Wie stellt man zu Hause eine elektronische Leiterplatte her?

Heutzutage werden gedruckte Schaltungen bei der Herstellung von elektronischen Schaltungen verwendet. Dazu gehören z. B. elektronische Baugruppen. Eine Platine mit mehreren Schichten neuer elektronischer Elemente hat die Eigenschaft, integriert zu sein. Diese Eigenschaft ermöglicht eine Verkleinerung der elektrischen Schaltungen und Rechentechniken. Die erste gedruckte Schaltung erschien vor über einhundert Jahren.

Was ist eine gedruckte Schaltung?

Die Leiterplatte erscheint als dielektrischer Wafer. Die Oberfläche des Produkts enthält die elektrischen Schaltkreise. Für die Verbindung der elektronischen Bauteile ist eine dielektrische Platte erforderlich. Die Bauteilanschlüsse der Platine werden mit den Teilen des Leiterbildes verlötet.

Der Schaltplan besteht aus einer Folie auf einer festen isolierenden Oberfläche. In die Leiterplatte werden Löcher und Pads für die Montage der Planar- und Stiftkomponenten eingebracht. Die Folie in der Platine ist in mehreren Schichten angeordnet, so dass die elektrische Verbindung zur Platine durch Übergangslöcher hergestellt wird. Die äußere Oberfläche der Platine ist mit einer Schutzschicht (Lötmaske) und Markierungen (zusätzliche Grafiken und Texte gemäß den Designunterlagen) versehen.

Klassifizierung von Leiterplatten nach der Anzahl der Folienschichten

• einseitig;
• beidseitig;
• Multilayer (Verbindung mehrerer Platten mit einer oder zwei Schichten).

WICHTIG! Die Anzahl der Schichten wird je nach Komplexität der Projektinstallation erhöht.

Herstellung einer elektronischen Leiterplatte zu Hause

Welches Material wird für die Herstellung verwendet?

Dielektrische Foliensubstrate werden für gedruckte Schaltungen verwendet. Das Material besteht aus mehrschichtigen Platten mit elektrischer Isolierung oder synthetischen Fluorkunststoff- oder Polyimidfolien. Über der Isolierung oder Folie befindet sich eine Kupfer-, Aluminium- oder Nickelfolie.

• Aluminiumfolie lässt sich nicht gut löten.
• Nickelfolie hat einen höheren Widerstand und eine geringere Wärmeableitung. Darüber hinaus ist die Herstellung teurer.
• Kupferfolie lässt sich sehr gut löten. Die Dicke beträgt 18 bis 35 μm.

Auf dem Markt sind viele Materialien zur Herstellung von Platten erhältlich. Um eine Platte mit den eigenen Händen zu machen, kann man Fiberglas oder Gethinax verwenden:

• Glasfaserverstärktes Float ist ein Verbundwerkstoff auf der Basis von Glasfasern. Das Verbundmaterial ist mit Epoxidharz imprägniert und mit Kupferfolie ausgekleidet. Glasfaser Glasfaser hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und elektrische Isolierung. Das Gewicht des Materials wird die montierte Einheit nicht beschweren. Das Material ist leicht zu bearbeiten. Die Anwendungstemperatur reicht von minus 60 bis plus 125 Grad Celsius. Die zulässige Dicke beträgt 1,5 Millimeter. Im Haushalt werden 0,8 Millimeter mit einer einzigen Schicht bevorzugt.
• Gethinax ist Papier, das mit Bakelitlack imprägniert ist. Das Material wird nach dem Heißpressen des Papiers schichtweise gewonnen. Gethinax ist mit Epoxidharz imprägniert. Die Anwendungstemperatur reicht von minus 65 Grad Celsius bis plus 120 Grad Celsius. Die Wahl der Gethinax-Sorte hängt von der künftigen Verwendung ab.

Grundlegende Anforderungen an die gefertigten Platten

• Rechteckige Form mit beidseitiger Beschichtung.
• Dicke - nicht mehr als drei Millimeter (muss dem dielektrischen Substrat entsprechen).
• Die Konturen der Aussparungen und Schlitze befinden sich am Umfang der Platte und fallen nicht mit den Gitterlinien zusammen.
• Die Zentren aller Löcher befinden sich an den Knotenpunkten des Gitters.
• Der Abstand zwischen den Rändern des Lochs und der Platte darf nicht größer sein als die Dicke der Platte.
• Die Größe der Kontaktfläche bestimmt den Durchmesser des Lochs.
• Die Dicke der Spuren und der Abstand zwischen ihnen beträgt etwa 0,2 Millimeter.

Benötigte Werkzeuge und Chemie

• Glasfaserplatten oder Gethinax;
• Schaber für Geschirrspüler;
• Geschirrspülmittel;
• Aceton;
• acetonfreier Nagellackentferner;
• industrieller oder medizinischer Alkohol;
• eine alte Zahnbürste;
• weiches zweilagiges Toilettenpapier;
• Zwei-Tassen-Spritze;
• Fotopapier;
• einen Schwarzweiß-Laserdrucker mit einer Auflösung von mehr als 600 dpi und seine Patrone;
• Nähschere;
• Bohrer 0,6 Millimeter, 0,8 Millimeter und 1 Millimeter
• Marker zum Zeichnen von Leiterplatten;
• Minibohrer;
• Hydroperitid;
• Zitronensäure;
• Steinsalz (nicht jodiert);
• Kunststoffbehälter zum Ätzen;
• Plastikkarte;
• 3 kg Gewicht;
• Alkohol-Kanister-Flux;
• Lötstation.

Ausdrucken der Platinenzeichnung auf dem Drucker

1. Für eine maximale Linienbreite in der Zeichnung sollten Sie den Energiesparmodus in den Druckereigenschaften ausschalten. Möglicherweise müssen Sie einen anderen Modus wählen, um ein gutes Ergebnis zu erzielen. Die grafische Darstellung der Tafel darf nicht unscharf oder abgenutzt sein.
2. Wählen Sie in den Druckeinstellungen (bei einem Farbdrucker) die maximale Auflösung und den Schwarz-Weiß-Modus.
3. Der Maßstab sollte realistisch sein.
4. Nach dem Druck sollte ein Bild mit grafischen Elementen nicht mehr von Hand berührt werden. Es ist besser, vor dem Ausschneiden der Zeichnung einen Rand auf dem Blatt zu lassen. Eine zusätzliche Fläche von zwei Zentimetern reicht aus, um das Papier mit den Fingern zu halten, ohne das Diagramm zu berühren.

WICHTIG! Beim Ausschneiden sollten Sie drei Millimeter vom Rand übrig lassen, damit Sie beim Übertragen die Ränder sehen können.

Vorbereitung der chemischen Transferlösung

Für die Herstellung der chemischen Lösung benötigen Sie:

• eine Flüssigkeit ohne Aceton und Aceton selbst im Verhältnis 2:1;
• Spritze;
• Ein Glasbehälter mit einem Gummideckel.

Beide Flüssigkeiten werden mit einer Spritze abgemessen, gemischt und in ein dicht verschlossenes Gefäß gegossen. Bei längerer Lagerung kann sich das Aceton verflüchtigen und die Substanz wird schlechter.

Herstellung von glasfaserverstärktem Kunststoff (GRP)

• Die Glasfaserplatte benötigt eine breite ebene Fläche, in deren Mitte ein Stück Toilettenpapier gelegt wird.
• Als nächstes kommt die Vorbereitung des Materials. Die Glasfaserplatte wird mit einem Metallschwamm kreisförmig abgerieben, um Oxidation, Kratzer und Fingerabdrücke zu entfernen. Der Teller sollte glänzen.
• Tröpfeln Sie das Waschmittel in die Mitte des Tellers und schäumen Sie es auf. Darüber hinaus werden die Hände mit einer Seifenlösung eingerieben.
• Die Platte wird ein paar Minuten lang gewaschen und mit kaltem Wasser abgespült. Das Brett sollte an den Seiten durch die Kanten gehalten werden.
• Nach dem Waschen legen Sie den Karton auf Papier. Geben Sie ein paar Tropfen Acetonlösung darauf und reinigen Sie es mit Toilettenpapier, bis es vollständig trocken ist.

WICHTIG! Achten Sie darauf, dass keine feinen Fusseln, Staub oder Haare auf die Oberfläche der Platte gelangen. Reinigen Sie den Bereich vor dem Eingriff.

Übertragen des Musters

• Geben Sie zwei Milliliter der Lösung in eine Spritze.
• Das Brett wird auf das Papier gelegt. Darauf sollte eine Kupferfolie gelegt werden.
• Eine dünne Flüssigkeitsschicht wird auf die Kupferoberfläche aufgetragen, ohne Zwischenräume.
• Ein Schaltplan wird gleichmäßig mit der Dichtung nach unten auf die Platte gelegt. Das Papier darf nicht bewegt werden.
• Verwenden Sie eine Plastikkarte, um das Papier abzutupfen und die überschüssige Lösung auszudrücken.
• Nach zehn Sekunden werden zwei Papierstücke darauf gelegt, nach weiteren zehn Sekunden wird eine glatte Presse (3 Kilogramm) auf die Platte gelegt und fünf Sekunden lang Druck ausgeübt.
• Nach fünf Minuten wird das Gewicht entfernt. Das Papier mit dem Motiv sollte trocknen (weiß werden).
• Um das Papier zu entfernen, tränken Sie eine Zahnbürste in Alkohol und befeuchten Sie die Oberfläche. Nachdem es ölig geworden ist, wird das Papier an einer Kante zurückgeschlagen und mit dem Pinsel Alkohol darunter gegossen. Die Zeichenfläche sollte vollständig mit der flüchtigen Flüssigkeit bedeckt sein.
• Das Blatt wird gleichmäßig zurückgezogen, so dass die Farbe auf der Platte bleibt. Regelmäßig mit Alkohol nachfüllen.

WICHTIG! Wenn kleine Tonerreste auf dem Papier verbleiben, können Sie einen Marker verwenden und die Lücken punktieren. Es ist ratsam, zwei Anstriche zu machen, um einen schwarzen Lackeffekt zu erzielen. Bevor Sie an der Tafel zeichnen, sollten Sie die Geometrie der Zeichnung mit einem Lineal messen.

Ätzen der Platine

• Um die Lösung herzustellen, geben Sie 50 Milliliter warmes Wasser in ein Gefäß.
• Drei Tabletten Hydroperitid werden in das Wasser gegeben, bis es sich auflöst. Das Ergebnis ist Wasserstoffperoxid (3 Prozent).
• 15 g Zitronensäure und 5 g Salz werden in die Flüssigkeit gegeben, bis sie sich vollständig aufgelöst haben.
• Gießen Sie die Lösung in einen Plastikbehälter und tauchen Sie die Leiterplatte für eine halbe Stunde (manchmal auch vierzig Minuten) in die Lösung.
• Waschen Sie die Platte mit warmem Wasser und wischen Sie den Toner mit Aceton ab. Die Platte ist mit Alkohol-Tocaniphon-Flussmittel beschichtet.

Löcher bohren

Dort, wo die Schiene austritt, werden Löcher gebohrt. Das zweite Loch wird dort gebohrt, wo die Schiene austritt. An den Rändern der Platte sind Übergänge angebracht, um die Steifigkeit zu erhöhen. Ein Minibohrer ist erforderlich, da ein kleiner Bohrerdurchmesser verwendet wird.

Brünieren des Brettes

Das Entgraten einer Platine schützt die Kupferbeschichtung vor Korrosion. Für den Prozess ist eine Lötstation erforderlich. Das geflochtene Geflecht wird an der Spitze des Lötkolbens befestigt und mit einem Draht verzinnt, um ein gutes Verzinnungsergebnis zu erzielen.

Die Platte und das Geflecht sind mit Flussmittel bedeckt. Anschließend wird Zinn auf die Platte aufgebracht. Dabei werden die Kupferflecken aus dem Geflecht entfernt.

Rezepte für Ätzlösungen

Ätzlösung aus Wasserstoffperoxid und Zitronensäure

Zutaten:

• Wasserstoffperoxyd (3 %);
• Zitronensäure;
• Kochsalz;
• warmes Wasser (100 ml).

Eine Ätzlösung von 100 Millilitern reicht aus, um Kupferfolie (35 µm Dicke) von einer 100 Zentimeter großen quadratischen Platte zu entfernen. Die zubereitete Lösung darf nicht gelagert werden. Anstelle von Zitronensäure kann auch Essigsäure verwendet werden, allerdings muss die Platte dann wegen des unangenehmen Geruchs im Freien getrocknet werden.

Die Vorteile dieser Lösung liegen in der Kostengünstigkeit, der leichten Verfügbarkeit der Zutaten, der hohen Geschwindigkeit und der Sicherheit. Das Ätzen kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden.

Eisenchlorid-Beizlösung

Die Eisenchloridlösung benötigt keine Temperatur. Die Ätzzeit ist schnell. Die Geschwindigkeit nimmt jedoch ab, wenn das Eisenchlorid in der Flüssigkeit verbraucht ist.

Zur Vorbereitung benötigen Sie: 200 Milliliter Wasser und 150 Gramm Chloreisen in Pulverform. Rühren Sie die Komponenten um, bis sie vollständig aufgelöst sind.

WICHTIG! Die Ätzlösung kann in einem dicht verschlossenen Behälter aufbewahrt und wiederholt verwendet werden. Zur wiederholten Verwendung wird es mit Kupfernägeln "belebt". Der Nachteil dieser Lösung sind ihre hohen Kosten.

Ätzlösung auf Basis von Wasserstoffperoxid und Salzsäure

Die Ätzlösung ist schnell und leicht verfügbar. Hydroperitol oder Wasserstoffperoxid sind in der Apotheke erhältlich.

Zu seiner Herstellung wird eine Lösung von Wasserstoffperoxid (3 %) in dünnem Strahl in Salzsäure gegossen (unter Rühren). Während des Ätzvorgangs sind Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, da Salzsäure die Hände verätzt und andere Gegenstände beschädigt. Aus diesem Grund ist es nicht empfehlenswert, die Lösung zu Hause zu verwenden.

WICHTIG! Anstelle von Salzsäure kann auch ein Batterieelektrolyt verwendet werden, dem Salz zugesetzt wird.

Eine Ätzlösung auf Basis von Kupfersulfat

Eine Beizlösung auf Kupfersulfatbasis wird selten verwendet, da das Verfahren kompliziert ist. Außerdem ist Kupfersulfat ein Pestizid, das in der Landwirtschaft zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt wird. Es wird in Einzelhandelsgeschäften für Gärtner verkauft.

Zubereitungsmethode: Kupfersulfat (⅓ Teil) wird mit Kochsalz (⅔ Teil) gemischt. Gießen Sie 1,5 Tassen heißes Wasser in die Mischung, damit sich das Salz auflöst.

Die Beizzeit mit Kupfersulfat beträgt etwa vier Stunden. Die erforderliche Temperatur liegt zwischen 50 und 80 Grad Celsius. Die Lösung muss während des Ätzvorgangs ständig gewechselt werden.

Die Methode zur Herstellung von Leiterplatten zu Hause ist nützlich für diejenigen, die neu in der Elektronik sind. Es ist möglich, sich die erforderlichen Fähigkeiten zu Hause anzueignen, bevor man sich an die Arbeit macht. Die Anzahl der Methoden ist vielfältig, was sich auf den Erfolg Ihrer Vorstellungen auswirken wird.

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