Leiterplatte Belichten: SMD SSOP28

[schorsch_76]

Hallo zusammen,

momentan arbeite ich gerade an einem kleinen Projekt. Es ist mein erstes SMD Projekt. Es enthält einen FT 232 RL im SSOP 28 Gehäuse. Es hat deutlich kleinere Pins als der Atmega168 im TQFP32 Gehäuse.

Ich habe eine Ätzanlage mit NaPS und belichte momentan mit einem UV-Nagellackhärter den ich bei eBay gekauft habe. Die Ergebnisse sind eigentlich ganz ok, bis auf ein paar Details wo ich keine Lösung finde ...

Eckdaten:

Leiterplatten von Bungard. Zweilagig. Haltbarkeitsdateum Dezember 2014, also noch gut. Sind Dunkel gelagert.
Laser-Drucker druckt auf Overheadfolie welche mit Tonerverdichter noch verbessert wird. Siehe Fotos.
Entwickeln in NaOH 25°C und 10g NaOH auf 1000ml Wasser


Ich habe eine Belichtungsreihe gemacht und dabei festgestellt, das ich 200 sec belichten muss. Was ich auch mache. Ich denke dass ich 16 mil gut schaffe. 12 mil scheinen grenzwertig zu sein. Das SSOP Gehäuse hat einen Pinraster von 0.65mm (25.6 mil), Pingröße von 0.30mm(11.8 mil) und damit einen Abstand zwischen den Flächen von 12-13 mil. Das ist im Ätzergebnis (Bild 1) auch gut geworden.

Mein Problem sind
a) parallel laufenden diagonalen Leiterbahnen. Im Abstand von 8.5 mil. Die sind einfach zu eng zusammen. (Bild 2)
b) Die Platte ist oft an den Rändern noch nicht fertig geätzt. Es sind noch "Schatten" von Kupfer da, obwohl der Rest schon gut ist. Dann lass ich die Platte eben noch länger drin im Ätzbad bis diese Schatten verschwunden sind, aber kleine Leiterbahnen werden dann schon angefressen bzw. aufgelöst.

Bild1: Ätzergebnis FT 232 RL
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Bild2: Verbudene Bahnen und Pads
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Bild3: Reste von "Kupferschatten"
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Bild4: Weggeätzte Bahnen und Via Ringe
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Bild5: Belichtungsprobe und Belichtungsvorlage
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Wie man sieht ist das Ergebnis "eigentlich" gut, bis auf Details....

Mein Belichtungsablauf:

Ausdrucken und verdichten, Trocknen lassen
LP, Vorlage mit druck zur Platte,Glasplatte. Das ganze in dne Belichter aka Nagelhärter
200 sec warten
Ab ins NaOH. Schwenken. Nach 4-6 sec zeigt sich das Bild
Weiter schenken. nach 20-30 sec raus und unter fliessendes Kaltes Wasser. Nach 10 sec raus
Kein Abtrocknen, direkt ins NaPS Bad ....


Frage: Wie kann ich die "Kupfer-Schatten" am Rand abstellen, dann muss das Ding nicht so lange im NaPS baden und ich habe weniger Probleme mit Wegätzungen?
Das Problem mit den Diagonalen Bahnen hab ich gerade geraft, als ich den Post verfasst habe .... :p

Eigentlich scheint mit die Platte nicht gleichmässig belichtet zu sein? Kann das sein? Bekomme ich das nur mit einem professionellen Belichtungsgerät wie [1] weg?

Gruß
Georg

[1] http://www.reichelt.de/Aetzgeraete-Belichter/UV-BELICHTER-1/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=22190&GROUPID=3376&artnr=UV-BELICHTER+1

[Che Guevara]

Hi,

ich ätze meine Platinen auch selbst, mittlerweile seit ca. 4 Jahren, schaffe bis 0.1mm sicher, darunter wirds kritisch.
Zu deinem "Randproblem": Ist das der originale Rand der LP oder hast du da schon etwas weggeschnitten? Bungard selbst gibt als Empfehlung, die äußeren 5mm (ca) nicht zu benutzen, weil hier der Lack nicht korrekt arbeiten kann / soll / wird ...
Die Verbindungen zwischen zwei nahen Leiterbahnen können verschiedene Ursachen haben, u.a. diffuse Beleuchtung, zu kurz geätzt, schlechte Vorlage (lässt sich in diesem Maßstab nicht auf den Bildern erkennen).
Ich selbst verwende übrigens einen Baustrahler ohne die UV-Schutz-Glasplatte, komme damit bei 30cm Abstand zur LP auf eine Belichtungszeit von ca. 100sec. Ausgedruckt wird per Tinte auf Folie, absolut UV-undurchlässig und gestochen scharf (max. DPI Einstellung).

Gruß
Chris

[schorsch_76]

Hallo Che Guevara,

ja, du hast recht. Der Schatten ist an einer Seite, welche direkt von Bungard kam/kommt. Da diese Platte nur 95x50 mm groß ist, habe ich die Euro Platte von Bungard entsprechend so verwendet, dass auf jeder Seite 2.5mm Luft sind.

Mein "Belichter" hatte anfangs 4 Röhren, wovon 2 praktisch ganz an der Seite angebracht waren. Diese habe ich heute entfernt, da ich mir eben dachte, dass der Unterschied zum verlinkten Belichter eben diese seitlichen Lampen sind. Damit straht das Licht mehr senkrecht auf meine Platten. Das hat auch bei einem weiteren Versuch deutliche Verbesserung gebracht. Ich werde mein Layout jetzt nochmal mit neuen Bahnbreiten probieren und die Abstände an den Diagonalen Stellen auf min. 12 mil vergrössern. Das Material werde ich dann so aussägen das auf jeder Seite min. 5 mm Abstad zum Orginalrand sind.

Wow: 0.1mm = 3.8 mil ! Dafür nehmen professionelle Platinenhersteller ja schon deutliche Zuschläge!

Gruß
Georg

[Che Guevara]

Toll, dass ich so schnell helfen konnte! :D
Die genannten 0.1mm versuche ich aber zu vermeiden, weil ich dann doch um einiges genauer / sorgsamer arbeiten muss, aber möglich ist es.

Gruß
Chris

[oberallgeier]

... Ich selbst verwende übrigens einen Baustrahler ... Belichtungszeit von ca. 100sec ... Tinte auf FolieMeine wenigen Platinen belichte ich wie Chris auch mit nem Baustrahler . . .optisch begründet: EINE Lichtquelle erzeugt ja auch nur ein Schattenbild (ok ok ok - genaugenommen müsste es dann eine punktförmige Quelle sein); Ausdruck auch mit Tinte auf Folie - aber entwickelt in Yoghurtbechern. Und so sieht die halbfertige Platine für meinen USB-FTDI-UART-Wandler aus, die linke Hälfte verzinnt und noch nicht gebohrt. Läuft und läuft und .. und ..

......28800

[Besserwessi]

Es hilft wenn auf der Platine keine unnötig großen großen Flächen sind die Abgeätzt werden müssen. Was länger stehen bleibt ist ja oft einen größere Zusammenhängende Kupferfläche. Bei der 230 V Isolierung lässt sich das allerdings nicht ganz vermeiden - bei so einen nieder spannungsplatine aber schon. Masse und VCC kann man in der Regel dicker machen. Bei großen Flächen hilft es auch wenn man die Ätzlösung gut bewegt.

Kleine Fehler, wo 2 Bahnen verbunden werden kann man ggf. auch noch nach dem entwickeln, aber vor dem ätzen korrigieren. Der Lack lässt sich auch per Nadel entfernen.

[schorsch_76]

Jetzt hab ich mir heute Abend nochmals Zeit genommen und mit den gewonnen Erkenntnissen eine LP zu basteln. Ich hab jetzt einfach eine Miniplatte genommen (50x20 mm) und diese genau wie mein eigentliches Projekt geroutet. Jetzt hat es geklappt ... fast perfekt....

@Che: Ich hab den Test jetzt quer über eine Bungard Platte gemacht (100 mm) und hab das Nutzstück in die Mitte gelegt. Die Schleier waren auch jetzt links und rechts am Rand. ca. 5mm. Also exakt wie du gesagt hast! Danke! :)

Eine Leiterbahn war noch etwas mit einem weissen Rest verbunden. Das hab ich jetzt mit einem Messer entfernt. 2 Ringe wurden fast weggeätzt, da ich wartete, bis die Leiterbahnen welche ich mit dem Messer trennte, sichtbar getrennt sind. Ich vermute das war etwas zu lange. Ok, diese Leiterplatte kann ich jetzt verwenden. Ich hab sie gebohrt, oben und unten passen 100% überein, dank der Ausrichtmarken.

Meine Überlegung ist jetzt, um dieses Bahndicken Problem in den Griff zu bekommen, brauche ich vermutlich ein anderes Belichtungsgerät oder ich muss den Abstand vergrössern. Der Leiterbahnabstand war jetzt 14 mil. D.h. 12-16 mil sind für meine Belichtungs-/Entwicklungsmethode das obere Ende der Fahnenstange. Um noch feiner (zuverlässig) Ätzen zu können muss ich wohl noch investieren bzw. Versuche fahren. Nur habe ich jetzt keine Platten mehr da. Alle verschossen .... ;) Aber der Reichelt hat ja so viele davon, das er sogar welche verkauft :D

Wenn ich meine Vorlage unter der Lupe ansehe, glaube ich nicht, dass die Vorlage das Problem ist. Es wird das Belichten/Entwickeln sein.... Das ist wirklich der absolut entscheidende Prozess bei der ganzen Geschichte.

Falls noch jemand Ideen/Ratschläge hat, was ich vermessern/ausprobieren kann, nur her damit :)

Gruß
Georg

[WL]

Wenn ich meine Vorlage unter der Lupe ansehe, glaube ich nicht, dass die Vorlage das Problem ist. Es wird das Belichten/Entwickeln sein.... Das ist wirklich der absolut entscheidende Prozess bei der ganzen Geschichte.


Die Entwicklungszeit scheint mir etwas kurz. Ich nehme zum "Abwedeln" einen sehr weichen Pinsel (Rotmarder).
Kommt aber auch auf die Natron-Konzentration und die Temperatur an.

Viele Parameter die es zu variieren gibt bis zur Perfektion...................

[schorsch_76]

Die Entwicklungszeit scheint mir etwas kurz. Ich nehme zum "Abwedeln" einen sehr weichen Pinsel (Rotmarder).
Kommt aber auch auf die Natron-Konzentration und die Temperatur an.

Viele Parameter die es zu variieren gibt bis zur Perfektion...................

Ich hab eine Gramm genaue Waage und mach so die Konzentration der NaOH Lauge (denke ich) reproduzierbar. Auch das Wasser wiege ich ab um 1000ml abzumessen.

Leider kann diese Waage keine Zehntelgramm ...

Wie machst du deinen Entwickler an? Machst du das abwedeln unter Wasser oder im NaOH?

[WL]

Wie machst du deinen Entwickler an? Machst du das abwedeln unter Wasser oder im NaOH?

Ich nehme 10g auf 1 Liter.

Das Abwedeln in der Natronlauge bis sich kein Lack mehr löst + 10-20Sek.

[schorsch_76]

Ich nehme 10g auf 1 Liter.

Das Abwedeln in der Natronlauge bis sich kein Lack mehr löst + 10-20Sek.

Rezeptur ist also gleich ;) Dann besorg ich mir mal noch einen feinen Pinsel.

Wie lange brauchst du zum Entwickeln und wie belichtest du?

[TheDarkRose]

Ab ins NaOH. Schwenken. Nach 4-6 sec zeigt sich das Bild
Weiter schenken. nach 20-30 sec raus und unter fliessendes Kaltes Wasser. Nach 10 sec raus

Schwenken??? Wäre wohl zu überlegen ein schmales aber hohes Gefäß für die Lauge plus Aquarienheizstab und kleiner Luftpumpe.

[schorsch_76]

Schwenken??? Wäre wohl zu überlegen ein schmales aber hohes Gefäß für die Lauge plus Aquarienheizstab und kleiner Luftpumpe.

Du meinst so etwas?
http://www.reichelt.de/-TZGER-T-1/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=23418&artnr=%C3%84TZGER%C3%84T+1&SEARCH=%E4tzger%E4t+1

@Che: Wie entwickelst du deine Platinen um zuverläsig auf 0.1mm zu kommen?

[WL]

Wie lange brauchst du zum Entwickeln und wie belichtest du?
Das Entwickeln dauert ca. 2 Minuten. Lieber etwas länger.

Mein Belichtungsgerät ist ein uraltes ISEL-Teil mit 2 Röhren (einseitig >ich muß also drehen) ähnlich dem von dir o.g.
http://www.reichelt.de/Aetzgeraete-Belichter/UV-BELICHTER-1/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=22190&GROUPID=3376&artnr=UV-BELICHTER+1

Da ist noch eine alte mechanische Zeitschaltuhr verbaut von der ich noch nicht mal genau sagen kann wie lange die läuft.
Die ziehe ich auf und wenn es "plingt" ist fertig !!! :)

- - - Aktualisiert - - -


Schwenken??? Wäre wohl zu überlegen ein schmales aber hohes Gefäß für die Lauge plus Aquarienheizstab und kleiner Luftpumpe.

Wenn man das 2x hat kann man das so tun. Entwickeln und ätzen in einer Küvette ist aber sehr aufwändig.

[TheDarkRose]

Sorry, hatte das NaOH mit der Ätzlösung verwechselt. Als Entwickler habe ich so einen Sicherheitsentwickler als Tupfer. Geht um einiges komfortabler. Und zum Ätzen unbedingt so eine Küvette, alles andere wäre mir zu umständlich. Und so um die 35-40°C. 25°C kommt mir zu kalt vor.

[Che Guevara]

Hi,

die Ätzlösung, sofern es sich um NaPs handelt, sollte schon so um die 40 bis 45° haben. Zu warm ist aber auch nichts, weil sonst das NaPs ausfällt.
Ich entwickle mit 20g NaOH auf 1l (also doppelte Menge), dauert so 30 bis 60 sekunden, je nachdem, wie ich gerade drauf bin ;)
Der kritischste Teil wird wohl das Belichten sein. Wenn ich nur 10sek zu lange belichte, kann ich die Platine wegschmeißen --> lieber etwas kürzer, notfalls dann länger entwickeln. Ich streiche übrigens beim Entwickeln mit einem Finger (+ Handschuh) über die Platine, sodass sich der Lack zuverlässig löst.

Gruß
Chris

[TheDarkRose]

Bzgl Entwickler, kann ich solche Teile nur empfehlen http://at.rs-online.com/web/p/entwicklungschemikalien/3636517/ keine rumpantscherei mit dem Entwickler ^^

[WL]

Bzgl Entwickler, kann ich solche Teile nur empfehlen http://at.rs-online.com/web/p/entwicklungschemikalien/3636517/ keine rumpantscherei mit dem Entwickler ^^

............stolzer Preis ! Für 5€ bekommt man 1Kg Natriumhydroxid (= 100 Liter Pantscherei).

[schorsch_76]

Wenn diese Woche mein Paket vom Reichelt kommt und ich neues Rohmaterial habe, werde ich mal die Variante von WL und von Che ausprobieren. ;) Aber ich denke das ich auch den Abstand von meinen Lampen zur Platte noch vergrößert gehört, da meine Entwicklungszeit so kurz ist im Vergleich zu euch. Das scheint auch ein gewaltiger Unterschied zu sein.

Da zeigt sich mal wieder ... "Versuch macht kluch!" ;)

[schorsch_76]

So ... Platinen sind da. Versuch gemacht .... und das Ergebnis ist:

Das Licht muss wirklich senkrecht auf die Platte treffen. Deshalb habe ich den Abstand der Lampen zur Platine vergrößert und damit sind auch die kleineren Leiterbahnbreiten bis 5 mil auf dem Ätztest gut zu erkennen. Vermeiden werde ich das und werde für mich 12mil+ anstreben. Es scheint als sei durch die beiden UV Lampen von der Seite irgendwie "unter die Bahnen" licht reingekommen. Durch den geänderten Winkel ist das jetzt unterbunden.

Nächste Baustelle: Vias zuverlässig herstellen. ;)