Photoresist UV bath/УФ ванна для засветки фоторезиста

Время идет и мы не молодеем, но хобби выбрало нас. И пока в этом увлечении есть смысл - мы будем брать одну высоту за другой. Одновременно, определяя для себя следующую. Вот уже и метод "Лазерного утюга" отошел на задний план, хотя списывать его со счетов рано. Если у вас есть стабильный источник мелованной типографской бумаги - то проблем с методом утюга и лазерного принтера не будет (как это было у меня). А странички из глянцевых журналов, которые применяет большинство из нас для изготовления печатных плат меня с самого начала не устраивали
1. слишком тонкая бумага, в силу чего всегда происходит изменение всего шаблона по линейным размерам при нагревании - он стягивается в середину платы, стремясь превратиться в точку. В бесконечно малую точку. От этого недостатка легко можно избавиться - я прогревал бумагу перед печатью шаблона в лазерном принтер. Просто отправлял на печать пустую страницу, пару раз, чтобы бумага "села". Применял этот метод, когда делал знакомому ламельки для ISA разъема для ZX-клонов, которые имеют ZX-BUS. Получалось хорошо, но, {censored}, греть бумагу два раза - ну его {censored}. К тому же, все равно бумага "села" и пришлось ровнять иголкой от шприца.
Применение утюга с паром, в подошве которого есть отверстия для выхода пара, не дает эффекта для всей длительности процедуры нагрева шаблона. В самом начале - да, вроде бы и все идет хорошо, бумага "не садиться", но в итоге, к концу нагрева - усадка появляется.
2. как следствие, постоянное размазывание затвердевшего тоннера по текстолиту. Постоянно перед травлением надо подправлять иголкой от шприца.
3. подбирать температурные режимы для утюга и время прогревания платы в зависимости от размеров платы. И все это еще зависит от ширины дорожек на плате.
Наилучший результат дает заворачивание излишков бумаги (хотя бы по ширине платы) под края платы. Это актуально для плат любых размеров.
О двухсторонних платах скажу лишь то, что я делал их методом утюга каждую сторону поочередно, т.к. мы имеем неконтролируемое сжатие шаблонов с обеих сторон платы. Пришкваривал одну сторону, сверлил два отверстия, шаблон со второй стороны выравнивал по этим реперным отверстиям и пришкваривал вторую сторону. Но все равно приходилось каждый раз что-то исправлять, шкрябать этой иголкой от шприца по фольге, но уже с двух сторон платы. Для устранения недочетов печати так же применял лак для ногтей.

Двигаемся вперед! Всегда!
Решил я перейти на фоторезист. Вопрос решения требовал только один - чем и как засвечивать? Есть у меня УФ лампа времен СССР, которой я стирал УФ ПЗУ для ZX-Spectrum. Но ее решил не использовать - оставил в резерве. Еще вариант - УФ лампа с цоколем E27 под обычный патрон. Эта идея мне не нравилась - требовалось нечто капитальное и добротное. Хороший вариант УФ светодиоды. Тогда бы требовалось их примерно 200 штук. Можно сделать две пластины (для двухсторонней платы) для засветки обеих сторон одновременно. При этом появляется небольшая проблема изготовления драйвера, корпуса (на коленках колхозить не наш метод). Мысль не плохая, но вот идея применить длинные УФ колбы меня захватила полностью.
Приобрел на городской виртуальной барахолке УФ лампы Philips. После прочтения нескольких страниц форумов, посвященных питанию люминесцентных ламп стало понятно - так просто тут не отделаешься. Можно было просто купить на виртуальной барахолке типа дросселей необходимой мощности на мое количество ламп, подключить и радоваться жизни. Но только не в моем случае - мощность каждой лампы 8W, на такую мощность дросселей (электронных балластов) не было. Замелькал вариант - из ламп 9W с цоколем Е27 снять преобразователи и приколхозить их к моим лампам. А это отдельно докупать 8 патронов G5, как-то их крепить на дно ванночки, раскидывать провода и тянуть их к преобразователям и все это еще увязывать и присобачивать к таймеру. Не айс!

Кроме того, очень важно запитать лампы правильно. Можно взять эл.балласт на 4х18W, подключить туда лампы 4x8W и надеяться, что лампы прослужат долше, чем ты думаешь. Но это под большим вопросом. Если задумаете идти по пути применения УФ ламп такого типа как у меня - уделите внимание правильному питанию ламп.
И вот тут я подумал про светильник, в который вставляются эти люминесцентные лампы. Какой он маркировки? Как называется? И о чудо - пару секунд поиска и вуаля - светильник CAB28A известной марки. Аккурат искал с преобразователем 8W. Сразу с проводом, крепежом (2 вида) и разъемом в комплекте. Дайте 4!!!
Хотел пристроить их в корпус от старого сканера, но не стал из-за того, что возможна неравномерная засветка шаблона из-за недостаточной высоты стекла над уровнем УФ излучения. Принял решение изготавливать капитальных корпус для равномерной засветки шаблона. Фанера толщиной 15мм - в самый раз. А так же требовалось устройство управления временем засветки шаблона - таймер. Расчитал размеры ванны для засветки. Отдал в работу, на распил. После ремонта остались куски наличника из массива сосны, слегка мореные, орех 5%. Сделал из них направляющие для стекла от планшетного сканера. Установил по обеим сторонам. Установил на боковую стенку накидной крючок для стабильной фиксации верхней крышки в процессе переноски УФ ванны. Так же добавил цепочку для фиксации верхней крышки в открытом положении. На 4-х боковых стенках установлены мебельные ручки для транспортировки. На верхней крышке - для открывания. Но лучше всего о конструкции расскажут фото.

УФ Лампы

Тестовое расположение внутри корпуса

Крепление

Направляющие для стекла

Панель управления устройством

Ограничитель угла открывания верхней крышки

Одна из ручек для переноски. Петли

Стенка с передней панелью

Вид устройства сбоку

Вид устройства сбоку

Чертеж корпуса



Немного о таймере.

AVR ATtiny2313/внешний кварц 16MHz/BT138-600/MOC3061/SC0802 - это ключевые элементы схемы. Блок питания 5V/2A взял из питателя Sony PSP2, от него же и кабель на 220V. Тумблеров на вкл/выкл нету, поэтому при включении вилки в розетку таймер сразу включается и мы видим на экране надпись - 10sec Start? Если нажать кнопку "Старт", то устройство включит УФ лампы. По окончании временного интервала УФ лампы выключатся. Появится надпись "Press Reset". Жмем кнопку сброса. Пробегает колбаска в верхней строке и появляется запрос на запуск устройства с предыдущим временным интервалом. Временной интервал записывается в EEPROM, а устанавливается он двумя кнопками "+" и "-". На панели управления прибора есть еще две кнопки - "Reset" и "Start".

Плата таймера

Плата таймера

Индикатор и кнопки управления изнутри

Плата таймера. Разводка

Включаем и тестируем

Вот он - разрыв в технологиях и качестве печатных плат

Рейтинг сайтов


Программа AVR Timer Calculator предназначена для корректной работы с таймерами микроконтроллеров AVR. Скажу пару слов здесь. Интерфейс программы интуитивно понятный:
- ввели тактовую частоту вашего кварца;
- выбрали масштаб таймера;
- ввели необходимый временной интервал таймера (в моем случае - 1секунда);
- смотрите в нижней части экрана справа на строку, обведенную двойной рамочкой - 3036 это начальное значение таймера. Таймер 16бит (столбик подписан сверху) и после каждых 65535 импульсов он переполняется и сбрасывается. Для выдержки 1 секунда наш таймер должен сбрасываться каждые (65536-3036) импульсов при частоте кварца 16МГц и масштабе таймера 256. Если кликнуть мышкой в строке с двойной рамочкой вы получите BAS-CODE, в котором и будет выражена организация вашей временной выдержки. Жмем кнопку "Copy" и вставляем в вашу программу.

: : Исходник (BASCOM) : :

: : Proteus File : :

: : Прошивка : :

: : AVR Timer : :



Photoresist UV PCB/Делаем плату фоторезистом

Нам требуется четыре вещества:
- Кальцинированная сода;
- Аммония персульфат;
- Розовый крот;
- Вода.
Подробную инструкцию приводить не буду - в двух словах: не зашкуривал, просто купил на рынке гладкий не царапаный текстолит. Плату перед накаткой фоторезиста (ФР) промыл спец. средством. Я использовал какое-то средство для мытья сантехники. Прекрасно сняло весь жир, мусолить долго не надо - пару движений, смыл. Протер тряпочкой безворсовой. Отрезаем кусочек ФР чуть больше по размерам чем плата. Снимаем тонкую защитную пленку с внутренней стороны трубки. Когда ФР пытается сворачиваться в трубочку, то внутри этой трубочки и есть та поверхность, которой следует накатывать ФР ан плату. Без допуска пыли и ворсинок накатываем ФР - одновременно тянем нижнюю защитную пленку из-под ФР и тряпочкой по ширине платы равномерномерными поступательными движениями прижимаем ФР сверху к текстолиту. Выдавливаем заметные пузырьки воздуха пальцами. Далее, если есть ламинатор - применяем ламинатор, если нет - старый добрый утюг (куда ж без него, столько лет вместе, без слез не вспомнишь...). Ламинатор или утюг - нашу платку с накатанным ФР вкладываем в сложенную пополам страничку бумаги плотностью 80 (обычная офисная для лазерных принтеров) и запускаем этот бутерброд в разогретый ламинатор. Я же просто пригладил слегка утюжком, температура утюга на "2". Буквально, пару движений, без нажима, чисто слегка прогреть чтобы ФР приклеился к теплой платке. Я печатал шаблон на струйнике. На прозрачной пленочке. Одна сторона пленки - шероховатая, вот на ней и следует печатать. Напечатал два шаблона чтобы наложить один на другой (точно совмещаем на светлом столике) и получить в результате стабильно непросвечиваемый черный. Прикладываем шаблон к ФР. Запускаем нашу установку. В моем случае время выдержки 2 - 4 минуты. Кладем в установку для засветки. Засвечиваем. Вынимаем. ...и понимаем, что вот оно, товарищи! Это оно, то самое качество заводского изготовления ПП. Засветилось просто прекрасно! Фото не привожу. Ниже на странице есть фото готовой платы и промежуточных этапов. Взял поллитра теплой воды и 125г. кальцинированной соды. Размешал. Снимаем защитную пленку с ФР. Кладем нашу платку в ванночку с раствором кальцинированной соды. Кисточкой или зубной щеткой медленно водим по поверхности нашей платы. Можно и пальцами руки - на ощупь как очень сильно мыльная вода. Не забываем контролировать процесс схода ФР в незасвеченных местах. Можно делать так - слегка потерли платку, промыли под проточной водой и оценили - сошел ФР до фольги или нет. Если нет - кладем платку обратно в раствор кальцинированной соды. Если же сошел - промываем плату, проверяем наши будущие дорожки. Кладем плату на просушку (пара минут). Сливаем раствор кальцинированной соды в подходящую емкость. Ополаскиваем ванночу перед травлением платы. Взял поллитра теплой вода и 125г. аммония персульфата. Размешал. Снял защитную пленку с ФР. Поместил платку в раствор. И кисточкой начинаем медленно гладить платку (часто встречается в интернете в этой роли зубная щетка). Следует обратить внимание на пузырьки воздуха, которые кучкуются сугубо вдоль проводников. Есть мнение, что эти пузырьки занимаются подтравом ФР и их следует удалять оттуда. Чем я, собственно, и занимался, медленно поглаживая кисточкой мою прелесть будущую платку. Немного фото далее.

Нанесенный фоторезист перед травлением платы

Нанесенный фоторезист перед травлением платы

Травим платку

Почти вытравили нашу платку

Процесс травления платы в персульфате аммония

Процесс травления платы в персульфате аммония

Процесс травления платы в персульфате аммония

Процесс травления платы в персульфате аммония

Эффект "Крота"

Эффект "Крота"

А вот и платка наша

После как плата вытравилась, раствор аммония персульфата сливаем в подходящую емкость. Ванночку после травления ополаскиваем, так же промываем и плату. Далее, в ваночку наливаем жидкость из сосуда с веселым детским названием "Розовый крот" (применяется для прочистки труб). Льем не много - только чтобы плата была покрыта этой жидкостью. Достаточно несколько минут и эффект не заставит себя ждать. Кисточкой не гладьте плату - мою кисточку "Розовый крот" растворил, превратив ее в волосяной обмылок. После, я стал использовать омывание кисточки в воде в промежутках между поглаживанием платки в "Розовом кроте". Часто на этом этапе применяют раствор кальцинированной соды, которым стравливали ФР сначала, просто, держать плату в растворе нужно дольше и ФР стравится весь. Можно раствор персульфата аммония заменить на старое доброе хлорное железо. А кальцинированную соду - на силикатный клей. Плюс силикатного клея в том, что в нем сложно передержать плату с ФР - он стравливает ФР очень нежно и медленно. В этом случае получится новая технология на старых компонентах. Скажу, что возвращаться к хлорному железу я не планирую. Видны, конечно, некоторые нюансы, в следующий раз при такой густоте дорожек и такой их ширине придется устранять эти дефеткты после проявки ФР до его травления.