Von der Idee – zur fertigen Platine? Im Fablab ist das möglich.
Ablauf:
Aus deiner Idee wird mit einem geeigneten Programm (z.B. KiCAD oder EAGLE) ein Schaltplan und daraus ein Layout. Anschließend wird das Layout gedruckt und mit unserem Belichtungsgerät auf eine Kupferplatine belichtet. Nun wird die Platine entwickelt und im Ätzgerät geätzt.
Danach müssen noch alle Löcher gebohrt werden und ggfs. Durchkontaktierungen platziert werden. Anschließend werden die Bauteile platziert und verlötet.
FAQ:
F: Kann ich Platinen doppelseitig ätzen?
A: Ja, mit Einschränkungen. Schaue dazu in die Einweisung
F: Wie genau können Platinen geätzt werden?
A: Nicht so genau wie bei einem professionellen Fertigungsbetrieb. Für ein zuverlässiges Ergebnis sollten Leiterbahnbreite und Leiterbahnabstand mindestens 250 µm = 10 mil breit sein. Geringere Maße sind theoretisch möglich, dann sind aber Fehlschläge wahrscheinlicher.
F: Ich habe SMD Bauteile. Wie kann ich sie auf meine Platine löten?
A: Das geht zum Teil von Hand mit dem Lötkolben, wir haben aber auch eine Dampfphasenlötanlage, die sich noch im Testbetrieb befindet.
Nur für den früheren Reflowofen: Anleitung.
F: Weitere Fragen?
A: In der Einweisung 🙂
Für Fortgeschrittene:
Design Rules:
| Maß | normal (mit Sicherheitsabstand) | für Experten (geht manchmal schief) | theoretische Grenze |
|---|---|---|---|
| Leiterbahnbreite mindestens | 10 mil = 0,25 mm | 8mil = 0,2 mm | 6mil = 0,15 mm (nicht mit unserem Drucker) |
| Leiterbahnabstand mindestens | 10 mil = 0,25 mm | 10 mil = 0,2 mm | 6 mil = 0,15 mm (nicht mit unserem Drucker) |
| Durchkontaktierung Bohrdurchmesser | exakt 0,9 mm | ||
| Durchkontaktierung Pad-Durchmesser mindestens | 2,5 mm | 2 mm | 1,5 mm (zzgl. Bohrtoleranz) |
| Abstand (Clearance) zwischen Durchkontaktierungen | 20 mil = 0,5 mm | 10 mil = 0,25 mm | wie Leiterbahnabstand (wenn Pads groß genug) |
| Micro-Durchkontaktierungen | deaktiviert | ||
| Abstand wichtiger Leiterbahnen vom Rand | 5 mm | 3 mm | 0 mm (zzgl. Sägetoleranz, bei passendem Einspannen in den Ätzhalter) |
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Für die Fertigung eigener elektronischer Schaltungen auf Leiterplatten stehen im FabLab einfache und erprobte Geräte zur Platinenfertigung zur Verfügung. In einem Pauschalpreis pro Platine ist der Verbrauch an Chemikalien mit enthalten. Nachdem ihr eine erste Platine unter Anleitung erfolgreich gefertigt habt, dürft ihr dann selbständig daran arbeiten. Für das Fertigen einer Platine solltet ihr ungefähr eine Stunde einplanen, je nach Anzahl der Bohrlöcher auch etwas mehr.
Die Platinenfertigung besteht aus einem Laserdrucker, einem Belichtungsgerät, einer Schale zum Entwickeln und einem Ätzgerät.
Das am Rechner entworfene Platinenlayout wird dazu auf dem Laserdrucker ausgedruckt und dann durch UV-Lampen auf einen Platinenrohling (ein- oder zweiseitig) belichtet. Dadurch verändert sich an den belichteten Stellen eine Lackschicht auf der Oberfläche des Rohlings. Anschließend werden die durch die Belichtung chemisch veränderten Bereiche in einem Entwicklungsbad entfernt.
Die Platine wird dann in ein Ätzbad getaucht, wodurch das Kupfer des Rohlings an den belichteten Stellen weggeätzt wird, während die Schutzschicht an den nicht belichteten Stellen das Kupfer vor der Ätzlösung bewahrt. Übrig bleiben schließlich die Leiterbahnen in Kupfer wie sie auf dem Ausdruck des Platinenlayouts vorhanden waren.
Am Ende wird durch Belichten und Entwickeln der ganzen Platine die Fotolackschicht entfernt, sodass sich die Leiterbahnen nun löten lassen. Nun werden die Löcher von Hand gebohrt (Feinbohrständer ist vorhanden) und schon ist die Platine fertig zum Bestücken.
Prinzipiell könnte man dann noch Lötstopplack auftragen. Die Materialien dafür sind vorhanden, aber es sind keine Verarbeitungshinweise und Belichtungszeiten dokumentiert. Wir suchen noch jemand, der mit mehreren kleinen Testplatinen die Belichtungszeiten und Verarbeitung herausfindet und das aufschreibt.
Zur Bestückung der fertigen Platinen haben wir natürlich auch Lötkolben und -stationen. Außerdem haben wir auch einen Reflow-Ofen für SMD Bauteile.
Technische Daten
- Abmessungen: vorrätig maximal 160×100 mm, theoretisch maximal 235×170 mm
- einseitig
- mit etwas mehr Aufwand auch doppelseitig, Durchkontaktierungsdurchmesser 2 mm, Bohrung 0,9 mm (wenig erprobt. Manuelles Einpressen von Kupferhohlnieten, keine Durchmetallisierung. Wegen seitlichem Versatz beim Belichten sind nur diese relativ großen Durchkontaktierungen möglich.)
- Abstand der Leiterbahnen vom Rand: 3 mm
- Mindestwerte Leiterbahnbreite und Leiterbahnabstand: 250 µm = 10 mil, experimentell (50% Chance) 200 µm = 8 mil
- Löcher 0,8/0,9/1/1,5/2/3 mm. Für Sondergrößen sind auf Anfrage (und zum Teil nur gegen Bezahlung) auch VHM-Bohrer von 0,2 bis 2,7mm (in 0,1mm Schritten) verfügbar.
- auf Wunsch: chemische Oberflächenverzinnung
Mindestwerte zur Fertigung (Design Rules)
| Maß | normal (mit Sicherheitsabstand) | für Experten (geht manchmal schief) | theoretische Grenze |
|---|---|---|---|
| Leiterbahnbreite mindestens | 10 mil = 0,25 mm | 8mil = 0,2 mm | 6mil = 0,15 mm (nicht mit unserem Drucker) |
| Leiterbahnabstand mindestens | 10 mil = 0,25 mm | 10 mil = 0,2 mm | 6 mil = 0,15 mm (nicht mit unserem Drucker) |
| Durchkontaktierung Bohrdurchmesser | exakt 0,9 mm | ||
| Durchkontaktierung Pad-Durchmesser mindestens | 2,5 mm | 2 mm | 1,5 mm (zzgl. Bohrtoleranz) |
| Abstand (Clearance) zwischen Durchkontaktierungen | 20 mil = 0,5 mm | 10 mil = 0,25 mm | wie Leiterbahnabstand (wenn Pads groß genug) |
| Micro-Durchkontaktierungen | deaktiviert | ||
| Abstand wichtiger Leiterbahnen vom Rand | 5 mm | 3 mm | 0 mm (zzgl. Sägetoleranz, bei passendem Einspannen in den Ätzhalter) |
Bitte überprüfe vor der Fertigung die Einhaltung der Design-Rules mit der DRC (Design Rule Check) Funktion deines Layoutprogramms. Für einige gängige Layoutprogramme haben wir vorgefertigte Design-Rule-Einstellungen ganz unten auf dieser Seite bei „Dateien“. Ansonsten orientiere dich an obiger Tabelle.
Grundlegende Anforderungen an ein Layout
Um Verwechslungen zu vermeiden, müssen auf jeder Seite ein paar Buchstaben Text stehen, sodass man erkennt, ob es spiegelverkehrt ist. Auf dem Bildschirm (im Layoutprogramm) muss der Text auf der Unterseite (Lötseite) gespiegelt, Text auf der Oberseite (Bestückungsseite) normal erscheinen, damit er richtig lesbar auf der Platine herauskommt.
Mitbringen solltest du am Besten einen Laptop mit passender Software und deinen Daten. Einzige andere Möglichkeit zum Mitbringen der Daten ist ein Layout in Seitengröße A4 als PDF- oder PS-Dokument, bei dem der Text auf der Platine gespiegelt aussieht. Alles sonstige führt zu unnötigem Aufwand.
Weitere Infos
Weitere Informationen zum Prozess der Leiterplattenherstellung findest du im Wiki. Bei Interesse kannst du dir auch schon mal die Anleitung durchlesen.