фоторезист пленочный что это такое
Изготовление печатных плат с помощью пленочного фоторезиста в домашних условиях
Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 6 мая 2017 · Обновлено 25 августа 2018
Здравствуйте дорогие друзья! Вот и пришло время очередной статьи на моем блоге. Сегодня речь пойдет о технологии изготовления печатных плат с помощью пленочного фоторезиста в домашних условиях.
Существует достаточно много различных технологий изготовления печатных плат. Есть как совершенно дедовские методы, когда печатные проводники формируются методом прорезания фольги, так и технологии максимально приближенные к заводскому технологическому процессу. Обычно при этом печатные проводники на текстолите формируются методом химического травления.
На мой взгляд самой распространенной технологией изготовления печатных плат в домашних условиях является технология ЛУТ, о ней я как-то писал на страницах своего блога. Основное ее преимущество заключается в том, что для нее не требуется каких-то дорогих и специфичных инструментов и материалов. Как правило все находится в шаговой доступности. Причем используя ЛУТ технологию можно добиваться очень хороших результатов.
Отрицательные стороны ЛУТ технологии
Основной проблемой ЛУТа является то, что с увеличением площади печатного рисунка качество начинает неуклонно снижаться. Это связано с тем, что рисунок, созданный тонером на фольгированном материале имеет относительно малое разрешение. Тонером сложно сформировать действительно тонкие элементы рисунка. Но даже если это и получается сделать то такие элементы очень плохо держатся на поверхности медной фольги.
Суть метода и ее отличие от технологии ЛУТ
При изготовлении печатных плат с помощью фоторезиста многие проблемы отпадают сами собой. Фоторезистивные материалы в отличие от тонера используемого в ЛУТ, изначально создавались для их последующего нанесения на различные поверхности. Причем площадь поверхности не имеет критически важного значения. Я на своем опыте убедился, что такие характеристики как равномерность нанесения и качество приклейки у фоторезиста значительно выше.
Но в методе изготовления плат фоторезистивным способом есть также и свои недостатки. Основной недостаток это включение в технологический процесс дополнительных операций (наклейка фоторезиста, экспонирование, проявка), и это как правило отпугивает начинающих. Еще один недостаток состоит в том, что для этой технологии требуется использование дополнительных материалов и оснащения. Нужно найти фоторезист, пленку для изготовления фотошаблона и т.д.
Но несмотря на недостатки, фоторезистивным методом можно получить результат еще более качественный чем результат полученный ЛУТом.
Фоторезистивная технология
Подготовка фотошаблона
Создание фотошаблона
Для начала нам нужно подготовить фотошаблон нашей будущей платы. Для этого подойдет какая-нибудь CAD система с возможностью печати в негативе, например Sprint Layout вполне подойдет для этих целей. Я же для этих целей использую программу Dip Trace. 
В качестве примера я нарисовал вот такую платку. Теперь рисунок платы нужно подготовить для вывода на печать. Для этого захожу в предварительный просмотр и подключаю необходимые слои.
Кликнуть для увеличения
Меня интересуют следующие слои: выводы, отверстия, проводники, заливка, плата. Слои паяльной маски и маркировки сейчас трогать не будем, в дальнейшем их можно будет использовать для нанесения на плату паяльной маски и шелкографии.
Так как у меня фоторезист негативный то я обязательно включаю галочку «негатив». В дальнейшем, при засветке фоторезиста незакрашенные (незащищенные от ультрафиолетовых лучей) участки становятся более стойкими к щелочным растворам чем закрашенные участки. На этом наш фотошаблон создан, осталось его распечатать.
Вывод фотошаблона
Файл фотошаблона создан, теперь для дальнейшего использования его нужно вывести на печать. Выводить фотошаблон нужно на пленку, для этих целей я использую прозрачную пленку Lomond, матовая с одной стороны и глянцевая с другой. Эта пленка предназначена для струйных принтеров. Если у вас лазерный то можно конечно попробовать но прежде чем засовывать в лазерник попробуйте погреть пленку утюгом. Если ничего не расплавиться и не приклеится то думаю можно испольовать и для лазерной печати. В продаже также имеются пленки универсальные они подходят как для струйного принтера так и для лазерного.
Еще один момент! Есть информация, что при печати на лазерном принтере сложно добиться нужной плотности рисунка. Изображение должно быть непрозрачным для УФ лучей а видимо у лазерника с этим проблемы но с этим можно бороться. Для этих целей народ применяет состав для увеличения плотности тонера. 
Свой фотошаблон я буду распечатывать на струйном принтере HP Desk Jet 2130. Печатаем на матовой стороне пленки предварительно отключив все возможные режимы экономии краски и смотрим результат 
Подготовка поверхности
Теперь нужно подготовить поверхность текстолита к дальнейшим работам. Если при изготовлении плат по технологии ЛУТ требовалось зачищать поверхность фольги наждачной бумагой то здесь достаточно воспользоваться чистящим средством для кафеля и жесткой губкой. После этого промываю плату в мыльном растворе.
Нанесение фоторезиста на плату
Поверхность платы подготовили, теперь пришло время наносить фоторезист на плату. Фоторезист у меня негативный, пленочный, куплен на алиэкспресс. 
Вырезаем фоторезист по размерам нашего фотошаблона. Теперь пришло время нанести фоторезист на текстолит. Я нашел информацию о двух способах нанесения фоторезиста сухой и мокрый.
При сухом способе с фоторезиста постепенно снимается целофановая защитная пленка (она как правило с внутренней стороны рулона) одновременно с этим фоторезист наносится на поверхность текстолита и приглаживается резиновым валиком. Очень важно чтобы при этом не оставалось воздушных пузырьков.
В своем случае я воспользуюсь мокрым способом нанесения фоторезиста. Для этого в подготовленный текстолит опускаем в холодную воду. С фоторезиста снимаем защитную пленку, я для этих целей использую полоску канцелярского скотча. Далее фоторезист также опускается в воду и прикладывается к поверхности текстолита. Теперь достаем этот бутерброд из воды и начинаем тщательно приглаживать фоторезист к плате. Приглаживать можно резиновым валиком или пластиковой картой, я для этих целей использую чистую тряпку. Чтобы фоторезист схватился и качество приклейки было еще выше очень важно пропустить этот бутерброд через ламинатор. Именно так на производстве прикатывают фоторезист. У меня ламинатора нет поэтому я сделал следующим образом.
Обернул все это дело в офисную бумагу и два — три раза прошелся утюгом на минимальной температуре.
Вот такой результат у меня получился.
Засветка фоторезиста (экспонирование)
Следующим этапом фоторезистивной технологии идет экспонирование (засветка) фоторезиста. Время засветки подбирается опытным путем. Выбор времени очень критичен когда плотность изображения фотошаблона не на высоте. О том как правильно выбрать время засветки фоторезиста у меня есть отдельная статья.
Кладем на стол нашу заготовку с уже нанесенным фоторезистом, сверху укладываем фотошаблон изображением вниз (там где матовая сторона) и все это дело прижимаем стеклом. Есть информация что использование оргстекла более предпочтительно, чем, допустим, оконное, оно лучше пропускает ультрафиолетовые лучи хотя я эту информацию не проверял.
В качестве прижимного стекла я использовал крышку от коробочки для CD-дисков. Далее все это дело я зафиксировал зажимами для бумаги.
Вот такой получился пакет нижний слой которого текстолит с нанесенным фоторезистом, далее идет фотошаблон и прижимное стекло. Осталось засветить все это дело.
Размещаем над этим бутербродом установку для экспонирования. Установка у меня колхозная, сделанная, как обычно бывает, на скорую руку из того что было под рукой.
В моем случае время засветки составит 4 минуты. Поэтому засекаю таймер на телефоне и иду пить чай)
Проявление фоторезиста
Незасвеченный фоторезист хоть и не так сильно бросается в глаза но он на плате есть и от него нужно избавиться. А это очень просто сделать. После воздействия ультрафиолета фоторезист приобретает стойкость к щелочным растворам, но незасвеченный фоторезист все также легко растворяется в щелочи. Простейший щелочной раствор можно приготовить из кальцинированной соды, тем более что она всегда есть в шаговой доступности. 
У меня кальцинированная сода вот в такой пачке, она продается в хозяйственных магазинах, там где продают бытовую химию. Обычно стоит рядом со стиральными порошками. Да, и обошлась мне такая пачка в 60 рублей.
Готовим раствор для проявления фоторезиста. Растворяем чайную ложку кальцинированной соды в литре воды и хорошенько размешиваем. После чего в этот расвор нужно погрузить нашу плату. Но обязательно перед этим нужно снять вторую защитную лавсановую пленку.
Чтобы было проще сделать эту процедуру плату следует положить в морозильную камеру на 1 минуту. После чего воспользовавшись полоской скотча в одно движение снимаем защитную пленку. Теперь уже можно погружать плату в раствор для проявки.
Травление печатной платы
Свои платы я травлю в растворе хлорного железа, пропорции здесь простые и интуитивно понятные. Обычно на три части воды беру одну часть FeCL3 но все зависит от свежести раствора и размера платы. Если процесс затягивается то можно будет подсыпать немного еще или поставить на водяную баню — это только ускорит процесс.На то как травится печатная плата можно смотреть вечно но не забываем постоянно контролировать, боковые подтравки дорожек нам не нужны. Вот такой результат получился.
Снятие фоторезиста
Плата протравился но фоторезист так и остался на поверхности платы и закрывает всю красоту. Фоторезист можно снять различными способами. Можно это сделать механическим путем, например наждачной бумагой или металлической губкой для мытья посуды. Можно воспользоваться растворителями, ацетон для этих целей прекрасно подходит. Но мне эти варианты не нравятся. Истончать фольгированный слой я не стану, не буду также вдыхать пары ацетона.
Для снятия фоторезиста очень хорошо подходит жидкость для прочистки труб типа «Крот». Наливаем немного этой жижи в кювету и добавляем горячей воды. После того как опустил плату в этот раствор не прошло и 2-х минут как весь слой фоторезиста отделился от текстолита и плавал на поверхности.
Сверление отверстий
Вот и весь технологический процесс изготовления печатных плат фоторезистивным методом. На самом деле здесь нет ничего сложного, важно лишь последовательно выполнять все операции.
При отлаженном процессе можно получить просто волшебные результаты. Это и не мудрено ведь на производстве именно этим способом изготавливаются платы. В этой технологии есть несколько моментов которые особенно сильно влияют на результат, эти моменты нужно внимательно контролировать.
Тонкие и важные моменты при изготовлении плат методом фоторезиста
Ну чтож, а на этом у меня все. Надеюсь, что эта статья будет для вас полезной и в ней вы найдете ответы на свои вопросы. Обязательно пишите в комментариях свои вопросы и замечания. Все комментарии я читаю из них я беру идеи для новых постов.
Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления блога! Я желаю вам удачи и успехов в достижении всех всех ваших целей! До новых встреч!
Изготовление печатной платы с помощью плёночного фоторезиста на конкретном примере
Сейчас в продаже имеется плёночный фоторезист, он довольно дёшев, но многие его не используют по той причине, что просто не знакомы с технологией. А она очень проста и позволяет получать печатные платы практически заводского качества.
Сам фоторезист представляет собой тонкую плёнку полимера, которая находится между двумя слоями защитной плёнки.
Работать с фоторезистом можно при освещении обычной лампой накаливания, но следует избегать попадания солнечного света.
Я расскажу как сделать печатную плату на конкретном примере. Мне потребовалось изготовить плату для управления RGB-лентой. Сам рисунок платы я нарисовал в векторном графическом редакторе. Следует заметить, что для работы с фоторезистом следует печатать рисунок в негативе, то есть то, что будет чёрным смоется при проявке. Значит надо напечатать так, чтобы токопроводящие дорожки оставались прозрачными. Через прозрачный участок ультрафиолет воздействует на фоторезист и он полимеризуется, создавая на поверхности фольги надёжный защитный слой.
Для своей платы я вырезал небольшой кусочек стеклотекстолита и отрезал от рулона фоторезиста такой прямоугольник, чтобы он был несколько больше заготовки платы.
Затем надо удалить с фоторезиста один защитный слой и наложить фоторезист на предварительно обезжиренную фольгу.
При небольших размерах платы выдавить воздух из-под плёнки можно просто прогладив поверхность пальцем, при больших площадях удобнее пользоваться резиновым валиком. Под плёнкой не должно остаться никаких воздушных пузырей.
Следующим этапом надо прогладить плату утюгом через два слоя бумаги в течении тридцати секунд, после этой операции плёнка приклеится к фольге.
сли есть в наличии ламинатор для документов, то плёнку можно накатать при его помощи, получится даже быстрее и лучше.
Фотошаблон печатается на прозрачной плёнке. Печатать можно как на струйном, так и на лазерном принтере.
Я использую полиэстеровую плёнку фирмы «Lomond».
Отпечатанный фотошаблон вырезается по контуру.
На самой плате излишки фоторезиста надо обрезать по размеру заготовки.
Фотошаблон накладывается на плату ОТПЕЧАТАННОЙ стороной на фоторезист и прижимается стеклом.
Для более качественного прижима я использую струбцины.
Над всей этой конструкцией на расстоянии 120 миллиметров устанавливается УФ-лампа. При таком расстоянии время экспозиции составляет одну минуту.
После засветки можно увидеть, что фоторезист потемнел в местах воздействия ультрафиолета. После всех этих операций можно снять с фоторезиста наружный защитный слой.
Для удаления незасвеченного фоторезиста применяется раствор кальцинированной соды Na2CO3, в ста граммах воды надо растворить полграмма соды.
Обычно я наливаю раствор в одноразовую тарелку, кладу в него плату, и мягкой кистью удаляю фоторезист с незасвеченных участков. Делать это надо аккуратно — мокрый слой фоторезиста можно легко повредить.
Через пару минут плату можно промыть и взглянуть на полученный результат.
После просушки я приклеиваю скотчем к обратной стороне платы полоску из тонкого пластика, держась за неё можно будет опустить плату в раствор для травления.
Теперь плату можно протравить. Опускаю её в подготовленную для этого ёмкость…
…и наливаю раствор хлорного железа.
Держась за приклеенную полоску плату можно вынуть и проследить за ходом процесса.
Через пятнадцать-двадцать минут всё готово!
Осталось только промыть плату проточной водой и удалить фоторезист. Производители рекомендуют удалять его при помощи раствора едкого натра — NaOH, но я посоветовал бы не связываться с такими опасными веществами без крайней необходимости. Фоторезист отлично удаляется ацетоном.
Надо просто налить на плату немного ацетона и подождать секунд тридцать.
Фоторезист начинает съёживаться и отслаиваться от фольги.
Путь от схемы до устройства. Часть 5: фоторезист
А задача у нас, в общем-то, с прошлого раза совсем не изменилась: нам необходимо защитить медь текстолита от травильного раствора там, где должны остаться дорожки, и оставить ее открытой там, где она должна быть быть вытравлена.
В нашем случае на поверхность меди наносится светочувствительный материал, который в дальнейшем экспонируется через фотошаблон, УФ-лампами с определенной длиной волны. В зависимости от типа фоторезиста засвеченные участки либо полимеризуются и становятся нерастворимыми (негативный фоторезист), либо наоборот растворяются (фоторезист позитивный).
По способу нанесения встречается фоторезист пленочный (гораздо чаще негативный) и аэрозольный (позитивный). По моему скромному мнению, с пленочным фоторезистом работать гораздо проще. Впрочем, имеется в продаже и текстолит с уже нанесенным фоторезистом, но цена у него гораздо выше, а нанести его самостоятельно совсем не проблема.
Изготовление платы можно разделить на следующие этапы:
Все это конечно увлекательно, но для моего струйного принтера (Epson L100) вполне достаточно выставить самое высокое качество печати, убрать яркость и поднять контрастность. Вообще струйные принтеры больше годятся для шаблонов, в них, как минимум, не происходит усадка пленки при нагреве в печке принтера. Да и печать получается плотнее, особенно если сравнивать с современными лазерными принтерами, которые печатают полигоны в виде мелкой сетки для экономии тонера. Но это, опять же, мое личное мнение.
Шаблоны я печатаю на предназначенной для этого пленке.
У этой пленки одна сторона гладкая, а вторая шершавая. Вот она-то и предназначена для печати. Фоторезист негативный, и шаблон ему соответствует. Подробнее о печати шаблонов я расскажу отдельно.
Далее с запасом отрезается фоторезист.
Защитная пленка легко цепляется за уголок при помощи иголки.
После чего фоторезист приклеивается на заготовку. Просто ровно прикладываем, и разглаживаем. Удобнее это делать сложенной тканью.
В итоге край фоторезиста приклеен, а защитная пленка находится с обратной стороны, на меди.
Фоторезист наклеен, остается ножницами обрезать лишнее. Все же наловили пузырей? Конечно не очень хорошо, но если их совсем немного и они маленькие, то просто проколите их иголкой и выгоните воздух. Далее для лучшей адгезии заготовка прокатывается в ламинаторе, на минимальной температуре. После чего она готова с к следующему этапу. Если нет ламинатора, допустимо воспользоваться утюгом, прогладив заготовку через несколько слоев бумаги. Только нужно быть очень осторожным с температурой, при ее превышении фоторезист расплавится и заготовка будет испорчена.
Экспонирование. У нас есть фотошаблон и есть заготовка, покрытая светочувствительным слоем. Нужно их совместить и засветить. Прижим шаблона к фоторезисту важен, нельзя допускать изгибания текстолита и неплотного прилегания фотошаблона. В моем случае для этой задачи используются два стекла от сканеров, у одного из которых по периметру проклеен двухсторонний скотч (чуть тоньше текстолита). Разумеется, защитная полоса снята только с одной стороны скотча. Прижимают стекла друг к другу канцелярские зажимы.
Позиционируем шаблон на заготовке, и собираем весь этот бутерброд.
Да, на просторах интернета встречаются упоминания о засветке чем угодно, от солнышка до внутренних колб от ламп ДРЛ (рискуя остаться без глаз), но мы выберем более безопасный способ. В моей установке используются лампы с цоколем E27, это наиболее удобный вариант.
Установка позволяет настроить не только время засветки, но и количество ламп.
Фоторезист. Инструкция. Памятка.
Материалов посвященных фоторезисту в сети Интернет огромное количество, но временные характеристики у всех свои, т.к. у всех разные условия и оборудование.
4 года назад я уже делал платы по методу ЛУТ и мне не понравилось, потом делал платы по методу Фоторезист и мне понравилось :), делал я тогда стабилизаторы тока для моторчиков заслонок для OPEL ASTRA H и даже какое-то их количество продал, люди до сих пор стучатся с просьбой продать или сделать 🙂
За не надобностью и 2 сменами места жительства я умудрился растерять все знания и материалы для фоторезиста, удалось найти только УФ Ерайзер и то с началом работ стало ясно, что он не канает и надо переходить на нормальную УФ Лампу.
Для восстановления процесса создания плат с применением фоторезиста было прочитано много материалов и просмотрено роликов на YouTube, сделано много ошибок и куплено оборудование, химия, материалы.
Не забываем про технику безопасности! Ну как всегда всё на свой страх и риск! Дома не повторять!
1. Фоторезист сухой пленочный ПФ-ВЩ, 300×1000мм
2. Cтеклотекстолит фольгированный, FR4 100х150мм 18/0 (1.5мм, 18мкм)
3. Сода кальцинированная (150-200гр.) (Для проявки фоторезиста)
4. Аммоний персульфат 250 г. (Для травления меди)
5. Сода каустическая (гидроксид натрия) 250 г. (Для снятия остатков фоторезиста)
6. Изопропанол (Для обезжиривания печатных плат)
7. Сплав «Розе» (Для лужения)
8. Плёнка A4 Lomond LazerFilm для лазерной печати 10л (Печатать на глянцевой стороне)
С помощью ламинатора приклеиваем фоторезист к плате.
Я использую подложку из бумаги, чтобы избыточный фоторезист не приклеился к валам. Сняв небольшую часть матовой плёнки, она обычно на внутренней стороне фоторезиста, приклеиваем его к бумаге, подкладываем текстолит, выравниваем и запускам в ламинатор, постепенно отклеивая остаток матовой подложки.
Прогоняем через ламинатор 3 раза. Остужаем, отрезаем излишки.
Собираем следующий бутерброд:
1. Подложка
2. Текстолит с фоторезистом
3. Шаблон распечатанный в негативе
4. Стекло
Скрепляем всё это скрепками, следим чтоб не что не куда не уехало.
Отправляем на засветку в УФ на 3,5 минуты. Время получено опытным путём. Расстояние
После кладём на бумажную подложку и прогоняем через ламинатор ещё раз, это нужно для закрепления эффекта засвечивания. Помогает, проверено 🙂
Далее сразу на проявку.
Я использую раствор из 1-2 грамм (чуть больше половины чайной ложки) кальцинированной соды и 100 мл воды.
Отклеиваем с фоторезиста глянцевую плёнки и опускаем в раствор. Спустя минуту начинает проявляться рисунок дорожек, можно брать кисточку и начинать стирать растворяющийся фоторезист, можно тереть не бояться.
Промываем плату под проточной водой.
Травим плату в растворе 30 гр персульфат аммония и 100 мл воды в течении 40 минут. Если платя хорошо проявлена, то через 2 минуты медный слой меняет цвет на более матовый. Для прохождения реакции нужна температура порядка 40-50 градусов. Для этого используем еще одну ванночку с только, что скипятившейя водой. С течением реакции вода начинает голубеть 🙂
Примечание. До это пользовался хлорным железом, надоели рыжие разводы и пятна на сантехнике, аммоний решает! никакого больше железа.
Спустя 40 минут должно прекратиться выделение кислорода, пропасть пузырики. Плату можно вынимать и промывать под проточной водой.
Для снятия засвеченного фоторезиста используем раствор 1-2 грамм каустической соды на 100 мл тёплой воды.
Когда всё отклеилось, промываем под проточной водой.
В маленькую кастрюльку наливаем воду, добавляем чайную ложку лимонной кислоты, кидаем пару гранул «Розе» кипятим. При 95 градусах гранулы начинают плавиться, опускаем плату дорожками вниз и юлозим по расплавленному сплаву. Когда дорожки покроются ровным слоем сплава вынимаем плату и остужаем.
Как-то так я теперь делаю печатные платы. Пока удавалось сделать дорожки 0,2 мм, меньше просто не пробовал, но думаю не проблема.