Platinen ätzen mit der Direkt-Toner-Methode

Mit der Direkt-Toner-Methode kann man schnell und einfach seine eigenen Platinen herstellen. Details, was man alles benötigt und wie man hier vorgeht, erfahrt Ihr in diesem Tutorial.

Folgendes Material wird benötigt:

• Laserdrucker
• Bügeleisen
• Aceton
• Epoxyd-Platine mit Kupferbeschichtung, OHNE Fotolack
• Ätzmittel (Beispielsweise Natriumpersulfat)
• Lötlack SK10 (Optional – Die Platine kann dadurch nicht mehr Oxydieren)

1. Software

Wenn Du bereits auf einem Breadboard deine Schaltung getestet hast und alles so funktioniert wie es sollte, kannst Du dich daran machen, eine eigene Platine für die Schaltung herzustellen.

Dazu benötigen wir zuerst einmal eine Software: Hier im FabLab arbeiten wir meist mit EAGLE oder Fritzing. Beide Software-Pakete sind Freeware mit gewissen Einschränkungen. Bei EAGLE ist es die Größe und bei Fritzing kann es passieren, dass das eine oder andere Bauteil fehlt, welches man sich ggf. via Library hinzufügen kann. Man kann natürlich auch ein CAD-Programm nutzen und die Elemente selber erstellen und zeichnen.

2. Layout ausdrucken

Das Layout wird mit dem Laserdrucker auf eine Katalog-Seite gedruckt. Katalog-Seite deshalb, da es sich hier meist um ein sehr dünnes und leichtes Papier handelt, hierzu aber später.

Falls es Probleme mit Papierstaus gibt, kann man die Katalogseite am oberen Rand einfach mit UHU-Stift auf ein Din-A4-Blatt kleben (gut trocknen lassen!). Die Leiterbahnen auf der fertigen Platine sind gegenüber dem Ausdruck spiegelverkehrt. Das Layout muss also ggf. gespiegelt werden (Schrift nicht lesbar).

Platzhalter Abbildung 1

2. Zurechtschneiden und ausrichten

Die Kupferseite der Platine wird mit Aceton von Staub, Fett und evtl. Fotolack befreit. Das ist wichtig, sonst hält darauf der Toner nicht.

Das Layout wird ausgeschnitten und mit der bedruckten Seite auf die Platine gelegt. Hierbei sollte man höllisch aufpassen, dass man keine Fingerabdrücke hinterlässt.

Falls nötig, kann man das Papier mit einen kleinen Stück Tesafilm am Rand fixieren, so dass das ausgedruckte Layout auf der Platine nicht mehr verrutschen kann.

Platzhalter Abbildung 2

3. Aufbügeln

Auf die Platine mit dem Layout wird nun ein Leinentuch gelegt. Achtung: hier bitte keine Chemiefasern wie Polyester, Misch-Fasern oder Nylon verwenden. Diese können schmelzen und das ganze Vorhaben zerstören!!! Am besten eignet sich hier Baumwolle.

Anschließend wird das bedruckte Papier mit einem handelsüblichen Bügeleisen mit kreisenden Bewegungen und leichtem Druck aufgebügelt. Es empfiehlt sich dabei, die Platine mehrmals etwas abkühlen zu lassen und dann die Platine um 90° zu drehen, um ein gleichmäßiges Ergebnis zu bekommen.

Wichtig ist dabei die richtige Temperatur. Ist sie zu hoch, wird der Toner zu flüssig und die Leiterbahnen verlaufen. Ist sie zu niedrig, hält der Toner nicht auf dem Kupfer.
Bei mir hat sich eine Einstellung zwischen „Wolle“ und „Seide“ bewährt.

 Platzhalter Abbildung 3

4. Papier ablösen

Die Platine wird nach dem Abkühlen in einen Teller mit kaltem Wasser und einigen Tropfen Spülmittel gelegt.

Das Papier kann man nach ein paar Minuten im Wasser mit dem Finger vorsichtig abrubbeln.

Stellt man jetzt fest, dass sich die Leiterbahnen ablösen (Temperatur zu niedrig) oder dass diese verlaufen sind (Temperatur zu hoch) entfernt man den Toner mit Aceton und versucht es noch einmal: GOTO 1

Bei späteren Versuchen stellte sich heraus, dass anstatt der Seifenlösung auch Badreiniger sehr gut geeignet ist. Dieser löst die Papierfasern teilweise auf. Dadurch kann man das Papier leichter entfernen und hat bei kleinen Zwischenräumen keine Probleme mehr mit hängengebliebenen Papierfasern.

Platzhalter Abbildung 4

4.1 Einbrennen/Verdichten (optionaler Schritt)

Hat man das Papier grob abgelöst, kann man den Toner optional noch einmal „einbrennen“. Dazu spannt man das Bügeleisen kopfüber in einen Schraubstock, stellt dieses auf Maximum und legt die trockene (!) Platine für ein paar Minuten darauf.

Der Toner wird dabei noch einmal flüssig. Dadurch werden kleinste Löcher geschlossen und der Toner verbindet sich optimal mit dem Kupfer.

Nach dieser Behandlung ist der Toner so fest auf der Platinenoberfläche, dass man ihn mit dem Fingernagel schon fast nicht mehr abgekratzt bekommt.

Platzhalter Abbildung 5

5. Ätzen

Jetzt wird die Platine in das Ätzbad gelegt. Geätzt wird bei mir mit Natriumpersulfat (ca. 100g auf 0,5 Liter) da es nicht so herumsaut wie Eisen-III-Chlorid und man sehen kann, wie weit die Platine ist. Mit Salzsäure und Wasserstoffperoxyd geht es schneller – da mache ich seit den schwarzen Brandflecken im Tisch allerdings einen großen Bogen drum 😉

Als „Ätzmaschine“ nehme ich, ganz unkonventionell, einen alten Putzeimer, der über einem Wasserbad auf 50-60°C erwärmt wird
.

Platzhalter Abbildung 6

6. Fertig

Nach dem Ätzen muss die Platine nur noch von dem Toner befreit werden. Das geht wieder hervorragend mit einem Aceton-getränkten Lappen.

Bestückungsaufdruck

Mit der Tonermethode lässt sich auch problemlos ein Bestückungsaufdruck realisieren (Danke an Philipp für den Hinweis), wie das folgende Bild zeigt. Wenn man den Toner anschließend, wie unter „5. Einbrennen“ beschrieben, noch einmal erwärmt, wird der Druck sogar recht kratzfest.

Typische Fehlerursachen

• Zu heiß und zu kurz gebügelt (Toner haftet dann nicht). Da es eine Weile dauert, bis sich die Wärme durch das Papier verteilt hat, kann man ruhig länger drauf halten (1-3 min.).
• Kupferfläche nicht sauber (Fingerabdrücke!). Es wurde berichtet, dass die Küchentücher eines Herstellers in Verbindung mit Aceton einen Schmierfilm hinterlassen.
• Die Platine mit Topfreiniger oder grobem Schleifpapier anzurauhen ist keine gute Idee. Die dadurch entstehenden Riefen führen zu Rissen in den Leiterbahnen. Besser: Platine reinigen und kurz anätzen.
• Einweichen zu kurz. Das Papier sollte schon gut durchgeweicht sein.

Ätzen von Metallblechen

Prinzipiell sollte es mit der beschriebenen Methode auch möglich sein, dünne Metallbleche zu ätzen. Auf ähnliche Weise werden z.B. feinste Blechteile aus Messing oder Kupfer für den Modellbau hergestellt. Denkbar wäre auch die Herstellung von Lötpasten-Masken, wie sie beim Reflow-Löten von SMD-Bauteilen benötigt werden.

Tips, Tricks und Wissenswertes

Das optimale Papier und die optimale Temperatur beim Aufbügeln scheint sehr stark von dem Druckertyp bzw. dem verwendeten Toner abzuhängen. Es lohnt sich also, einfach mal verschiedene Papiersorten durch zu probieren.

Abbildungen folgen noch 😉