сверху), блестящая, другая из полиэтилена, матовая (снизу).

Первым делом печатаем шаблон на пленке

Печатать надо зеркально, так как сторона, на которой печатаем, должна будет прилегать к плате при засветке. Некоторые типы пленок замечены в грехах термоусадки при лазерной печати, поэтому, если не уверены в качестве пленки, рекомендую предварительно прогнать ее через принтер распечатав «белый лист из word’а».

Готовый шаблон

Отдельно хочу предостеречь от засовывания в лазерный принтер чего попало - если пленка не рассчитана именно на лазерную печать, она может расплавиться в печке и намотаться на вал, в результате чего вы попадете в лучшем случае на замену валов и термопленки. Если совсем не терпится, попробуйте сначала прогнать неизвестную пленку, положив ее между бумажными листами и закрепив все строительным (не пленочным!) скотчем. Если не поморщится и к бумаге не прилипнет - можно использовать.

Далее нам нужно накатать фоторезист на плату

Обратите внимание на освещение в комнате. Не должно быть ярких источников рядом с рабочим местом. По опыту могу сказать, что на потолочный светильник из двух люминесцентных ламп по 36w резист особо не реагирует. Сначала берем необходимой длины заготовку текстолита. В предварительной ее обработке мнения расходятся, некоторые рекомендуют обезжиривать растворителями, другие наоборот, говорят, что после испарения растворителя остается много примесей, которые только вредят. Я обычно просто зашкуриваю нулевкой (особенно если текстолит старый) и промываю с мылом. После обработки пальцами плату лапать уже не рекомендуется.

Отдираем полиэтилен

Заготовка плавает в ванночке

Притапливаем фоторезист

Разглаживаем валиком

Кладем бутер в бумажную галку

Тянем через ламинатор (повторить 3 раза!)

Готовая заготовка

Далее приготавливаем небольшую ванночку с водой, в ней мы будем накатывать фоторезист на плату. Ванночку нужно предварительно помыть, ибо грязь, волосы и прочие плавающие артефакты в нашем процессе противопоказаны - там, где они попадут. Далее отрезаем нужный кусок фоторезиста и с уголка отрываем от него защитную полиэтиленовую пленку. Можно подцепить иголкой, но я использую заточенный пинцет для smd-компонентов.
Замечу, что пленочный фоторезист состоит из трех слоев: прозрачный лавсан, через который производится засветка, сам фоторезист и матовая полиэтиленовая защитная пленка. Так вот отдирать надо именно матовую, не перепутайте.
После того, как пленку оторвали, кидаем плату в ванночку с водой, затем сверху на нее притапливаем пленку фоторезиста. Аккуратно прижимаем его к плате и разглаживаем, так чтоб не было пузырей. Затем вынимаем что получилось, кладем на тряпочку и раскатываем пальцем (лучше валиком, я использую фотовалик) этот бутерброд, чтоб окончательно выгнать воду из-под пленки. В принципе, можно при некоторый сноровке накатывать и «насухую», но во-первых, под водой (если ванночку помыли) нет грязи и пыли, во вторых из-за липкости фоторезиста если вероятность, что образовавшийся в центре платы пузырик вам в итоге не удастся выгнать ни валиком, ни ламинатором. Отрывать же пленку нельзя, так что на сухую накатку у вас только одна попытка.

Далее отрезаем из бумаги кусок шириной чуть больше ширины платы, а длиной чуть больше двойной длины платы. Складываем его пополам и в получившуюся «галку» вкладываем плату. После этого бутерброд протягиваем через ламинатор. Протягивать надо 2-3 раза, иначе плата не успевает нормально прогреться. Без бумаги протягивать не рекомендую - фоторезист штука липкая, от ламинатора потом не отскребете.

Итак, у нас получилась заготовка, все готово для экспозиции

Кладем журнал, резиновый коврик или какую-то подобную прокладку на стол. На него кладем заготовку платы. На заготовку шаблон, стороной, на которой печатали, вниз. Это важно, иначе будут боковые засветки за счет значительной толщины пленки и преломления лучей в ней, как результат, тонкие дорожки получить не удастся.

Все готово к засветке

Засвечиваем

Вид сбоку

На все это сверху кладем стекло для прижима. Прижимать обязательно, иначе из-за неровностей некоторые области при экспонировании могут расплыться, расфокусироваться, получим брак. Ультрафиолетовую лампу располагаем на высоте 20-30 см над платой. Расстояние тоже важно с точки зрения боковой засветки, так как чем выше лампа, тем более перпендикулярно будут падать лучи на шаблон и меньше света пройдет сбоку под дорожку на шаблоне. Естественно, если вы делаете плату с шириной дорожки 0.8 мм, эти рекомендации можно не соблюдать. Но если нужно 0.1 мм, тут уже любая мелочь может испортить дело. Далее засветка. Я лампой 11w засвечиваю в течение 5 мин. Более мощными лампами достаточно будет светить существенно меньшее время.
В принципе, при хорошем заводском шаблоне даже длительный пересвет не испортит дело. Но если у вас заправленный картридж или же принтер дает недостаточно плотный и контрастный шаблон, придется экспериментировать. Если недосветите - рисунок смоется при проявке, если пересветите, рисунок вообще не проявится или, что чаще, между дорожками будет налет несмывающегося фоторезиста, который при травлении платы проявится как склеившиеся в кучу дорожки.

Дошли до проявки

Проявлять производители советуют в кальцинированной соде. Что характерно, не обманывают. Я также пробовал в обычной. Получается, но процесс идет дольше и при наличии мелких, порядка 0.2, расстояний между дорогами, незасвеченый фоторезист может не раствориться. Концентрация - пару столовых ложек соды на литр теплой воды. Перед купанием платы в проявителе не забываем оторвать сверху лавсановую пленку. Раствор имеет смысл помешивать, можно также кисточкой помахивать по плате для ускорения смыва неполимеризовавшегося фоторезиста.

Растворяем кальцинированную соду

Проявляем

Проявилось

Если вам повезло и с первого раза все получилось, как задумано, у вас должна получиться красивая плата, готовая для травления. Но может все пойти криво (по крайней мере я, когда начинал осваивать технологию, наделал много брака), тогда плату перед следующей попыткой (а равно как и после травления) надо очистить от слоя фоторезиста. Можно счистить его наждаком, но это неспортивно. Лучше применить раствор любой щелочи. У меня по случаю завалялся гидроксид натрия, им и смываю, но вполне подходит, к примеру, Крот, каустическая сода и разные мистерпроперы для очистки плит от жира. Опускаем плату в этот раствор и через несколько минут вся пленка фоторезиста аккуратно слазит.

Хранение

Фоторезист можно хранить в любом защищенном от света месте, например, завернутым в слой газет. Но лучше придумать к нему чехол.

Храню в этом тубусе

Из тубуса торчит фоторезист, справа затычка из пакета, обмотанного изолентой

Я для этого использую кусок канализационной трубы от раковины, который с одной стороны заделывается наглухо, а с другой - затыкается съемной заглушкой из плотно скомканного пакета, замотанного изолентой. В таком тубусе также хорошо перевозить фоторезит, не опасаясь помять по дороге.

Для засветки фоторезиста в домашних условиях, решил использовать сканер формата А4, который у меня благополучно «скон-чался», да и приобрести бу-шный для этой цели, например можно, начиная от 100 целковых (пачка сигарет дороже стоит, а неисправный и так могут отдать).
В общем решил вдохнуть в сканер "вторую жизнь", тем более, что там стоит кварцевое стекло, которое очень хорошо пропускает ультрафиолет (простое оконное, как нам известно - максимум 10%). Ещё преимущества данного способа - это равномерный прижим платы к стеклу крышкой сканера и постоянное расстояние до источника ультрафиолета, благодаря которому стаёт и постоянным время засветки, которое можно зафиксировать простым таймером.
В итоге вот что получилось:

Рисунок 1.
Приспособление для засветки ПП с фоторезистом.

Разобрал сканер, выкинул внутренности и установил на их место четыре лампы. Использовал для этой цели фурнитуру от обыкновенных люминесцентных ламп, только лампы установил УФ (все это продаётся в магазинах хоз. товаров). Может быть вполне хватило бы и двух ламп, платы всё равно не очень большие в основном, но, как говорится - запас не тянет, поэтому решил, что делать, так уж делать с видом на будущее (для платы формата А4), поэтому и установил четыре, да и время засветки в этом случае будет меньше.
Для управлением процессом засветки используюсь таймером с обратным отсчётом времени, который собрал на микроконтроллере PIC16F628. В итоге весь процесс засветки данной конструкции занимает 30-40 секунд....

Рисунок 2.
Конструкция устройства.

Кто-то может быть скажет, что можно было бы собрать таймер внутри сканера и не заморачиваться с корпусом. Не спорю, вполне кому-то подойдёт и этот вариант, но вдруг мне таймер будет нужен отдельно, для каких то других целей, поэтому решил делать его в собственном корпусе и в виде отдельной законченной конструкции.

Рисунок 3.
Схема таймера.

В интернете, если чуть покопаться, выложено много различных схем всевозможных таймеров. Я остановился на этой схеме, просто у меня PIC16F628 был в наличии, и я решил пустить его в дело.
Может быть Вам понравится другая схема таймера - это Ваш выбор, я просто рассказываю сам процесс, ну и даю описание своих конструкций.

Рисунок 4.
Схема таймера, силовая часть.

Рисунок 5.
Таймер в корпусе.

Рисунок 6.
Силовая часть.

Рисунок 7.
Платы и соединения.

Максимальное время, которое можно установить на таймере - 12 ч 00 м 00 с. После установки времени и нажатии кнопки "Пуск/Стоп" - включается нагрузка и начинается отсчёт времени в обратном порядке от установленного. За 10 секунд до окончания времени - подается короткий звуковой сигнал на «пищалку».
Когда остается 3 секунды до завершения времени - включается «пищалка» до окончания времени. По окончанию времени нагрузка выключается, время на таймере устанавливается то, которое было установлено в начале кнопками.

Теперь кратко опишу сам процесс изготовления печатных плат при помощи фоторезиста. Всё, что описано выше, предназначалось для упрощения данного процесса.
Для работы я использую плёночный негативный фоторезист. Негативный, значит шаблон для его засветки нужно печатать в негативе, то есть те места, где будут дорожки - должны быть прозрачные, а там, где дорожек (фольги) быть не должно - наносится тонер. Если Вы будете использовать позитивный фоторезист, то естественно фотошаблон нужно будет печатать в позитиве.

Распечатываем шаблон через программу для проектирования плат в негативе на прозрачной пленке (я применяю пленку "LOMOND" для струйных принтеров) на струйном принтере. Пробовал на лазерном, только получалось как-то блекло, черноты не было, и платы получались не совсем качественные.
Говорят, что можно гораздо улучшить качество таких плат, если напечатать на лазерном принтере два шаблона на плёнке, затем вырезать их и совместить (т.е. сделать из двух - один).
Ещё можно распечатать рисунок платы лазерным принтером на обычной бумаге. Чем тоньше бумага, тем лучше. Далее, для повышения контрастности (если она не достаточна) на доли секунды погрузить его в банку с растворителем (например автомобильный 647). Дать ему подсохнуть, и потом пропитать подсолнечным маслом, чтобы сделать прозрачным для ультрафиолета, правда я так не пробовал.

Подготавливаем заготовку нашей будущей платы по размерам чуть больше, чем требуется. Затем фольгу необходимо подготовить для приклеивания фоторезиста.
Как всё это делается - нет смысла повторяться, так как этот процесс описан на десятках сайтов. Просто наберите в поисковике "изготовление пп с помощью фоторезиста", и у Вас выскочит куча вариантов, после прочтения пары из них, у Вас наметится вариант, который подойдёт именно для Вас.

Будем считать, что плата уже подготовлена и фоторезист наклеен (или нанесён из баллончика) на нашу плату.
Прикладываем шаблон к плате. Как правило шаблон прилегает к плате плотно. И кладем на стекло сканера с УФ лампами. Засвечиваем. Убираем засвеченную заготовку в темное место и готовим раствор для проявления, в качестве которого я пользуюсь кальцинированной содой (продается в хоз. магазинах применяется для смягчения воды и стоит копейки).
Для этого чайную ложку соды с горкой, растворяем в литре воды (если плата большая), или ложку без горки в 0,5 литре воды.
Берем нашу плату из тёмного места, снимаем верхнюю защитную плёнку с фоторезиста и кладем её в наш раствор с разведенной содой и ждем примерно секунд 30. Потом берем кисточку и начинаем ей водить по нашей плате для того, что бы ускорить процесс смывания фоторезиста с ненужных нам участков. Там где фоторезист смылся, поверхность меди светлая и блестящая. После того как смыли весь ненужный фоторезист, вытаскиваем плату из раствора соды и промываем под струей воды.

Рисунок 8.
Печатная плата, подготовленная для травления.

После того как промыли, просушиваем плату. Осматриваем. Может такое случится что есть протравы (там, где фоторезист не был хорошо приклеен). Используем маркер для рисования печатных плат. Где необходимо ретушируем. На фото №8 видно, что там, где фоторезист не качественный, (срок годности у моего уже вышел) те места подретушированы чёрным маркером.

В прикреплении ниже, собраны файлы для изготовления таймера. Исходник, прошивка, пп.

Архив для статьи.

Всем доброго времени суток!

Небольшой обзор светодиодов, которые можно использовать для изготовления печатных плат с помощью фоторезиста, а также для травления рисунка на ножах, молотках и пр.
(Альтернатива УФ-лампе.)

Готовых печатных плат в обзоре не будет, но будут результаты нескольких экспериментов, и пример готового устройства из этих светодиодов.

Решил перейти от метода изготовления печатной платы с помощью маркера к более продвинутому методу с использованием фоторезиста.

Для тех, кто не знаком с этой темой:

Кратко о технологии:

Фоторезист - светочувствительный материал, который реагирует на световые волны в определенном спектре, в данном случае на ультрафиолет.
Бывает в виде пленки, в жидком виде в аэрозольном баллончике, пастообразном, как например паяльная маска.

Кратко об изготовлении печатной платы:

1 - Берем покрытый медной фольгой текстолит и наносим на нее фоторезист (в моем случае пленку);
2 - изготавливаем фотошаблон (печатаем на принтере на прозрачной пленке или бумаге);
3 - прикладываем шаблон к заготовке и светим ультрафиолетом;
4 - проявляем в растворе проявителя (в моем случае кальцинированной соды);

В местах которые затенялись шаблоном фоторезист смывается (или наоборот только там и остается. Зависит от типа фоторезиста).

5 - травим плату в специальном растворе.

На участках не покрытых фоторезистом металл съедается, но остается под слоем фоторезиста, в соответствии с рисунком фотошаблона.

6 - смываем фоторезист.

Плата готова, можно лудить-паять.

Подробнее писать не буду, вот нагляднее:

Прочие металлические предметы:

В оффлайне ультрафиолетовой лампы я не нашел, а стоимость заказа в наших интернет-магазинах с учетом доставки приближалась к 500 рублям, поэтому было решено заказать пару сотен УФ-светодиодов в Китае для изготовления из них матрицы. По деньгам вышло примерно то же на то же, но применение светодиодов на мой взгляд имеет несколько преимуществ:

Более направленный световой поток, более мощный (т.к. светит в одну сторону, а не везде и вокруг как лампа), а значит меньше боковая засветка и меньшее время экспонирования,
- прочнее хрупкой стеклянной лампы.

На момент заказа данный лот был одним из самых дешевых. У продавца почти всегда стоит скидка на этот товар, поэтому если ее не увидите советую подождать пока он не поставит ее снова.

Итак. Заказывал в конце ноября, получил в начале января.
Было заказано 200 светодиодов, столько и пришло.
Как был упакован весь заказ уже не вспомню, но каждая сотня светодиодов была упакован в антистатический пакетик.

Вот так светит один светодиод:

Насколько он ультрафиолетовый и каков спектр его излучения я не знаю. Но работает он так, как мне нужно.

Светодиоды были установлены на панель из оргстекла, в отверстия диаметром 5 мм, закреплены термоклеем. 12 рядов по 16 светодиодов, 192 шт. всего. Расстояние между центрами отверстий 12,5 мм. Получается прямоугольная область 150 х 200 (мм).

Светодиоды имеют диаметр ~5 мм возле юбки, со стороны «линзы» диаметр чуть меньше ~4,5 мм, по бортику ~ 5,5 мм. Светодиод вставляется до упора бортиком в поверхность панели, что позволяет установить его перпендикулярно ее поверхности.
Однако не во всех светодиодах кристалл располагается строго на оптической оси линзы.

Сделал корпус, запаял и получилось вот это:

Экспериментальным путем было установлено, что рабочее напряжение данных светодиодов 3,2 В, разброс между различными экземплярами невелик.
Продавцом заявляется рабочий ток в 20 мА.
Вся матрица работает от 12 В. Светодиоды подключены группами по 3 шт. плюс ограничительный резистор на 120 Ом.
Итого 64 группы. И расчетный суммарный ток 1,28 А.

После того, как я закупил все детали пришло понимание, что хорошо бы ограничить ток ниже 20 мА - кто его знает насколько описание продавца соответствует действительности? Хотел было подключать матрицу через диод, чтобы на нем падало некоторое напряжение и ток был бы поменьше, но оказалось, что напряжение на блоке питания, выделенном для работы с этой конструкцией, под нагрузкой просаживается до 11,6 В., и рабочий ток получается ~ 16,6 мА. Так и оставил.

Для лучшего охлаждения светодиодов ножки у них укорачивать не стал. Сколь-нибудь сильного нагрева диодов я не заметил, сама панель с диодами чуть теплая, а корпус холодный. Правда дольше, чем на 10 минут устройство не включалось.

Сделал несколько фото для оценки равномерности освещения (но вот забыл установить ручные настройки и нащелкал все автоматом, немного поправил в редакторе):

Нарисованный на листе А4 прямоугольник имеет размеры 200х150 (мм).

Расстояние от матрицы до бумаги ~12 см.

Освоение всего процесса производил с помощью тестового шаблона. Шаблон был нарисован в графическом редакторе и распечатан на прозрачной пленке лазерным принтером (ссылка на шаблон в конце обзора). Самые тонкие линии на шаблоне должны были быть 0,1 мм. Но для принтера распечатать такой шаблон оказалось не по зубам - несколько линий 0,1 мм сливались в одну, да и размер более толстых линий наверняка немного ушел. Оценить качество шаблона мне нечем, довольствуюсь тем, что имею.

Использовал фоторезист Ardyl Alpha 340, пленочный негативный.

Плату перед наклейкой пленки очищал губкой для посуды (двуслойной), жестким слоем с моющим средством. Обезжиривал изопропиловым спиртом.

Наклеивал «на сухую», «прижигал» феном для волос.

Шаблон крепил к заготовке скотчем, а прижимался он прослойкой воды.

Вот каких результатов мне удалось добиться:

Время засветки составляло 20 секунд.

Цифры справа - толщина дорожек, расстояние между ними такое же (расчетное, не беря во внимание точность принтера).
Видно, что в одном месте перемычку между двумя линиями - скорее всего пылинка попала. Да, такая вот мелочь, попробую в следующий раз наклеивать фоторезист под струей воды.

Выше я привел самый лучший результат, которого я смог добиться.
И на нем видно, на что можно рассчитывать используя фоторезист.

Другие примеры моих экспериментов доступны по ссылке - .

В них то, что получалось при засветке с разного расстояния от заготовки и при различных значениях времени засветки.

Так как ни какого устройства в настоящее время я не собираю, то публикую в обзоре только эти результаты. А если ждать пока я чего-нибудь соберу, то увеличивается вероятность того, что продавец будет отправлять товар уже из совсем другой партии.

Ну что сказать? Товаром я доволен. К покупке рекомендую.

Несмотря на невысокую стоимость светодиодов сэкономить тут врят-ли получиться - стоимость светодиодов плюс стоимость остальных материалов скорее всего будет сопоставима со стоимостью ультрафиолетовой лампы и доставки (как в моем случае). Да и возится со всем этим еще. Я это устройство делал недели две, по вечерам после работы и остальных дел.

С лампой проще - купил, вкрутил (если есть куда) и используешь. Места занимает меньше.
Ну это если не рассматривать изготовление подобной «люстры» из ламп.

Зато время экспонирования при использовании диодов заметно меньше. И если при засветке фоторезиста разница может и не существенна, то при засветке маски эта разница должна быть заметнее (насколько мне известно маску засвечивать сильно дольше, чем фоторезист, сам не пробовал).

Что использовалось:

Принтер Xerox 3010 (тонер-картридж новый);
- пленочный фоторезист Ordyl Alpha 340;
- прозрачная пленка Lomond 0701415;
- проявитель - кальцинированная сода;
- раствор травления - лимонная кислота с перекисью.

Ну вроде все, о чем хотел поведать.

UPD: Для уменьшения боковой засветки брал оргстекло потолще (5 мм, толще у меня нет), чтобы убрать свет от средней части светодиода, а внешнюю сторону окрасил черной краской.

UPD_2: Ножки у светодиодов не откусывал для лучшего охлаждения - дольше прослужат.

UPD_3: Светодиодные ленты не использовал из-за того, что на них устанавливаются диоды с широким углом рассеивания - боковая засветка будет больше, чем у обозреваемых. Во всяком случае других лент я не видел.

Планирую купить +63 Добавить в избранное Обзор понравился +83 +146

Что нам нужно:

• Фоторезист пленочный негативный (например в AliExpress)
• ПК и (как вариант SL5-SL6)
• Прозрачная пленка для струйного или лазерного принтера (например такая)
• Принтер (для соответствующей пленки - у кого какой)
• Фольгированный стеклотекстолит
• Бумага (обыкновенная) и стирательная резинка
• Острый предмет (иголка, скальпель и т.п.)
• Ультрафиолетовая лампа
• Кальцинированная сода (пищевая не подойдет)
• Ровные руки

Итак, пленочный негативный фоторезист являет собой полимерный светочувствительный материал, покрытый с обеих сторон тонкой защитной пленкой (такой бутерброд на рис. 1). Воздействие света на него либо разрушает полимер (позитивный фоторезист), или, наоборот, вызывает его полимеризацию и понижает его растворимость в специальном растворителе (негативный фоторезист). При последующей обработке происходит травление в «окнах», образованных засвеченными (позитивный фоторезист) или не засвеченными (негативный фоторезист) участками полимера.

Например, имеется готовая разводка некого девайса (пусть в ):

Для изготовления печатной платы необходимо сначала изготовить фотошаблон для фоторезиста. Для этого:

1. лезем в меню "Файл"->"Печать"
2. отключаем печать ненужных слоев
3. масштаб 1:1
4. и ставим галку "Негатив" (если забыли поставить и пустили в печать на принтер - придется перепечатывать)!!!
5. на прозрачную пленку нужно выбросить побольше краски. Поэтому, лезем в настройки принтера и выставляем:
   1. качество печати: очень высокое
   2. тип печати: черно-белый
   3. если есть другие настройки - смотрим сами

Еще раз проверяем п. 2-4 и посылаем шаблон на печать (см. рисунки ниже).

После – проверяем наш шаблон на прозрачность – рисунок должен быть четким и не просвечиваться (если сквозь него все видно – плохо дело – можно пустить его еще раз на печать или напечатать новый (изменив настройки печать принтера))

Вот результат:

А пока наш шаблон подсыхает (не оставляйте на нем свои отпечатки), подготовим основу для нанесения фоторезиста - фольгу текстолита. Для этого, медное покрытие текстолита надо зачистить и обезжирить: берем нужного размера текстолит и протираем медный слой стирательной резинкой, дабы удалить грязь с меди. Всё, трогать пальцами эту часть текстолита НЕЛЬЗЯ! Чтобы на фольге не осталось частиц резинки и снова не замазать ее жирными руками, медь стоит чуть полирнуть до блеска бумагой (но НЕ НАЖДАЧНОЙ!).

Далее берем наш фоторезист (тот, который рулончик). Отрезаем нужный кусок и прячем рулон куда подальше от света (иначе – со временем может засветиться и целый рулон пропадет). Нужно НЕМНОГО подцепить матовую защитною пленку (она находиться с внутренней стороны рулона см. рис.) с помощью иголки, например.

Не трогайте пальцами той части фоторезиста, с которой сдираем пленку, иначе он не прилипнет к меди .
Теперь легким движением руки прикладываем фоторезист к плате, прижимаем и постепенно снимаем матовую пленку (фото). Аккуратно разглаживаем все это дело (фоторезист должен прилипнуть весь и чтоб без пузырьков и т. п., после разглаживания плату можно положить между страницами книги и крепко прижать)

Пока мы лепили фоторезист к меди, наш фотошаблон успел высохнуть (надеюсь). Теперь прикладываем его к плате с фоторезистом (стороной, где напечатано, к фоторезисту – если печатали не зеркальный шаблон). Выравниваем шаблон по краям платы и кладем на него стекло (шаблон должен быть плотно прижат к плате, иначе может засветиться то, что не должно засвечиваться)
Теперь ставим ультрафиолетовую лампу на уровне 10-15 см над платой и засвечиваем наш фоторезист приблизительно на 7 минут.

Снимаем фотошаблон и сдираем прозрачную пленку с платы (фоторезиста). Эту операцию нужно проводить аккуратно, чтобы не содрать и сам фоторезист с платы.

Теперь нужно проявить наш фоторезист. Для этого замачиваем нашу плату в растворе кальцинированной соды на 30 секунд. Легкими движениями зубной щетки по поверхности платы смываем остатки не засвеченного фоторезиста (при этом окунаем плату в раствор соды). Когда будет четко видна медь, промываем плату обычной водой и пусть просыхает.

Какие могут возникнуть проблемы?

Если остается фоторезист, там, где его быть не должно, значит:

• Либо пересветили ультрафиолетом,
• Либо сделали плохой фотошаблон и через него ультрафиолет засвечивал все
• Фотошаблон плохо был прижат к фоторезисту (в этом случае дорожки могу быть шире нужного)

Если при проявке фоторезиста сдираются сами дорожки, то:

• Фоторезист плохо пристал к меди -> медь плохо подготовлена (жирная, грязная и т. п. или фоторезист битый (у меня такого не было, но всякое может быть))
• Нужно ЛЕГЧЕ тереть зубной щеткой
• Передержали плату в воде (растворе) – фоторезист ведь к меди не на суперклей клеился.

Ну и если фоторезист при проявке смывается полностью – значит недосветили УФ лампой

А далее все как по сценарию: хлорное железо…вытравливаем…смываем остатки железа…фоторезист можно снять ножом, а можно и растворителем (что есть гораздо легче), а можно оставить как защитное покрытие дорожек (если можно так выразиться).

С первого раза может выйти кривовато, но с практикой – приходит мастерство. Удачи!