Ätzen von Leiterplatten (V1.0)

Warum Leiterplatten ätzen?

Ganz einfach: Man hat sich auf einer Lochrasterplatine eine gute Schaltung aufgebaut, aber irgendwie sieht das ganze nicht sehr professionell aus. Was liegt da näher als sich die Schaltung professionell auf eine Leiterplatte zu ätzen? Sieht besser aus und ist auch nicht so fehleranfällig, denn wer schon mal eine komplette Europlatine mit Pfuschdraht aufgebaut hat, der wird merken wie anstrengend es ist einen losgegangenen Draht wieder anzulöten.

Aber nun zu dem Ätzen:

Das Prinzip ist ganz einfach: mit einer Folie, auf der die Leiterbahnen aufgemalt sind, wird eine lichtempfindliche Platte belichtet. Alle belichteten Stellen werden durch Säure entfernt.

Das Erstellen der Folie:

Darauf werde ich hier nicht näher eingehen, da es zu viele Programme gibt, mit denen sich so was bewerkstelligen lässt. Mit diesen Programmen wird der Schaltplan gezeichnet. Das Programm berechnet dann das Layout der Leiterplatte. Die wird mit einem Drucker auf Folie (Achtung: bei Tintenstrahldruckern braucht man spezielle Folie) gebracht. Am besten druckt man die Folie 2 mal aus und klebt diese beiden Ausdrücke aufeinander. Dieses ist nötig, da die Tinte meistens nicht genug deckt, und die Leiterbahnen würden dann beim Ätzen ausfransen.

Das Belichten der Leiterplatte:

Bei der Leiterplatte handelt es sich um  eine Kunstoffplatte mit Kupferbeschichtung und Fotolack. Dieser Lack wird bei Einstrahlung von Licht brüchig.

Als erstes sägt man sich die Leiterplatte zurecht. Dann wird sie belichtet. Diese geschieht am besten mit einem Halogenstrahler (Ich verwende einen 500W-Strahler mit 1,50m Abstand). Man zieht von der Leiterplatte die Schutzfolie ab und legt die ausgedruckte Folie auf (Achtung: darauf achten das die Kupferseite nachher die Unterseite ist, also spiegelverkehrt auflegen). Nun wird der Halogenstrahler eingeschaltet. Die Belichtungszeit muss man selbst herausfinden (am besten mit kleinen Probestücken), den sie ist von Hersteller zu Hersteller der Leiterplatte abhängig. Als Richtzeit dient eine Zeit von 15-20min. Wichtig ist noch zu erwähnen das man von dem Halogenstrahler die Glasplatte entfernen muss. Den was den Fotolack brüchig macht ist UV-Licht, und Glas lässt kein UV-Licht durch.

Das Entwickeln der Leiterplatte:

Nach dem Belichten muss die Leiterplatte entwickelt werden. Dadurch wird der brüchige Fotolack entfernt, und nur der Lack wo kein Licht war bleibt erhalten.

Eine Bemerkung vorweg: Die in den folgenden Beschreibungen verwendeten Säuren sind nicht gerade sehr Hautverträglich, also: Handschuhe an!

Als Entwickler wird hier Natrumhydroxyd verwendet. Dieser wird in der Menge wie auf der Verpackung angegeben (ca. 1 Löffel pro Liter Wasser) in eine Kunststoffschale gegeben und mit Wasser aufgelöst. Dies sollte übrigens am besten gemacht werden während die Leiterplatte belichtet wird.

Nach dem Belichten wird die Leiterplatte sofort in die Lösung gelegt, sonst wird sie überbelichtet und damit unbrauchbar. Nach einiger Zeit in der Lösung sieht man wie der brüchige Lack sich entfernt und sich von der Leiterplatte ablöst. Ein wenig Umrühren hilft dabei. Wen die Strukturen der Leiterbahnen klar zu sehen sind (als dunkle Linien) ist die Leiterplatte fertig entwickelt. Wen Sie zulange dringelassen wird, wird sie Überentwickelt.

Nachdem die Leiterplatte aus der Lösung entfernt wurde, wird sie mit Wasser abgespült.

Die Säure ist nur ein paar Stunden verwendbar und ist danach verbraucht.

Sie gehört aber in den Sondermüll und nicht in den Abfluss.

Das Ätzen der Leiterplatte:

Jetzt braucht die Leiterplatte nur noch geätzt werden (d.h. das Kupfer an den freigelegten Stellen wird entfernt).

Bei der Ätzlösung handelt es sich um Natriumpersulfat. Sie wird in Pulverform geliefert und muss in Wasser gelöst werden. Diese Ätzlösung ist über viele Monate bis Jahre hinweg zu verwenden. Man sollte sie jedoch nicht in einem Luftdichten Gefäß aufbewahren. Ich habe einfach ein Fahradventil in den Deckel gesetzt.

Als Behälter zum Ätzen verwende ich einfach einen viereckigen Plexiglaskaste. Aber eine normale Schale tut's auch.

Die Flüssigkeit sollte als erstes erwärmt werden (am besten stellt man einfach das Aufbewahrungsgefäß in ein heißes Bad). So wirkt die Lösung besser. Dann wird die Lösung in den Ätzbehälter gekippt. Nun braucht man nur noch die Leiterplatte reinsetzen (festbinden, dann bekommt man sie leichter wieder raus).

Nach ca. 30-45min ist die Leiterplatte fertig. Das Kupfer ist an allen freigelegten Stellen entfernt. Jetzt wird die Leiterplatte mit Wasser abgespült, und getrocknet.

Man kann den Ätzprozess beschleunigen, wen man in den Ätzbehälter einen Schlauch legt, und diesen an eine Luftpumpe (z.B. für Aquarium) anschließt. Durch die dadurch entstehende Säurezirkulation beschleunigt den Ätzvorgang. Das linke Bild zeigt die fertige Leiterplatte.

                                  Die unsauberen Stellen kommen durch zu alter Ätzlösung. Aber zur

                                  Veranschaulichung reicht es. 

Die Nacharbeiten:

Nun müssen noch die Löcher für die Bauteile gebohrt werden. Die geschieht am besten mit einer Ständerbohrmaschine und einem 0,8mm Bohrer.

Zuletzt wird die Kupferseite noch mit einem Überzug aus Lötlack (Kontakt Chemie) versehen. Dadurch lässt sie sich einfacher Löten, und der Lack schützt vor Korrosion.

Nun noch Löten, und fertig ist eine saubere Schaltung, die sich sehen lassen kann.

Adressenverzeichnis:

Autor: Christian Fasse     am 23.10.2001