Donnerstag, 23. Oktober 2014

Toner-Transfer-Methode

Wenn Schaltungen zu komplex werden um sie auf Lochrasterplatinen zu löten oder eine Kleinserie gefertigt werden soll empfiehlt es sich die Platinen zu ätzen. Die klassische Methode beinhaltet folgende Schritte:
  1. Layout entwickeln
  2. Ausdrucken auf Folie
  3. Belichten
  4. Entwickeln
  5. Ätzen
  6. Bohren
  7. Bestücken
Mit der Toner-Transfer-Methode kann man sich die Schritte 3 und 4 sparen. Das Layout wird mit einem Laserdrucker auf glattes Papier oder Folie gedruckt. In den meisten Anleitungen im Internet liest man von glattem Katalog Papier, beispielsweise aus den Katalogen von Conrad oder Reichelt. Eine sehr gute und bebilderte Anleitung gibt es von Thomas Pfeifer Link. Diese Anleitung ist so detailliert, dass ich sie hier nicht wiederholen möchte, sondern auf den genannten Link verweise. Ich habe mit Papier keine brauchbaren Ergebnisse erreicht. Deutlich besser ging es mit Folie, wie sie für Overhead Projektoren benutzt wird. Diese muss nach dem Aufbügeln nicht in Wasser aufgelöst werden, sondern kann im ganzen abgezogen werden. Wenn doch etwas Toner an der Folie haften bleibt, kann man die Folie einfach wieder zurück klappen und nochmal drüber bügeln. Außerdem kann man durch die Folie schauen und sieht was passiert. Wenn doch etwas Toner nicht übertragen wurde kann mit einem wasserfesten Stift die Verbindung nachgemalt werden. Dieses Vorgehen kann auch statt dem Toner-Transfer-Verfahren benutzt werden. Oft wird ein Edding3000 empfohlen, ich habe irgendeinen anderen genommen - ging auch. Ein Tipp noch: Beim Bügeln ruhig mit ordentlich Leistung arbeiten. Ich war bei den ersten Versuchen einfach zu vorsichtig und habe mit der Stufe "Baumwolle" angefangen. Erst wenn die Leiterbahnen verlaufen war es zu viel.



Um das Verfahren zu testen habe ich mir eine einfache Schaltung heraus gesucht. Einen UKW-Sender von hobbyelektronik.de. Dies ist keines Falls ein brauchbarer Radiosender, sondern lediglich eine experimentelle Schaltung mit der man seine Stimme im Radio hören könnte, wäre es nicht verboten. Das Aufbügeln (2min) und ätzen (23min, Natriumpersulfat, frische Lösung, 43°C) ging relativ problemlos.



Nach dem ätzen wird der Toner auf den Leiterbahnen mit Aceton entfernt.


Der Kupferfleck am linken Rand entsteht durch den Platinenhalter. Beim Ätzen selber ist es sinnvoll die Platine mit der Kupferseite in die Mitte der Ätzküvette zu stellen und nicht gegen die Glaswand.

Gebohrt wurde mit einem Ø1mm Bohrer in der Tischbohrmaschine. Ein Ø0,8mm Bohrer wäre besser, lies sich aber nicht spannen. Oft werden Dremel oder ähnliche Geräte in Bohrständern benutzt. Diese können kleinere Bohrer spannen und erreichen höhere Drehzahlen (>10.000 1/min). Viel genauer sind die leichten Bohrständer aber auch nicht. Das Problem ist nicht die Lagerung der Bohrspindel im Gerät, denn diese ist in großen Wälzlagern gelagert, sondern die Pinole. Diese hat recht großes Spiel, sowohl bei meiner einfachen Tischbohrmaschine als auch bei den kleinen Bohrständern. Möglicherweise geht zumindest das Spannen mit Bohrern besser, welche einen dickeren Schaft haben. Diese gibt es recht günstig direkt aus Hongkong bei ebay.

Nach dem Bohren und Bestücken sieht die Platine so aus:


Mit dem Ergebnis bin ich zufrieden. Die Auflösung lässt sich noch steigern, reicht aber für einfache (bedrahtete) Bauteile aus. In der Anleitung von Thomas Pfeifer wurden auch Platinen für SMD Bauteile hergestellt. Das wird der nächste Versuch.

Noch ein paar Worte zur Schaltung selbst:
  • Wenn alles genau eingestellt wäre und man im Raum nichts verändern würde, also z.b. die Lage der Antenne, könnte man seine Stimme einigermaßen klar im Radio hören.
  • Ich habe ein Elektretmikrofon mit eingebautem FET-Verstärker benutzt. Dazu musste in der Schaltung der Kondensator C1 gebrückt werden. Lesenswert ist der Wikipediaartikel zu dieser Art Mikrofon: wiki/Elektretmikrofon
  • Unterm Strich ist es eine schöne Schaltung in der nur Standard Bauelemente verwendet werden. Das Layout ist ausreichend groß dimensioniert um Anfänger Ungenauigkeiten zu verschmerzen. Beispielsweise sind die Pads groß genug um auch mal etwas daneben zu bohren.
  • Um zu experimentieren und mal eine Schaltung aufzubauen würde ich dieses und die anderen auf hobbyelektronik.de vorgestellten Projekte uneingeschränkt weiter empfehlen. Es gibt auch die Möglichkeit die Bauteile und die Platine über einen Online-Shop auf der Seite zu bestellen.
  • Auch sinnvoll um die Schaltung zu verstehen ist der Artikel über den Koppelkondensator: wiki/Kapazitive_Kopplung Dazu habe ich auf YouTube auch ein gutes Video gefunden: youtube.com/Koppelkondensator Sowie: wiki/Phantomspeisung
Insgesamt bin ich zufrieden. Die Schaltung konnte aus rechtlichen Gründen nicht in Betrieb genommen werden, das Ätzen war einfach, die Küvette samt Eimer sinnvoll und der Transfer auch nach etwas rumprobieren schwierig.

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