Platinentips: Belichtungsgerät

Belichtungsgerät

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Einleitung
Eines der Hauptprobleme beim Herstellen von Leiterplatten ist die korrekte Belichtung der UV-empfindlichen Lackschicht. Eine starke Glühbirne leistet gute Dienste, aber sie hat auch einige entscheidende Nachteile:

Die Platine wird nicht über die ganze Fläche gleichstark belichtet, da der Abstand zur Glühbirne nicht überall gleich ist.
Der provisorische Aufbau wird niemals an zwei verschiedenen Tagen genau gleich sein.

Eine Folge ist, dass sich die Belichtung von Tag zu Tag ändert, und ein optimales Ergebnis eher einem Glückstreffer ähnelt.
Abhilfe schafft eine Belichtungsgerät. Solche Geräte kosten aber deutlich über 200 €. Das schreit nach Eigenbau.

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Aufbau
Ein Belichtungsgerät besteht aus einem Kasten, in dem mehrere Leuchtstoffröhren nebeneinander angeordnet sind. Die Oberseite des Kastens besteht aus einer Glasscheibe, auf die Layout und Platine gelegt werden. Ein Deckel mit Schaumstoffeinlage kann über der Platine geschlossen werden, um die Platine fest auf das Layout zu drücken.

Rein mechanisch ähnelt der Aufbau in etwa einem Flachbettscanner. Der diente mir auch als Ausgangsmaterial für meinen Eigenbau. Bei einem Bekannten hatte sich ein Flachbettscanner in Schrott verwandelt.

Aus diesem Gerät wurden nun alle Innereien entfernt. Als Lichtquelle installierte ich vier 8-W-Leuchtstofflampen (Philips TL8W) nebeneinander im Abstand von je 3 cm. Je zwei Leuchtstofflampen erhielten ein gemeinsames Vorschaltgerät (ich hatte zufällig für Doppelbetrieb ausgelegte Vorschaltgeräte T8/2KY im Schrott gefunden).

Die Lampen befinden sich ca. 5 cm unterhalb des Scannerglases. Der große Abstand vermindert zwar die Leuchtdichte, sorgt aber für eine gleichmäßige Verteilung des Lichts.
Die 4 Lampen leuchten die Mitte des Scannerfensters aus (auf ca. 12 cm Breite). Durch die kurze Bauform der Leuchten ist die nutzbare Länge des Scannerfensters auf 25 cm beschränkt. Diese Fläche reicht aber sogar für Doppel-Europakarten-Format.

Der Deckel des Scanners wurde beschwert, um den Andruck der Platine am Layout zu erhöhen.

Leuchtstofflampen erzeugen intern UV-Licht. Die Leuchtstoffschicht auf der Innenseite der Lampenröhre wandelt das UV in sichtbares Licht. Das Glasrohr schwächt das verbleibende UV-Licht weiter ab. Der Einsatz spezieller UV-Leuchtstofflampen (Philips TL8W/05) würde also weitaus kürzere Belichtungszeiten erlauben, als die ursprünglich verwendeten normalen Leuchtstofflampen (Philips TL8W/33 für 2,50 € aus dem Baumarkt).

Bei Reichelt kaufte ich 4 solche UV-Röhren für je knapp 8 € und setzte sie in den Belichter ein. Die nicht für UV optimierte Scanner-Glasscheibe verschluckt sicherlich einen Teil der UV-Strahlung, aber damit kann ich leben.

Möglichkeiten und Grenzen
Ursprünglich hatte ich die Lampen im 5 cm Abstand verbaut. Dabei trat der im Folgenden beschriebene Effekt auf:
Direkt über den Leuchtstofflampen (wo das UV-Licht senkrecht auf die Platine fällt, ließen sich 0,25 mm dicke Leiterbahnen mit 0,25 mm Lücken dazwischen belichten. Das ist z.B. nötig, wenn man moderne Mini-SMD-Schaltkreise einsetzen muss. Zwischen den beiden Leuchtstofflampen war die Auflösung richtungsabhängig. Leiterbahnen, die parallel zu den Lampen verlaufen ließen sich höchstens noch auf 0,5 mm genau belichten, wobei die Tendenz dazu bestand, dass die Lücken zwischen Leiterbahnen zu klein ausfallen.
Für die meisten Anwendungen ist das zwar vollkommen ausreichend, aber ich habe danach den Abstand der Leuchten auf 3 cm verringert, um diesen Effekt zu eliminieren

Fazit
Werden ausschließlich normale Leuchtstofflampen eingesetzt, führt das zu einer verlängerten Belichtungszeit (im Vergleich zum industriellen Fertiggerät), es wirkt sich aber nicht negativ auf die Qualität des Belichtungsergebnisses aus. Im Vergleich zur Glühlampenbelichtung ist nun garantiert, dass die gesamte Platine gleichmäßig beleuchtet wird. Außerdem ist der Abstand zwischen Leuchte und Platine nun konstruktionsbedingt immer gleich. Dadurch ergeben sich immer gleiche Belichtungsbedingungen, und reproduzierbare Ergebnisse.

Wird auf die Glasscheibe des nur mit normalen Leuchtstofflampen bestückten Belichters eine weiße Plastikfolie (oder für Snobisten eine Milchglasscheibe) gelegt, erhält man einen Lichttisch, auf dem sich die Qualität von Layoutfolien prüfen lässt.

Ergebnis
Der Belichter hat sich in der Praxis voll bewährt.
Die Belichtungszeit für Bungard-Platinen (mit 4 UV-Lampen) beträgt 2 .. 2,5 Minuten.
Strukturen bis hinunter zu 0.012 Inch (0.3 mm) sind beherrschbar.

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zurück zur Platinenherstellung , Elektronik , Homepage Autor: sprut
erstellt am:: 16.12.2002
letzte Änderung: 03.04.2011