Hier eine Anleitung, wie man mit ein wenig Chemie in kurzer Zeit hochwertige Platinen herstellen kann.

Layout erstellen

Das Layout wird mit EAGLE erstellt und gegen die eigenen Design-Regeln geprüft (Ausgehend von den pcb-pool Regeln: Minimale Leiterbreite 6 mil, minmaler Abstand 6 mil, Bohrungen mindestens 0,5mm):

Layout drucken

Statt das Layout jedes Mal mit eigenen Einstellungen mit dem CAM-Prozessor zu erstellen hilft ein kleines Skript diese zu erzeugen (kein Füllen der Bohrlöcher, richtige Spiegelung für den Ausdruck, Layer fest vorgegeben):

#!/bin/bash
# Skript: eagle-to-pdf.sh
infile=`basename "$1" .brd`
BRD="${1}"
out_file_prefix=${TMPDIR}/printjob-$$
EAGLE=/Applications/EAGLE/EAGLE.app/Contents/MacOS/EAGLE
${EAGLE} -dEPS -X -f- -m -c+ -s1 -o"${out_file_prefix}-top.ps" "${BRD}" 1 17 18 20 105  > /dev/null
${EAGLE} -dEPS -X -m -c+ -s1 -o"${out_file_prefix}-top-mask.ps" "${BRD}" 20 29  > /dev/null
${EAGLE} -dEPS -X -f- -c+ -s1 -o"${out_file_prefix}-bottom.ps" "${BRD}" 16 17 18 20 106  > /dev/null
${EAGLE} -dEPS -X -c+ -s1 -o"${out_file_prefix}-bottom-mask.ps" "${BRD}" 20 30  > /dev/null

ps2pdf14 -dEPSCrop "${out_file_prefix}-top.ps" "${infile}-top.pdf"
ps2pdf14 -dEPSCrop "${out_file_prefix}-top-mask.ps" "${infile}-top-mask.pdf"
ps2pdf14 -dEPSCrop "${out_file_prefix}-bottom.ps" "${infile}-bottom.pdf"
ps2pdf14 -dEPSCrop "${out_file_prefix}-bottom-mask.ps" "${infile}-bottom-mask.pdf"

rm "${out_file_prefix}-top.ps" "${out_file_prefix}-top-mask.ps" "${out_file_prefix}-bottom.ps" "${out_file_prefix}-bottom-mask.ps"

Das Skript wird mit der brd-Datei als Argument aufgerufen und erstellt im aktuellen Verzeichnis vier PDF-Dateien für die unterschiedlichen Masken.

Um Papier zu sparen werden die vier PDFs mit ein wenig Rand (ca. 1,5 cm) auf einer Seite positioniert, z.B. mit Pages. Dabei unbedingt darauf achten, dass die Größe nicht verändert wird.

Der Druck selbst erfolgt mit dem Laserdrucker auf Transparentpapier (Diamant Extra Spezial, billiger als Overheadfolie und bessere Schwärzung). Je nach Drucker sollten folgende Einstellungen vorgenommen werden: Druck auf dickes Papier (sorgt für erhöhten Tonerauftrag), keine Rasterung, s/w-Druck:

Den Ausdruck ab jetzt vorsichtig behandeln, ansonsten kann Toner abgerieben werden. Die einzelnen Masken aus dem Papier ausschneiden und jeweils die Top- und Bottom-Seite mit den Tonerschichten aufeinanderlegen, ausrichten und mit einem Streifen Klebeband an einem Rand fixieren.

Nun die fotopositiv beschichtete Platine (Bungard FR4, selber beschichten lohnt nicht), die an einer Seite einen Rand von mindestens 1 cm haben sollte, zwischen die beiden Masken legen und die Maske auf der Platine fixieren:

Belichten

Die Belichtung erfolgt mit einem umgebauten Gesichtsbräuner, der – wie die Profigeräte – mit vier 15-Watt UV-Röhren bestückt ist. Da die UV-Röhren einige Minuten für das Aufwärmen brauchen, sollte der Belichter schon vorher eingeschaltet sein.
Für Bungard Positiv-Material hat sich bei der Kombination Laserausdruck auf Transparentpapier eine Belichtungszeit von 140 Sekunden pro Seite bewährt. Die nicht zu belichtende Seite sollte dabei abgedeckt und leicht beschwert werden:

Platine entwickeln

Während die Platine belichtet wird, kann der Entwickler für den Fotopositiv-Lack angesetzt werden. Statt den üblichen Entwickler zu kaufen, kann auch normaler, pulverförmiger, Abflussreiniger verwendet werden, dieser enthält auch nur Natriumhydroxid. Da der Entwickler relativ schnell unbrauchbar wird, sollte er jedes Mal erneut angesetzt werden. Etwa 3g auf 250 ml warmes Wasser (25-28 ºC) reichen dafür aus, trotz der geringen Menge NaOH sollte jeglicher Kontakt mit dem Entwickler vermieden werden!

Nach Ablauf der Belichtungszeit werden die Masken von der Platine entfernt und die Leiterbahnen sollten sich leicht gelblich von den freizuätzenden Stellen abheben.

Die Platine nun in den Entwickler legen und mit einer Kunststoffpinzette an dem freien Rand im Entwickler bewegen, die belichteten Stellen verfärben sich lila und lösen sich auf. Nach etwa 30-60 Sekunden, wenn keine lila Reste mehr an den Kanten der Leiterbahnen sichtbar sind, sollte die Entwicklung abgeschlossen sein und die Platine kann unter fließendem Wasser gespült werden:

Unterbelichtungen mit Cutter/Skalpell korrigieren

Sollten zwischen dicht beieinander liegenden Leiterbahnen noch Fotolackreste sein, können diese vor dem Ätzen mit einem Skalpell beseitigt werden.
Ursache hierfür können sein: Luft zwischen Maske und Platine, Dreck auf der Glasplatte des Belichters, zu kurze Belichtungszeit, Abstand zwischen UV-Röhren und Platine zu groß, zu kalter Entwickler, zu wenig NaOH im Entwickler.

Ätzen

Zum Ätzen gibt es verschiedene Möglichkeiten, von Eisen-(III)-Chlorid möchte ich jedoch abraten. Vernünftig geht es entweder mit Natriumpersulfat (250g pro Liter, 40 ºC Ätztemperatur) oder mit Salzsäure/Wasserstoffperoxid (375ml Wasser, 375ml Wasserstoffperoxid 10%, 250ml Salzsäure 33% langsam hinzugeben, Temperatur zwischen 10 und 30 ºC). Egal welches Ätzmittel verwendet wird, die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen (Belüftung, Schutz der Augen, Wasser zum Spülen in der Nähe,… ) sind auf jeden Fall zu beachten! Die Lösung ätzt nicht nur sehr schnell sondern bleicht auch alles, was mit ihr in Berührung kommt:

Der Vorteil bei der Salzsäure/Wasserstoffperoxid Kombination ist, dass sich das Ätzmittel nicht wirklich verbraucht, das Kupfer wird mit dem durch die Salzsäure entstandene Kupferchlorid geätzt. Nur bei Verfärbung ins bräunliche kann die Lösung durch Zugabe von wenig Salzsäure und Sauerstoff in Form von H₂O₂ wieder aufgefrischt werden, Details zu dem Verfahren unter http://members.optusnet.com.au/~eseychell/PCB/etching_CuCl/index.html.

Resist entfernen/reinigen

Die Reste des Fotolacks müssen für die nächsten Schritte entfernt werden, dies geschieht entweder mit Aceton (Achtung, hoch entzündlich) oder mit feinem Scheuermittel. Soll die Platine im Anschluss verzinnt werden, darf das freiliegende Kupfer nach der Reinigung nicht mehr berührt werden und sollte nicht lange der Luft ausgesetzt sein.

Verzinnen

Zum Verzinnen gibt es unterschiedliche Varianten, statt jedoch mit Lötlampe und Fittingslot zu arbeiten, ist die chemische Variante (z.B. SurTin) die einfachere und schnellere: Die angesetzte SurTin-Lösung in eine Entwicklerwanne geben, Platine rein, zwei Minuten leicht bewegen, fertig. Das chemisch Zinn hält sich ohne Probleme ein halbes Jahr, sofern es dunkel und kühl gelagert wird und hält für mindestens 50 Europlatinen. Falls die Lösung länger steht, kann es zu Kristallbildungen kommen, die vor dem Einsatz durch Erwärmen aufgelöst werden müssen.

Da ein wesentlicher Bestandteil von SurTin konzentrierte Schwefelsäure ist, sind auch hier die Angaben der Sicherheitsdatenblätter zu beachten. Auch ist für eine ausreichende Lüftung zu sorgen, da die Lösung Schwefelwasserstoff ausdünsten kann (riecht dann nach verfaulten Eiern).

Nach dem Abtropfen und Spülen mit klarem Wasser, kann die Oberfläche noch mit Küchenpapier abgerieben werden um ein wenig Glanz auf das Zinn zu bekommen:

Lötstopp laminieren

Wenn die Platine noch einen Lötstopp bekommen soll, sollte sie einige Male durch den Laminator laufen um die Feuchtigkeit rauszubekommen. Aus diesem Grund sollte auch kein Pertinax als Platinenmaterial genommen werden, dies muss wesentlich länger getrocknet werden und kann sich dabei verziehen.

Lötstopp gibt es z.B. bei Octamex als A4-Folie (Bungard Dynamask), die sehr lichtempfindlich gegenüber UV-Licht ist. Sämtliche Verarbeitungsschritte sollten daher bei gedämpfter Beleuchtung (kein Tageslicht, keine Neon-Röhren) stattfinden.

Von der Folie passende Stücke für die Platine abschneiden, der eigentliche Resist ist hierbei zwischen zwei Schutzfolien eingebettet. Dynamask hat eine matte und eine glänzende Seite, die matte Schutzfolie lässt sich mit zwei Streifen Klebeband die von beiden Seiten auf die Folie geklebt werden an einer Ecke abziehen. Der nun freigelegte Film ist ziemlich klebrig und wird nun auf die Platine laminiert:

Als Laminator eignen sich die Olympus Geräte (z.B. A-290) recht gut, da diese auch mit den 1,5mm dicken Platinen zurechtkommen, ohne dass der Dremel am Gehäuse angesetzt werden muss.

Belichten

Analog zur Belichtung für die Ätzmasken wird auch hier wieder eine Tasche für die Vorder- und Rückseite geklebt und auf der Platine passgenau auf die Lötpads fixiert. Die Belichtungszeit ist allerdings deutlich kürzer, 70 Sekunden sind ausreichend. Nach der eigentlichen Belichtung muss der Lötstopp eine halbe bis eine Stunde lang ruhen (natürlich im Dunkeln).

Lötstopp entwickeln

Der Entwickler für die Lötstoppmasken besteht aus Natriumcarbonat, 10g pro Liter, Temperatur sollte 30 ºC betragen. Vor dem Entwickeln muss die zweite Schutzfolie noch von den Platinen entfernt werden.
Bei leichtem Schwenken der Lösung löst der Entwickler an den nicht belichteten Stellen den Lötstopp nach 3-5 Minuten ab. Falls einzelne Stellen sich nicht lösen (zu lange belichtet oder zu geringe Schwärzung?), hilft leichtes Kratzen mit einem weichem Gegenstand:

Härten

Der Lötstopp muss nun noch gehärtet werden, hierfür kann die Platine zwischen Transparentpapier einige Male durch den Laminator geschoben werden. Danach sollte sie eine Stunde lang von beiden Seiten mit UV-Licht belichtet werden:

Bohren und Bestücken

Sollte es sich nicht um eine einseitige SMD-Bestückung handeln, können nun die Bohrungen gesetzt werden. Danach kann die Platine bestückt und im Anschluss von den Lötmittelresten (sofern kein NoClean-Lötzinn verwendet wird) befreit werden:

Die Gesamtdauer für die Herstellung einer solchen Platine liegt (inkl. der Zeit für das Ruhen und Härten des Lötstopps, die ja auch anderweitig genutzt werden kann) bei 2,5 Stunden.

Hier noch die Einkaufsliste, falls jemand in die Platinenherstellung einsteigen möchte:

250 Blatt	Transparentpapier (Hahnemühle Diamant Extra Special 90/95g)	28,45 €
5	Basismaterial FR4 zweiseitig 160×200	19,75 €
1	Gesichtsbräuner vom Flohmarkt	5,00 €
1 kg	Entwickler (Rohrreiniger)	2,50 €
1 l	Salzsäure 33% techn.	5,40 €
1 l	Wasserstoffperoxid 10%	4,00 €
5 Bögen	Dynamask Lötstopp	11,39 €
100 g	Lötstoppentwickler	2,62 €
1	SurTin Chemisch Zinn	9,30 €
1	Satz Entwicklerwannen aus Fotostudio	10,00 €