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Angelegt: 25.07.2010\\
von: Carsten (Inoculator)\\
Zweck: Platinentuning im E-Mobil selber machen\\
BETA-Hinweis: Dieser Artikel ist in Entwicklung und nicht vollständig, solange der Hinweis steht.\\

====== Platinen selbstgemacht ======

===== Hintergund =====
Da in einem Elektrisch betriebenen Auto viele Änderungen mit dem Bau von eigenen Komponenten verbunden sind, möchte ich an dieser Stelle, losgelöst von vielen anderen Seiten, einmal zeigen, wie einfach es im Grunde ist, Platinen selber herzustellen. Dieser Artikel ist keine Step-by-Step Anleitung. Ich gehe davon aus, daß der Artikel zunächst vollständig gelesen und auch verstanden wird. Für Rückfragen und praktische Anleitungen stehe ich gerne zur Verfügung.

===== Vorgeschichte =====
Im Rahmen meines eigenen Hintergundes als gelernter Elektroniker, bin ich nach fast 15 Jahren an dem Punkt angelangt, wieder mal etwas Anfassbares zu bauen. Meine arbeit als EDV-Futzy ist doch ehr virtuell, was die Ergebnisse anbelangt. Als Elektrofahrer ist natürlich das Thema Akkus und Laden Eines, welches man nachts um halb Eins im Schlaf runterbeten kann. So war es nicht verwunderlich, daß in relativ kurzer Zeit erste Entwürfe für eine Ladegerät und einige andere Komponenten im PC entstanden. Nun stellte sich aber die Frage, wie bekomme ich das nun in die Realität umgesetzt.
Nicht das Löten oder die Bauteile waren die Herausforderung, sondern ganz klar der Bauteileträger: die Platine.\\
Es gibt natürlich Services im Internet, bei denen man hochwertige Platinen auch in kleinen Stückzahlen zu eigendlich guten Preisen in Auftrag geben kann, aber mir war das nicht genug. Ich wollte es günstiger haben. Im Nachhinein hat sich mein Weg schon bewährt, soviel sei vorweggenommen. Ich kann in recht guter Qualität 2-seitige Eurokarten und kleiner natürlich, innerhalb von zwei Stunden herstellen -ohne bohren und bestücken versteht sich.\\
===== Sicherheitshinweise =====
**Die in diesem Artikel beschriebenen Materialien enthalten Giftige, Ätzende und Gesundheitsgefährdende Stoffe.**
\\
Alle Arbeiten sind unter berücksichtigung der lokalen, regionalen, nationalen und internationalen Sicherheitsvorschriften und Hinweise durchzuführen. Im Zweifelsfalle sollte immer ein Arzt oder technischer Fachmann zu Rate gezogen werden.\\
Beachtet werden müssen insbesondere der Umgang mit Gefahrenstoffen, wie\\
  * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Natriumpersulfat|Natriumpersulfat]]
  * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Aceton|Atzeton]]
  * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Entwicklerfl%C3%BCssigkeit|Entwickler (Positiventwickler)]]
===== Das Projekt =====

==== Der Balancer ====
Alles fängt mit einer Idee an. In meinem Fall waren es ungefähr 5 Ideen. Ganz Vorne stand ein Balancer. Naja, nicht irgendein Balancer, sondern einer für "Männer" -wenn ich einen bekannten Ellisten zitieren darf.\\
Die meisten Haus und Hof Balancer können etwa 100mA oder auch mal 2A. Das ist aber etwas für den Modelsport. Wir pumpen auch mal 30A oder 100A in unsere Akkus, also sollte der Balancer das auch -zumindestens kurzzeitig; können. Also sollten es 30A sein. Nachdem zunächst ein paar Umbauten auf Basis eines Pedelec Balancers durchgeführt wurden, konnte relativ schnell eine eigene Steuerung mit einem passenden Leisungsteil konstruiert werden. Nun musste eine Platine her. Die Entwicklung der Schaltung und des PCB-Layouts wurde zunächst in EAGLE durchgeführt. Da dieses Programm jedoch in der freien Version auf eine halbe Euro-Karte limitiert ist, wurde bei nächster Gelegenheit mit ExpressPCB gearbeitet. Aufgrund der Möglichkeiten, die Platine später auch in einer 3D-Ansicht auf dem Rechner zu betrachten wird momentan in Richtung TARGET3001 gearbeitet. Grundsätzlich ist die Auswahl der Software jedoch unabhängig von der Aufgabe.\\
==== Das Layout ====
Hat man das Layout auf dem PC erstellt, muss klar über die nächsten Schritte nachgedacht werden. Die Schwarz-Weiß Grafik muss irgenwie auf die Platine. Es gibt hier bestimmt hunderte von Ansätzen, von denen ich jedoch 3 Wege für die Gangbarsten halte.
=== Essig und Öl ===
Naja, Essig ist falsch, aber Öl. Einfaches Speiseöl. Das Layout wird mit einem TINTENSTRAHL Drucker zu Papier gebracht. Bei jedem Ausdruck muss auf den höchsten Kontrast und die dickste Schwarzsättigung geachtet werden. An dieser Stelle muss man den Drang ökologisch zu sein wirklich hinten anstellen. Also immer in der Umweltverseuchungseinstellung drucken.\\
Das Papier mit dem Ausdruck wird dann auf eine Plastiktüte -oder ähnlich geeignete Unterlage; gelegt und mit Speiseöl und einem Pinsel schön satt getränkt. Das Öl macht das Papier für UV-Licht durchlässig. Dieses ist die einfachste und billigste, allerderdings auch die schmierigste Art.
=== Inkjet Folie ===
Overheadfolie für Tintenstrahler sind relativ teuer. Für 50 Blatt habe ich bei Staples 24 Euro bezahlt.
Als Sparmaßnahme kann ich empfehlen, die Din-A4 Folie auf Din-A5 zu halbieren und beim Drucken entsprechend die Einstellungen zu wählen. Eine Eurokarte passt da wunderbar drauf. Die Folie -oder besser die Beschichtung; halt einen Nachteil: sie ist nicht wasserfest. Ich habe feststellen müssen, daß der Druck leicht Verschmutzungen annimmt und sich dann auch nicht abwischen lässt, ohne den Druck zu verlieren.
=== Laserjet Folie ===
Overheadfolie für Laserdrucker ist preiswerter. Bei Staples 50 Blatt für 15 Euro. Allerdings muss man halt einen Laserdrucker sein eigen nennen. Der Ausdruck ist IMHO schwärzer als der eines Tintenstrahlers und auch beständiger, was Feuchtigkeit und Verschmutzungen anbelangt.
=== Grundsätzliches ===
Bei Folie empfehle ich, immer mit zwei Ausdrucken zu arbeiten und diese dann mit Tesafilm übereinander zu fixieren. Das hört sich im ersten Moment vieleicht fehlerträchtig an, jedoch mit zwei Personen und ein wenig Geduld ist das Ergebnis sehr gut. Durch die Verdoppelung erhöht sich der Kontrast beim Belichten um mehr als 200% im Vergleich zur einzelnen Folie. Der Unterschied im Endprodukt ist erheblich.
==== Belichten ====
**Warnhinweis**\\
UV-Licht ist höchst schädlich für das Augenlicht. Schauen sie niemals ungeschützt in den eingeschalteten Belichter. Halten sie Kinder und dritte Personen während Ihrer Arbeit fern.\\
== Der Belichter ==
Die Beschichtung einer Fotoplatine -also einer Elektronikkarte mit Fotolack; ist sogenannter Positivlack. Da wo Licht hinfällt, wird der Lack mit Entwickler lösbar. Dort wo er unbelichtet bleibt, wird beim Ätzen auch das Kupfer nicht angerührt. Einen Belichter kann man fertig kaufen oder sich selber Bauen. Fertig kosten die Teile, welche einem Scanner recht ähnlich sehen, um die 70 Euro und aufwärts. Aber man kann sie auch recht billig selber bauen.\\
Benötigt wird ein alter Flachbettscanner, eine Tube Silikon und ein Gesichtsbräuner. Die Gesichtsbräuner arbeiten mit UV-Licht. Und genau das benötigen wir. Ich habe einen solchen für 15Euro inkl. Versand bei E-Bay ersteigert und einen alten Flachbettscanner aus dem Schrott geholt. Die Tube Silikon hat mich im Baumarkt keine 2 Euro gekostet. Der Scanner wird ausgeschlachtet. Von ihm benötigen wir nur den Deckel und die Glasplatte mit dem Rahmen. Dort wo früher die Mechanik und Elektronik des Scanners war, findet dann entsprechend angepasst der Gesichtsbräuner sein neues zu Hause.\\
Das ganze sieht dann so aus:\\
{{:platinen_selber_machen:2010-07-25-14-00-sdc10634.jpg?200|}}\\
Hier sind es 4 mal 15Watt UV-Röhren, also satte 60W Belichterleistung.

== Die Zeit ==
Beim Belichten muss nun etwas beachtet werden, speziell bei der Folienversion:\\
Die Platine muss auf der bedruckten Seite des Folie aufliegen. Ansonsten ist zwischen Deckschicht und Platine die lichtdruchlässige Folie, was beim Belichten zu Diffusionen führt. Die Ränder der Leiterbahnen werden dann unscharf und es kann zu Unterbrechnungen bei feinen Konturen kommen. Die o.g. Programme unterstützen beim Ausdruck mehr oder weniger intuitiv schon bei dem Erstellen des Layouts, was wie herum an den Drucker gesendet werden muss, dennoch empfehle ich dringend einige Versuche auf Papier zu machen, bevor die erste Folie durch den Drucker läuft.\\
Für mich stand am Anfang die Unkenntnis über die Belichtungszeiten und die darauf folgenden Schritte. Letztlich muss auch hier jeder seine Anlage selber austesten, da es je nach verwendetem Material und UV-Belichter zu gravierenden Unterschieden kommen kann. Ich habe von Reichelt und WE-Elektronik Platinenmaterial von BUNGARD erhalten, welches qualitativ als sehr hochwertig eingestuft werden kann. Zunächst habe ich mir auf INKJET Folie einige kleine Testlayouts erstellt, mit unterschiedlichen Mustern und Einstellungen. Da es zu erst um die Belichtungszeit im allgemeinen geht, habe ich mir einen Vorschlag zu Herzen genommen und ein längliches Layout einfach nur mit ein paar Leiterbahnen nebeneinander in unterschiedlichen Dicken und Abständen erstellt. Dieses wird dann in Stufen belichtet:\\
Meine ersten Versuche sind hier zu sehen:\\
{{:platinen_selber_machen:2010-07-25-14-00-sdc10629.jpg?200|}}{{:platinen_selber_machen:2010-07-25-14-00-sdc10630.jpg?200|}}\\
Von links nach rechts:\\
  * Folie einfach 5-Stufen zu 25sec ab 0sec: bei 125sec zeigen sich erste offene Stellen -also noch viel zu Kurz
  * Folie einfach 3m20s: eigendlich gutes Ergebnis, jedoch sehr diffus
  * Folie einfach 4m: gnadenlos überbelichtet
  * Folie doppelt 5 Stufen zu 20sec ab 2m: bei 3m20s optimales Ergebnis, sehr gute Kontraste.
Nachdem die Zeit des Belichtens mit 3 Minuten und 20 Sekunden festgelegt wurde, kam noch ein Versuch zu den unterschiedlichen Dicken von Leitebahnen und Lötpunkten, sowie anderen Einstellungen. Das Ergebnis war für meine Begriffe überwältigend, da selbst 0,3mm Bahnen mit einer 0,3mm Aura noch gestochen Scharf und ohne Fehler waren:\\
{{:platinen_selber_machen:2010-07-25-15-15-sdc10637.jpg?200|}}\\
==== Ächt Ätzend ====

Ein Ätzgerät ist das Herz eines jeden Entwicklungsprojektes in der Elektronik. Zwar kann vieles auf Streifenrastern und Lochrastern gespielt werden, jedoch für "richtige" Produkte kommt man um eine eigene Platine nicht herum.\\
Es gibt unterschiedliche Ätzmethoden. Das Schaumätzen, das Sprühätzen und das konventionelle Tauchbad. Alle haben eines zum Ziel: Das überflüssige Kupfer muss weg.
=== Schaumätzen ===
Beim Schaumätzen wird mit [[http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen(III)-chlorid|Eisen(III)-Chlorid (FECL3)]] gearbeitet. IMHO ein Sauzeug. Macht gelbe Flecken und erzeugt Chlorgas. Mit Hilfe von Luft wird auf der Oberfläche des Ätzbades ein Schaum erzeugt, der mit der Platine in Kontakt kommt. Gerüchtehalber kann die Schaumerzeugung durch die Hinzugabe von Bier verstärkt werden.
=== Sprühätzen ===
Eine sehr effiziente und sparsame Methode. Die Platine wird in der Ätzkammer mit dem Ätzmittel besprüht. Dadurch wird ein sehr gut dosierbarer Vorgang betrieben, der auch an Ätzmittel sehr wenig verbraucht. Als Ätzmittel kann FECL3 oder Natriumpersulfat verwendet werden.
=== Tauchbad ===
Beim Tauchbad wird einfach ein Behälter genommen, in den das Ätzmittel gegeben und die Platine eingetaucht wird. Beide o.g. Mittel finden hier Anwendung.
=== Eisen(III)-Chlorid ===
Eisen-drei-Chlorid arbeitet bereits bei Raumtemperatur. Beim Ätzvorgang wird Kupfer, Eisen, Wasserstoff, Chlor und Sauerstoff reduziert. Als nebenprodukt entsteht Chlorgas. Außerdem ist das Mittel in der Handhabung äußerst schwierig, da auch kleinste Mengen unangenehme Nebenwirkungen erzeugen. Da sind die gelben Finger noch die harmlosere Variante. IMHO: Finger weg!
=== Natriumpersulfat ===
Natriumsalz. In Wasser gelöst erlangt es seine beste Wirkung bei etwa 40°C und wird hochgradig aggresiv bei etwa 50°C. Hier ist die Herausforderung nicht der Umgang damit, sondern die Betriebstemperatur. Dennoch ist natürlich auch dieses Ätzmittel nicht ohne Risiken. So ist Natriumpersulfat ein Brandbeschleuniger.
=== Ätzgerät im Selbstbau ===
Wie schon bei dem Belichtungsgerät ist alles eine Frage des Geldbeutels. Ich kann mir eine Sprühätzanlage für 500Euro, eine einfache Tauchätzküvette für 100Euro zu Hause hinstellen oder mir für etwa 30 Euro ein 4 Kammer Tauchätzgerät selber bauen. Ich habe mich für das Letztere endschieden.\\
Ziel ist es hierbei, eine Anlage zu konstruieren, welche möglichst viele Aufgaben in einem Gerät vereint. So möchte ich Entwickeln, Spülen, Ätzen, Spülen gerne in einem Arbeitsgang machen und nicht 3 oder 4 verschiedene Schalen lose irgendwo rumstehen haben. Im Internet fand ich eine Bauanleitung für eine einfache Tauchküvette, welche ich einfach um meine Bedürfnisse erweitert habe. Als Ausgangsmaterial habe ich mir Glasbilderrahmen für etwa 1,5€ in den Maßen 24 x 18cm besorgt. Davon 8 Stück plus eine Tube Silikon -die ich noch vom Bau des Belichters über hatte und zwei Meter PVC-Winkelprofil aus dem Baumarkt. Alles zusammen waren es unter 20 Euro Material. Die Glasplatten wurden so zusammengeklebt, daß ich 4 Kammern erhalten habe:
  - Entwicklerbad. Etwa 1 Liter Volumen
  - Spülbad. Etwas weniger als 1 Liter Volumen
  - Ätzbad. Etwa 750ml Volumen -hätte weniger sein könnne, aber der Heizstab war zu dick.
  - Spülbad. nochmal etwa 1 Liter Volumen.
Das sieht dann so aus:\\
{{:platinen_selber_machen:2010-07-25-14-00-sdc10635.jpg?200|}}\\
Erkennen kann man den Schlauch, der für die "Besprudelung" der Ätzkammer zuständig ist.\\
Zusätzlich habe ich aus unserem Aquariumsbestand eine Luftpumpe und 2 Heizstäbe verwendet. Die Heizstäbe haben zusammen etwa 100W, was zum einen eine schnelle Erwärmung als auch eine stabile Temperatur zur Folge hat -allerdings ist hier bestimmt noch Optimierungspotential. Ein Glastermomether kam am Anfang zur Kalibrierung der Heizungen dazu.\\
==== Arbeitsablauf ====
Das Belichten einer zweiseitigen Eurokarte ist nicht ohne Tücken. zunächst sollte man den Vorgang durchspielen, ohne die Schutzfolie zu entfernen oder den Belichter in Betrieb zu nehmen. Eine Markierung auf den Folien und der Platine sollte helfen, im jeweiligen Arbeitsschritt die Teile richtig zusammenzulegen.\\
Zuerst wird dann die Folie für Seite 1 aufgelegt. Die Platine positioniert und der Belichter vorsichtig geschlossen. Dann die Stoppuhr auf die ermittelte Belichtungszeit und dan Belichter einschalten.\\
Danach die Folie für Seite 2 auflegen, die Schutzfolie von der zweiten Seite der Platine entfernen, die Platine mit der Markierung übereinlegen, den Belichter schließen, die Stoppuhr und den Belichter starten.\\
Ich werde später noch eine Digitale Zeitschaltuhr aus dem Baumarkt dabeipacken. die kann dann die Belichtungszeit sicher steuern.\\
Nachdem die Platine unter UV-Licht belichtet wurde, wird sie an der Aufhängung für die Tauchbäder befestigt. Zunächst wird sie dann in das Entwicklerbad getaucht und ein wenig in der Lösung geschwenkt. Schnell sollte das Layout sichtbar werden. Ich weise hier daraufhin, daß ich die Nachbehandlung entwickelter Platinen mit Schwämmen, Lappen oder anderen Mitteln absolut zurückweise. Der Fotolack ist dafür zu empfindlich. Sollten Fehler auf der enwickelten Platine sichtbar sein, ist der Fehler in der Belichtung zu suchen, um Wiederholungen zu vermeiden.\\
Nach dem Entwickeln wird die Platine in das Spülbad getaucht und dort für einige Sekunden bewegt. Hiernach kann die Platine in das Ätzbad gehängt werden. Der Ätzvorgang sollte nach etwa 3 bis 4 Minuten ein plötzliches Ergebnis zeigen, wenn Ätzmittelmischung und Temperatur stimmen. Achten sie darauf, daß das Kupfer gleichmäßig überall verschwunden ist und nur noch die gelbliche Schicht des Trägermaterials zu erkennen ist. Sie können die Platine zur Kontrolle in das nachgeschaltete Spülbad tauchen und danach optisch prüfen. Ein erneutes Eintauchen in das Ätzbad ist unkritisch. Ich habe erfahren, daß mit Vorliebe an den Rändern der Ätzvorgang etwas länger dauert. Das mag von der Halterung der Platine abhängen. Natriumpersulfat kann mehrfach verwendet werden und färbt sich mit der Zeit bläulich. Nach dem letzen Spülgang, tropfen sie die Platine aus und trocknen Sie das restliche Wasser mit einem Fön. Der restliche Fotolack kann stehen bleiben, als Schutz für das Kupfer. Sollte eine Nachbehandlung der Platine erfolgen, kann der Lack mit Azeton entfernt werden.

=====Bildersammlung =====
Hier folgen in der Beta lose Bilder, die später im Artikel sortiert erklärt werden.\\
{{:platinen_selber_machen:2010-07-25-15-39-sdc10638.jpg?300|}}{{:platinen_selber_machen:2010-07-25-15-15-sdc10636.jpg?300|}}

===== Quellennachweis =====
Der Quellennachweis besteht nicht auf Vollständigkeit. Wer ähnliche Seiten kennt, soll sie bitte hier einpflegen.

==== private Seiten ====
[[http://www.strippenstrolch.de/|Strippenstrolch]]\\
[[http://www.schatenseite.de/aetzen.html|Schatenseite]]\\
[[http://www.net-pong.de/aetzgeraet.html|Net-Pong]]\\

==== PCB-Onlineservices / Software ====
[[http://www.expresspcb.com/|ExpressSCH/ExpressPCB]] PCB-Service und Software (Bundle)\\
[[http://www.pcb-pool.com/|PCB-Pool]] Online PCB Service -arbeitet mir Conrad-Elektronik zusammen\\
[[http://www.ibfriedrich.com/|Target3001 ff.]] Schaltplan und PCB-Layout Software\\
[[http://www.cadsoft.de/|Eagle]] Schaltplan und PCB-Layout Software\\

==== Material ====
[[http://www.conrad.de|Conrad Elektronik]]\\
[[http://www.reichelt.de|Reichelt Elektronik]]\\
[[http://www.bungard.de/|Bungard]]\\
[[http://www.staples.de|Staples Bürobedarf]]\\
[[http://www.we-wuppertal.de/|WE-Elektronik Wuppertal]] (Regionaler Anbieter)\\
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