Как изготовить печатную плату в домашних условиях

Гипофосфит меди (раствор активатора)

Дигидрат гипофосфит диаминмеди два

Раствор: Гипофосфит кальция (кальций фосфорноватистокислый) — 20 гр. [Ca(PH2O2)2] Медный купорос (Медь 2 сернокислая 5вод) — 25 гр. [CuSO4·5H2O] (кстати в магазинах для садоводов продается) Аммиак (аптечный 10%), = 10%-й водный раствор гидроксида аммония — 50 мл. (NH3+H20) Дистиллированная вода 100 мл. Моющее средство «Капля» — 3 гр. (вода, ПАВ, хлорид натрия, консервант, парфюмерная композиция, лимонная кислота, СИ 19140, 42090)

1. Медный купорос 25гр + вода 50ml = долго (+осадок) 2. Гипофосфит кальция 15гр + вода 50ml = долго 3. 1 вливаем в 2. (перемешать) = +осадок 4. фильтр (осадок выкинуть) 5. + 50 мл. аптечного 10% аммиака 6. + 5 грамм гипофосфита кальция 7. + моющее средство (жидкое мыло)- 3 гр

Плату зачищаем с абразивным моющим средством без фанатизма, промываем тщательно.

По окончании промывки вода должна «липнуть» к заготовке, стекая с нее крайне неохотно.

Тщательно стряхиваем, опускаем в активатор горизонтально , не касаемся дна.

Несколько раз 2-3 сек вынимаем горизонтально на поверхностью.

Жидкость должна равномерно затечь во все отверстия

Наклоняем и краем касаемся края емкости, чтобы излишки активатора стекли обратно (без фанатизма).

Закрывает емкость с активатором наклоняем под разными углами, стараясь дать возможность активатору растечься как можно равномернее.

Потом кладем в печку выставляем 125С и держим 12-15 минут.

Потом 175С и держим 7-8минут открываем дверку и даем остыть мин до 100С.

Моющим средством без абразива и мягкой губкой легко отмываем (пока без воды).

Мочалкой продавливаем моющее средство сквозь все отверстия спокойно не торопясь , стараясь ничего не пропустить.

Далее струей воды, промываем все отверстия. не нужно отмывать все до единого пятна.

Активатор храниться долго, главное чтобы аммиак из него не испарился, то есть храним герметично (в темноте). Значит емкость лучше — бутылка где минимум не занятого жидкостью пространства. У меня хранился на балконе месяц до -10С доходило. Раз 10 пользовался без проблем (свойства активатора сохранялись).

Активатор стабилен и может храниться долгое время. В процессе использования нужно следить за тем, что бы на дне все время был осадок гипофосфита кальция и при необходимости досыпать пару грамм. Если этого не делать, могут появляться неметаллизированные отверстия.

Экспонирование.

Плату, покрытую фоторезистом, необходимо подвергнуть облучению ультрафиолетовым излучением через фотошаблон, используя УФ-установку. При экспонировании можно использовать стандартные флуоресцентные лампы и УФ камеры. Для маленькой ПП — две или четыре 8-ваттных 12″ ламп будет достаточно, для больших (А3) идеально использовать четыре 15″ 15 ваттных ламп. Чтобы определить расстояние от стекла до лампы при экспонировании, поместите лист кальки на стекле и отрегулируйте расстояние, чтобы получить необходимый уровень освещения поверхности бумаги. Необходимые вам УФ лампы продают или как сменная деталь для установки, применяемой в медицине, или лампы «черного света» для освещения дискотек. Они окрашены в белый или иногда в черный/синий цвет и светятся фиолетовым светом, который делает бумагу флуоресцентной (она начинает ярко светиться). НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ коротковолновые УФ лампы, похожие на стираемые программируемые ПЗУ или бактерицидные лампы, которые имеют чистые стекла. Они испускают коротковолновое УФ излучение, которое может вызвать повреждение кожи и глаз, и не подходит для производства ПП. Установку экспонирования можно оборудовать таймером, высвечивающим длительность воздействия излучения на ПП, предел его измерения должен быть от 2 до 10 минут с шагом 30 с. Неплохо было бы снабдить таймер звуковым сигналом, сообщающим об окончании времени экспонирования. Идеально было бы использовать механический или электронный таймер для микроволновой печи. Вам придется экспериментировать, чтобы подобрать требуемое время экспонирования. Попробуйте провести экспонирование через каждые 30с, начиная с 20 секунд и заканчивая 10 минутами. Проявите ПП и сравните полученные разрешения. Заметьте, что при передержке изображение получается лучше, чем при недостаточном облучении. Итак, для проведения экспонирования односторонней ПП поверните фотошаблон печатной стороной вверх на стекле установки, удалите защитную пленку и положите ПП чувствительной стороной вниз поверх фотошаблона. ПП должна быть прижата к стеклу, чтобы получить минимальный зазор для лучшего разрешения. Этого можно достичь либо положив на поверхность ПП какой-нибудь груз, либо присоединив к УФ-установки навесную крышку с каучуковым уплотнением, которая прижимает ПП к стеклу. В некоторых установках для лучшего контакта ПП фиксируют созданием вакуума под крышкой с помощью маленького вакуумного насоса. При экспонировании двухсторонней платы сторона фотошаблона с тонером (более шершавая) прикладывается к стороне припоя ПП нормально, а к противоположной стороне (где будут размещаться компоненты) — зеркально. Приложив фотошаблоны печатной стороной друг к другу и совместив их, проверьте, чтобы все области пленки совпадали. Для этого удобно использовать столик с подсветкой, но он может быть заменен обычным дневным светом, если совмещать фотошаблоны на поверхности окна. Если при печати была потернеа координатная точность, это может привести к рассовмещению изображения с отверстиями, постарайтесь совместить пленки по среднему значению ошибки, следя за тем, чтобы переходные отверстия не выходили за края контактных площадок. После того как фотошаблоны соединены и правильно выровнены, прикрепите их к поверхности ПП скотчем в двух местах на противоположных сторонах листа (если плата большая — то по 3-м сторонам) на расстоянии 10 мм от края пластины. Оставлять промежуток между скрепками и краем ПП важно, т.к. это предотвратит повреждение кромки изображения. Используйте скрепки самого маленького размера, который сможете отыскать, чтобы толщина скрепки была не намного толще ПП. Проэкспонируйте каждую сторону ПП по очереди. После облучения ПП вы сможете увидеть изображение топологии на пленке фоторезиста. Наконец можно отметить, что короткое воздействие излучения на глаза не приносит вреда, но человек может почувствовать дискомфорт, особенно при использовании мощных ламп. Для рамы установки лучше использовать стекло, а не пластик, т.к. оно более жесткое и в меньшей степени подвержено появлению трещин при контакте. Можно комбинировать УФ лампы и трубки белого света. Если у вас бывает много заказов на производство двухсторонних плат, то дешевле было бы приобрести установку двухстороннего экспонирования, где ПП помещаются между двумя световыми источниками, и излучению подвергаются обе стороны ПП одновременно.

электролиз

Раствор: 10 гр. медного купороса растворяется в 100 мл. воды туда доливаем 1см3 (=1мл) серной кислоты (электролит для свинцовых автомобильных аккумуляторов) = раствор серной кислоты

Блескообразующую добавку RV-T по возможности.

Электроды надо закрывать полностью

Емкость: посередине катод — МИНУС(наша плата), двигается влево / вправо (ардуина + серво двигатель на пластмассовых внутренностях CD ROMа) по бокам анод — это ПЛЮС .

Даем ток 2А из расчета на 1дм2 платы. Моя первая установка для электролиза выглядела так:

Электролит живет долго, главное следить за его чистотой (фильтровать, через ватные диски или марлю). Электролит у меня хранится в обычной пластмассовом пищевом контейнере (хранить можно где угодно).

Использовать печку для приготовления пищи понятно нельзя. Пробовал нагревать плату на плите и по неопытности пережарил плату вплоть до размягчения текстолита — вонь была ужасная. Пришлось купить обычную печку 25$ (до 250С) и сразу процесс пошел в правильном направлении. Результат после 10мин электролиза. К сожалению МИНУС был подан только на одну сторону платы (вторая была без потенциала), но надо признаться все очень даже обнадеживающе :

дырки 1мм

дырки 0.4мм

Фоткал подсвечивая снизу фонариком.

В результате надо сделать вывод, что медь в дырках осаждается, хотя и не достаточно равномерно (есть заметные проплешины).

Не нужным эффектом является также осаждение меди на всей плоской поверхности платы, увеличивая и без того достаточную толщину меди 0.35мм. Дело в том , что медь расходуется довольно интенсивно и Анод на глазах исчезает.

Может быть имеет смысл все закрывать маской из чего нибудь и оставлять только дырки?

Материал фотошаблона.

Речь идет не об использовании фотошаблона средней прозрачности — поскольку для ультрафиолетового излучения достаточно будет полупрозрачного, это не существенно, т.к. для менее прозрачного материала время экспонирования увеличивается совсем немного. Разборчивость линий, непрозрачность черных областей и скорость высыхание тонера/чернил являются намного важнее. Возможные альтернативы при печати фотошаблона: Прозрачная ацетатная пленка (OHP)

— может показаться, что это наиболее очевидная альтернатива, но эта замена может дорого обойтись. Материал имеет свойство изгибаться или искажаться от нагрева лазерным принтером, и тонер/чернила могут потрескаться и легко осыпаться. НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ
Полиэфирная чертежная пленка
— хорошая, но дорогая, прекрасная размерная стабильность. Шершавая поверхность хорошо удерживает чернила или тонер. При использовании лазерного принтера необходимо брать толстую пленку, т.к. при нагревании тонкая пленка подвержена короблению. Но даже толстая пленка может деформироваться под действием некоторых принтеров. Не рекомендуется, но применение возможно.
Калька.
Берите максимальную толщину, какую сможете найти — не менее 90 грамм на кв. метр (если возьмете тоньше, то она может покоробиться), 120 грамм на кв. метр будет даже лучше, но её труднее найти. Это недорого, и без особого труда можно достать в офисах. Калька обладает хорошей проницаемостью для ультрафиолетового излучения и по способности удерживать чернила близка к чертежной пленке, а по свойствам не искажаться при нагреве даже превосходит.

ручная металлизация без химии

LPKF рекламирует чудо пасту для металлизации отверстий без химии, т.е. без электролиза. Просто втираем пасту в отверстия и греем плату. Но найти в интернете в открытом доступе нельзя , на али тоже естественно нет.

По запросу прислали цены для России такие:

Полный набор: 115790 Базовый набор для металлизации ProConduct € 970,00.

Или его компоненты:

116110 Паста полимерная для ProConduct 20х2,9гр. € 222,00

116159 ProConduct foil consumable set (Пленки) € 109,36

115891 LPKF — Cleaner for ProConduct(Очиститель) € 37,38

Резка.

Если вы производите ПП серийно, вам понадобится для резки гильотинные ножницы (стоят они около 150 у.е.). Обычные пилы быстро тупятся, за исключением пил с карбидовым покрытием, а пыль во время пилки может вызвать раздражение кожи. Пилой можно случайно повредить защитную пленку и разрушить проводники на готовой плате. Если вы хотите пользоваться гильотинными ножницами, то будьте очень осторожны при отрезании платы, помните, что лезвие очень острое. Если вам надо отрезать плату по сложному контуру, то это можно сделать либо просверлив много маленький отверстий и отломав ПП по полученным перфорациям, либо с помощью лобзика или маленькой ножовки, но приготовьтесь часто менять лезвие. Практически можно сделать угловой срез и гильотинными ножницами, но будьте очень осторожны.

Какие ключевые слова ищем в интернете

Pcb plating foil protection film hot air convection oven pcb plating paste plumber conductive copper paste electrically conductive paste Carbon Conductive Assembly Paste Through-Hole Plating With Rivets Chemical-Free Through-Hole Plating Through-Hole Electroplating Galvanization liquid tin Immerse tin plating

No-clean, lead-free solder paste is a modified rosin based paste, which allows repeatability and consistency. The Patented Nihon Superior nickel stabilized tin/copper eutectic alloy has a melting point of 227°C. Size: 250 gram jar

AFAIK — металлорезист

Проявление

Главное, что нужно сказать про эту операцию, — НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ГИДРООКИСЬ НАТРИЯ при проявке фоторезиста. Это вещество совершенно не подходит для проявления ПП — помимо едкости раствора, к его недостаткам можно отнести сильную чувствительность к перемене температуры и концентрации, а также нестойкость. Это вещество слишком слабое, чтобы проявить все изображение и слишком сильное, чтобы растворить фоторезист. Т.е. с помощью этого раствора невозможно получить приемлемый результат, особенно если вы устроили свою лабораторию в помещении с частой сменой температуры (гараж, навес и т.п.). Намного лучше в качестве проявителя раствор, произведенный на основе эфира кремневой кислоты, который продается в виде жидкого концентрата. Его химический состав — Na2SiO3*5H2O. Это вещество обладает огромным числом достоинств. Наиболее важным является то, что в нем очень трудно передержать ПП. Вы можете оставить ПП на точно не фиксированное время. Это также означает, что он почти не изменяет своих свойств при перепадах температуры — нет риска распада при увеличении температуры. Этот раствор также имеет очень большой срок хранения, и его концентрация сохраняется постоянной не менее пары лет. Отсутствие проблемы передержки в растворе позволит вам увеличить его концентрацию для уменьшения времени проявления ПП. Рекомендуется смешивать 1 часть концентрата со 180 частями воды, т.е. в 200 мл воды содержится чуть более 1,7 гр. силиката, но возможно сделать более концентрированную смесь, чтобы изображение проявлялось примерно за 5 с без риска разрушения поверхности при передержке, при невозможности приобретения силиката натрия, можно использовать углекислый натрий или калий (Na2СO3). Вы можете контролировать процесс проявки погружением ПП в хлорид железа на очень короткое время — медь тотчас же потускнеет, при этом можно различить форму линий изображения. Если остаются блестящие участки или промежутки между линиями расплывчаты, промойте плату и подержите в проявочном растворе еще несколько секунд. На поверхности недодержанной ПП может остаться тонкий слой резиста, не удаленный растворителем. Чтобы удалить остатки пленки нужно мягко протереть ПП бумажным полотенцем, шероховатость которого достаточна, чтобы удалить фоторезист без повреждения проводников. Вы можете использовать либо фотолитографическую проявочную ванну, либо вертикальный бак для проявки — ванна удобна тем, что она позволяет контролировать процесс проявки, не вынимая ПП из раствора. Вам не понадобятся нагреваемые ванны или баки, если температура раствора будет поддерживаться не меньше 15 градусов. Еще один рецепт проявочного раствора: Взять 200 мл «жидкого стекла», добавить 800 мл дистиллированной воды и размешайте. Затем к этой смеси добавьте 400 г гидроксида натрия. Меры предосторожности: Никогда не берите твердый гидроксид натрия руками, используйте перчатки. При растворении гидроксида натрия в воде выделяется большое количество тепла, поэтому растворять его надо небольшими порциями. Если раствор стал слишком горячим, то прежде чем добавить очередную порцию порошка, дайте ему остыть. Раствор очень едкий, и поэтому при работе с ним необходимо надеть защитные очки. Жидкое стекло также известно как » раствор силиката натрия» и » яичный консерватор». Оно используется для чистки водосточных труб и продается в любом хозяйственном магазине. Этот раствор нельзя сделать простым растворением твердого силиката натрия. Описанный выше проявочный раствор имеет такую же интенсивность, как и концентрат, и поэтому его необходимо разбавлять — на 1 часть концентрата 4-8 частей воды в зависимости от используемого резиста и температуры.