Platinen ätzen

Wenn man eine Vorlage für eine Platine hat und der genaue Schaltplan feststeht, bietet es sich an, eine Platine zu ätzen und die Schaltung auf dieser statt auf einer Lochrasterplatine aufzubauen. Die Elektronik wird dadurch i.a. kleiner und es sieht professioneller aus. Allerdings hat man nicht mehr die Möglichkeit, leicht an der Schaltung etwas zu verändern, wie es bei der Benutzung von Lochrasterplatinen der Fall ist.

Beim Ätzen beginnt man mit einer Platine, die auf dem Trägermaterial eine Kupferschicht hat. Ein Ätzmittel greift die Kupferschicht an, ätzt sie weg. Somit muss man irgendwie durch eine schützende Schicht die Stellen auf der Kupferbeschichtung verdecken, die am Ende stehen bleiben sollen. Das übliche (alte) Verfahren ist, dass man eine Kopierfolie mit dem Muster über eine fotobeschichtete Platine legt und mit UV-Licht bestrahlt. Danach muss man aber zunächst noch das Fotomaterial mit einem Mittel entwickeln und kann danach erst ätzen. Insgesamt ist diese Methode aufwändig. Man benötigt zwei chemische Mittel und die Belichtungszeit ist ein Faktor, der das Ergenis negativ beeinträchtigen kann.

Eine einfachere Methode ist das Aufbügeln des Layouts. Dabei druckt man das Layout per Laserdrucker (oder Kopierer) auf glattes Papier und überträgt es per Bügeleisen auf die Platine.


Die Schritte im Einzelnen

  • Ausdruck des Layouts auf glattes Papier. Gut geeignet sind Seiten aus dem Reichelt-Katalog oder Fotopapier (ausprobieren). Dazu wird die Seite auf ein normales A4 Blatt mit Papierkleber (Pritt) oben (nicht komplett) angeklebt.
  • Tip: Je nach Seite muss das Bild evtl. gespiegelt ausgedruckt werden. Am besten fügt man zur Kontrolle einen Schriftzug im Layout hinzu. Auf dem Ausdruck muss die Schrift gespiegelt sein, auf der aufgebügelten Platine dann lesbar. Bei mit Eagle exportierten Grafiken bedeutet dass, dass eine Bottom-Layer-Grafik nicht gespiegelt werden darf, eine Top-Layer-Grafik (von z.B. einer einseitigen SMD-Platine) jedoch vor dem Ausdruck gespiegelt werden muss.

anrauhen

  • Anrauhen der Platinenoberfläche mit sehr feinem Schmirgelpapier oder Stahlwolle oder einer Nagelfeile (diese weichen gummiartigen).
  • Säubern der Platine mit Aceton, Verdünner etc., um die Oberfläche staub- und fettfrei zu bekommen

anrauhen

  • Aufbügeln des Layouts auf die Platine. Die Platine sollte unbedingt am Papier mit Krepp-Band fixiert werden. Bügeln kann man von beiden Seiten, ich hatte allerdings bessere Ergebnisse, als das Papier oben war. Dauer ca. 1-2 Min., bis alles schön heiß ist.
  • Tip: Falls man sich versehen hat oder die Übertragung der Vorlage nicht so recht geklappt hat, kann man den Toner mit Nitroverdünnung wieder abwischen und einen weiteren Versuch machen.
  • 5 Min. Abkühlen lassen, ohne etwas zu berühren
  • Platine mit Papier in Wasser legen
  • 30 Min. warten
  • Papier von Platine vorsichtig abziehen und Reste mit dem Finger abrubbeln
  • Unterbrochene Leiterbahnen können mit einem wasserfesten Stift vorsichtig nachgezeichnet werden.
anrauhen
  • Die Platine kommt nun etwa 5-10 Minuten in ein Natriumpersulfat-Bad. Die Temperatur muss ca. 40-50°C sein und kann mit einem Aquarium-Thermometer (Maßbereich bis 50°C, kostet ca. 1 EUR) kontrolliert werden. Ich empfehle, die Lösung in ein Glas zu füllen und dies in einem Wasserbad zu erhitzen. So ist die Temperatur einfacher zu regeln. Außerdem hinterläßt die Lösung in einem alten Edelstahl- oder Emaille-Topf evtl. ein Loch. In dem Glas kann man die Lösung außerdem auch bis zur nächsten Benutzung aufbewahren. Es empfiehlt sich, hier auch einen Glasdeckel zu verwenden, weil ein Metalldeckel mit der Zeit Löcher bekommt. ;-)
  • Nachdem man die Platine in die Säure gelegt hat, muss man mit einem Stab (am besten aus Glas oder Keramik, es geht auch ein altes Messer o.ä.) die Platine leicht bewegen, damit die sich bildenden Bläschen verschwinden und der Ätzvorgang gleichmäßig verläuft. Hier bietet es sich an, die Platine einfach an Kabelbinder zu befestigen. Sobald die Struktur sauber sichtbar ist (also (fast) keine Kurzschlüsse mehr zwischen den Leiterbahnen), nimmt man die Platine sofort aus dem Ätzbad und spült mit klarem Wasser gründlich nach.
Erhitzen auf dem Herd

Natrimpersulfat

  • Nun kann man mit Nitroverdünner den Toner und die wasserfeste Farbe entfernen, so dass das Kupfer wieder sichtbar ist.
  • Als nächstes kontrolliert man die Leiterbahnen mit einem Durchgangsprüfer. Man sollte unterbrochene Stellen evtl. mit einem Punkt markieren (um sie später zu korrigieren). Kurzschlüsse entfernt man vorsichtig mit einem Cutter-Messer.
  • Danach sprüht man etwas Lötlack auf die Platine. Der Lack sorgt dafür, dass das Kupfer nicht oxydiert und dass das Löten später einfach möglich ist (Flussmittel).
  • Mit einem speziellen Platinen-Bohrer (0,8 mm) werden die Löcher in die Platine gebohrt. Eine Standbohrmaschine bietet sich für senkrechte Löcher an. Allerdings sollte sie schon einen exakten Rundlauf haben, damit die Löcher nicht unerwünscht groß werden.
  • Die Löcher sollte man erst nach dem Aufbringen des Lötlacks bohren, denn sonst fließt der Lötlack in die Löcher, so dass der Durchmesser sich verringert.
  • Am Ende korrigiert man nun noch die unterbrochenen Leiterbahnen, in dem man mit etwas Lötzinn die Leiterbahn nachzieht oder ein Stück Draht auflötet.