Ich habe mich bereits vor 35 Jahren mit dem Ätzen von Platinen beschäftigt und habe damals recht gute Ergebnisse erzielt. Damals verwendete ich zum Ätzen noch Eisenchlorid, das in Wasser zur grün-gelblichen Brühe wurde und Flecken in der Kleidung erzeugte, die niemals wieder zu entfernen waren.

 

 

Mit dem Wissen, dass es funktionieren musste (weil es ja früher schon mal funktionierte) machte ich mich also vor etwa einem Jahr (viele Jahre später) erneut ans Werk. Leider hatte ich dabei nicht berücksichtigt, dass man das dazu erforderliche Know-How und Fingerspitzengefühl verlernt und sich die Techniken zur Platinenherstellung inzwischen auch verändert haben. So musste ich fast wieder ganz von vorn beginnen.

 

 

 

 Belichtung der Platine

 

Nachdem ich jedes Mal fast zwei von drei Platinen wegen falscher Belichtung wegwerfen musste, habe ich mich, nachdem ich mich monatelang geärgert hatte, entschlossen, mir einen fertigen Platinenbelichter aus dem Elektronikversand für knapp über 200 Euro zuzulegen. Auch wenn das nicht gerade billig ist, habe ich diesen Entschluss bis heute nicht bereut, denn nun gelingt ausnahmslos jede Platine und ich kann die Leiterbahnbreite sogar auf 0,3 mm reduzieren, wenn es sein muss, ohne dabei Qualitätseinbußen in Kauf nehmen zu müssen.

 

Bei dem Belichter handelt es sich um einen kleinen Alukasten mit der ungefähren Fläche eines DIN-A-4 Blattes und einer Höhe von etwa 10 Zentimetern, der über einen aufklappbaren Deckel verfügt. Zuerst wird die Folie mit der bedruckten Seite nach oben auf die Glasplatte gelegt. Darüber legt man nun die fotobeschichtete Platine - mit der empfindlichen Seite natürlich nach unten. Daraufhin klappt man den Deckel zu. Durch eine fingerdicke Schaumstoffschicht am Deckel wird sichergestellt, dass nichts verrutscht und die Folie fest an die Platine angedrückt wird. 

 

Nach Betätigung des Timers werden die vier UV Lampen im Kasten, die wie kleine Neonröhren aussehen, automatisch eingeschaltet. Das Gerät schaltet sich nach Ablauf der Timerzeit automatisch wieder aus.

 

Ich kann nur raten, das Geld in solch einen Belichter zu investieren und auf eine Selbstbau-Lösung zu verzichten: Die Ausgaben dafür amortisieren sich sehr schnell, da nun keine Platine mehr im Mülleimer landet. Von den geschonten Nerven, der gesparten Zeit und dem vermiedenen Frust ganz zu schweigen. Ich habe auf Grund meiner bisherigen Erfahrungen festgestellt, dass das Belichten das A und O des Platinenätzens ist. Mit anderen Worten: Bei richtiger Belichtung ist der Rest ein Kinderspiel und man kann eigentlich fast nichts mehr falsch machen. Ich erziele mit einer Belichtungszeit von einer Minute und 20 Sekunden die besten Erfolge (zwei übereinandergelegte, klare, durchsichtige Folien sowie Bungard-Epoxy-Platinen).

 

Benötigte Verbrauchsmaterialien zum Ätzen von Platinen

 

  • Natriumpersulfat
  • Natriumhydroxid
  • Fotobeschichtete Platinen (z.B. 10 x 16 cm Euroformat, Epoxyd [empfohlen])
  • Scheuerpulver, Alkohol für Reinigungszwecke

 

Chemikalien und Platinen gibt es im Elektronikfachhandel.

 

Benötigte, feste Einrichtung

 

  • Platinenbelichter
  • Schale zum Entwickeln der Platinen 
  • Schale zum Ätzen der Platinen (beides Glasschalen für Aufläufe aus dem Haushaltswaren-Geschäft)
  • Zwei Greifzangen
  • Elektronische Küchenwaage mit 1 g Anzeigegenauigkeit (Gibts für unter 10 Euro beim Elektronik-Discounter)
  • 1-Liter Messbecher
  • Zwei Plastikgefäße zum Abwiegen (ca 1/4 L Volumen)
  • Zwei Plastikflaschen oder Kanister zum Anrühren der Chemikalien
  • Zwei Kanister zum Sammeln der verbrauchten Chemikalien
  • Alte Kleidung, Schutzhandschuhe, Schutzbrille
  • Gut belüfteten Kellerraum mit Wasseranschluss
  • Optional: Heizplatte (z.B. zum Warmhalten von Speisen)

  

 

Erstellen eine Layouts

 

 

Auf diesem Gebiet hat sich zum Glück alles geändert: Früher musste ich die Layouts mühsam mit Klebebändern und Abreib-Symbolen auf Klarsicht-Folie auftragen. Heute sorgt der Computer für die nötigen Schritte:

 

  

Zur Erstellung des Layouts habe ich ein bekanntes Computerprogramm zum Erstellen von Layouts verwendet; eines unter vielen, das zufällig verfügbar war. Wer jedoch hofft, dass ein Computer in der Lage ist, die Leiterbahnen einer komplexen Schaltung so zu verlegen, dass sich gar keine oder möglichst wenige Leiterbahnen kreuzen, der irrt: Zur richtigen Anordnung von Bauteilen und Leiterbahnen muss man sein Gehirn schon etwas anstrengen, aber es macht Spaß, da diese Aufgabe etwa dieselbe entspannende Wirkung hat wie das Lösen eines Kreuzworträtsels oder das Zusammenfügen eines Puzzles. 

 

 

Layout-Entwurf

 

Achten Sie darauf, dass die Löt-Augen, an denen später die Löcher in die Platine gebohrt werden, einen Durchmesser haben müssen, der größer ist als das Bohrloch, da sonst der komplette Lötpunkt weggebohrt wird. Klingt trivial, kann aber, wie meine Erfahrung zeigt, leicht passieren. Ich habe mich für einen Innendurchmesser von 1 mm und einen Außendurchmesser von 2 bis 2,4 mm entschieden. Auch die Lötpunkte, an denen später die Fassungen für die ICs eingesetzt werden, sollten möglichst groß sein. Mit dem oben beschriebenen Platinenbelichter lassen sich Leiterbahnen bis 0,5 mm und schmaler realsieren. Achten Sie darauf, dass sich Lötaugen nicht zu dicht an benachbarten Leiterbahnen befinden. Solche Schwachstellen werden leicht übersehen und können später zu Kurzschlüssen führen.

 

 

 

Drucken der Folie

 

Das Layout habe ich mit einem einfachen, günstigen schwarz-weiß Laserdrucker (Samsung M2020) auf speziell dafür geeigneter Folie gedruckt (Avery-Zweckform 3562). Schalten Sie dabei eventuelle Toner-Spar-Modi aus - und auf maximale Druckqualität um. Sollte die Folie im Drucker steckenbleiben, dann wählen Sie, falls vorhanden, die Option "Dickes Papier".

 

Die Folie muss an den bedruckten Stellen tief schwarz und undurchsichtig sein. Da die geschwärzten Stelle dennoch kleine Löcher und Risse enthalten können, drucken wir sie zwei Mal aus und legen die beiden Ausdrucke genau (!!!) deckungsgleich übereinander. Schneidet man die Ränder der oben liegenden Folie ab, so kann diese mit Klebestreifen an der unteren Folie befestigt werden. Das funktioniert am besten zu zweit: Einer drückt die Folie an, damit sie nicht mehr verrutschen kann, und der andere klebt sie fest. Bewahren Sie die Folie am besten, geschützt durch ein Deckblatt, in einem Aktenordner oder einem großen Briefumschlag auf, damit die aufgedruckte Schicht nicht beschädigt wird.

 

Ich hoffe, Sie haben die Folie so ausgedruckt, dass sie richtig (nicht spiegelverkehrt) auf der Platine aufliegt, wenn sich die bedruckte Seite in direktem Kontakt mit der Platinenoberfläche befindet. Im anderen Fall führen Überstrahlungen (auf Grund der Foliendicke) dazu, dass auch Licht an die abgedeckten Stellen gelangt und die Leiterbahnen unscharfe Ränder bekommen oder komplett wegbelichtet werden.

 

 

 

Entwicklung:

Geben Sie die Platine in eine Schale mit frischer NaOH-Lösung von etwa 12 bis 13 g pro Liter. Für eine Platine genügt es, die Schale bis zu einer Flüssigkeitshöhe von ca. 1 cm zu füllen. Verwenden Sie für jede neue Platine eine neue, ungebrauchte Lösung. Das ist wesentlich billiger, als eine relativ teuere Platine wegen Fehlentwicklung wegzuwerfen.

 

Der sich langsam von der Platine lösende Schutzlack ist an seiner violetten Farbe zu erkennen. Nach spätestens zwei Minuten müssen sich die Leiterbahnen auf der Platine deutlich vom Untergrund unterscheiden. Als ich noch einen Baumarkt-Halogenstrahler zum Belichten verwendete, bestand das große Problem darin, dass dies auch dann geschah, wenn die Platine unterbelichtet war. Das heißt: Es blieb in diesem Falle auch an den Stellen, an denen sich keine Leiterbahnen befanden, ein Schutzlack-Film übrig, der jedoch so dünn war, dass man ihn nicht erkennen konnte und der daher den Blick auf das blanke Kupfer darunter freigab. 

 

Ob dies auch bei Ihnen der Fall ist, merken Sie spätestens dann, wenn sich die Platine im Ätzbad befindet. Die blanken Stellen, an denen sich kein Schutzlack mehr befindet, nehmen sofort eine matte, deutlich rötliche Färbung an - ein gutes Zeichen. Bleiben diese Stellen im Ätzbad jedoch auch nach ein paar Minuten glänzend und kupferfarben, so war alle Arbeit vergebens: Der Schutzlack wurde an den belichteten Stellen nicht komplett entfernt. Verlängern Sie beim nächsten Versuch die Belichtungszeit. Ob die Platine durch Nachbelichten noch gerettet werden kann, vermag ich nicht zu garantieren. Falls dies nicht gelingt, verbuchen Sie das Ganze unter der Rubrik "Lehrgeld".

 

Ätzvorgang

Bevor die Platine in das Ätzbad gegeben wird, müssen die anhaftenden Reste der Entwicklerflüssigkeit mit klarem Wasser abgespült werden. Zum Ätzen einer Platine genügt es eine Wassermenge von 0,25 Liter, in der Sie 50 g Natriumpersulfat auflösen. Die Lösung sollte nicht kalt, sondern lauwarm oder warm, aber nicht dampfend heiß sein. Bei zu langem "Quälen" der Platine in der Ätzlösung verschlechtert sich die Qualität der Leiterbahnen zusehends, bis diese irgendwann an ihren schmalsten und dünnsten Stellen trotz Schutzlack komplett weggeätzt werden. Bewegen Sie die Platine mit einer entsprechenden Zange im Ätzbad leicht hin und her. Meine bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass eine Platine spätestens nach 10 Minuten fertig geätzt sein sollte. Lassen Sie beim Ätzvorgang die Flüssigkeit durch leichtes hin und her Wippen der Schale über die Platine strömen.

 

Eine weitere, detaillierte Beschreibung dieser Vorgänge würde nicht viel helfen, da man hier mit eigener Erfahrung und Fingerspitzengefühl immer noch am weitesten kommt.

 

Statt der im Handel oft angebotenen, billigen Plastik-Entwicklungsschalen verwende ich rechteckige, hitzefeste Glasschalen, die zum Beispiel in den Geschirrabteilungen großer Möbelhäuser günstig angeboten werden.

 

Wichtiger Hinweis 

Beachten Sie beim Platinen-Ätzen die einschlägigen Sicherheits- und Entsorgungsvorschriften, führen Sie die Arbeiten nicht in Wohnräumen durch, sorgen Sie für eine gute Lüftung und halten Sie die Chemikalien von Kindern fern. Für Schäden, die durch unsachgemäßen Umgang mit den beschrieben Materialien und Geräten entstehen, übernehme ich keine Verantwortung.

 

Abschluss

Ist die Platine fertig geätzt, so müssen noch die Reste des Schutzlacks von den Leiterbahnen entfernt werden. Dazu kann zum Beispiel handelsübliches Scheuerpulver zu Reinigungszwecken in Verbindung mit einer Bürste verwendet werden. 

 

Entsorgung

Vergessen Sie nicht, die beiden verbrauchten Chemikalien in einem Kanister (getrennt) zu sammeln und an einer Schadstoff-Sammelstelle abzugeben.

 

Löcher Bohren

Anschließend werden die Löcher gebohrt. Dazu gibt es im Handel spezielle Handbohrgeräte (z.B. von Proxxon). Auch dieser Vorgang sollte möglichst in einem speziellen Werkraum erfolgen, da beim Bohren eine Menge Staub aus dem durchbohrten Platinenmaterial (Epoxid) anfällt.

 

Verwenden Sie zum Bohren von Epoxy-Platinen niemals normale Stahlbohrer aus dem Baumarkt. Durch die Glasfasern im Platinenmaterial werden diese manchmal schon nach dem zehnten Loch stumpf und erzeugen dann unschöne Löcher, die unter der Lupe einen zerfransten Kupferrand am Bohrrloch offenbaren und an Vulkankegel erinnern - von den daraus resultierenden, schlechten Kontakten und kalten Lötstellen, der längeren Bohrzeit und dem erhöhten Kraftaufwand beim Bohren ganz zu schweigen. Verwenden Sie stattdessen spezielle Platinenbohrer aus dem Elektronik-Fachhandel. Auch die im Zubehör des von mir verwendeten Gerätes enthaltenen Bohrer wurden beim Bohren von Expoy-Platinen nach einiger Zeit stumpf, was für die aus dem Elektronik-Fachhandel bezogenen Platinenbohrer bisher nicht zutraf.

 

 

 

 

 

Bild oben: Beispiel für ein gelungenes Layout: Die kombinierte Dual-VCO-Platine aus der Synthesizer-Bauanleitung auf dieser Webseite. Was die Grafik nicht zu zeigen vermag: Die Kupferbahnen auf der geätzten Platine verlaufen lückenlos und haben messerscharfe Ränder. Im oberen Bereich (links von der Mitte) habe ich probeweise und ohne Probleme sogar eine Leiterbahn zwischen zwei Pins eines ICs verlegen können.