"без Компромиссов", Опять про печатные платы Опции

[Alligator75]

В статье в форме фотоотчета с комментариями описывается попытка адаптировать одну из промышленных технологий изготовления двусторонних печатных плат с металлизацией отверстий и нанесением паяльной маски.

Перелопачена куча информации, проделаны десятки опытов, и наконец первенец:




Оборудование:

- CNC фрезер: CNC-Magic J http://www.cnczone.ru/forums/index.php?showtopic=832;
- вакуумное приспособление;
- ламинатор с горячими валами;
- струйный принтер

- термостабилизированная печка;
- трафаретный печатный станок http://www.tampotrafaret.ru/catalog/?id=24...mp;show=itemsub;
- аналитические лабораторные весы;
- магнитная мешалка;
- различная лабораторная посуда;
- источник питания http://www.technica-m.ru/img.phtml?img=855...x%20MPS-3010L-1;


Материалы:

- базовый материал FR4 с фольгой 18 мкм http://fr4.ru/upload/fr4/base/kb-6167-fr4.pdf;
- пленочный негативный фоторезист LIUXI T20 http://www.ostec-st.ru/pcb/catalogue-mater...st/view/LIUXI-T;
- жидкая паяльная маска FSR 8000-8G http://fr4.ru/mask/;
- сетка для трафаретной печати NBC http://www.agalsea.ru/nbc/ex.html;
- блескообразователь для кислого электролита фирмы J-Kem - J Plate Cu400 http://www.ostec-st.ru/pcb/technologies/vi...-copper-plating;

1. Сверлим на станке отверстия. Для обработки я использовал сверла 0.4, 0.6, 1.0 мм и "кукурузу" 1.8 мм:



2. После сверления снимаем абразивом заусенцы. Использовалась водостойкая шкурка 3M P600. От качества выполнения этой операции зависит равномерность гальванического слоя меди:


3. Кондиционирование заготовки для набухания остатков смолы в отверстиях после сверления и снятия статического заряда:


4. Подготовка поверхности диэлектрика методом перманганатного травления. Температура ванны +72С, время выдержки 15 мин:

При передержке обнажается стекловолокно!

5. Кондиционирование после перманганатного травления.

6. Для повышения адгезии между последующими слоями обязательно используем микротравление. Растворов море, я остановился на смеси персульфата аммония и серной кислоты. После операции микротравления поверхность фольги приобретает матовый равномерный оттенок:


7. Ключевой момент технологии - активация поверхности диэлектрика для дальнейшего осаждения тонкой, порядка 1 мкм, пленки сплава медь-никель. Поскольку минимальная стоимость промышленного процесса активирования на основе палладия начинается от 1k Euro, было решено применить состав на базе соединений серебра. Целевой раствор активатора обладает свойством селективного выделения серебра на поверхности диэлектрика, не затрагивая при этом поверхность медной фольги. На фотографии ниже видно почерневшие отверстия и не затронутую медную поверхность:


8. Для придания поверхности отверстий электропроводности выполняем процесс тонкопленочного меднения в трилонатном растворе. В состав раствора также введены вещества, выступающих в качестве ингибиторов. Наличие ингибиторов повышает адгезийные качества осадка. На фото не видно значительное снижение выделения пузырьков водорода с поверхности заготовки будующей платы:


9. Теперь вся поверхность заготовки стала электропроводящей, можно приступать к электролитическому наращиванию медного слоя. Медь осаждаем 25-30 мкм. Поскольку моя гальваническая ванна еще не закончена (уж больно сложное это дело), для электролиза использовалась пластиковая емкость небольшого объема и вспомогательное лабораторное оборудование:


Ток подбирался на глазок, по виду поверхность осадка. После некоторого опыта тестирования электролита на ячейке Хулла могу так себе позволить.

10. Накатка и экспонирование фоторезиста. Ламинировалось в простом ламинаторе при температуре валов 130 С. Экспонирование - черной лампой 6 Вт 10 минут сторона с расстояния 15 см:


Несколько слов о фоторезисте. Липнет намертво к поверхности без спец подготовки, не сворачивается и не отслаивается при перепроявлении. Я использовал его для тентирования металлизированных отверстий, т.к. с металлорезистом заморачиваться не хочу.

11. Далее травление в хлорном железе и снятие фоторезиста и сушка:


Для всех процессов термообработки, присутствующих в данной технологии необходима термостабилизированная печь. Для этих целей я слегка модифицировал старенький ростер. Теперь он запекает бутерброды иного характера :



Штатный терморегулятор ростера на помойку. Вместо него - температурный контроллер с ПИД регулятором, термопара, твердотельное реле, термостойкий вентилятор.

12. Плата почти готова, осталось нанести паяльную маску. Использовался ручной трафаретный станок производства WINON, ракель SITOLUX с жесткостью 65 по Шору.



13. При печати паяльной маски на краях заготовки образуются небольшие наплывы, поэтому было решено использовать заготовку текстолита с припуском. Припуск удаляется при фрезеровании по контуру групповой заготовки плат. Заготовка крепилась на станке с использованием авкуумной системы (мне так удобнее):




14. Ну и в итоге:




Сообщение отредактировал AlexSpb - 1.6.2011, 9:39

Эскизы прикрепленных изображений

 

[FlashBack]

Классно, респект!

Правда с маской я не совсем понял технологию.
Лично маску пользую вот такую : http://item.taobao.com/item.htm?id=2910951838

Наносится как краска на плату, потом сверху прозрачка с напечатанным на лазернике рисунком, и медленно прокатывается резиновым валиком.
Потом под туже 6-ти ватную УФ лампу, на 40 минут. То что не засвеченно смывается ацетоном, и ещё минут на 20 в УФ для дубления.

Результат:


Сообщение отредактировал FlashBack - 30.5.2011, 23:29

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexSpb]

Alligator75- безумный маньяк,подменивший собой индустрию по производству плат!!!!
А если серьезно,то молодец. Но я бы отдал производство на сторону.

[at90]

Alligator75- безумный маньяк,подменивший собой индустрию по производству плат!!!!
А если серьезно,то молодец. Но я бы отдал проиводство на сторону.

Супер. Партию то нету смысла самому делать, а вот для образцов самое то.
Иногда нужно быстро, иначе заказчик может уйти.

Фоторезист упаковкой покупал или есть вариант по кускам?
Я долго пользовался репероским, но потом попробовал Ordyl.
Но пока его только рулонами продают.

[mycnc]

Абсолютно феерично и вызывает уважение.

Однако, вызывает сомнение - когда экономически окупится потраченное время.
Практически как Левша подковал блоху - удивительно, неповторимо, память останется в веках.
Но не до конца понятно - зачем.

[at90]

Но не до конца понятно - зачем.

Это филосовский вопрос. Многие строят тут станки которые могут и не окупятся никогда.
Или модели самолетов за десятки к$. Зачем?

[Alligator75]

У каждого мотивация своя. Изложенный материал отвечает на вопрос КАК, а не ЗАЧЕМ.

at90
резист пришлось брать коробкой (2 рулона по 150м). Утешение - демократичная цена. Насчет репера давно разочаровался. Имхо его назначение - промышленное применение с применением контрастных фотошаблонов и металлорезиста. В домашних условиях - довольно капризная вещь.

Насчет серии позволю не согласиться. Заказываем фотовывод (копеечное удовольствие) - и штампуем платы как горячие пирожки
Другое дело что не всякую плату можно осилить таким образом. Особенно с отверстиями 0.05, для металлизации которых нужны дорогостоящие хим добавки и импульсный реверсивный источник тока.


FlashBack
я на том языке никак не понимать, но похоже что это маркировочная краска с УФ отверждением.

Сообщение отредактировал Alligator75 - 31.5.2011, 12:36

[at90]

У каждого мотивация своя. Изложенный материал отвечает на вопрос КАК, а не ЗАЧЕМ.

at90
резист пришлось брать коробкой (2 рулона по 150м). Утешение - демократичная цена. Насчет репера давно разочаровался. Имхо его назначение - промышленное применение с применением контрастных фотошаблонов и металлорезиста. В домашних условиях - довольно капризная вещь.

Насчет серии позволю не согласиться. Заказываем фотовывод (копеечное удовольствие) - и штампуем платы как горячие пирожки

Аллигатор, может есть возможность продать немного резиста?
Мне рулон брать просто не вариант. Репер мне тоже разонравился. Последний пришел уже просроченный.

[Alligator75]

Попозже выложу материал по гальванической ванне. Вкратце: материал - полипропилен, система непрерывной фильтрации, барботаж, система качания катодной штанги, быстросъемные аноды.

[Евгений]

Вам бы людей в космос запускать :))))

Для единичного образца мне кажется перебор, а за качество конечно безумный респект!

[Alligator75]

изготовление конкретной платы без нанесения паяльной маски заняло всего лишь 1ч 30 мин!

[ATLab]

Здорово! Очень впечатлен!

[Alligator75]

Первая попавшаяся ссылка на услугу фотовывода:



вполне демократично

[dedo]

Респект и уважуха.
Здорово.

[ASDFS]

Не понял что такое кондиционирование.
И где нынче марганцовку берут.

[Alligator75]

Не понял что такое кондиционирование.
И где нынче марганцовку берут.

В данной технологии кондиционирование - процесс набухания (размягчения) поверхностного слоя диэлектрика. Почитать об этом можно тут http://www.tech-e.ru/pdf/2005_04_18.pdf

Перманганат у меня еще с советских времен. А сейчас в любой хим конторе, при наличии письма от фирмы на приобретение прекурсоров. Например http://www.mosreactiv.ru/catalogue/12/lCA/. В принципе, готовые процессы продаются в остеке http://www.ostec-st.ru/pcb/technologies/vi...lating-PERFEKTO.

Сообщение отредактировал Alligator75 - 2.6.2011, 10:03

[Alligator75]

Сейчас поэкспериментировал с "жидким" фотошаблоном. Шаблон - одинарная пленка, черный цвет на просвет совсем не черный Засветка проводилась черной шестиваттной лампой.

1. Расстояние от лампы до шаблона 150мм, время выдержки в минутах:

Результат - полное г... Черные зоны засвечивает, еле кисточкой в проявителе оттер. Около дорожек сильная бахрома.


2. Расстояние от лампы до шаблона 50мм, время выдержки по десять секунд на шаг:

Результат - от 50 до 70 сек отлично!

До этого использовался двойной фотошаблон, краска к краске.

[ASDFS]

Сейчас поэкспериментировал с "жидким" фотошаблоном. Шаблон - одинарная пленка, черный цвет на просвет совсем не черный Засветка проводилась черной шестиваттной лампой.

Я жидкие фоторезисты еще со студенчества не люблю - хрен их качественно дома нанесешь, помню в лаборатории платы центрифугировали чтобы однородный слой получить. Еще и сушить надо было после нанесения.

[Alligator75]

Я жидкие фоторезисты еще со студенчества не люблю - хрен их качественно дома нанесешь, помню в лаборатории платы центрифугировали чтобы однородный слой получить. Еще и сушить надо было после нанесения.

"жидкий" - имелось ввиду стандартно распечатанное на пленке изображение, к резисту отношения не имеет

[Реторта]

Автору +1 за порыв душевный, но:
У этой технологии есть чисто технологические ограничения. Во-первых все это чудовищно ядовито (автор не потравите людей и себя). Пары и газы которые выделяются токсичны, лично дважды травился при неосторожном использовании зеленки. Вытяжки и слив должен быть нормальным. Во-вторых все это хреново повторяемо, говорю это как человек который не один десяток плат сделал. Металлизировать нитратом серебра незя, ибо ионы его проникают в диэлектрик и говорят что спустя годы даже 100-200 ом между ближайшими выводами бывает. Плюс взрывоопасно.
Для сверления платы с 2-3 диаметрами отверстий хоббийный станок не получится использовать, ибо точности после переустановки сверла хрен получишь. Сверлить по хорошему нужно через "прокладу", для того чтоб не вырывало на выходе медь. И так далее и тому подобное. Металлизируют любители платы уже давно, есть тема на электрониксе и у буржуев, и у ведущих производителей технологич. жидкостей для хим. процессов. Все хим. процессы описаны с точностью до градуса и минуты, тут зараза засада в том, что себе одну две платы сделать дорого и долго, а на поток поставить нужно нормальное оборудование.

[Alligator75]

Металлизировать нитратом серебра незя, ибо ионы его проникают в диэлектрик и говорят что спустя годы даже 100-200 ом между ближайшими выводами бывает. Плюс взрывоопасно.

Кто здесь упоминал нитрат серебра ????????? И аддитивный метод ?????? Взрывоопасно ??????????
В состав активатора действительно входит серебро, только в с нитратом ничего общего не имеет. Активируется базовый материал с фольгой, также как и на производстве. Так что между дорожками никаких ионов серебра быть не может, только в переходных отверстиях.

все это хреново повторяемо, говорю это как человек который не один десяток плат сделал.

повторяемо, за то и бъемся. Лист формата A3 с набором фотошаблонов обошелся мне в 200 руб. (в типографии, на фотонаборном автомате, процедура заняла 5 минут).

Металлизируют любители платы уже давно, есть тема на электрониксе и у буржуев, и у ведущих производителей технологич. жидкостей для хим. процессов. Все хим. процессы описаны с точностью до градуса и минуты, тут зараза засада в том, что себе одну две платы сделать дорого и долго, а на поток поставить нужно нормальное оборудование.

Ну конечно! Металлизируют, любители, любительски - то проволочку испарить в отверстии, то пистонами, то нитратом серебра ... А промышленные процессы описаны в виде технологическиих инструкций, действительно, до грамма, до градуса. Только вот состав до грамма вам вряд ли кто расскажет ...

[Реторта]

Так или иначе, о свойствах серебра проникать (часто используют термин "мигрировать") в слои стеклотекстолита ходят легенды. Одно дело сделать для себя, и совсем другое нести ответственность перед другими. Химерические составы для активации поверхности на основе серебра, опасны образованием взрывоопасных нитридов серебра, именно эта гадость и носит название гремучее серебро Бертолле.
Я уже давно отказался от фотовывода. Печатаю на хорошем струйнике, ибо негативный фоторезист менее требовательный к кач. фотошаблонов.
Я за палладиевый активатор - это качественный и правильный путь, уверен что при желании раздобыть можно.
Кстати говоря, а как Вы храните растворы, а как контролируете параметры растворов? А как соблюдаете температурный режим? А как пленки прижимаете к плате, а как совмещаете шаблон и заготовку? А о пыли упомянуть не забыли? И еще много на какие вопросы нужно дать ответ.

---
Не хочу чтоб сложилось впечатление ,будто я как-то не хорошо отношусь к этому труду, мне то же все это оч. интересно, но как бы есть моменты о которых стоит упомянуть.

Сообщение отредактировал Реторта - 14.6.2011, 7:38

[Alligator75]

Для сверления платы с 2-3 диаметрами отверстий хоббийный станок не получится использовать, ибо точности после переустановки сверла хрен получишь. Сверлить по хорошему нужно через "прокладу", для того чтоб не вырывало на выходе медь.

По этому вопросу хотелось бы услышать мнение автора станка

[jabo]

.... Лист формата A3 с набором фотошаблонов обошелся мне в 200 руб. (в типографии, на фотонаборном автомате, процедура заняла 5 минут).

а на лазернике почему не распечатать?

[Alligator75]

а на лазернике почему не распечатать?

геометрия не выдерживается, как на пленке, так и на бумаге. это становится очевидным когда совмещаешь на плате с просверленными на чпу станке отверстиями два фотошаблона (стороны TOP, BOTTOM). неоднократно обсуждалось на форумах

Сообщение отредактировал Alligator75 - 14.6.2011, 22:34