Platinen ätzen

Mein Ätzgerät
Mein Ätzgerät

Aus irgendeinem Grund hatte ich Hemmungen, mit der eigenen Herstellung von Platinen anzufangen. Wie sich herausgestellt hat ist das völlig unbegründet. Es vereinfacht vieles, wenn man erstmal die Ausrüstung dazu hat. Nach der ersten Eingewöhnung ist das schwierigste, nach dem Rumpanschen mit der Chemie die Gummihandschuhe wieder aus zu kriegen...

Vorlage erstellen

Eins meiner ersten eigenen Layouts
Eins meiner ersten eigenen Layouts

Bevor es wirklich zur Sache geht muss ein Layout erstellt werden das später auf die Platine belichtet wird.

Sehr verbreitet für diese Art von Aufgabe ist Eagle CAD. Ein tolles Tool, allerdings ist die kostenlose Version davon in Bezug auf die Größe der herzustellenden Platinen eingeschränkt. Mit einer halben Eurokarte kann man zwar schon einiges anfangen, aber spätestens für das Dulcimer-Projekt brauchte ich mehr.

Ich habe mich jetzt an KiCad gewöhnt. Das ist noch schlechter zu benutzen als Eagle, aber wenn man sich Zeit nimmt und freundlich zu ihm ist bekommt man Schaltpläne und Platinenlayouts zurück mit denen man arbeiten kann. Und der unschlagbare Vorteil: es ist freie Software.

Belichten

Die Belichtung des fotoempfindlichen Materials ist etwas tricky. Ich habe da verschiedene Versuche gemacht und bin jetzt bei dem was ich als das Optimum sehe.

Erstmal zum Träger für das Layout: Die ersten Versuche habe ich mit normalem Papier gemacht das ich in meinem Laserjet 5 bedruckt hatte. Nachdem man auf den Platinen keine Ergebnisse sehen konnte habe ich das Papier mit Öl eingestrichen um es durchsichtiger zu machen. Mit der Nitraphot-Birne hätte ich so wahrscheinlich mit Belichtungszeiten um 50 Minuten arbeiten können, das hätte die verwendete Lampe aber definitiv nicht mitgemacht. Wirklich gut funktioniert hat der Ausdruck auf normaler Overhead-Folie. Beim ersten Versuch habe ich noch zwei Folien übereinander gelegt, spätere Tests haben ergeben dass auch eine einfache Lage reicht.

Die Platine...
Die Platine...
... unter dem Belichter
... unter dem Belichter

Mehr Auswahl hat man bei den Lampen: Ein Versuch der sich als -- zumindest bei mir -- absolut untauglich erwiesen hat war der mit dem Baustrahler. Andere haben damit mehr Erfolg, ich bin damit nicht mal ansatzweise zu einem Resultat gekommen. Mittlerweile habe ich gelesen dass es sein kann dass die Glasscheibe vor dem Baustrahler für den Fehlversuch verantwortlich war: die blockieren oft UV-Strahlung.

Besser hat der Versuch mit der Nitraphot-Lampe geklappt. Dabei handelt es sich um eine Glühbirne mit einer normalen E27-Fassung. Diese spezielle Birne hat aber ein erweitertes UV-Spektrum. Und eine Leistung von 250W. Letzteres hat dazu geführt dass ich beinahe unsere Küchenlampe gegrillt hätte, als ich versucht habe durch Papier zu belichten. Mit der Folie hat es dann doch gute Ergebnisse gegeben: zehn Minuten aus 15cm Entfernung bringen ein Resultat das sich sehen lassen kann.

Als beste Lösung hat sich ein Gesichtsbräuner erwiesen, den ich für sage und schreibe 1,50 Euro erstanden habe (übrigens in etwa ein Viertel dessen was ich für die Nitraphot-Birne bezahlt habe). Das Modell nennt sich Philips HB 170 und verfügt über vier Röhren à 15W. Den lasse ich erst ein paar Minuten warm laufen, dann lege ich ihn auf zwei Kanthölzer von etwa 3cm Dicke. Darunter ein Stapel, bestehend aus der Platine, dem Layout auf Folie und einer Glasscheibe zum Beschweren. So belichte ich zwei Minuten und kriege erstklassige Resultate -- ohne einen Zimmerbrand zu riskieren.

Ätzen

Die erste Platine
Die erste Platine

Natürlich kann man für den Anfang auch einfach in einer Schale ätzen, das sollte am Ergebnis nicht viel machen. Aber ich habe das schon bei den ersten Teststreifen als fummelig empfunden, insbesondere weil es nicht einfach ist die Temperatur von 50 Grad halbwegs aufrecht zu erhalten.

Also habe ich ein Ätzgerät gebaut. Das war die billigste Variante, da ich durch mein Aquarien-Hobby schon einiges an Material da hatte. Das Ding besteht aus:

  • Glasscheiben
  • Silikon
  • Aquarien-Heizstab
  • Aquarien-Thermometer aus Glas
  • Aquarien-Luftpumpe
  • Aqua-Curtain Luftverteiler
  • Luftschlauch
  • Kabelkanal-Stücke als Halterungen für den Luftverteiler und die Platine
  • Einer stabilen Plastikwanne unter dem ganzen, weil ich meiner Silikonklebekunst nicht bis ans Ende der Welt traue...

Geätzt wird dann mit einem Liter Natriumpersulfat-Lösung. In das Gerät passt ziemlich genau eine Eurokarte rein, das Ätzen an sich dauert etwa 10 bis 15 Minuten.

Mit den Ergebnissen bin ich mehr als zufrieden. Ich habe zwar noch keine Tests gemacht wie klein die Strukturen werden dürfen, aber ich habe auf den bislang geätzten Platinen alle Details wiedergefunden die ich auch nach dem Layout und der Folie erwartet hätte.