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教你如何用感光板DIY做PCB

日期:2014-1-18  阅读:832次

我们来实际制作一块感光板,并顺便测试一下感光板能达到的最小线路宽度。
预备工作
配制好显影液与三氯化铁溶液,我们用的是10克装浓缩型的显影剂,按1:80配制,像这种两升的果汁瓶,正好用两包半

如果你只要了一包10克的,你可以找一个1.5升的可乐瓶,加入大约0.8升的水就行,如果用体积来量,大概就是半瓶多一点点,有点误差没有关系,如果按重量就是10克加入800克的水。提醒一声:显影剂为化学制品,绝不可用手直接接触,并远离小孩与不知情人员进行保管,不然当盐或糖给用掉,你损失的就绝不仅是一包显影剂!!为他人及自己负责计,请妥善保管!!!另外,配好的溶液不要用这种可乐瓶来保存,而要用厚一点的不透明的塑料瓶来保存。因为显影液对这种瓶子有溶解作用,会造成穿孔漏液!
显影液配好后,我们再来配制三氯化铁溶液,这个按1:6的比例,100克配600ml的水,我们用300克配了这么一瓶2L的,三氯化铁溶液用这种瓶子保存则是可以的。

显影液与三氯化铁溶液配好后,密封保存,放个一年半载没有关系,你如果想放上几年,也不妨试试。用的时候再倒出来,用多少倒多少,用后的当废水妥善处理,其会自行分解,不会对环境造成污染,但不要倒回原瓶内,你如果想重复使用,可另找瓶子保存。保存时,因为是用果汁瓶装的,请千万千万妥善保管,并请作上明显的危险标识,不要让小孩儿或其它不知情的人员接触到,不然当饮料给你喝了!!!到时就够你喝上几壶了!
好了,下面我们倒出适量出来

这就是准备好的材料(上排左起是三氯化铁溶液、清水及显影液,下排左起是玻璃片、感光板及菲林)。至于为什么加了一盆清水在中间,下面会说到。

这是打印好的菲林,打印的原则是:该黑的地方越黑越好,该透明的地方越透明越好。
小决窍:你最好在打印菲林时就选用镜像打印(镜像打印有的程序本身就有这个功能,如果没有在点打印后,有一个打印选项,一般都有这个功能的,你选中就行),这样在曝光时可以让打印面与感光面没有任何缝隙地紧密接触,而不是打印面隔着一层菲林再与感光板接触,它的好处是可以实现更精细地曝光,得到更细的线路,如果你不想制作非常细的线条,那就无所谓了,普通打印就行
下面这个就是用镜像打印出来的,你所看到的图案与文字面其实并没有打印在这张菲林的表面而是打在了背面。你如果不明白什么是镜像打印,那么你现在跟着做:看到下面这张菲林了吗,以竖直方向为轴,转180度(实际就是将这张菲林的表面与背面掉过来),你看到的文字是什么样子,那就是镜像的样子。

这样更容易看得清楚些,用店里的那种喷墨与激光都可打印的菲林(点击蓝色字体可打开)的效果相当不错,如果用硫酸纸,则效果要差一些

这就是感光板,表面白色的为保护膜。感光板在不揭开保护膜的情况下,可以在普通条件下保存几年时间,在亮光下存放也没关系。

揭开感光板上面的保护膜,这可是很令人紧张的,手可不要抖,终于可以看到感光板的真面目了!有看到下图吧?绿色的就是感光层,感光层的特点就是:当被光照射一段时间后,它的内部将发生变化,从而可以被显影液溶解而被清除,从而露出敷铜面,而没有被光线照射的地方则不会被显影液溶解,从而留下绿色的感光层。感光层的另一个特点就是:它不被三氯化铁腐蚀,可以保护它下面的敷铜板。知道这两个特点后,你再看那个菲林,图案部份是黑色的不透光,它下面的敷铜板将最终保留下来,其它透光部份对应的敷铜板最终会全部被三氯化铁蚀刻掉。

将去掉保护膜的感光板放在一块玻璃上面,然后再将菲林放在感光板上,再压上一块玻璃(有朋友反映玻璃不好找,实在不行将自家玻璃窗给拆一块下来),这步完成就可以开始曝光了。所有操作可以在室内一般光线下进行,你可以从容不迫地进行,因为感光板对光并不是非常敏感,给你3、40秒时间让你撕掉保护膜,然后将菲林摆正放在感光板上再压上玻璃,你不会说时间还不够用吧?

下面开始曝光了,曝光很简单,用家里的台灯就行,或者放在日光灯下面,距离保持在5厘米左右(实在不行,你放在太阳光下面,直接照射,时间短一点,2、3分钟左右)。
曝光的目的就是让没有线路的透明部份见光,从而可被显影剂溶解,明白这一点就会知道,如果曝光时间不够,造成的后果就是在随后的显影过程中该被显影剂溶解掉的感光层可能会溶解不彻底,而如果曝光过度,造成的后果就是原本应该得到保护、不应曝光的感光层也可能部份曝光,从而被显影剂部份溶解掉,只是这种溶解并非全部,只是会使感光层变薄,变薄的现象就是感光层的绿色变淡。
如果出现了曝光不够的情况,你可以加长显影的时间,将残留的感光层去掉,只要受保护的感光层只是变薄但面积还完整就可以继续使用,而出现曝光过度的情况,你可以缩短显影时间,同样的只要受保护的感光层依然还存在就可以继续使用。只有当感光层不但变薄而且受保护面积也出现残缺时才会报废,但也不要太失望,你那块报废的感光板现在成了一块高质量的敷铜板了,可以继续当敷铜板用的。

正在曝光中。。。因为各人条件不同,曝光时间不是绝对的,一般节能台灯下6-8分钟就行,你多个一分钟,少个一分钟并不会带来特别的影响。你所要明白的一个最大的原理就是:越是被光照得久的地方的感光层就越容易被显影液溶解掉,而越是没被光照的地方就越不容易被溶解掉,而被光少部份照射的地方会被少部份溶解掉。这样你就能理解为什么菲林要黑的地方越黑,透明的地方越透明才好的道理。而硫酸纸透明度不好,并不适合在这里制作如此精细的线条。但如果你的线路的线条比0.4mm粗,那用硫酸纸是完全没有问题的。

曝光6-8分钟后,我们会进入最激动人心的一刻-----显影。曝好光的感光板,上面看不出什么变化,但放入显影液中,你会看到神奇的一幕,仔细看,有些图案已经若隐若现了

随着感光板中绿雾的不断冒起,显影液慢慢变绿,这绿的正是显影液溶解下来的感光层,当然是被光照过后的感光层,不被光照的感光层原则上是不被溶解的,看下图,我们要的图渐渐显露。
请记住,这里所有的操作都在室内光亮处进行,不必在暗室中进行,并且要注意随时观察,尤其是在显影时,更是要留意显影的变化情况,根据情况决定何时终止显影,千万不要采用他人固定的时间,还是那句话,别尽信书。
对显影过程中出现的现像进行仔细观察,将会对你前面工作成败作出判断,下面是一些常见的现象及改进措施:
1)感光板一进入显影液,不管是有曝光的还是没曝光的感光层都全部被溶解掉了,有时甚至是整块的脱落,你看不到任何线路图案,看到的是显影液变绿色了,同时得到了一块敷铜板,只是这块敷铜板的质量不错,很漂亮。遇到这种现象,不用多想,你的显影液配得太浓了,要按1:80的比例加多一些水后再试。
2)感光板一进入显影液,可以看到显现图案,但没有坚持多久,图案消失,同样成了一块敷铜板,出现这种现象可能是两个原因,一个是显影液浓度过浓,另一个原因就是曝光过度了。那么这里如何来判断是显影液过浓还是曝光过度呢?有一个小决窍,你裁一小块感光板,揭掉保护膜,立即放入显影液中进行显影,如果感光板的绿色感光层能在显影液中坚持3分钟以上不溶解,同时感光层的颜色也不变淡,那么可以肯定显影液没有过浓。那么剩下的你就可以查一下你的曝光时间是否太长或光太强了。你以8分钟为基准进行曝光,都会是比较准确了,曝光5分钟-20分钟一般都在可接受的范围。
3)感光板放入显影液,图案正常显现,但应该被溶解掉的感光层在溶解完的同时,原本该留下的感光层也被部份溶解掉了,表现为感光层颜色变淡。出现这种情况,除了考虑是否显影液太浓之外,重点考虑是否曝光过度了。
4)感光板放入显影液,图案可以显现,但超过4分钟以上,该被溶解掉的感光层还是留有淡淡的一层,出现这种情况则可能是显影液太稀了或是曝光不足。那么加长显影时间可以补救,并作好记录,以后适当增加曝光时间。

1-3分钟后,显影完成,放入左边那个清水盒中,以使显影能尽快停止,而加入这个清水的目的就是能让你以最快的速度中断显影,以免不该显影的地方也被显影,然后你就可以很从容地再拿到自来水龙头下去冲洗。记住一定要冲洗干净再入三氯化铁中腐蚀。
显影时间的长短跟你的溶液配制浓度有关,越浓越快,但太快你可能无法很好控制,如果你的显影能在40-80秒左右显影完成,表明你的显影液浓度是合适的,否则适当增减浓度。

显影好的板子跟菲林比较一下,是否完全一样呢,注意看到对应菲林透明部份的感光层都被溶解掉了,露出了敷铜面,而图案部份的感光层则得于保留。(思考题:假如将菲林中的图案换成你的PCB线路图,那样曝光出来的感光板将会是什么呢? :))

下面就要开始蚀刻了,放入三氯化铁溶液中,感光板的绿色感光层是不被三氯化铁腐蚀的,它可以保护下面的敷铜不被腐蚀掉。顺便说一句,感光板的绿色感光层也是不怕盐酸及双氧水的联合作用的。

蚀刻进行中,注意看边缘的敷铜已经慢慢被蚀掉了,溶液的颜色也由黄变青,这是因为铜不断溶解造成的,如果变得太青,可补充三氯化铁,可加快速度。

蚀刻进行中,不停摇动将有助于加快速度,不摇可能一个小时都完成不了,如果能将温度控制在50度左右,加上摇动,蚀刻将在10分钟之内完成。为加快蚀刻速度,可用搪瓷盆装上三氯化铁溶液在炉火中加温,并不断摇动,通过这种方式,我们最快的一次不用5分钟即完成蚀刻。注意:三氯化铁稀了不好,但也并非越浓越好,同时温度也不是越高越好,都有个度的。至于度的把握就看各人经验了,不要尽信书。

蚀刻完成,这是完成的最终效果,绿色感光层可以留下直接焊接,不必清除,要清除的,可以再用灯照一段时间后放回显影液中,立马清掉,或者用酒精也行。

来张近一点的,从图中可以看出,0.098mm的线路边缘依然清晰,也就是说感光板完全有能力去制作比0.098mm更细的线路

实验整理:铝基板

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