Установка для экспонирования фоторезиста в домашних условиях
Автор - Дмитрий Марченко (RK3AOR),
Москва.
[email protected]
Времена ручного рисования печатных плат уходят в прошлое и на настоящий момент радиолюбители разделились на два лагеря - приверженцев лазерно-утюжной технологии (далее ЛУТ) и фоторезистивной. Автор начинал с ЛУТ технологии, но под влиянием приверженцев фоторезиста решил освоить этот метод и настоящая статья представляет собой обобщённый результат создания простой установки для изготовления плат фотоспособом.
О том, что такое фоторезист и как его применять есть
достаточно много информации в интернете и углубляться в это в настоящем
материале мы не будем. Для нас достаточно знать одно - для экспонирования
фоторезиста надо иметь источник УФ излучения с длиной волны 330-470 нм.
Поскольку ждать ясного солнечного дня в средних широтах можно очень долго,
то посмотрим, что есть у нас из подручных источников УФ излучения.
1.
Горелки из ламп ДРЛ-125 и выше, которые висят на столбах вдоль
дорог.
2. Подобные им специальные лампы типа ДРШ-250 и ДРТ-250 и
мощнее.
3. Бактерицидные лампы ДРБ, которые используются в медицине для
обеззараживания и с некоторыми вариациями в соляриях.
Горелки из
ламп ДРЛ, как и лампы ДРШ и ДРТ требуют мощного дросселя. Причем очень
громоздкого и тяжёлого. Лампы ДРШ к тому же требуют искровой генератор для
поджига, что тоже не может внушать оптимизма.
Лампы ДРБ запускаются со стандартными дросселями от соответствующих по мощности ламп дневного света и в той же арматуре, но большие линейные размеры трубок делают их использование в радиолюбительской мастерской проблематичным.
Сначала автор собрал фотопроекционную установку на лампе
ДРШ-250. Её большим недостатком оказалась точечность источника света, что
без использования соответствующей рассеивающей кварцевой оптики делает её
непригодным для получения равномерной освещённости больших плат. Оптику
достать не удалось: Поэтому следующий вариант был на лампе ДРТ-250
(трубчатой). С ней равномерность освещёния стала приемлемой (особенно при
использовании 2-х штук параллельно, но выявился ряд больших неудобств в
пользовании.
Это:
1.Большое время разогрева (не менее 15 минут) для
стабилизации режима лампы и получения равномерного потока УФа, без чего
практически невозможно получить стабильные результаты экспозиции.
2.Большая масса дросселя и необходимость тщательной световой
экранировки лампы для предупреждения ожога глаз и кожи мощным
ультрафиолетовым излучением.
3.Очень малое время выдержки (около 35
сек) из-за высокой мощности света. Это требует отточенных движений и не
прощает заминок.
4.Трудности с укладкой платы и шаблона при работающей
лампе (в режиме прогрева), так как высок риск паразитной засветки
фоторезиста и ожога всего, что можно.
5.Сильное выделение озона, что
делает невозможной работу без вытяжной вентиляции.
Сделать работоспособную конструкцию помог случай. Рядом с работой соседним банком были выкинуты старые детекторы валюты, в которых используется лампа КЛ-9/УФ, то есть компактная, люминесцентная 9 ватт ультрафиолетовая. Разумеется, я как радиолюбитель мимо контейнера с такими ценными вещами пройти не мог. На базе трёх разобранных детекторов и старого БП от компьютерного сервера формата АТ была сделана следующая конструкция:
Для этого в блок питания с выкинутыми внутренностями на дно были установлены платы электронных балластов. Так как автор успел спасти только две платы, то для третьей лампы был использован типовой электромагнитный дроссель на 9 ватт. Так как эти лампы уже оснащены встроенным в цоколь стартёром и емкостью для разогрева катодов, то включены они по двухпроводной схеме.
В связи с относительно низкой мощностью этих ламп и их малым нагревом при работе было сделано минимальное расстояние между плоскостью установки ламп и столиком для экспонирования величиной в 60 мм. Сам столик для экспонирования (он же защитная крышка над платами ПРА) сделан из жестяной крышки старого CD-ROMа. .Она отлично подходит по ширине к формату блока АТ , только ножницами по металлу её надо укоротить по длине. Закреплена она на металлических стойках заведомо большей длины, чем детали на платах ПРА. Отверстия в корпусе блока питания заклеены продающейся на рынках самоклеющейся алюминиевой лентой, применяемой для систем вентиляции. Она препятствует выходу ультрафиолетового излучения наружу и за счёт рассеивания и переотражения УФ излучения внутри отсека улучшает равномерность освещёния шаблона при экспозиции.
В электрическую схему входят три соединённых параллельно ПРА с лампами, включёнными по типовой схеме. Для обеспечения выдержки времени автор использовал реле времени на DIN рейку с возможностью установки выдержки от 30 до 300 сек. В данной конструкции выдержка получилась равной 250 сек. Параллельно реле установлен тумблер типа МТ для возможности предварительного прогрева ламп. После прогрева в течении 1-2 минут тумблер размыкается и отрабатывается выдержка, установленная на реле времени.
Три лампы установлены в ряд по горизонтали на планке из стеклотекстолита для равномерного освещения зоны экспонирования. При использовании указанного блока питания АТ максимальный размер экспонируемой платы 160Х150 мм, чего вполне хватает для большинства домашних конструкций.
Собственно сама фотопечать.
Для прижимания шаблона очень удобно кварцевое стекло. К сожалению, официально кварцевое стекло размерами 160Х160Х4 стоит около 1000 руб, что для домашней конструкции несколько дороговато. Можно использовать и оконное стекло минимально возможной толщины. Теория говорит, что оконное стекло задерживает от 85 до 98% падающего ультрафиолета. Так что стекло надо брать потоньше, а экспозицию увеличивать. По результатам испытаний хорошо подходят прозрачные поликарбонатные крышки от CD дисков. Указанная выше выдержка в 250 сек. была получена с кварцевым стеклом толщиной 3 мм. С крышкой CD выдержка составила 300 сек.
Производители фоторезиста рекомендуют использование так называемого просветлителя (TRASPARENT) который увеличивает оптический контраст шаблона, напечатанного на обычной бумаге. По своей структуре это что-то типа сольвента или уайт-спирита, который относительно медленно испаряется и промасливает бумагу. По крайней мере практические испытания автора не выявили каких-либо преимуществ фирменного баллона перед уайт-спиритом с хозяйственного рынка. Кроме цены. Следует отметить, что использования бумаги и кальки нежелательно даже с транспарантом. Намного лучшие результаты даёт печать шаблона на прозрачной плёнке для лазерного принтера. Использование такой плёнки позволяет получить хорошее качество печатной платы даже начинающему осваивать этот процесс. Для редактирования шаблона хорошо подходит продающийся в магазинах черный маркер для несмываемых надписей с тонким стержнем 0,1 мм. Им можно улучшить черноту заливки дорожек на маске до начала экспонирования. Шаблон (маска) накладывается на покрытый фоторезистом кусок стеклотекстолита напечатанными дорожками вниз, к фоторезисту. Это позволяет уменьшить боковую засветку. Затем маска придавливается стеклом и вдвигается под прогретые лампы.
Проявка осуществляется как обычно, в растворе КОН или NaOH с концентрацией 5-7 г/литр. Желательно использовать раствор комнатной температуры для повторяемости результатов. В принципе не столь важна температура, как её стабильность для данной экспозиции засветки УФ излучением. Опустив плату в раствор и покачивая, ждём начала растворения засвеченного фоторезиста. Визуально это видно как тонкие фиолетовые облачка, срывающиеся с поверхности платы. Если начинает подтравливаться фоторезист на дорожках (это можно заметить по смене их отблеска из глянцевого в матовый, а засвеченные участки ещё остались, то значит мал оптический контраст между дорожками и прозрачными участками шаблона. Обычно это бывает с бумажными и калечными шаблонами. Размытость дорожек говорит о плохом прижиме шаблона к плате. ВНИМАНИЕ! Несмотря на достаточно мягкий ультрафиолет от этих ламп и их относительно маленькую мощность при всех работах необходимо пользоваться защитными очками. Лучше всего используемые в медицине при работе с УФ излучением, так как они гарантированно задерживают УФ и плотно прижимаются к лицу, защищая глаза от боковой засветки
Можно использовать и солнцезащитные очки, но только как крайний случай. При экспонировании необходимо закрывать блок его штатной крышкой. Вентиляция не обязательна, эти лампы озон не выделяют.
В заключение автор просил бы не судить строго эту конструкцию, так как она была сделана за один день из подручных материалов. Пользуясь случаем, хочу поблагодарить Ю. Харламенкова (г. Кострома) за ценные советы и разумную критику, а также Митрофанова А.В. (г. Москва) и Солодухина И.Б. (г. Жуковский) за бескорыстную помощь в изготовлении различных вариантов фотопроекционной установки и подборе материалов для них.
Источник: www.radiokot.ru