Печатные платы - это просто!
В производстве печатных плат, квк промышленном, так и индивидуальном, часто применяют светочувствительные лаки. Одним из лучших является лак-фоторезист POSITIV 20 фирмы KONTAKT CHEMIE, простой в употреблении, легко удаляемый, высокочувствительный и относительно недорогой. При работе с этим лаком изображение экспонируют с фотошаблона—позитива напрямую, без изготовления промежуточных негативов. Аэрозольной упаковки в 200 мл обычно хватает для покрытия 4 мг медной фольги. Лак-фоторезист POSlTlV 20 можно хранить в течение года при температуре от 8 до 12°С. Переохлаждать POSITIV 20 нельзя. Как же, не имея опыта, самому изготовить плату? Рассмотрим основные этапы этого процесса.
Поверхность фольги, на которую будет нанесен фоторезист, должна быть абсолютно чистой и обезжиренной. После удаления окислов и загрязнений медь приобретает яркий розовый цвет. Затем промывают заготовку платы в большом количестве воды для удаления остатков моющего состава и абразивных частиц. В дальнейшем рабочая поверхность заготовки платы уже не должна контактировать с другими растворителями (ацетон, спирт), ее нельзя касаться руками.
После промывки заготовку сушат теплым воздухом из фена. Наносить лак нужно сразу после сушки, чтобы на фольге не успела образоваться оксидная пленка. POSITIV 20 не обязательно наносить в полной темноте — в жидком состоянии фоторезист малочувствителен к свету. Работу можно проводить при рассеянном освещении, исключая прямое попадание нв поверхность заготовки солнечных лучей или яркого света. Важно твкже. чтобы на месте работы не было сквозняков и пыли.
Фоторезист наносят при комнатной температуре, поэтому его необходимо извлечь из хранилища за 4...5 ч до использования. Расположите заготовку платы на горизонтальной или слегка наклоненной на себя поверхности и нанесите состав распылением из аэрозольной упаковки с расстояния примерно 20 см. Чтобы создать равномерное покрытие, распыляйте состав непрерывными зигзагообразными движениями, начиная из верхнего левого угла.
Не допускайте избыточности аэрозоля, так как это приводит к образованию подтеков и неодинаковой толщине слоя. В дальнейшем это потребует увеличения экспозиции.
Для уменьшения потерь фоторезиста допустимо распылять аэрозоль с меньшего расстояния. При распылении следите, чтобы форсунка упаковки всегда была расположена выше баллона, чтобы исключить бесполезный расход газа-пропе-лента. В противном случае аэрозольная упаковка может прекратить работу, когда в ней еще останется фоторезист.
Толщину полученного слоя можно приблизительно оценить по его цвету - свет-ло-свро-синий соответствует толщине 1...3 мкм, темно-серо-синий — 3...6 мкм, синий — 6...8 мкм и темно-синий — более 8 мкм. На светлой меди цвет покрытия может иметь зеленоватый оттенок. После распыления фоторезиста заготовка платы должна быть немедленно перенесена для сушки в темное место. По мере просыхания степень светочувствительности покрытия, особенно к ультрафиолетовым (УФ) лучам, возрастает.
При отсутствии специального оборудования слой фотолака можно просушить при комнатной температуре в течение не менее 24 ч. Для ускорения процесса заготовку помещают в сушильный шкаф или термостат. Если для сушки использован бытовой нагреватель, например, злектро-гриль или фен, необходимо убедиться в отсутствии подсветки снаружи и от нагревательного элемента. Поднимать температуру следует медленно. При 70°С сушить достаточно 20 мин. Нагревание заготовки выше 70°С может привести к порче фотослоя. Запас высушенных заготовок плат до экспонирования нужно хранить в темном, сухом и прохладном месте.
Оригинал изображения печатных проводников, используемый для переноса на фольгу, должен быть тщательно подготовлен и отретуширован, иначе все его недостатки отразятся на качестве копии. Важно, чтобы рисунок был контрастен, а темные участки полностью непрозрачны. Сгибы и складки оригинала должны быть исключены. Основа фотошаблона — пленка или бумага — должна пропускать УФ лучи, в краска — нет.
Некоторые издания размещают на своих страницах чертежи печатных плат, специально предназначенные для описываемой технологии, — обратная стороне таких чертежей оставлена чистой.
После обработки страницы аэрозолем TRANSPARENT 21 фирмы KONTAKT CHEMIE бумага становится прозрачной для УФ лучей, т. е. пригодной для прямого копирования чертежа прямо со страницы на заготовку платы. TRANSPARENT 21 избавляет от утомительного копирования чертежей плат.
Фотошаблон плотно прижимают к слою фоторезиста заготовки и интенсивно освещают. Время, требуемое для экспонирования, зависит от толщины слоя фоторезиста на заготовке и силы света. Поскольку лак POSITIVE 20 чувствителен к УФ лучам, для экспонирования желательно использовать ртутные или кварцевые лампы мощностью 300 Вт. Удовлетворительные результаты дает обыкновенная лампа накаливания мощностью 200 Вт при расстоянии до объекта примерно 12 см. До начала засветки лампу прогревают в течение 2...3 мин. Время экспозиции ртутной лампой с расстояния 25...30 см обычно не превышает 1...2 мин. Разумеется, можно использовать и яркий солнечный свет, богатый ультрафиолетом (время экспозиции — 5...10 мин). Для прижатия фотошаблона к заготовке лучше использовать лист органического стекла, так как обычное стекло поглощает до 65 % ультрафиолета, что потребует соответствующего увеличения времени экспонирования. При использовании длительно хранящегося фоторезиста время экспонирования также придется увеличить (при сроке хранения до года — примерно в два раза).
Если на оригинале есть мелкие детали, то для того, чтобы сохранить на фольге их размеры и получить ровные контрастные края на самых узких элементах, фотошаблон перед экспонированием следует прикладывать к фоторезисту той стороной, где нанесен рисунок. Это в отдельных случаях заставляет изготавливать промежуточный чертеж в зеркальном отображении.
Проявлять экспонированные заготовки можно при рассеянном дневном свете. Состав проявителя: 7 г порошковой каустической соды NaOH на один литр холодной воды. Заготовку помещают в сосуд с проявителем и помешивают раствор. Для правильно экспонированного слоя фоторезиста толщиной 4...6 мкм время проявления в свежем растворе не превышает обычно 0,5... 1 мин, максимальное — 2 мин.
Температура проявителя должна быть в пределах 20...25 °С. Проявитель полностью уделяет с заготовки фоторезист с засвеченных участков покрытия. Не держите заготовку в растворе дольше, чем нужно для проявления, иначе он начнет действовать и на незасвеченные участки, не предназначенные для травления. Если время экспонирования было избыточным либо чернила, которыми был выполнен рисунок, не были непрозрачными для ультрафиолета, изображение токопроводящих дорожек появится на некоторое время, но будет затем удалено проявителем. После извлечения заготовки из раствора тщательно промойте ее в проточной холодной воде. Тщательно мойте руки после работы с раствором каустической соды.
Слой лака-фоторезиста Positiv 20 устойчив к кислотным растаорам, содержащим хлорное железо FeCia, персульфат аммония (NH4)2S2O8, соляную и фтористоводородную кислоты. Меднофольгиро-ванные платы рекомендуют травить в растворе хлорного железа концентрации 35...40 % при темпервтуре около 45°С. Для ускорения травления раствор слегка перемешивают. Момент окончания процессе определяют визуально. После окончания травления промойте заготовку платы мыльным раствором и очистите от остатков теперь уже не нужного фоторезиста. Эту операцию можно выполнить лоскутом ткани, пропитанным любым органическим растворителем, например, ацетоном. Кроме того, при работе с печатными платами применяют FLUX SK 10 (подготовка печатных плат к пайке) и URE-THAN 71 (защитный акриловый лак).
Материал подготовлен фирмой "Электронные компоненты" г. Москва.
