Platine ätzen

 

Beim Ätzen der Platine zeigt sich, wie gut man vorher gearbeitet hat.

Durch das Ätzen der Platine wird das überschüssige Kupfer entfernt und die Leiterbahnen, Lötpads und Masseflächen bleiben stehen.

Da man hier mit Chemikalien arbeitet, sind ein paar Sicherheitsregeln unumgänglich.
Beim Arbeiten mit Chemikalien sollte man sich immer bewusst sein, was man tut. Die Augen und die Hände sollten dabei immer geschützt sein.

Schalen und Trichter gehören hier ebenfalls zur Ausstattung, um Platinen zu ätzen.

Natürlich gilt es auch die Sicherheitshinweise auf dem Etikett der verwendeten Chemikalie zu beachten.

Es ist auch ratsam, seine Kleidung zu schützen oder solche Sachen dabei zu tragen, bei denen der eine oder andere Fleck oder auch ein Loch nicht weiter stört.

Entsorgung der verbrauchten Ätzlösung

Wohin mit den verbrauchten Chemikalien?
Auf gar keinen Fall in den Abfluss! Die in der verbrauchten Ätzlösung enthaltenen Kupferreste, hier im Speziellen Kupfer-Ionen, sind giftig für Fische und Wasserorganismen und sind keimtötend. Das könnte dazu führen, dass die Bakterien in einer Kläranlage absterben. Diese Bakterien sind zur Funktion der Kläranlage aber äußerst wichtig! Die Kläranlage könnte komplett “kippen” und das Abwasser nicht mehr aufbereiten.
Also bitte die verbrauchte Lösung zur Sondermüllentsorgung geben. Diese ist für Privatleute meist kostenlos.
Sammelstellen gibt es in jeder Stadt. Es gibt auch mobile Schadstoffsammelmobile, die man nutzen kann. Macht euch schlau, wenn ihr die verbrauchte Lösung entsorgen müsst.
Es ist auch kein Problem, die verbrauchte Lösung einige Zeit zu lagern.

Da das Wasser mit der Zeit dabei verdunstet, bilden sich am Boden Kristalle.

Platine ätzen – so geht’s:

Als erstes solltest du prüfen, ob der Pegelstand im Ätzgerät noch stimmt. Sonst läuft man Gefahr, dass die Lösung zu stark ist. Dabei kann es an einigen Stellen bereits zu Unterätzungen kommen, während an anderen Stellen das Ätzen der Platine noch nicht weit genug fortgeschritten ist.

Auf der nächsten Seite stelle ich mein selbstgebautes Ätzgerät vor.

Stimmt der Pegelstand, werden die Membranpumpe und die Heizung eingeschaltet.
Wenn du dabei feststellst, dass die Luft nicht mehr ordentlich ausströmt, dann kannst du dir mit einer großvolumigen Spritze (60ml) helfen. Dazu setzt man die mit Luft aufgezogene Spritze auf den Silikonschlauch, der in die Ätzküvette führt und drückt kräftig auf den Kolben. Das macht, zumindest bei mir, die Luftlöcher im Luftverteilerschlauch immer frei.

Die Temperatur beim Ätzen einer Platine:

Ich habe meine Heizung so eingeregelt, dass das Ätzbad eine Temperatur von ca. 47°C erreicht. Das ist bei Natriumpersulfat die optimale Temperatur zum Ätzen der Platine.

Das Ätzen der Platine kann beginnen.

Ist die Temperatur erreicht, wird die Platine in den Platinenhalter eingesetzt und in das Ätzbad gelassen.

Um den Ätzvorgang der Platine besser kontrollieren zu können, habe ich eine billige LED-Tischlampe gekauft, die von hinten das Ätzgerät beleuchtet.

So kann ich sehr gut beobachten, wann die Platine fertig geätzt ist.

Nach dem Ätzen der Platine:

Ist das Ätzen abgeschlossen, sollte die Platine sofort gut abgespült werden.

Danach lege ich sie auf mein Leuchtpult, um das Ergebnis zu überprüfen.

Wenn etwas noch nicht ganz geätzt wurde, kann man nun entscheiden, ob man die Platine nochmals in das Ätzbad gibt oder ob man sie manuell bearbeitet.
Möchte man sie nochmal in das Ätzbad geben muss man darauf achten, dass der Schutzlack nicht an den falschen Stellen beschädigt wurde.

Im Anschluss wird die Platine vom restlichen Lack oder auch vom Toner mit Aceton befreit und kann dann verzinnt werden.
Ich ätze meine Platinen in einem selbstgebauten Ätzgerät.

Die verschiedenen Ätzmittel zum Ätzen einer Platine:

Meine Wahl fällt auf Natriumpersulfat:
Die chemische Formel von NaPS ist Na₂S₂O₈.
Es wird als kristallines, weißes Pulver verkauft. Die Lösung bleibt beim Ätzen der Platine durchsichtig. Sie verfärbt sich zwar immer mehr blau, bleibt aber klar durchsichtig. Bei Zimmertemperatur, bzw. bis unter 30°C, ätzt die Lösung so gut wie kein Kupfer von der Platine. Bei über 50°C wird die Lösung unbrauchbar. Der Sauerstoff gast aus und damit geht die Ätzwirkung verloren.
Ein Nachteil sei noch in Bezug auf Kleidung erwähnt: Baumwolle wird von der Ätzlösung zerstört. Selbst bei direktem Auswaschen mit Wasser entstanden nach einigen Tagen plötzlich Löcher an den Stellen, wo ein Tropfen auf die Kleidung gelangt ist.
Auf gar keinen Fall darf die angesetzte Lösung in einem geschlossenen Behälter gelagert werden. Zumindest nicht ohne regelmäßig den Überdruck abzulassen, denn die Lösung gast aus -> Berstgefahr!
Das Pulver selbst darf nicht neben brennbaren Stoffen gelagert werden.
Die Ätzzeit beträgt bei einer frisch angesetzten Lösung ca. 7 Minuten, bei einem gebrauchten ca. 10 Minuten.
Es werden pro Liter Wasser 200g – 250g angesetzt.

Ammoniumpersulfat:
Die chemische Formel von Ammoniumperoxodisulfat ist (NH₄)₂S₂O₈.
Die Verarbeitung ist der von NaPS ähnlich. Aufgrund der Giftigkeit ist es aber als Ätzmittel nicht zu empfehlen.

Eisen-III-Chlorid:
Die chemische Formel von Eisen-III-Chlorid ist FeCl₃.
Dieses Ätzmittel sollte nicht (mehr) verwendet werden. Es besteht die Gefahr ernsthafter Augenverletzungen. Die Ätzlösung verfärbt sich gelb-braun, so dass man den Ätzvorgang nicht beobachten kann. Dadurch kann es sehr leicht zu Unterätzungen kommen, da man die Zeit schnell überschritten hat. Mehrmalige Benutzung erschwert es immer mehr, den Ätzvorgang zeitlich zu kontrollieren. In einer Ätzküvette besteht die Gefahr des Überschäumens und es kommt zu einer Schlammbildung. Diese lässt sich mit Zugabe von einer geringen Menge Salzsäure beseitigen. Vorsicht ist beim Ansetzen der Lösung geboten: Beim Auflösen in Wasser wird es zunächst gefährlich heiß. Es kommt zu geringen Salzsäureausgasungen. Ab 40°C verstärken sich diese. Atem- und Augenschutz und eine gute Durchlüftung des Raumes ist da angesagt. Allerdings werden sämtliche Metalle in dem Raum durch Ausgasungen angegriffen.
Die Ergiebigkeit ist dafür sehr hoch. Je höher die Temperatur, desto schneller ist der Ätzvorgang. Die Lösung könnte bis zum Siedepunkt erhitzt werden. Die Ätzgeschwindigkeit variiert je nach Temperatur von wenigen Minuten bis hin zu einer Stunde. 800g auf einen Liter Wasser ergeben 1,4L der 33%igen Lösung. Diese Volumenerweiterung sollte also beim Ansetzen der Lösung nicht vergessen werden.

Salzsäure und Wasserstoffperoxid
Auch dieses Ätzmittel ist nicht unproblematisch!
Hierbei wird Wasser mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid vermischt. Für einen Liter Ätzlösung nimmt man 770ml Wasser, 200ml 30%ige Salzsäure und 30ml 30%iges Wasserstoffperoxid. Bei einer Überdosierung entstehen schnell gefährliche Aerosole. Die Reaktion ist sehr heftig und dadurch verteilen sich Salzsäurepartikel in der Luft. Auch hier gilt Atem- und Augenschutz! Und auch hier leiden die Metalle in dem Raum. Privat sollte man dieses Ätzmittel nicht verwenden, da man kaum über eine geeignete Absaugvorrichtung verfügt.
Die volle Ätzwirkung setzt bei einer frischen Lösung erst verspätet ein. Daher neigt man schnell zur gefährlichen Überdosierung. Diese Lösung darf ebenfalls nicht in einem geschlossenen Behälter gelagert werden.

Die Verwendung ist gefährlicher und auch komplizierter, als die bisher beschriebenen Ätzmittel. Die Geschwindigkeit ist aber hier höher als bei allen anderen. Auch die hohe Ergiebigkeit spricht für sich. Um Flecken in der Kleidung muss man sich keine Sorgen mehr machen, es gibt direkt Löcher ;-)
Wie beim NaPS ist die optimale Temperatur um ca. 45°C. Während des Ätzens der Platine entsteht eine Art Schleier. Dann kann tropfenweise Wasserstoffperoxid hinzugegeben werden, bis die Ätzlösung wieder durchsichtig ist.