Печатная плата фоторезистом. Печатные платы на основе фоторезиста: технология изготовления и преимущества

Как изготовить печатные платы с помощью фоторезиста в домашних условиях. Какие материалы и оборудование необходимы для этого процесса. Каковы преимущества фоторезистивной технологии по сравнению с другими методами.

Содержание

Что такое фоторезист и как он применяется для изготовления печатных плат

Фоторезист — это светочувствительный материал, который используется в производстве печатных плат. Он позволяет переносить рисунок схемы на медную поверхность платы с помощью фотолитографии. Существует два основных типа фоторезиста:

Негативный фоторезист — участки, подвергшиеся воздействию света, становятся нерастворимыми. Неэкспонированные участки смываются при проявке.
Позитивный фоторезист — наоборот, засвеченные участки растворяются при проявке, а незасвеченные остаются.

Применение фоторезиста позволяет получить очень точный и четкий рисунок схемы на плате. Это дает возможность изготавливать платы с высокой плотностью монтажа и тонкими проводниками.

Необходимые материалы и оборудование для изготовления печатных плат на фоторезисте

Для изготовления печатных плат с помощью фоторезиста потребуются следующие материалы и оборудование:

Фольгированный стеклотекстолит
Пленочный фоторезист (негативный или позитивный)
Ультрафиолетовая лампа для экспонирования
Прозрачная пленка для печати фотошаблона
Проявитель для фоторезиста
Травитель для меди (например, хлорное железо)
Ацетон для удаления фоторезиста
Компьютер и принтер для изготовления фотошаблона

Также понадобятся различные емкости, перчатки, пинцет и другие вспомогательные инструменты. Важно соблюдать технику безопасности при работе с химикатами.

Пошаговый процесс изготовления печатной платы с применением фоторезиста

Процесс изготовления печатной платы с помощью фоторезиста включает следующие основные этапы:

Разработка схемы платы в специальной программе
Печать фотошаблона на прозрачной пленке
Нанесение фоторезиста на фольгированный стеклотекстолит

Экспонирование фоторезиста через фотошаблон
Проявление фоторезиста
Травление меди
Удаление оставшегося фоторезиста
Сверление отверстий и монтаж компонентов

Рассмотрим подробнее некоторые ключевые этапы этого процесса.

Подготовка фотошаблона

Фотошаблон представляет собой изображение будущей платы, напечатанное на прозрачной пленке. Его можно изготовить следующим образом:

Разработать схему платы в специальной программе (например, Sprint Layout)
Распечатать изображение на лазерном принтере на специальной пленке
Для повышения контрастности можно напечатать несколько копий и совместить их

Качество фотошаблона напрямую влияет на точность изготовления платы, поэтому важно добиться максимальной четкости изображения.

Экспонирование фоторезиста

Экспонирование — ключевой этап переноса изображения на плату. Оно выполняется следующим образом:

Фотошаблон накладывается на плату с нанесенным фоторезистом
Сверху прижимается стекло для плотного контакта
Производится засветка ультрафиолетовой лампой в течение нескольких минут

Время экспонирования зависит от типа фоторезиста и мощности лампы. Его необходимо подобрать экспериментально для получения оптимального результата.

Преимущества фоторезистивной технологии перед другими методами изготовления печатных плат

Технология изготовления печатных плат на основе фоторезиста имеет ряд важных преимуществ:

Высокая точность и четкость получаемого рисунка схемы
Возможность изготовления плат с тонкими проводниками (до 0,1 мм)
Хорошая воспроизводимость результатов
Возможность изготовления двусторонних и многослойных плат
Относительная простота процесса

По сравнению с методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология), фоторезист позволяет получить гораздо более качественный результат. А по сравнению с заводским изготовлением, данная технология доступна в домашних условиях.

Типичные ошибки при работе с фоторезистом и способы их устранения

При изготовлении печатных плат с помощью фоторезиста могут возникать различные проблемы. Рассмотрим наиболее распространенные из них:

Плохая адгезия фоторезиста к плате — необходимо тщательно очистить и обезжирить поверхность
Неравномерное экспонирование — проверить равномерность засветки УФ-лампы
Подтравливание меди под фоторезистом — уменьшить время травления
Неполное проявление фоторезиста — увеличить время проявки или концентрацию проявителя

Большинство проблем решается корректировкой параметров процесса и соблюдением технологии. С опытом качество изготовления плат значительно повышается.

Области применения печатных плат, изготовленных методом фоторезиста

Печатные платы, изготовленные с помощью фоторезиста, находят широкое применение в различных областях:

Прототипирование электронных устройств
Мелкосерийное производство
Изготовление любительских конструкций
Ремонт электронной техники
Учебные цели

Данная технология позволяет быстро и качественно изготовить печатную плату практически любой сложности в домашних условиях. Это делает ее незаменимой для радиолюбителей и небольших производств.

Заключение: перспективы развития фоторезистивной технологии

Технология изготовления печатных плат с помощью фоторезиста продолжает развиваться. Основные направления совершенствования:

Повышение разрешающей способности фоторезистов
Упрощение процесса нанесения и обработки
Разработка новых типов фоторезистов с улучшенными характеристиками

Автоматизация процесса изготовления плат

Фоторезистивная технология остается одним из основных методов изготовления печатных плат как в промышленности, так и в любительской практике. Ее дальнейшее развитие позволит создавать еще более сложные и миниатюрные электронные устройства.

Изготовление печатных плат с помощью фоторезиста

В интернете есть множество статей по методам изготовления печатных плат. На сегодня популярным методом изготовления печатных плат в домашних условиях является ЛУТ (с помощью лазерного принтера и утюга). Однако сегодня хотелось бы поделиться методикой изготовления печатных плат ещё одним методом — с помощью фоторезиста. На эту тему написано уже много, но есть желание поделиться своим опытом.

Что нам нужно:

Фоторезист пленочный негативный (например в AliExpress)
ПК и рисовалка печатных плат (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 SL6):

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

лезем в меню «Файл»->»Печать»
отключаем печать ненужных слоев
масштаб 1:1
и ставим галку «Негатив» (если забыли поставить и пустили в печать на принтер — придется перепечатывать)!!!
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!

Как изготовить печатную плату способом фоторезиста

С появлением на рынке плёночных фоторезистов и распространением технологий на их основе процесс перевода рисунка печатных проводников на фольгированный материал стал простым и не требующим больших затрат времени.

Распространению «фоторезистивной» технологии немало способствовали и многочисленные публикации, например, в [1] и [2]. Не обошёл её вниманием и я.

Как часто бывает, используя её в первый раз, «набил шишек». В конце концов, пришёл к выводу, что методику, описанную в [1], можно несколько упростить без потери качества печатных плат.

Методику, представленную в [2], здесь рассматривать не буду, поскольку она предназначена для изготовления платы из заготовки с уже нанесённым позитивным фоторезистом.

Я же освоил негативный плёночный фоторезист китайского производства. Большая часть информации о работе с ним достаточно подробно изложена в [1], поэтому остановлюсь лишь на некоторых важных моментах.

Не стоит осваивать эту технологию, используя отечественный фоторезист МПФ-ВЩ-50. Его качество гораздо хуже импортного, оптимальная длительность экспонирования больше, характерны частые отслоения и ломкость после проявления, да и стоит он незаслуженно дороже аналогов.

Я печатаю фотошаблоны лазерным принтером на обычной чертёжной кальке. Она гораздо дешевле специальной плёнки. Кстати, на сайте одного из торгующих фоторезистом интернет-магазинов в качестве основы для фотошаблона рекомендуют пергамент.

Рис. 1. Пример готового фотошаблона.

Для печати я приклеиваю кальку к листу обычной бумаги для принтера конторским клеем. Подойдёт и клей ПВА или клеящий карандаш.

Следует только приклеивать кальку так, чтобы клей не выходил за пределы её листа. Иначе можно загрязнить клеем фотовал принтера. Прежде чем начинать печать, необходимо дождаться высыхания клея.

Рисунок я печатаю в зеркальном отображении, установив в настройках принтера самый высокий расход тонера. Для увеличения плотности тонера кладу кальку после печати на разогретый утюг (оптимальная температура — 120… 130 °С) и держу её там до тех пор, пока тонер не станет блестящим.

Если калька пожелтела или помутнела, лучше напечатать новый шаблон.

При недостаточной плотности тонера можно слегка присыпать разогретый тонер тонким слоем порошкообразного растворимого кофе, а после остывания его излишки можно сдуть.

Там, где тонера не было, кофе не останется, а к размягчённому тонеру он прилипнет. За счёт этого плотность покрытия возрастёт. Но следует помнить, что это приводит к увеличению толщины непрозрачного слоя.

К счастью, нет острой необходимости делать тёмные участки фотошаблона абсолютно чёрными и непрозрачными. Этот фактор важен только для позитивного фоторезиста. Там недостаточная плотность тонера действительно приводит к появлению раковин на медных полигонах и печатных проводниках [2).

При негативном фоторезисте и недостаточно плотном слое тонера возможно появление на свободных от меди участках платы очень мелких островков и точек не вытравленной меди.

Но чтобы они появились, экспозиция должна быть весьма длительной, кроме того, изъяны хорошо видны, да и вытравятся, если подержать плату в травильном растворе немного дольше. В крайнем случае их нетрудно счистить ножом. Но мне после перехода на импортный фоторезист этого не пришлось делать ни разу.

Для увеличения прозрачности шаблона можно пропитать его любым жидким маслом. С хорошими результатами я применял трансформаторное, веретённое и подсолнечное масло. Годится и керосин или уайт-спирит, но их запах неприятен и сохраняется очень долго.

Пример готового фотошаблона показан на рис. 1. Для экспонирования я прижимаю фотошаблон обычным оконным стеклом толщиной 3 мм к заготовке платы (тонером к фоторезисту). Следует выбрать стекло без заметных неоднородностей.

Для засветки фоторезиста применяю самодельный светильник из выводных ультрафиолетовых светодиодов диаметром 5 мм — импортных неизвестного типа.

По сравнению с предназначенными для поверхностного монтажа они дают более направленный свет, что уменьшает вероятность боковой засветки фоторезиста.

Если не планируется работать с паяльными масками, нет нужды изготавливать плату для светодиодов из стеклотекстолита. Вполне подойдёт и другой пластик. Я изготовил светильник из листа бесцветного сотового поликарбоната толщиной 6 мм. Он не требует сверления.

Отверстия под выводы светодиодов можно просто проколоть иглой. Расположены светодиоды по прямоугольной сетке с шагом 11 мм.

Как показала практика, этот шаг можно увеличить в полтора раза, сэкономив светодиоды или увеличив площадь облучаемой поверхности. Светодиоды соединены по шесть штук последователь но, паять их выводы следует быстро, поскольку поликарбонат легко плавится.

Каждая цепочка подключена к источнику постоянного напряжения 19…20 В через резистор сопротивлением 47 Ом. Ток через одну цепочку — около 18 мА. Внешний вид светильника без защитного кожуха показан на рис. 2. Хотя он был изготовлен как временный, я пользуюсь им уже год.

Рис. 2. Внешний вид светильника без защитного кожуха.

Экспонирую будущую плату с расстояния 15… 18 см в течение четырёх минут. Травлю в растворе медного купороса и поваренной соли. Такой раствор использую уже много лет с отличными результатами.

Его достоинство — можно спокойно оставить плату в растворе на всю ночь, не опасаясь подтравливания краёв печатных проводников. Качество изготовленных плат сравнимо с заводским.

Е. Герасимов, станица Выселки Краснодарского края. Р-05-19.

Литература:

Казаков Д. Плёночный фоторезист в радиолюбительской практике. Р-2016-04, с. 30-32.
Кузьминов А. Технология изготовления печатных плат с высоким разрешением в любительских условиях. Р-2017-10. с. 25-28.

Как печатные платы из фоторезиста положительно влияют на производство электроники

Печатные платы из фоторезиста играют решающую роль в производстве электронных устройств. Кроме того, фоторезист является важным материалом, используемым в печатных платах. В этой статье мы попытаемся объяснить все, что вам нужно знать о фоторезистивных печатных платах.

Что такое фоторезист? Фоторезист — важный материал, используемый для изготовления печатных плат. Также этот материал светочувствителен и широко применяется в фотогравюре и фотолитографии. Фоторезист представляет собой базовый материал, состоящий из растворителя, сенсибилизатора и полимера.
Каждый из этих элементов играет решающую роль. Например, растворитель позволяет фоторезисту вращаться и создавать тонкие слои на поверхности. Сенсибилизатор регулирует фотохимическую реакцию на полимерной стадии. Кроме того, полимер изменяет структуру фоторезиста под воздействием излучения.
Кроме того, фоторезист играет важную роль в производстве ИС-устройств. Развитие фоторезиста и фотолитографии позволяет уменьшить размеры схем. Фоторезист служит основным этапом изготовления печатных плат.
Кроме того, это форма покрытия, которая меняется под воздействием УФ-излучения. Кроме того, этот материал выступает в качестве маскирующего слоя при травлении. Кроме того, фоторезист в основном классифицируется как негативный и позитивный.
Негативный фоторезист В негативном фоторезисте часть фоторезиста, подвергающаяся воздействию света, нерастворима. Проявитель фоторезиста растворяет неэкспонированную часть фоторезиста. В этом типе фоторезиста воздействие УФ-излучения приводит к полимеризации фоторезиста. Следовательно, негативный резист находится на поверхности подложки. Также проявитель фоторезиста устраняет неэкспонированные участки.
Позитивный фоторезист Здесь полимер ослабляется из-за фотохимической реакции при воздействии света. Следовательно, это делает его более растворимым. Неэкспонированная часть фоторезиста не растворяется в проявителе.
Как негативные, так и позитивные фоторезисты играют решающую роль в производстве печатных плат. Негативные фоторезисты имеют более короткое время обработки. Также они имеют хорошую адгезию к силикону. Однако позитивные фоторезисты термически стабильны. Кроме того, они имеют лучшее разрешение.
Запросить производство и сборку печатных плат
Что такое фоторезистивная печатная плата? Печатная плата с фоторезистивным покрытием — это высококачественная печатная плата с фоторезистивным покрытием, идеально подходящая для различных применений. Эта печатная плата идеально подходит для изготовления двусторонних печатных плат. Все материалы, используемые для фоторезистивных печатных плат, высокого качества. При изготовлении фоторезистивных печатных плат используется ультрафиолетовое излучение. Фоторезист на этой печатной плате содержит краситель. Этот краситель обеспечивает хороший контраст с медью. Поэтому светонепроницаемая синяя пленка защищает печатную плату. Следовательно, вы можете гильотинировать, не разрушая фотореист.
Печатная плата с фоторезистом имеет синее пленочное покрытие, обеспечивающее защиту от света. Следовательно, это позволяет обрабатывать доску до снятия пленки в течение дня. Плата фоторезиста защищает медь. Печатная плата с фоторезистом покрывается погружением позитивного фоторезиста.
Кроме того, фоторезистивная печатная плата является термически стабильной. Также эта печатная плата имеет хорошую диэлектрическую проницаемость и коэффициент теплового расширения. Таким образом, эта печатная плата обладает отличными электрическими и тепловыми свойствами. Печатная плата с фоторезистом — это светочувствительная печатная плата, идеально подходящая для использования в нескольких приложениях. Кроме того, эта печатная плата имеет большие преимущества.
Процесс изготовления печатной платы из фоторезиста Схематический чертеж
Вам необходимо нарисовать схему печатной платы B. Есть несколько схематических программ, которые могут помочь вам в этом. Нарисовав макет и схему, распечатайте макет. Включите переходы, верхний слой, размер и контактные площадки, чтобы напечатать нужную плату. После того, как макет будет готов к печати, убедитесь, что тексты указаны правильно после переноса его на доску.
Воздействие УФ-излучения
Здесь предварительно сенсибилизированная плата должна подвергаться воздействию УФ-излучения. Поместите напечатанную пленку на пластик над светодиодами. Убедитесь, что чернила направлены вверх. Снимите белую пленку с предварительно сенсибилизированной печатной платы. Кроме того, это обнажит фоторезист. После этого поместите печатную плату на прозрачную пленку так, чтобы фоторезист был обращен к светодиодам. Убедитесь, что вы прижимаете фоторезист к чернилам на прозрачной пленке.
Включите УФ-светильник. Такой же вид фоторезист будет иметь после воздействия УФ-излучения. Кроме того, вы не сможете отличить незащищенную плату от открытой.
Подготовка раствора проявителя
Здесь вы подготовите раствор проявителя. Убедитесь, что вы тщательно перемешали раствор, прежде чем поместить плату в раствор. Для замешивания раствора рекомендуется использовать водопроводную воду. После этого встряхните печатную плату. Части фоторезиста, подвергшиеся воздействию УФ-излучения, смоются. Не оставляйте плату в растворе слишком долго. Кроме того, в противном случае фоторезист смоется. Поместите плату в холодную воду, чтобы остановить реакцию.
Травление меди
Раствор перекиси водорода и соляной кислоты поможет удалить медь.
Удаление фоторезиста
Используйте ватную палочку и ацетон для удаления фоторезиста. Также легко снимается фоторезист. Используйте ватные палочки, пока они не станут белыми.
Заполнение печатной платы
Здесь вам нужно будет заполнить печатную плату различными компонентами.
Запросить стоимость изготовления и сборки печатных плат сейчас
Химическая структура фоторезиста Однако фоторезисты делятся на три категории в зависимости от их химической структуры.
Фотосшивка
Это фоторезист, который может сшиваться под действием света. Он может образовывать неразрешимую сеть. Также этот вид фоторезиста идеален для негативного фоторезиста.
Фотополимерный
Это фоторезист, который может образовывать свободные радикалы под действием света. Кроме того, он начинает сополимеризацию мономера с образованием полимера. Однако этот тип фоторезиста полезен для негативного фоторезиста.
Фоторазлагающийся
Фоторазлагающийся фоторезист под воздействием света образует гидрофильные продукты. Также этот тип фоторезиста идеален для позитивного фоторезиста. Примером такого фоторезиста является азид хинин.
Часто задаваемые вопросы Как удалить фоторезист?
Фоторезист можно удалить тремя способами. Использование органического растворителя может помочь удалить фоторезист. Кроме того, еще один способ удалить его — использовать некоторые неорганические растворители. Здесь органический углерод в фоторезисте окисляется до углекислого газа и удаляется. Последний метод заключается в использовании плазмы для удаления фоторезиста.
Где фоторезистивная печатная плата идеальна для использования?
Фоторезистивная печатная плата идеальна для использования в различных областях. Эта печатная плата используется в бытовой электронике, медицинских устройствах и многом другом.
Заключение В этой статье представлена подробная информация о фоторезистивных печатных платах. Обсуждалось, как изготавливать фоторезистивные печатные платы. Кроме того, речь шла о различных видах фоторезиста.
Руководство по пресенсибилизированным печатным платам (PCB)
Что такое пресенсибилизированная печатная плата?
Пресенсибилизированная печатная плата входит во все виды электронных устройств, таких как смартфоны и планшеты, и поддерживает их функции так же, как конденсаторы и резисторы. Здесь мы объясним характеристики, типы и производственные процессы этого типа печатных плат.
Фоторезист, в отличие от ЛУТ, является более надежным методом, с помощью которого можно сделать печатные платы практически заводского качества. На первый взгляд, для фоторезиста нужно подготовить кучу инструментов и проделать массу действий, но поверьте, оно того стоит. Только с фоторезистом можно сделать платы с тончайшими следами.
Характеристики и типы печатных плат
Пресенсибилизированные печатные платы обычно имеют пластинчатую форму, а схемы образованы медной фольгой на поверхности и внутри платы, которая является изолятором. Электронные детали для пайки функционируют как электронные схемы и встраиваются в различные устройства.
Печатные платы можно разделить на односторонние платы. Электронные компоненты установлены только с одной стороны; двусторонние доски. Более того, они имеют электронные компоненты, установленные с обеих сторон; и многослойные панели, которые имеют несколько слоев платы.
По субтрактивной технологии рисунок печатных плат получают травлением медной фольги. Она наносится поверх защитного изображения в фоторезисте или на металлическом резисте, нанесенном на поверхность гальванически сформированных проводников рельефом фоторезиста на фольгированных диэлектриках.
Метод тентования в предварительно сенсибилизированной печатной плате
Это так называемый процесс «тентирования», или метод формирования завес над отверстиями. Причем в заготовках из фольгированного диэлектрика просверливаются отверстия. Аналогично после химической металлизации стенок отверстий проводят электролитический рост меди до необходимой толщины (35-40 мкм) в отверстиях и на поверхности фольги по всей заготовке фольгированного диэлектрика.
После этого слоями фоторезиста получают защитное изображение схемы и защитные шторы поверх гальванических отверстий. Судя по полученному защитному изображению на пленочном фоторезисте, из разрывов в цепи вытравливается медь.
Анализ измерения ширины линии в пресенсибилизированной печатной плате
Анализ измерения ширины линии после травления медной фольги на основе защитного изображения в пленочном фоторезисте. Разброс значений измерений увеличивается с увеличением толщины фольги.
Например, при травлении фольги толщиной 5 мкм разброс по ширине составляет около 7 мкм. При травлении фольги толщиной 20 мкм разброс составляет 30 мкм. При этом при травлении фольги толщиной 35 мкм разброс составляет около 50 мкм. Искажения ширины медных проводников относительно размеров ширины изображений последних в фоторезисте и на фотошаблоне — отрицательный сдвиг в сторону сужения.
Как подготовить поверхность предварительно сенсибилизированной печатной платы?
Подготовка поверхности заготовок к нанесению пленочного фоторезиста имеет важное значение. Удаление заусенцев просверленных отверстий и наростов гальванической меди осуществляется механической очисткой абразивными кругами. Далее следует химическая обработка в растворе персульфата аммония или механическая очистка водной суспензией пемзы.
Такие варианты подготовки обеспечивают необходимую адгезию пленочного фоторезиста к поверхности медной платы подложки. Химическая стойкость защитных изображений проявляется в процессе проявления и травления. Кроме того, механическая очистка пемзой дает матовую однородную поверхность с низким светоотражением. Кроме того, это позволяет более равномерно экспонировать фоторезист.
Для получения изображений удобен пленочный фоторезист толщиной 15-50 мкм. Толщина фоторезиста при «шатровом» методе отвечает требованиям целостности защитных шторок над отверстиями при проявке и травлении. Причем это осуществляют распылением растворов под давлением 1,6-2 атм и более.
Фоторезисты толщиной менее 45–50 мкм разрушаются при этих операциях над отверстиями. Для обеспечения надежной «тентовки» диаметр накладки должен быть в 1,4 раза больше диаметра отверстия.
Общий процесс производства печатных плат
При производстве печатных плат в основном хорошо использовать метод, называемый «травлением». Здесь ненужные части предварительно сенсибилизированной печатной платы растворяются химическими веществами.
Здесь мы объясним общий процесс изготовления печатной платы с использованием травления.
Ниже приведен пример производственного процесса многослойной платы.
Формирование рисунка платы внутреннего слоя (процесс травления)
Фоточувствительная пленка-резист прикрепляется к подложке.
Маска (форма), на которой печатается рисунок схемы и подвергается воздействию ультрафиолетового света для процесса печати, называемого «воздействием».
После запекания помещается в специальный растворитель для удаления ненужной сухой пленки. Это называется «развитие».
Растворите ненужную часть медной фольги травильной жидкостью. После этого сухую пленку, прилипшую к выкройке схемы, можно удалить.
Как сделать предварительно сенсибилизированную печатную плату?
Когда дело доходит до работы с электроникой, у вас может сложиться впечатление, что вы используете доску с проушинами или универсальную доску. Вы можете сделать еще больше удивительных вещей, изготовив пресенсибилизированную печатную плату .
Тем не менее, я чувствую, что мало мастеров, которые делают свои собственные печатные платы.
Несмотря на простую схему, когда я вижу пример сложной схемы, собранной на универсальной плате, я думаю: «Должно быть, это тяжелая работа».
Конечно, мы иногда используем универсальные платы, но как человек, умеющий делать печатные платы, я часто нахожу работу по пайке хлопотной.
В интернете вроде появилась тенденция писать, что печатную плату сложно сделать самому. Различные инструменты важны для создания тонкого узора, но это не тот случай. Почему вы так хотите поднять порог?
Как замаскировать пресенсибилизированную печатную плату?
Это классический метод, который успешно применяется уже более 40 лет. Это достигается путем нанесения маскирующей маски на твердую подложку из медной фольги и написания рисунка перманентным маркером.
Хотя этот метод прост, если вы сделаете ошибку, его будет трудно изменить, а если схема усложнится, это будет сложно.
Также края шаблона не ровные, поэтому отделка некрасивая, и рисовать шаблоны поверхностного монтажа практически невозможно.
Может быть хорошо, если это будет сплошной рисунок, такой как высокочастотный контур, но я не рекомендую это делать.
Как использовать светочувствительный субстрат?
Это метод запекания рисунка с использованием светочувствительной подложки. На самом деле этот тип светочувствительной подложки уже существовал около 40 лет назад, но узоры рисовали буквами и калькой в то время, что часто приводило к сбоям.
Сегодня выкройки можно создавать, редактируя САПР на компьютере и распечатывая их на специальной пленке с помощью струйного принтера. Даже сложные схемы могут быть созданы легко и просто.
Скриншот KiCadKiCad
Известная программа, ставшая популярной в последние годы. Это интегрированная среда, включающая в себя не только редактор печатных плат, но и редактор электронных схем и т. д., и хотя она бесплатна, но не имеет функциональных ограничений, очень функциональна и удобна. Японские документы также существенны.
До недавнего времени его часто использовали мастера-электронщики. Это хорошо использовать, но мы перестали использовать его, потому что мы не могли его отменить. Тем не менее, кажется, что несколько лет назад был проведен серьезный редизайн, и была добавлена функция отмены.
Пресенсибилизированная печатная плата Время воздействия
Излучает ультрафиолетовые лучи сильнее, чем люминесцентные лампы, поэтому занимает меньше времени.
Однако, даже если время экспонирования соответствует профилю, иногда будут недоэкспонированные области, и это не удастся, так что это не идеально. Кажется, небольшая корректировка повлияет на УФ-лучи. Воздействие осуществляется с помощью обычных люминесцентных ламп или специальной экспонирующей машины.
Работа с экспозицией с использованием люминесцентных ламп обычная, я бы использовал подставку для люминесцентных ламп, но у меня ее не было дома, поэтому хорошо использовать для этого вот так.
Время воздействия составляет 8 минут и 30 секунд для только что изготовленной платы и 9 минут и 30 секунд для платы, изготовленной почти год. Вероятность успеха составляет более 95%. Кстати, в последнее время кажется, что метод с использованием люминесцентной лампы отодвигают от метода изготовления светочувствительных подложек.
Вероятно, это связано с тем, что время воздействия неясно, а частота отказов высока при первом использовании. Возможно также, что светодиодное освещение становится все более популярным.
Кроме того, светочувствительная подложка, изготовленная в течение одного года, должна экспонироваться примерно на одну минуту дольше (в случае нашей люминесцентной лампы), чем новая. Так что регулируйте его в соответствии с возрастом.
Кроме того, воздействие солнечных лучей имеет высокий процент отказов, так что это не важно.
Позитивное действие Пресенсибилизированная печатная плата
Позитивный фоторезист
Светочувствительный резист, растворяющийся под воздействием ультрафиолетового света.
Фоторезист, который становится более растворимым в проявителе при воздействии света, и экспонированные участки удаляются.
положительные данные
Это данные, которые ввели данные, необходимые для платы в дизайне художественного произведения.
Слой проводки с шелком, сигнальные линии, контактные площадки и т.д. разработан и выведен в плюс.
Использование многослойных элементов позволяет сократить циклы монтажа печатной платы — ее демонтажа. Эти недостатки менее значительны, чем у их предшественников, что делает многослойные платы более надежными.
Фотопозитивная пресенсибилизированная печатная плата
Фоторезист представляет собой светочувствительное вещество, которое полимеризуется под воздействием света. В последнее время на мировом рынке появилось несколько видов фоторезистов в аэрозольной упаковке, например, Positiv 20 и Positiv Resist (Cramolin®).
Данные фоторезисты жидкие, поэтому их удобно наносить на плату распылением вблизи поверхности фольгированного текстолита. Пленочные фоторезисты, которые выпускаются в виде прозрачного гибкого листа с обеих сторон с защитной пленкой, которую необходимо снимать при наклеивании на текстолит, находят широкое применение, особенно для изготовления пресенсибилизированная печатная плата .
В зависимости от свойств фоторезиста различают две категории: положительные и отрицательные. Положительный соответствует непрозрачному участку на токопроводящей дорожке, отрицательный — прозрачному. За нашу плату мы выберем отрицательный.
Изготовление платы с использованием пленочного фоторезиста
В основе технологии изготовления платы с фоторезистом лежит формирование рисунка на поверхности фольгированного текстолита путем нанесения слоя фоторезиста с последующим экспонированием через фотошаблон. Засветившиеся (или непросветленные) участки удаляют раствором кальцинированной соды.
Процесс изготовления платы начинаем с фотошаблона, через который будем экспонировать фоторезист с узором из токопроводящих дорожек. Из любой доступной пресенсибилизированной программы проектирования печатных плат мы печатаем на прозрачной пленке.
Печатать лучше на струйном принтере, так как рисунок более контрастный, так как чернила, в отличие от лазерного принтера, хорошо наносить более плотным слоем. В крайнем случае можно использовать лазер. При печати важно установить правильные параметры печати.
Параметры печати зависят от выбранной программы. Но достаточно знать несколько простых правил, чтобы все получилось так, как задумано. Во-первых, необходимо учитывать тип фоторезиста – положительный или отрицательный.
Во-вторых, при необходимости включить зеркальное отображение изображения (в случае изготовления двухслойной платы или в зависимости от того, какой стороной вы будете накладывать узорчатую пленку на поверхность фоторезиста). В-третьих, необходимо установить максимальное значение интенсивности (контрастности) изображения. После печати не забудьте высушить краску, чтобы не размазать.
Затем подготавливаем текстолит, поверхность которого необходимо очистить от окислов. Можно использовать мелкую наждачную бумагу или даже ластик. Добиваемся блестящей чистой поверхности. Приклеиваем фоторезист на плату, освобождая его липкую поверхность от защитной пленки.
Пленочный фоторезист: Изготовление пресенсибилизированной печатной платы
Лазерная технология глажения не годится из-за сложности достижения требуемого качества. Ничего против не имею, но ЛУТ меня уже не устраивает по качеству и повторяемости.
Плата с фоторезистивным слоем
Вырезаем фотошаблон по контуру нашего рисунка. Наносим на фоторезистивный слой и прижимаем стеклом для лучшего контакта с поверхностями. Экспозиция проводится ультрафиолетовой лампой, можно лампой для сушки лака. В спектре есть и ультрафиолет или
Время экспозиции подбираем экспериментально. Он поставляется на отдельной пластине из фоторезистивной пленки. I поступает последовательно открывая участки светочувствительного слоя и включая лампу на те же промежутки времени. После экспонирования проявляем фоторезист в растворе кальцинированной соды (на 0,5 л воды — чайная ложка соды).
В результате фоторезист растворится в местах, где у нас не должно быть следов. Далее промываем пресенсибилизированную плату под проточной водой и помещаем в другой раствор — хлорное железо для травления меди.
Преимущества пресенсибилизированных печатных плат
Повышенная плотность проводников и компонентов по сравнению с предшественниками, что позволяет значительно уменьшить габариты платы, и, как следствие, готового оборудования;
Укороченная длина проводника для более эффективной работы оборудования;
Комплекс разнородных компонентов позволяет усилить полезные свойства, присущие каждому из них;
Эффективное экранирование цепи переменного тока;
Оптимальный отвод тепла от платы;
Повышенная устойчивость элементов при различных воздействиях;
Повышенная надежность и долговечность за счет применяемых методов сборки;
Внесение улучшений в его состав, если это необходимо.
Большинство людей, которые сами производят печатные платы или, по крайней мере, имеют представление о том, как делать печатные платы, будут знакомы с той или иной формой предварительно сенсибилизированного процесса производства печатных плат . Этот процесс заключается в воздействии ультрафиолетового излучения на специальное светочувствительное покрытие через прозрачную маску перед тем, как приступить к травлению.
Пожилые радиолюбители, скорее всего, будут делать свои маски вручную из ацетатной бумажной ленты. Младшие могут быть напечатаны лазером с рисунками из их программ САПР. Но этот метод изготовления фоторезистивных печатных плат легко улучшить. Как насчет усовершенствования процесса, которое устраняет ацетатную маску?
Заключение
С распространением современных технологий все большую популярность приобретает производство пресенсибилизированных печатных плат с использованием встроенных компонентов. Эти типы систем легко найти, в том числе, в мобильных продуктах, таких как смартфоны и планшеты, где размер устройства является одним из наиболее важных параметров.
Эта технология, которая некоторое время хорошо использовалась крупными производителями, теперь становится широко доступной и для небольших проектов.