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Oszilloskop

2015-03-16T22:36:55Z

Tapy: /* Terminierung bei DC-Messung */

Ein '''Oszilloskop''' dient zur grafischen Darstellung des Spannungsverlaufs eines oder mehrerer elektrischer Signale in einem einstellbaren Zeitfenster. Es ist das wichtigste Werkzeug der Elektrotechniker.

== Anfragen bezüglich Kaufberatung im Forum ==

=== Kritik an den Anfragen ===
Im Forum finden sich regelmäßig Anfragen nach individueller Beratung zum Oszilloskopkauf. Die Anzahl solcher Oszilloskop-Threads hat schon lange die 1000 überschritten. Sie sind langweilig, eine Qual und oft unnütz - besonders dann, wenn sich der Fragesteller offenbar nicht mit den Grundlagen eines Oszilloskops und den wichtigsten Kennzahlen bekanntgemacht hat oder nicht einmal weiß, was er überhaupt messen will. Auch, wenn ein Fragesteller ein paar Grundlagen besitzt, hat er anscheinend meistens keine Lust, verständlich darzustellen, was er genau will und lässt sich stattdessen umständlich befragen.

Den meisten regelmäßigen Forumbenutzern ist daher gründlich die Lust an Oszilloskop-Threads vergangen. Dort "diskutieren" eigentlich nur noch Trolle und anonyme Gäste, die oft genug nur Werbung über Billigangebote über die x-te Ausgabe einer billigen, als Oszilloskop bezeichneten Plastikkiste, einem super tollen eBay-Schnäppchen oder angeblicher asiatischer Wundertüten.

==== Links für Anfänger ====
Wer sich ernsthafte Beratung wünscht und eine "sanfte" Einführung in das Thema sucht, kann sich die englischsprachige YouTube-Videos von AfroTechMods anschauen:

[http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/oscilloscope-tutorials]

Dazu passt auch sein Tutorial über Funktionsgeneratoren:
[http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial/ http://afrotechmods.com/tutorials/2011/11/27/function-generator-tutorial].

===Maßgeschneidert?===
Besonders die immer wiederkehrende Forderung, dass es unbedingt das maßgeschneiderte Oszilloskop zum Superpreis genau für den Fragesteller geben muss, ist sinnlos. Wer mit diesem Anspruch kommt, der wird enttäuscht werden. Das gibt es nicht, und gute Oszilloskope kosten Geld, da qualitativ hochwertige Geräte keine Massenware sind. Lediglich billige Geräte werden in grosser Zahl hergestellt und sind entsprechend preiswert, diese sind jedoch für anspruchsvolle Anwender meist untauglich, da genau an den wichtigen Dingen gespart und nur auf Optik gesetzt wird.

===Gebraucht ist auch keine Lösung===
Es gibt eine Reihe von gebrauchte Oszilloskopen- vorwiegend im Internet, von denen die meisten billig sind. Da niemand per Ferndiagnose oder Blick in eine Glaskugel in ein gebrauchtes Gerät hineinsehen und etwas über den Zustand berichten kann, besteht immer das typische Risiko eines Kaufs aus zweiter Hand, das jeder selber tragen muss. Niemand im Forum kann und wird das jemandem abnehmen.

Was man allgemein sagen kann, ist, dass man besser die Finger von Angeboten lassen sollte, wenn der Verkäufer mit den übliche Phrasen wie, "Dachbodenfund", "Keine Ahnung davon", "Keine Möglichkeit zu testen" kommt. Vorsicht ist auch bei dem beliebten Trick "Funktioniert, aber aus rechtlichen Gründen (Garantie) verkaufe ich es als defekt, für Bastler" gegeben. Man muss sich immer vor Augen führen, dass niemand ein gutes und wertvolles Gerät dieser Art zum Billigpreis abgegeben wird und dies schon gar nicht über Internetplattformen, wo es kaum einen Markt für Topgeräte gibt. Gute gebrauchte Geräte gibt es von privat daher nur auf Elektronikbörsen zu entsprechenden Preisen.
Das gilt allerdings hauptsächlich für Personen die von Elektronikreparaturen absolut keine Ahnung haben,
es konnten schon viele Geräte mit einfachen Handgriffen wiederbelebt werden!

Es gibt demgemäss natürlich auch Geräte von seriösen Gebrauchthändlern mit Garantie - allerdings ebenso zu derartigen Preisen, dass dagegen der Kauf eines aktuellen Neugeräts ebenfalls attraktiv erscheint.

=== Erfahrungen? ===
Eine Vorgehensweise, von der man auch abraten muss, ist die Frage nach Erfahrungen anderer Mitglieder! Die meisten Antworten kommen von Trollen und Posern, die eigentlich keine Ahnung haben. Die einen wollen als anonymer Gast mal wieder trollen, die anderen wollen nur mitteilen, dass Funkamateure sowieso die besseren Menschen sind. Andere wiederum haben "zufällig" gerade *das* richtige Oszilloskop zu verkaufen. Dann gibt es noch die, die sich ihr eigenes Oszilloskop schönreden wollen, ihren Vorurteilen oder ihrem Fetisch frönen. Zum Beispiel

* ''Kauf ja kein Gerät aus Asien!''
* ''Unter LeCroy|Agilent|Yokogawa|Tektronix geht gar nichts!''
* ''Nur Gebrauchtgeräte lohnen sich!''

Hinweise wie ''mein vor 30 Jahren gekauftes Markengerät funktioniert noch heute tadellos'' sind ebenfalls ziemlich sinnlos. Der Hersteller wird dieses Gerät gar nicht mehr anbieten und er wird schon gar nicht mehr mit der gleichen Qualität fertigen, wie vor 30 Jahren. Dazu ist der Kostendruck zu hoch und Technologien haben sich geändert. Selten sind die neuen Technologien heute so robust, wie die vor 30 Jahren.

Als Unerfahrener kann man daher aus den Antworten nicht herauslesen, ob sie wirklich auf Erfahrung beruhen. Man braucht also gewissermassen selbst Erfahrung, um die Erfahrungsberichte anderer richtig einzuordnen.

Ein anderer Aspekt aus alten Threads ist, dass viele Fragesteller die Erfahrungen gar nicht zur Kenntnis nehmen wollen, wenn sie der eigenen Wunschvorstellung widersprechen. So etwas nennt man beratungsresistent. Da stellt sich schon mal heraus, dass der Fragesteller schon längst ein Gerät bestellt hat und jetzt gebauchpinselt werden will. Eine Zeitverschwendung für alle.

Erfahrungen mit eigenen Geräten lassen bedingt den Schluss zu, welche
Marken grundsätzlich empfehlenswert sind, weil dort gegebenenfalls mehr auf Qualität geachtet wird.

=== Zusatzkosten beim Kauf im Ausland ===

Beim Kauf eines scheinbar preisgünstigen Gerätes im Ausland ist zu beachten, dass hier neben Versandkosten noch [[Zoll und Abgaben]] fällig werden. Ein ''PC-basierten Messinstrument mit Oszilloskopfunktion'' für US$ 719,- aus Taiwan kostet dann letztendlich 790,- €, die sich so zusammensetzen:
* Umrechnung in Euro (und Zollveranschlagung): 589,- €
* Umsatzsteuer: 112,- €
* Zollgebühren: 45,- €
* Versand und Bankgebühren: 44,- €

Der Preis unterscheidet sich am Ende kaum noch vom dem des lokalen Händlers. Aber der gibt auch noch Garantie, so dass ein Defekt nicht zum Totalverlust wird.

===Spielzeuge aller Art===
[[Datei:Karikatur oscilloscope sale.jpg|thumb|left|240px|Preisgünstiges Spitzenoszilloskop 5Gs]]

Offensichtlich scheint es gerade Mode zu werden, einen schwachbrüstigen Analog-Digital-Konverter hinter eine eher zufällig gewählte, krumme analoge Eingangsschaltung zu klemmen und an einen Mikrocontroller mit Grafik-LCD anzuschließen. Das ganze wird als digitales Speicheroszilloskop (DSO) zum Sonderpreis verkauft.

Je nach Hersteller wird so ein Gerät komplett ohne Gehäuse geliefert, was mit Hinblick auf die Sicherheit sehr fragwürdig ist, oder es kommt in einem lustig aufgemachten Plastikgehäuse in MP3-Player-Format daher, das auch keine großartige Isolation bietet. Hinzu kommen Eindruck schindende Namen und Logos, die Modernität und Qualität suggerieren sollen, oft noch unterstrichen durch die Assoziierung mit Open-Source und pseudo-Hacker / Maker Bewegungen.
{{Absatz}}

Im Vergleich zu richtigen Oszilloskopen sind dies leider nur Spielzeuge. Unsichere Spielzeuge. Es nervt diese Dinger immer wieder im Forum als das "Beste seit Erfindung von geschnitten Brot" vorgestellt zu bekommen. Ein Blick auf die technischen Daten dieser "Oszilloskope" (sofern die Daten überhaupt angegeben werden) reicht, um festzustellen, dass man ein Spielzeug vor sich hat. Schön für den, der spielen will, schlecht für den, der sicher messen will.

Ebenso verrät ein Blick auf die Schaltung des Analogeingangs, ob man Qualität vor sich hat. Fehlende Spannungsfestigkeit und fehlende Frequenzkompensation des Eingangsverstärkers sind sichere Zeichen für Schund. Wenn es eine Verbindung zum PC gibt, aber diese nicht isoliert ist, ist das ein weiteres Zeichen für Scheinqualität.

In [http://welecw2000a.sourceforge.net/docs/Hardware/GW_Instek_GDS-1152A.pdf] kann man das Innenleben eines richtigen DSO bewundern. Man vergleiche dies mit den Innenleben der Spielzeug-"DSO"s.

Ein anderes, sicheres Zeichen eines Spielzeug-"DSOs" ist es, wenn irgendein Ding aus Abgreifklemmen und Klinkenstecker als "Tastkopf" mitgeliefert wird oder die Buchse für den Tastkopf aus einer Klinkenbuchse oder ähnlicher Niederfrequenz-Anschlusstechnik besteht.

Auffällig ist bei diesen Spielzeugen auch, dass sie vehement von typischen Fanboys verteidigt werden. Nicht mit technischem Argumenten, sondern mit Aussagen wie "aber ist billig", "aber ist cool", "aber enthält doch einen Arduino". Trotzdem, wer ein Oszilloskop haben möchte, sollte sich das Geld für ein Spielzeug-"DSO" sparen.

== Funktion von Oszilloskopen ==
=== Was wird gemessen? ===
Oszilloskope zeigen einen Spannungsverlauf über einen kurzen, für das menschliche Auge in Realzeit meist nicht erfassbaren Zeitraum an. Je hochwertiger das Oszilloskop, desto kürzer ist dieser Zeitraum, beziehungsweise desto schneller darf sich das Signal ändern. Spitzengeräte können Perioden von wenigen ns auf den gesamten sichtbaren Bildbereich aufzoomen. Innerhalb dieser Perioden sind bei guten Oszilloskopen auch Teilabschnitte aufweitbar. Massgeblich ist dafür ein manuell oder automatisch erzeugter Startzeitpunkt, der sogenannten Trigger.

Darüber hinaus lassen sich andere Größen, zum Beispiel Ströme, Drücke und Magnetfelder anzeigen, wenn man zusätzlich entsprechende Wandler einsetzt, um aus den Größen zuvor eine Spannung zu erzeugen.

=== Was wird dargestellt? ===

Den Eingang für eine Spannung bezeichnet man bei einem Oszilloskop als Kanal. Die an den Kanälen anliegenden Spannungen können einzeln oder gemeinsam angezeigt werden. Bei Mehrkanal-Oszilloskopen kann man üblicherweise auch eine Spannung über eine Spannung darstellen (XY-Modus), womit Übertragungskennlinien von Bauteilen dargestellt werden können.

Zusätzlich bieten moderne Oszilloskope die Möglichkeit, sich gewisse Kenngrößen der Spannungsverläufe anzeigen zu lassen. Gängige Werte sind zum Beispiel die Anzeige von Spitzenspannung und Effektivwert einer Spannung, Frequenz/Periodendauer, Anstiegs- und Abfallzeiten, Tastverhältnis und so weiter. Darüber hinaus bieten gute Oszilloskope Positionsmarken (Cursor), mit denen man, durch eine Linie dargestellt, auf dem Bildschirm Positionen im Spannungsverlauf markieren kann. Zur Position zugehörige Werte (Zeit oder Spannung), sowie die Differenz dieser Werte zwischen zwei Positionsmarken können abgelesen werden.

Besonders [[#Digitale_Tischoszilloskope|digitale Oszilloskope]] können relativ viele unterschiedliche Kenngrößen anzeigen, da sich viele dieser Größen mit einfachen Algorithmen aus den vom Oszilloskop im Speicher erfassten Daten berechnen lassen. Ebenso sind einfache mathematische Operationen möglich, etwa eine diskrete Fourier-Transformation oder die Summe oder Differenz der Spannungsverläufe von zwei Kanälen. Oszilloskope der Oberklasse bieten darüber hinaus ausgeklügelte Möglichkeiten der Signalanalyse.

Für spezielle Anwendungen finden sich in manchen Oszilloskopen besondere Messfunktionen. Zum Beispiel go/no-go (heißt meistens pass/fail) Messungen, mit denen eine Spannungsverlauf mit einem vorgegebenen Verlauf verglichen wird. Entspricht der Spannungsverlauf hinreichend dem vorgegebenen Verlauf wird ein "go" (oder pass = alles ist OK) Signal über einen externen Ausgang ausgegeben. Weicht der Verlauf zu stark ab ein "no go" (fail = Spannung stimmt nicht) Signal.

Bereits in der Unterklasse digitaler Oszilloskope ist heutzutage eine PC-Schnittstelle üblich. Beim Kauf sollte man darauf achten, dass das Protokoll der Schnittstelle dokumentiert ist. Sonst ist man auf proprietäre PC-Software des Herstellers angewiesen. Bei Oszilloskopen der Unterklasse wird zwar häufig kostenlos PC-Software mitgeliefert, doch leider sind diese Programme durchgehend von erschreckend schlechter Qualität. Bei Oszilloskopen der Oberklasse lassen sich die Hersteller ihre PC-Software gerne zusätzlich sehr teuer bezahlen.

== Analoge Oszilloskope ==
=== Allgemeines ===
[[Bild:Oszilloskop.png|thumb|right|300px|Hybrides Analog/Digital Oszilloskop]]
Bei analogen Oszilloskopen wird das darzustellende Signal nach der Verstärkung direkt zur Ablenkung eines Elektronenstrahls verwendet.

Brauchbare analoge Oszilloskope findet man oft schon für ca. 50 Euro bei Online-Auktionen und Kleinanzeigenmärkten. Für 200-400 Euro bekommt man dort recht gute Profigeräte<ref>Ein Gerät, welches mit dem Attribut ''Profigerät'' beworben wird, ist normalerweise keins.</ref> mit 60-200 MHz Bandbreite. Brauchbare Neugeräte fangen bei 600 Euro an. Der Oszilloskopmarkt wird von einigen wenigen Marken dominiert. Im höherpreisigen Segment sind es vor allem HP (Agilent) und Tektronix, sowie Yokogawa und Lecroy. Hameg ist vor allem im mittleren Segment (500-1500 Euro) weit verbreitet. Man findet sie oft in Schule und Ausbildung. Preislich darunter finden sich diverse asiatische oder gelegentlich noch osteuropäische Hersteller von Analogoszilloskopen. Häufig treten diese Hersteller nicht unter eigenem Namen auf, sondern bieten ihre einfachen Geräte als OEM-Produkte an.

Ganz einfache Geräte verfügen nur über einen Kanal<ref>Es gibt, beziehungsweise gab, nochmals einfachere Geräte, nämlich solche ohne Trigger. Die Zeiten solcher Gerät sind allerdings seit rund 50 Jahren vorbei. Daher sollte man den fehlenden Trigger nur bei historischen Gebrauchtgeräten finden.</ref>. Damit ist es nicht möglich, zwei Signale in zeitliche Beziehung zu setzen. Dies ist jedoch oft wichtig. Deshalb verfügen heutzutage auch einfache Geräte meist über zwei Kanäle.

=== Bandbreite ===

Die '''Bandbreite''' gibt Auskunft, welche Signal-Frequenzen das Oszilloskop noch verarbeiten kann. Bei angegebener Bandbreite fällt die Verstärkung des Oszilloskops um 3dB ab, ein Sinussignal wird dann nur noch mit ca. 70% der wahren Amplitude angezeigt. Um Signalverläufe noch vernünftig interpretieren zu können, kann man grob sagen, dass man Signale bis 1/10 der Bandbreite dargestellt bekommt. Ein Rechtecksignal nahe der Bandbreite würde z. B. nur noch als Sinus dargestellt werden <ref>Häufig wird von Anfängern bei der Bandbreitenbetrachtung vergessen, dass ein Rechtecksignal nicht aus einer einzigen Sinusschwingung der Frequenz f, sondern aus einer theoretisch unendlichen Summe von Signalen der Frequenzen f, 3 * f, 5 * f ... besteht. Für eine vernünftige Darstellung eines Rechtecksignals sollte die Oszilloskopbandbreite so groß sein, dass zumindest die ersten paar Oberwellen nicht zu stark gedämpft werden. Aus dieser Betrachtung ergeben sich Faustformeln, wie die, dass die Bandbreite eines Oszilloskops zehnmal (oder dreimal, oder fünfmal, je nachdem wie genau man messen möchte) größer sein sollte als die Grundfrequenz des Rechtecks.</ref>.

Beim Messen von Digitalsignalen ist man meist an der '''Anstiegszeit''' interessiert. Die Anstiegszeit gibt an, wie lange ein Rechtecksignal von 10-90% benötigt. Die Anstiegszeit des Oszilloskops gibt an, welche Anstiegszeit dargestellt wird, wenn man ein nahezu ideales Rechtecksignal mit annähernd Null Anstiegszeit anlegen würde. Man kann die Anstiegszeit direkt aus der Bandbreite berechnen.

<math>t_{Osc} = \frac{0.35}{B}</math>

* <math>\!\, t_{Osc}</math> : Anstiegszeit des Oszilloskops in Sekunden (s)
* <math>\!\, B</math> : Bandbreite in Hertz (Hz)

Legt man ein reales Rechtecksignal an das Oszilloskop an, dann wird die Anzeige umso mehr verfälscht, je näher die Anstiegszeit des Eingangssignals der Anstiegszeit des Oszilloskops kommt. Dabei gilt folgender Zusammenhang.

<math>t_S = \sqrt{t_{ges}^2-t_{Osc}^2}</math>

* <math>\!\, t_S</math>: Anstiegszeit des Eingangssignals
* <math>\!\, t_{ges}</math>: Angezeigte Anstiegszeit auf dem Oszilloskop
* <math>\!\, t_{Osc}</math>: Anstiegszeit des Oszilloskops

Bei analogen Oszilloskopen ist die Bandbreite gegeben durch die Begrenzung des analogen Eingangsverstärkers sowie die Signaldarstellung, also die Qualität des Ablenkverstärkers.

=== Tastköpfe richtig benutzen ===

Wenn man wirklich schnelle Signale messen will, spielt auch die Bandbreite des verwendeten Tastkopfes eine wichtige Rolle. Näheres dazu findet man [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm hier]. Aber der beste Tastkopf nützt nichts, wenn man ihn falsch anschließt. Für schnelle Messung jenseits von ein paar MHz nutzt man praktisch immer 10:1 Tastköpfe mit 10 MOhm Eingangswiderstand und ca. 8-15pF Eingangskapazität. Je nach Typ erreicht man damit Bandbreiten von 100-500MHz. Danach muss man aber auch den Tastkopf richtig anschließen. Der mitgelieferte Masseanschluß mit Krokodilklemme ist zwar praktisch, für viele hochfrequente Messungen aber unbrauchbar. Ein Rechtecksignal damit zu messen ergibt dann starke Überschwinger, welche real aber gar nicht vorhanden sind, sondern durch die zu lange, induktive Masseleitung im Zusammenspiel mit der Eingangskapazität verursacht werden. Das sieht man z.B. [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975754 hier], den Messaufbau sieht man [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975896 hier].

Für saubere, hochfrequente Messungen muss man die Masseanbindung so kurz wie möglich machen. Dafür haben die Tastköpfe oft ein kleines Zusatzteil, eine Massefeder, beigelegt (engl. [http://www.mikrocontroller.net/attachment/27280/groundspring.png ground spring]). Damit kann man die Masse auf kürzestem Wege anschließen und erhält ein sauberes Messergebnis wie man [http://www.mikrocontroller.net/topic/281669?goto=2975948#2975931 hier] sieht. Eine sehr gute Einführung zum Thema Tastköpfe und deren richtige Nutzung gibt es [[media:Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf | hier]] von [http://www.tek.com Tektronix]] (engl.)

===Terminierung bei DC-Messung===
Schliesst man an den hochomigen Messeingang eines Oszilloskopes eine Koaxialleitung mit 50 Ohm Impedanz direkt an, um irgendwo direkt zu messen, so muss diese möglichst dicht am Oszilloskop mit 50 Ohm terminiert werden, um Reflexionen und Phantomsignale zu vermeiden. Wird aber direkt mit 50 Ohm terminiert, so führt das zu einer starken Belastung der Quelle und des Terminierungswiderstandes. Insbesondere dann, wenn man z.B. auf einem DC-Pegel eine Welligkeit messen möchte. Die Gleichspannung liegt in diesem Falle direkt am Terminierungswiderstand an. Das ist oft nicht tolerierbar, da dann ein u.U. hoher Gleichstrom durch den Widerstand abfließt, die Quelle belastet und selber heiß wird.. Aus diesem Grunde muss der Terminierungswiderstand mit einem schnellen, keramischen Kondensator entkoppelt werden. Siehe Bild.
[[Bild:DC-Messadapter.svg|thumb|300px|DC-Messadapter mit 50 Ohm Terminierung]]
Achtung, die Anordnung hat einen Frequenzgang. Es ist gegebenenfalls zu überlegen, ob der Frequenzgang noch toleriert werden kann. Gegebenenfalls ist der Kondensator entsprechend zu ändern. Auf ausreichende Spannungsfestigkeit achten!
An den 4mm Klemmen kann über einen 2k2 ohm Widerstand ein Digitalmultimeter angeschlossen werden. Der 2k2 Widerstand beeinflusst die Messung mit einem hochomigen Digitalmultimeter fast nicht, verhindert aber das verstärkte Einkoppeln von Störungen über die Messleitungen in das Oszilloskop.

=== Triggerung ===

Oszilloskope unterscheiden sich oft stark in den Triggerungsmöglichkeiten. Bei guten Geräten kann man z. B. die Triggerung variabel verzögern. Erst dadurch wird es möglich, dass man sich Signale genauer anschauen kann, die zeitlich weit hinter einem Triggerereignis kommen. Eine weitere Funktion bei höherklassigen Oszilloskopen ist eine zweite Zeitbasis. Mit dieser kann man in einen Ausschnitt des Messsignals hereinzoomen<ref>Die zweite Zeitbasis steuert einen zweiten Strahl (ähnlich wie einen separaten Kanal), der das gleiche Eingangssignal erhält. Die zweite Zeitbasis wird auf eine höhere Horizontalfrequenz eingestellt als die erste. Zusammen mit einer horizontalen Verschiebung der Darstellung kann man nun Ausschnitte des Signals durchfahren und vergrößert betrachten.</ref>.

Mit Analog-Oszilloskopen kann man sich hauptsächlich periodische Signalverläufe anschauen, also solche, die zeitlich immer wiederkehrend sind. Denn nur so kann ein Signal immer wieder auf den Schirm "geschrieben" werden und erscheint als stehendes Bild. Aperiodische Signale, wie z. B. auf Datenübertragungsleitungen, sind damit nicht darstellbar. Sie laufen mit einem Strahldurchgang über den Schirm. In dieser kurzen Zeit ist es jedoch nur selten möglich, sie visuell aufzunehmen. Mit einer Digitalkamera kann man solche Signalverläufe mitunter trotzdem einfangen. Früher sehr hochpreisige, heute nicht mehr übliche Analog-Oszilloskope hatten eine eingebaute Speichermöglichkeit (Speicherröhre) für einmalige Signale. Diese Klasse von Analog-Oszilloskopen wurde durch digitale Speicheroszilloskope (DSOs) abgelöst.

Manche Analog-Oszilloskope bieten eine Möglichkeit, die Triggerung nur zu einem definiertem Zeitpunkt anzustoßen, somit kann auch der Anlaufstrom eines Motors mit einem Analog-Oszilloskop dargestellt werden.

=== Analoge Speicheroszilloskope ===
Inzwischen eher selten sind analoge Speicheroszilloskope anzutreffen. Diese speichern im Gegensatz zu digitalen Speicheroszilloskopen nicht das Signal selbst, sondern das Bild auf der Röhre. Dies wird mit speziellen speichernden Bildröhren erreicht. Je nach Typ kann es mehrere getrennt betreibbare Bereiche geben, um beispielsweise 2 Bilder eines Signales zu unterschiedlichen Zeitpunkten darstellen zu können (z.B. Tektronix 549).

Einige wenige dieser Oszilloskope waren sogar in der Lage, das aufgezeichnete Bild auf Papier auszugeben (z.B. "HP Model 175A" mit Modul 1784A).

=== Vergleichstabelle Analogoszilloskope ===

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Neugeräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="analogoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! Preis [€]
! Kanäle
! Bandbreite [MHz]
! Röhre [cm]
! Bemerkungen
|-
| generisches 10 MHz Oszilloskop unter Bezeichnungen wie C1-94, S1-94, OS10, AO-610, [http://www.ett-online.de/html/de/werkstatt/oszilloskope/digitale-oszilloskope/oszilloskop-mccheck-st16b-1-kanal-10-mhz/article-4-55152-459045509045501590.html ST16B], CS10, GOS-310, 72-6602, HUC70, CS1010 [http://www.conrad.de/ce/de/product/122413/VOLTCRAFT-6102-Analoges-1-Kanal-Oszilloskop-Bandbreite-0-DC-10-MHz VC 610/2]
| SYSTRONICS (INDIA) LIMITED
| ab 115
| 1
| 10
| 4 − 4,8 × 6
| Seit Jahrzehnten von vielen No-Name Herstellern in unterschiedlichen Ausführungen und Bauformen im Angebot. Wenig empfehlenswert für µC-Arbeiten.
|-
| [http://www.attenelectronics.com/Products/Oscilloscopes/Analog_oscilloscope/2012/0728/129.html Atten AT7328], CS-4128 und Andere.
| Atten
| ab 280
| 2
| 20
| 8 × 10
|
|-
| [http://www.attenelectronics.com/Products/Oscilloscopes/Analog_oscilloscope/2012/0728/128.html Atten AT7340], [http://www.conrad.de/ce/de/product/122421/VOLTCRAFT-VC-630-2-Analoges-2-Kanal-Oszilloskop-Bandbreite-0-DC-bis-30-MHz/?ref=category&rt=category&rb=1 VC 630-2] und Andere.
| Atten
| ab 450
| 2
| 40/30 Voltcraft
| 8 × 10
|
|-
|}

== Digitale Speicheroszilloskope ==
=== Allgemein ===

[[Bild:tektronix.jpg|thumb|right|300px|Digitales Speicheroszilloskop vom Anfang des Jahrtausends]]
Ein digitales Speicheroszilloskop (englisch DSO, '''D'''igital '''S'''torage '''O'''scilloscope) digitalisiert das Eingangssignal mit einem Analog-Digital-Wandler und legt die Werte in einem Speicher ab. Damit ist Bandbreite nur durch die Begrenzung des analogen Eingangsverstärkers gegeben. Der Vorteil der Speicherung ist, dass man auf diese Weise Momentaufnahmen eines Signals machen und damit einmalige (transiente) Ereignisse (Spikes, Datenübertragungen) erkennen und darstellen kann, was besonders bei digitalen Schaltungen, z. B. mit Mikrocontrollern, sehr nützlich ist. Weiterhin lässt sich das Signal "vermessen" (z. B. um die Baudrate einer Datenübertragung zu bestimmen), man kann die Frequenz und den Effektivwert anzeigen lassen, das Frequenzspektrum, und je nach Modell noch vieles mehr. Das Signal wird in S/W oder Farbe auf einem LCD dargestellt, lässt sich aber oft auch über einen angeschlossenen Drucker ausdrucken oder an den PC übermitteln.

Der wichtigste Parameter bei digitalen Oszilloskopen ist die '''Abtastrate''', die angibt, mit welcher Geschwindigkeit das Eingangssignal digitalisiert wird. Um ein Signal mit einer bestimmten Frequenz vernünftig darstellen zu können, muss es mindestens mit der 10-fachen Frequenz abgetastet werden, für die genaue Analyse analoger Signale ist sogar ein Faktor von 25 bis 40 anzuraten<ref>Dieser Anhaltswert liegt über der Nyquist-Frequenz (zweifache Frequenz), da man Abweichungen von der idealen Signalform sehen und beurteilen möchte.

Die zehnfache Abtastfrequenz bedeutet, dass man 10 Messpunkte pro Signalperiode hat, was in einer 1:1 Darstellung auf dem Bildschirm gerade mal 10 nebeneinander liegenden Pixeln entspricht. Das ist immer noch sehr wenig, um ein Signal zu beurteilen.</ref>

Außerdem sind die '''Speichertiefe''' und die '''Wandler-Auflösung''' interessant. Ein Oszilloskop, das mit acht Bit Auflösung abtastet und 2000*8 Bit Speicher hat, kann 2000 Samples abspeichern, was einer Darstellung von 2000*256 Pixeln entspricht. Acht Bit Auflösung ist heutzutage ein gängiger Wert, auch wenn er niedrig erscheint. Ein normales Oszilloskop ist kein Präzisionsmessgerät und acht Bit sind für die Darstellung auf den Displays normaler Oszilloskope ausreichend.

Bei der Wandlung und Speicherung gibt es unterschiedliche Verfahren: Ehemals günstige Oszilloskope wie die TDS1000-Serie von Tektronix verwenden '''CCD-Speicher''' (Eimerkettenspeicher, ein analoges Schieberegister); die Messwerte werden erst gespeichert, und dann digitalisiert. Nachteile dieser Vorgehensweise sind ein stärkeres Rauschen, die begrenzte Speichertiefe und Totzeiten, während der keine Eingangswerte aufgenommen werden. Diese entstehen, da das Wandeln aller Werte aus dem analogen Zwischenspeicher länger dauert als die Zeit zum Füllen dieses Speichers. Deshalb muss das Gerät bis zum Abschluss der Wandlung warten, bevor es den Speicher erneut füllt.

Früher wandelten nur teurere Modelle in Echtzeit mit schnellen Flash-[[AD-Wandler]]n und speicherten die Messwerte direkt in einem schnellen RAM. Die Speichertiefe ist dabei praktisch unbegrenzt, allerdings sind Wandler sehr teuer, die mehrere GS/s schaffen. Durch einen Trick (mehrere verschachtelte langsame AD-Wandler) setzen sich AD-Wandler bei günstigen Modellen durch. Oszilloskope, die diesen Trick verwenden, erkennt man daran, dass die Abtastfrequenz mit der Anzahl der aktivierten Kanäle sinkt. Zum Beispiel, findet man Vierkanaloszilloskop mit vier Wandlern à 250 MS/s, die bei Benutzung nur eines Kanals 1 GS/s für diesen Kanal erreichen, bei Benutzung von zwei Kanäle 500 MS/s pro Kanal und bei Benutzung von drei oder vier Kanälen 250 MS/s pro Kanal.

In den richtig schnellen Geräten (mehrere GHz Samplerate) ist ein ähnlicher Trick üblich. Dort sind in den verwendeten Wandlerschaltkreisen eine größere Anzahl Sample-and-Hold-Stufen und AD-Wandler integriert. Die Eingangsspannung wird dann zeitversetzt in den Sample-and-Hold-Stufen gespeichert und von den im Vergleich zur Samplerate langsameren AD-Wandlern umgesetzt. Die Ausgangslogik sorgt dann dafür, dass die Daten in der richtigen Reihenfolge ausgegeben werden. Ein Problem bei dieser Vorgehensweise sind unterschiedliche elektrische Eigenschaften der parallelen Wandlerstufen.

Natürlich spielt der Verwendungszweck eine entscheidende Rolle bei der Auswahl. Auf dem Labortisch, wo meist nur kleine Spannungen mit einem gemeinsamen Massebezug vorkommen, werden andere Anforderungen an ein Oszilloskop gestellt, als z. B. im Servicebereich für Industriesteuerungsanlagen, Automatisierungstechnik, usw. Dort sind weniger hohe Abtastraten wichtig, sondern eher eine größere Anzahl Eingangskanäle, die galvanisch voneinander getrennt sind, Spannungsfestigkeit bis min. 500 Volt, sowie speziell bei Störungsanalysen, die Möglichkeit, komplexe Triggermuster einzustellen, und eine integrierte große Festplatte, um einzelne Ereignisse automatisiert über lange Zeiträume hinweg festhalten zu können. Ein Beispiel für so ein hochwertiges Gerät ist ein Yokogawa Scopecorder (DL708). Allerdings sind bei solchen Geräten die Preise nach oben hin offen.

=== Digitale Tischoszilloskope ===
==== Allgemeines ====

DSO Tischoszilloskope sind die klassischen, in sich abgeschlossenen Geräte, die in der Gestaltung analogen Oszilloskopen ähneln. Daneben gibt es zum Beispiel auch PC DSOs. Viele Tischgeräte sind bereits so klein (geringe Tiefe) und leicht, dass sie zu Recht als tragbare Geräte bezeichnet werden. Beim Neukauf eines Oszilloskops sind diese Geräte die interessantesten.

Mittlerweile ist es üblich, dass man bereits bei Einsteigermodellen eingebaute USB oder RS-232 Schnittstellen findet und eine (häufig sehr simple) Windows-Software zur Bedienung vom PC aus oder zumindest zum Auslesen von Daten auf den PC. Ebenfalls häufig sind USB oder ähnliche Schnittstellen für USB-Memorysticks oder Speicherkarten zum Speichern von Messwerten, Screenshots und Konfigurationen. Ironischerweise sind Schnittstellen und Windows-Software bei Markengeräten häufig gesondert zu erwerben, während sie bei eher unbekannten Marken kostenlos mitgeliefert werden, wenn auch die Qualität der kostenlosen Software häufig zu wünschen übrig lässt.

Beispiele für günstige Einstiegsmodelle unter 600 Euro sind einige, aber nicht alle, Geräte von Rigol, Hantek, Owon oder Atten. Für relativ wenig Geld erhält man für einfache Anwendungen ein brauchbares Oszilloskop mit ein paar Highlights aber auch auffälligen Einschränkungen und Fehlern in der Hard- und Software. Viel oder überhaupt Service kann man von diesen Firmen für sein Geld meist nicht erwarten.

Geräte bspw. von [http://www.instek.com/ Instek] sind etwas teurer. Geräte aus der GDS-1000A oder GDS-1000U Serie dürften zum Einstieg interessant sein, oder mittlerweile die modernere Serie DS2000 von Rigol.

Ein weiteres Beispiel für ein Einstiegsmodell war das [http://www.tek.com/site/ps/0,,40-15314-INTRO_EN,00.html TDS1002] von Tektronix (ca. 1200 Euro). Dazu muss man allerdings sagen, dass Tektronix die aktuelle Entwicklung etwas verschlafen hat. Der nur 2 kByte große Speicher ist nicht mehr zeitgemäß. Geräte der [http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?nid=-33575.0&cc=DE&lc=ger&pageMode=OV Agilent InfiniiVision 2000X Serie] beginnen in einem ähnlichen Preisbereich aber mit wesentlich mehr Features.

Sind 4 Kanäle gewünscht, aber das Budget begrenzt, loht sich ein Blick auf die DS1000'''Z''' Serie von Rigol.

==== Vergleichstabelle digitale Tischoszilloskope ====

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn. 
Anmerkung: Für Viele Modelle aus dieser Tabelle gibt es bereits Nachfolgemodelle. 
 
Legende: 
opt.: optional, kostenpflichige Erweiterung (Hardware und/oder Software) 

{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="digitaloszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="35" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! Interface
! width="130" | Bemerkungen
|-
| [http://www.conrad.de/ce/de/product/122485/VOLTCRAFT-Vorteilsset-DSO-1062D-2-Kanal-Oszilloskop-Digitales-Speicheroszilloskop-Bandbreite-60-MHz-inkl-2-Tastkoepf DSO5062D]
| [http://www.conrad.de/ Conrad]
| 329.-
| 2
| 500/1000
| 60
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| Gleiche Hardware wie das Hantek DSO5062B und leicht modifizierte Software.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/en/ProductDetail_3_3.html DSO5000B Series]
| [http://www.hantek.com.cn/en/index.html Hantek]
| ab 290$ (eBay + Zoll!)
| 2
| 500/1000
| 60/ 100/ 200
| 8
| 1M
| 800x480, 7"
| •USB Device •USB Host
| Mit 60MHz beliebt, da es einen Hack auf 200 MHz gibt. Ebenso diverse Hacks an der Hardware. Auch als Tekway oder Protek im Handel.
|-
| DSO3062A
| Agilent
| 800
| 2
| 500
| 60
| 8
| 4k
| 320x240, 5.7"
| •USB Device •USB Host (modul)
| weitgehend baugleich mit Rigol DS5000
|-
| InfiniiVision 2000 X Serie
| Agilent
| 950 - 2600 (MSO)
| 2/4
| 1 G/Kanal. Bei Benutzung der Hälfte aller Kanäle 2G/Kanal
| 70/ 100/ 200
| 8
| 100k
| 800x480, 8.5"
| •USB Device •USB Host 2x
| Markengeräte mit exzellentem Preis-Leistungs-Verhältnis. Software-Aufrüstbar (Funktionsgenerator, Protokoll-Dekoder, usw.)
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds1000e/ Rigol DS1000E Serie]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| ab 285
| 2
| 1000/500 (1/2 Kanäle)
| 50/ 100
| 8
| 1M
| 320x240, 5.7”
| •USB Device •USB Host •RS-232
| optional 16-Kanal Logikanalysator = DS1052D (DS1102D). Im Netz kursieren diverse, mehr oder weniger ernst zu nehmende Anleitungen, wie man ein DS1052E per Software auf ein DS1102E umrüsten kann.
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds1000z/ Rigol DS1000Z Series]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| ab 360
| 4
| 1000/500 /250 (1/2/4 Kanäle)
| 50/ 70/ 100
| 8
| 12M (24M opt.)
| 800x480, 7"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI)
| optionaler dualer Funktionsgenerator 25Mhz (DS1000Z'''-S'''). Im Netz kursieren diverse, mehr oder weniger ernst zu nehmende Anleitungen, wie man ein DS1054Z/DS1074Z per Software auf ein DS1104Z umrüsten und den gesamten Funktionsumfang freischalten kann.
|-
| [http://www.rigolna.com/products/digital-oscilloscopes/ds2000/ DS2000 Serie]
| [http://www.rigolna.com/ Rigol]
| 845 - 1640
| 2
| 2 GS/s
| 70/ 100/ 200/ 300
| 8
| 14M 56M (opt.)
| 800x480, 8"
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host •LAN (LXI)
| Per Kauflizenz jeweils freischaltbar sind 56M, serielle Dekoder, weitere Trigger. Lassen sich alle über generierte Serial freischalten und sogar auf Topmodel DS2202 (200MHz) upgraden, da identische (gute) Hardware u. Lieferumfang - keine Hardwaremodifikation nötig. Dank LXI (offene Spezifikation) gute Softwareanbindung. Vertikalauflösung ab 0,5mV/Div!
|-
| [http://www.owon.com.hk/products.asp?ParentID=57&SortID=66 Owon SDS Serie]
| [http://www.owon.com.hk/main.asp Owon]
| 260€ (5032E) - 1100€ (9302)
| 2
| 250/125 - 3.2/1.6 G
| 30/ 60/ 70/ 100/ 125/ 200/ 300
| 8
| 10M/Kanal (5032E 10k/Kanal)
| 800x600, 8"
| •USB Device •USB Host •LAN •VGA (opt.) ''oder'' •RS-232 (opt.)(nicht -E)
| Akkubetrieb optional (nicht -E)
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=46 GW Instek GDS-1000 Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 350 - 550 (Conrad: 475 - 950)
| 2
| 250
| 25/ 40/ 60/ 100
| 8
| 4k
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •SD-Slot
| Von Conrad teurer als DSO-4000 Serie erhältlich. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=42 GW Instek GDS-1000'''A''' Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 500 - ?
| 2
| bis 1GS/s
| 60/ 100/ 150
| 8
| bis 2M
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •SD-Slot
| [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="35" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Display
! Interface
! width="130" | Bemerkungen
|-
| [http://www.gwinstek.com/en/product/productdetail.aspx?pid=3&mid=7&id=34 GW Instek GDS-2000 Serie]
| [http://www.gwinstek.com/en/index.aspx GW Instek], alias Good Will Instrument Co., Ltd.
| 850 - 1800
| 2/4
| 1000
| 60/ 100/ 200
| 8
| max. 5000 (alle Kanäle benutzt) / 25000 (ein Kanal in Benutzung)
| 320x234, 5.6"
| •USB Device •USB Host 2x •RS-232
| Weitgehend baugleich mit Conrad Voltcraft DSO-8000 Serie. Vier-Kanal Versionen haben keinen externen Trigger und weniger Trigger-Funktionen. [http://code.google.com/p/gds2000tools/ Einfache Software für Linux erhältlich]
|-
| TDS-1002B
| Tektronix
| 1100
| 2
| 1000
| 60
| 8
| 2.5k
| 320x240
| •USB Device (Pict Bridge) •USB Host
| verhältnismäßig starkes Rauschen, siehe Text oben
|-
| [http://teledynelecroy.com/oscilloscope/oscilloscopeseries.aspx?mseries=50 WaveJet 3xx]
| [http://teledynelecroy.com/ LeCroy]
| 2800..8000 (brutto)
| 2/4
| 1000/2000
| 100/ 200/ 350/ 500
| 8
| 500k
| 640x480, 7.5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| verfügbar z. B. bei Farnell
|-
| WaveAce Serie
| [http://teledynelecroy.com/ LeCroy]
| 1000 - 3500
| 2
| 250 - 2000
| 60 - 300
| 8
| 4k - 8k
| 320x240
| •USB Device •USB Host •RS-232(?)
| Daten beziehen sich etvl. auf nicht mehr erhälltliche Serie (bitte überprüfen)
|-
| [http://www.dlm2000.de DLM20XX]
| YOKOGAWA
| 3300..8000 (brutto)
| 2 oder 4 (3+1) wobei 1 wahlweise 8Kanal Digital ist
| 2500 (1250)
| 200/ 350/ 500
| 8
| 12,5MPts
| 1024x768, 8.4"
| •USB Device •USB Host 2x •LAN (opt.) •RGB Video
| Vertrieb vom Hersteller direkt!
|-
| [http://www.uni-trend.com/UT2025B.html UNI-T UT2025B] / Voltcraft DSO-1022 M
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 290 - 356
| 2
| 250
| 25
| 8
| 512k/Kanal<ref name="unit">Uni-Ts Angaben zur Speichertiefe sind mit Vorsicht zu genießen. Seit Jahren wirbelt die Firma mit Begriffen wie ''memory length'', '' memory depth'', ''recording length'' und ''saving depth'' herum - jeweils mit unterschiedlichen Werten für das gleiche Oszilloskop. Dabei vermeidet Uni-T Begriffsdefinitionen zu geben. Im Zweifelsfall sollte man mit dem kleinsten Wert aller Angaben rechnen.</ref>
| 320x240 (Monochrom)
| •USB Device •USB Host •RS-232 •LAN (opt.)
| Als UT2025'''C''' mit Farbdisplay. UT2000 Serie 25-200MHz, 2CH 250MSa/s bis 1GSa/s wenig Rauschen
|-
| [http://www.uni-trend.com/UTD2052CEL.html UTD2052CEL]
| [http://www.uni-trend.com/ Uni-Trend Group Limited]
| 369,-
| 2
| 1000
| 50
| 8
| 2x600k ''recording length''; 25k ''saving depth'' ein Kanal; 12,5k ''memory depth'' zwei Kanäle<ref name="unit" />
| 400x240 (effektiv)
| •USB Host
| Displayauflösung beträgt 800x480, der Displaycontroller faßt jedoch immer 2x2 Pixel zusammen (Menü nimmt relativ viel Platz auf dem Bildschirm ein)
|-
| [http://www.rohde-schwarz.de/de/Produkte/messtechnik-testsysteme/oszilloskope/HMO1002-%7C-Kerndaten-%7C-4-%7C-11696.html HMO1002]
| [http://www.rohde-schwarz.de/ Rohde & Schwarz]
| 950 - 1190
| 2
| 1000
| 50-100
| 8
| 2x 500 kSample
| 640x480, 6,5"
| •USB Device •USB Host •LAN
| Umfangreiche Zusatzfunktionen wie Mustergenerator, Frequenzgenerator, 2-Kanal DVM, Frequenzzähler, Komponententester und 8 Kanal MSO Opt.
|-
| [http://www.hameg.com/720.0.html?&L=1 HMO Kompakt Serie]
| [http://www.hameg.com R&S Hameg]
| ab 1400
| 2/4
| 500 (4CH) 1000 (2CH) 2000 (1CH)
| 70, 100, 150, 200
| 8
| 2 MPts, Zoom bis 50.000:1
| 640x480, 6,5"
| •USB Device •USB Host 2x •RS-232 •DVI-D Out
| 8 Kanal MSO Opt. Ethernet/IEEE-488 Opt.
|-
| [http://www.peaktech.de/produktdetails/kategorie/digital-oszilloskope/produkt/p-1265.html PT 1265]
| [http://www.PEAKTECH.de Peaktech]
| ca. 290
| 2
| 125 (1CH) 125 (2CH)
| 30
| 8
| 10k pro Kanal
| 800x600, 8"
| •USB Device •USB Host •LAN •VGA
| Optional: Akkupack 4000 mA
|}

Weitere Marken, die gelegentlich auf dem deutschen Markt auftauchen, häufig über eBay, sind

* GAOtek
* Hangzhou Jingce (JC)
* Tonghui
* Ypioneer
* Jiangsu Lvyang
* Siglent (Zweitmarke von Atten)

Über deren Qualität hört man wenig oder gar nichts.

=== PC-Oszilloskope ===
==== PC-Zusätze ====
===== Allgemeines & Beachtenswertes =====

PC-Oszilloskope / PC-Zusätze sind im Prinzip digitale Speicheroszilloskope, mit der Besonderheit, dass sie die Daten nicht selbst anzeigen, sondern an einen PC übermitteln. Beim Kauf eines PC-Oszilloskops sollte man besonders vorsichtig sein, da viele Angebote irreführende Informationen enthalten. Sehr beliebt ist z. B. die Werbung mit der Analogbandbreite, also die Bandbreite die der Analogteil der Schaltung (Eingangsverstärker) verarbeiten kann. Wenn hier 100 MHz angegeben sind bedeutet das aber nicht, dass sich auch wirklich Signale bis 100 MHz darstellen lassen; wenn der Wandler nur mit 40 MS/s abtastet ist das Oszilloskop gerade noch bis 4 MHz verwendbar. Ebenso sollte man nur die Echtzeit- oder Realtime-Abtastrate beachten, eine manchmal ebenfalls angegebene "Äquivalent-Abtastrate" ist nur bei periodischen Signalen zu gebrauchen und damit im Umfeld von Mikrocontrollern meist wertlos.

Die Wahl zwischen einem Tischoszilloskop und einem PC-Zusatz ist nicht nur eine Geld-, Leistungs- oder Qualitätsfrage. Ein Tischgerät lässt sich anders bedienen (echte Knöpfe, sicherer Stand) und belegt nicht den PC oder Laptop. Erfahrene Entwickler ziehen ein separates Gerät einem PC-Zusatz vor. Zum Teil ist dies eine Generationsfrage.

Hinzu kommt, dass billige PC-Oszilloskope meist keine galvanische Trennung an ihrer USB-Schnittstelle besitzen. Ein Fehler bei einer Messung kann daher nicht nur das Oszilloskop, sondern gleich den PC mit beschädigen. Das gleiche Problem kann man übrigens auch bei einfachen Tischoszilloskopen mit PC-Schnittstelle haben. Allerdings kann man Tischgeräte auch ohne die PC-Verbindung betreiben, PC-Oszilloskope nicht.

Gelegentlich wird geraten, das Oszilloskop, egal ob Tischgerät oder PC-Zusatz, immer über einen "self powered" USB-Hub (einer mit eigenem Netzteil) mit dem PC zu verbinden. Ob ein solcher Hub als Schutzmaßnahme geeignet ist, besonders zum Personenschutz, sei dahingestellt. Schaden sollte er nicht.

Besonders zu beachten ist die PC-Software. Nicht nur, ob sie zum Zeitpunkt des Kaufs wenigstens grundsätzlichen Ansprüchen genügt, sondern auch, ob der Hersteller vermutlich willens und in der Lage ist, die Software über viele Jahre zu warten. Stichwort Investitionssicherheit. Ohne Wartung kann eine Inkompatibilität in der Software zum nächste Windows Service-Pack oder zur nächste Windows-Version das Gerät völlig entwerten.

Leider ist es so, dass es fast keine freie [[Oszilloskop#Software|Oszilloskopsoftware]] gibt. Die Protokolle zwischen Oszilloskop-Vorsätzen und Computer sind meist proprietär, und selten hat sich ein Entwickler freier Software die Mühe gemacht, ein Protokoll zu entschlüsseln. Noch seltener ist es, dass auf dieser Basis eine brauchbare oder gar gute Software geschrieben wurde. So ist ein Ausweichen auf freie Software kaum möglich, sollte der Hersteller die Wartung aufgeben. Man ist im Normalfall auf Gedeih und Verderb dem Hersteller ausgeliefert.

===== Vergleichstabelle PC-Zusätze =====

Diese Tabelle soll einen Überblick über interessante oder bekannte Geräte besonders im unteren Preisbereich geben. Eine vollständige Auflistung aller existierenden Geräte ergibt wegen der Vielzahl an Baureihen und Modellen wenig Sinn.

Alle hier gelisteten Geräte haben einen USB-Anschluss.
{| {{Tabelle}} class="wikitable sortable" id="pczusatzoszis"
|-
! Bezeichnung
! Hersteller
! width="25" | Preis [€]
! width="35" | Kanäle
! width="40" | Samplerate [MS/s]
! width="40" | Bandbreite [MHz]
! width="35" | Auflösung [Bit]
! Speichertiefe [Samples]
! Bemerkungen
|-
| [http://www.elandigitalsystems.com/support/usbtmfaq/software.php USBscope50]
| Elan Digital Systems / dt. Vertrieb Hacker
| 249
| 1 (-4)
| 50 / 1000
| 10 / 75
| 8
| 3k pro Kanal
| CAT II, 300V galv. Trennung zu USB, OpenSource SDK, Java, Linux, LabView
|-
| PicoScope 2104
| Pico Technology
| 180
| 1
| 50
| 10
| 8
| 8K
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope 2105
| Pico Technology
| 235
| 1
| 100
| 25
| 8
| 24K
| Spektralanalyse und Voltmeter in Software.
|-
| PicoScope 2204A
| Pico Technology
| 165
| 2
| 100
| 10
| 8 - 12
| 8K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2205A
| Pico Technology
| 255
| 2
| 200
| 25
| 8 - 12
| 16K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2206A
| Pico Technology
| 429
| 2
| 500
| 50
| 8 - 12
| 32K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| PicoScope 2207A
| Pico Technology
| 548
| 2
| 1000
| 100
| 8 - 12
| 40K
| Kleiner Arbitrary Waveform Generator eingebaut.
|-
| P 1280
| Peaktech
| 329
| 2
| 250
| 60
| 8
| 10M
| USB und LAN Anschluss, 40VSS bei USB, 400VSS bei LAN
|-
| P 1285
| Peaktech
| 389
| 2
| 500
| 100
| 8
| 10M
| USB und LAN Anschluss, 40VSS bei USB, 400VSS bei LAN
|-
| P 1290
| Peaktech
| 197
| 2
| 100
| 25
| 8
| 5k
| 400VSS galv. Trennung zu USB
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=62 DSO-2090 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| 1 Kanal: 100 / 2 Kanäle: 50
| 40
| 8
| 1 Kanal: 64K / 2 Kanäle: 32K
| Wenige Vorteile gegenüber einem Tischgerät. Analogbandbreite bei der Samplingrate nicht ausnutzbar. Kleiner Eingangsspannungsbereich. Unter diversen anderen Namen erhältlich.
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=63 DSO-2150 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 200
| 2
| max. 150
| 60
| 8
| 10K-32K/Kanal
| .
|-
| [http://www.hantek.com.cn/english/produce_list.asp?unid=64 DSO-2250 USB]
| Hantek - Qingdao Hatek Electronic Co., Ltd.
| 220
| 2
| max. 250
| 100
| 8
| 10K-512K/Kanal
| .
|-
| Mephisto Scope 1 (UM202)
| Meilhaus
| 333
| 2
| 1
| 2
| 16
| 256K
| 5 in 1,
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Voltmeter,
Datenlogger analog und digital,
Digital-I/O
|-
| MSO-19
| Link Instruments Inc.
| 172
| 1
| 200
| 60
| ??
| 1K
|
Oszilloskop,
Logik-Analysator,
Pattern Generator,
TDR
|}

==== Soundkarten-Oszilloskope ====
[[Bild:Soundoszi.JPG|thumb|right|300px|Soundkarten Oszilloskop]]
Wem ein wirklich einfaches Oszilloskop für kleine Frequenzen (bis etwa 20 kHz) ausreicht, bspw. um die Kommunikation am I2C-Bus zu analysieren, kann dazu die Soundkarte des PC benutzen.
Allerdings eignet sich eine Soundkarte nicht dazu, Gleichspannungen zu messen, zu niederfrequente Signale können daher nicht damit erfasst werden: Im Screenshot nebenan erkennt man das z. B. an der fallenden Gerade am Schluss (obwohl der tatsächliche Signalpegel konstant oben bleibt). Auch ist hier besondere Vorsicht geboten, da Soundkarten nur für geringe Spannungen ausgelegt sind und bei einer zu hohen Eingangsspannung möglicherweise der ganze PC beschädigt wird. Daher ist eine Vorschaltung mit Spannungsbegrenzung (ca 0,7V) nötig.

Der Vorteil der Soundkartennutzung ist, dass es sich dank des PCs um eine Art Speicheroszilloskop handelt und die Daten zum Beispiel in Excel analysiert werden können.

* [http://www.scheidig.de/Deutsch/Download/SpekOszi/info.htm Hardy u. Karola Scheidig] verschiedene Programme zum Messen mit der Soundkarte.
* [http://www.sillanumsoft.org/ Visual Analyser] von Alfredo Accattatis und der University of Rome Tor Vergata, "Donateware"
* [http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en Soundcard Oscilloscope für Windows] von Christian Zeitnitz, kostenlos für Privatanwendung
* [http://www.qsl.net/dl4yhf/spectra1.html Spectrum Lab von DL4YHF]
* [http://w5big.com/spectrogram.htm Spectrogram] von R.S. Horne, ältere Version kostenlos
* [http://www.audiotester.de/ Audiotester 30-Tage-Version kostenlos]
* [http://www.dasylab.com/ DasyLab] Eingeschränkte Version (Soundkarte und serielle Schnittstelle) als Beilage zum Buch "Signale-Prozesse-Systeme" ISBN 9783642018633
* [http://www.zelscope.com/ Zelscope] von Constantin Zeldovich 14-Tage Evaluationsversion
* [http://www.dxzone.com/catalog/Software/Spectrum_analyzers/ Linksammlung]
==== Grafikkarten-Oszilloskope ====
Videokarten, die über einen analogen Input verfügen, stellen ebenfalls eine Alternative zu käuflichen Oszilloskopen dar, da sie 3kanalig Frequenzen bis rund 180 MHz verarbeiten können. Die digitale Auflösung liegt meist bei 8 Bit maximal, was für einfache Anzeigen jedoch reicht, wenn die Aussteuerung entsprechend ist. Durch Übersampeln lässt sich die Auflösung wie gehabt steigern, indem man z.B. 4 Werte softwareseitig zusammenfasst und damit 1 Bit an Auflösung gewinnt. Bei 16 werten kann man 2 Bit erwarten und erhält eine Güte von ca. 10 Bit bei 10MHz.

=== Selbstbau ===
Der Selbstbau eines solchen Gerätes erspart (wie fast immer in solchen Fällen) kein Geld, sofern man nicht eine Spezialfunktion benötigt, die im Markt nicht beschaffbar ist. Der Spaß liegt also wieder im Bauen selbst.

Es gibt diverse preiswerte Bausätze für Spielzeug-Oszilloskope. Die Ergebnisse nach dem Zusammenbau sind aber als Oszilloskop wenig brauchbar.

Eine positive Ausnahme stellt hier das [http://www.elv.de/usb-mini-scope-modul-usb-msm-komplettbausatz.html USB-MSM] von ELV dar, das bei sorgfältiger Kalibrierung und "analog powert" bis zu 200kHz trotz seiner Einfachheit durchaus für das Hobbylabor oder schulische Zwecke brauchbar ist.

Daneben findet man nur sehr wenige Selbstbau-Projekte deren Ergebnisse überzeugen. Einige interessante Projekte sind [http://www.mikrocontroller.net/topic/228997?goto=new#2308320]n und [http://www.ssalewski.de/DAD.html.de]. Dazu sei allerdings gesagt, dass der Aufwand an Material und Messmitteln schnell die Kosten für ein fertiges Oszilloskop überschreitet.

=== Umbau ===
Sofern man tatsächlich etwas benötigt, was nicht käuflich zu erwerben ist, kann der Kauf und Umbau eines vorhandenen Gerätes sinnvoll sein.

Auf eBay werden immer noch die Oszilloskope der früheren Firma Wittig (heute Welec), wie zum Beispiel das W2012A, angeboten. Als Alternative zu der fehlerträchtigen Orginalfirmware ist mittlerweile eine Open-Source Variante verfügbar die kontinuierlich weiterentwickelt wird. Ebenfalls wird an Hardware Erweiterungen gearbeitet die die Qualität des Oszilloskops deutlich steigern. Wer sich nicht sicher ist ob das Gerät seinen Ansprüchen genügt sollte bei den Entwicklern nachfragen. [http://sourceforge.net/apps/trac/welecw2000a/wiki] Auch hier ist der Weg das Ziel.

== Siehe auch ==

* [[AVR_Softwarepool#Oszilloskop|AVR Softwarepool: Oszilloskop]]
* [[Einfaches Oszilloskop mit Bascom-AVR]]
* [[USB_Oszilloskop]]
* [[Logic_Analyzer]]
* [[LCS-1M - Ein einfaches, preiswertes, mikrokontrollergesteuertes Zweikanal-Oszilloskop zum Selberbauen | LCS-1M]] ([[Picaxe]])
* [[media:Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf | Probe_Fundamentals-_Tektronix.pdf]] (engl.)

== Links & Literatur ==
* [http://www.elektronikpraxis.vogel.de/index.cfm?pid=9681 Online-Dossier Grundlagen digitaler Oszilloskope. ] Veröffentlicht auf Elektronikpraxis online
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/XYZs/03W_8605_3.pdf XYZs of Oscilloscopes Primer]. Tektronix 03W-8605-3. 20091. Grundlagen digitaler Oszilloskope und das messen mit ihnen, wobei die Tektronix-Produktpalette im Vordergrund steht.
* [http://www.tek.com/Measurement/App_Notes/ABCsProbes/60W_6053_9.pdf ABCs of Probes Primer]. Tektronix 60W-6053-9. 2009. Die Grundlagen von Tastköpfen, natürlich am Beispiel von Tektronixs Tastköpfen.
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/1?filter=oszi*+-oszillator Forum-Beiträge zum Thema Oszilloskop] (Kaufberatung, Anwendung)
* [http://www.mikrocontroller.net/forum/3?filter=oszi*+-oszillator Beiträge im Markt-Forum]
* [http://www.virtuelles-oszilloskop.de/ Ein virtuelles interaktives Oszilloskop] ala HAMEG HM203-6 20 MHz zum Üben (Seite auf [http://www.virtuelles-oszilloskop.com Englisch])
* [http://www.eosystems.ro/eoscope/eoscope_en.htm Selbstbau-DSO 40MSPS]
* [http://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm Probing High-Speed Digital Designs], Originally published in [http://www.elecdesign.com/ Electronic Design Magazine], March, 1997
* [http://hackedgadgets.com/2007/12/10/oscilloscope-tutorials/ Oscilloscope Tutorials] Linkliste bei hackedgadgets.com
* [http://www.eevblog.com/2011/03/30/eevblog-159-oscilloscope-trigger-holdoff-tutorial/ EEVBlog #159] Videotutorial von Dave Jones zu '''Trigger Holdoff''', (engl.)
* [http://www.all-about-test.info/spezial-oszilloskope.html/ Marktübersicht Spezial-Oszilloskope mit Hintergrundinfos]
* [http://oscopes.info/market/2256-usb-oscilloscopes-product-overview-low-end/ Produktübersicht kostengünstige USB-Oszilloskope (englisch)]

== Software ==
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/167705#1602827 WinXP Software für OsziFox/ProbeScope] von Micha B. (chameo)

* [http://users.physik.fu-berlin.de/~jtt/fsc2.phtml fsc2] is a program running under GNU/Linux for controlling spectrometers. Supported devices include digitizing oscilloscopes too:
** Tektronix Digitizing Oscilloscope TDS520, TDS520A, TDS520C, TDS540, TDS744A and TDS754A
** LeCroy Digitizing Oscilloscope 9400, 9410, 9420, 9424, 9424e and 9450(A)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope Waverunner and Waverunner-2 (LT224, LT 262, LT264, LT342, LT344, LT354, LT362, LT364, LT372, LT374, LT584, 44(M)Xi, 62X1, 64(M)Xi, 104(M)Xi, 204(M)Xi)
** LeCroy Digitizing Oscilloscope WaveSurfer (422, 424, 432, 434, 452 and 454)

* [http://xoscope.sourceforge.net/ xoscope, oscope] is a digital oscilloscope using input from a sound card or EsounD and/or a ProbeScope/osziFOX and Bitscope hardware. Includes 8 signal displays, variable time scale, math,memory, measurements, and file save/load. (Linux, GPL)

* [http://www.mtoussaint.de/qtdso.html QtDSO] is a frontend for the Velleman PCS64i digital oscilloscope (Anm.: Velleman nicht mehr unterstützt) It provides a fully featured oscillocope mode (including XY plot and math) and a highly configurable spectrum analyzer mode. Für '''Digitalmultimeter''' gibt es vom gleichen Autor [http://www.mtoussaint.de/qtdmm.html QtDMM] und [http://www.mtoussaint.de/qtdmm2.html QtDMM2].

* [http://www.eig.ch/fr/laboratoires/systemes-numeriques/projets/osqoop-l-oscilloscope-libre/index.html Osqoop] est un oscilloscope logiciel sous licence libre. Il permet de travailler sur un nombre arbitraire de canaux et des acquisitions de longue durée. Wiki description: [http://gitorious.org/osqoop Osqoop] is a multi-platform open source software oscilloscope based on Qt 4. It connects to various hardware data sources such as the sound input or a dedicated USB board.

*[http://code.google.com/p/gds2000tools/ gds2000tools] ist eine Linux-Software für GW-Instek GDS-2000 und andere GW-Instek Oszilloskope.

* [https://code.google.com/p/xoscillo/ Xoscillo] - A software oscilloscope that acquires data using an Arduino or a Parallax (more platforms to come). (Lizenz: CC-BY-NC-SA 3.0; Windows and Linux (needs mono))

* [http://sourceforge.net/projects/oscope2100/ Oscope 2100] Linux software für Hantek DSO-2100.

* [http://sourceforge.net/projects/openhantek/ OpenHantek] Linux Software für Hantek (Voltcraft/Darkwire/Protek/Acetech) DSO-2090.

* [http://sourceforge.net/projects/dsoda/ Digital Soda] DSO-2250 Software.

* [http://owondriver.sourceforge.net/ Owon Driver, Ownon Dump] Linux-Treiber für Owon-Oszilloskope.

* [http://sdaaubckp.sourceforge.net/attenload/ Attenload] Linux - fetch data from Atten oscilloscopes via USB

* [http://www.ant.uni-bremen.de/whomes/rinas/agiload/ Agiload] Linux - fetch data and screenshots from Agilent 5462x oscilloscopes - RS232

* [http://foss.doredevelopment.dk/wiki/Lxi-control Lxi-Control] Kommandozeilen-Applikation zur Fernsteuerung von Geräten mit LXI-Schnittstelle.

* [http://gpib-utils.sourceforge.net/ gpib-util] Linux Kommandozeilen-Applikation, unterstützt diverse Oszilloskope (und andere Geräte) mit GPIB-Schnittstelle.

* [http://optics.eee.nottingham.ac.uk/vxi11/ VXI11] Bibliothek und Programme für Geräte mit VXI-11 Schnittstelle.

* [http://sourceforge.net/projects/wfmreader/ Linux WFM Datenformat-Leser].

* [http://sigrok.org/ ''sigrok'' Open Source Signal Analysis Software Suite]

=== Datenauswertung ===

Bei Oszilloskopen (DSOs), die es erlauben, die gemessenen Daten zu einem PC zu übertragen, kann man die Messwerte auf dem PC weiter auswerten. Zum Beispiel ein Signal demodulieren, filtern oder dekodieren. Grundsätzlich ist die Auswertung in jeder Programmiersprache möglich. Programmiersprachen für numerische Berechnungen eignen sich jedoch besonders.

* [http://www.mathworks.com Matlab] und Freie Alternativen wie [http://www.scilab.org/ SciLab] oder [http://www.gnu.org/software/octave/ GNU Octave]

* [http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/?term=Oscilloscope Matlabcentral Fileexchange, Suche nach ''Oscilloscope''] Auf Matlabcentral Fileexchange finden sich auch MatLab Lese- und Auswertungsfunktionen für diverse Oszilloskope. Hinweis: Die von MatLab für die Kommunikation mit einem Oszilloskop verwendeten Toolboxen und Funktionen dürfen aufgrund der Matlabcentral Lizenz nicht mit freien Alternativen verwendet werden. [http://wiki.octave.org/FAQ#Why_can.27t_I_use_code_from_File_Exchange_in_Octave.3F_It.27s_released_under_a_BSD_license.21 siehe GNU OCtave FAQ]

* [http://octave.sourceforge.net/instrument-control/ Octave-Forge instrument-control] für die Kommunikation mit diversen Geräten wie z.B. LXI-compatible Agilent, LeCroy or Tektronix Oszilloskope über VXI11. Außerdem UART, I2C, GPIB usw.

* Eines Ingenieurs angeblich unwürdig<ref>Es ist sehr einfach Fehler in Tabellenkalkulationen zu machen, die typischerweise lange unentdeckt bleiben. [http://www.eusprig.org/ Untersuchungen] haben gezeigt, dass bereits dann bis zu 90% aller Tabellenkalkulationsblätter fehlerhaft sind, wenn es nur um einfache mathematische Grundoperationen (Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren) geht.</ref> sind Microsoft Excel oder andere Tabellenkalkulationen. Trotzdem sind sie zur Datenauswertung populär und auch geeignet, wenn sie richtig gehandhabt werden.

== Fußnoten ==
<references />

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Oszilloskope und Analyzer| ]]

Platinenherstellung mit der Photo-Positiv-Methode

2010-05-25T09:38:39Z

Tapy: /* mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid */

Welche Software man zum Zeichnen nimmt ist Geschmackssache. Darum gehts gleich zum Drucken ;)

= Drucken =

Generell muss so gedruckt werden, dass die bedruckte Seite am Kupfer aufliegt. Sonst bekommt man keine schönen randscharfen Bahnen hin. Auch ist es vorteilhaft, im Layout einen Text in Spiegelschrift mit aufzunehmen. Dadurch kann unmittelbar überprüft werden, ob das Layout auch seitenrichtig auf die Platine gelegt ist.

Am Besten druckt man sich das ganze mit niedriger Qualität auf Papier aus und schaut, ob alles wie gewünscht erscheint (Masseflächen, Beschriftung, Pass-Marken,...)

Weiters noch die Einstellungen um schöne, schwarze Ausdrucke zu bekommen.

== Druckeinstellungen ==

=== Target ===
In Target sollte man folgendes einschalten...

* hart schwarz-weiß

===Eagle===

* black
* solid

== Druckmedium ==

=== Transparentpapier ===

Wenn die Tinte passt, bekommt man auch auf Transparentpapier gute Ergebnisse (zumindest mit meinem alten HP).

Mit einem Laserdrucker (Kyocera-Mita FS1020D, Auflösung 1200x1200 dpi) sind auf Transparentpapier Leiterbahnen mit 0.4mm Breite problemlos möglich

=== Normalpapier ===

Wenn nur bedrahtete Bauteile auf dem PCB und die Leiterbahnen auch schön breit sind, gibt es keinen Grund nicht normales Papier zu verwenden... man muss nur eine lange Belichtungszeiten einplanen... ggf. dünneres Papier probieren (<math>40g/m^2</math>) ;)
Man kann das Papier etwas transparenter machen, wenn man es einölt (oder kommerzielle Produkte wie Pausklar 21 verwendet).
Wenn man die richtige Belichtungszeit genau trifft, sind sogar 10mil-Bahnen und TQFPs möglich.

=== Transparentfolie ===

Für feine Layouts mit Tintenstrahl-Drucker ist Inkjet-Folie meiner Meinung nach am Besten geeignet.

Epson C44Ux mit Nachbau-Tinte von Conrad auf Zweckform-Folie 2503 und 2304 (hat einen weißen Streifen damit der Ducker die Folie erkennt) gibt es keine Probleme.

Eventuell ist es besser in den Druckereinstellungen als Druckmedium Photopapier statt Inkjet Folie auszuwählen um eine bessere Deckung zu erreichen.

Unter Windows ist der Drucker auf ''Premium Glossy Photo Paper'' Foto zu stellen - unter Linux ''Premium Glossy Photo Paper'' und die Auflösung auf ''1440x720''.

Das Layout muss 2-3 mal ausgedruckt und übereinander gelegt werden, damit man keine kleinen Löcher hat.

Mit Laserdruck auf Klarsichtfolie erzielt man schlechte Ergebnisse, auf matter Folie hingegen reicht schon ein Ausdruck auf einer Folie.

Mit dem Verzug der Folien beim Laserdruck hat man kein Problem, wenn man die Folie
zweimal bedruckt: Einmal mit einer leeren Seite, danach mit dem Layout.
Wenn man dann Vor- und Rückseite zusammen auf eine A4-Folie druckt,
hatte ich bislang noch keine Probleme mit Verzug (ich mache allerdings
auch immer extra-große-Vias noch aus Tonertransferzeiten) ([http://www.mikrocontroller.net/topic/122757#1132464]).

== Tonerverdichter ==

Bei Ausdrucken mit einem '''Laserdrucker''', kann man den Ausdruck mit einem Tonerverdichter
behandeln. Dabei werden noch vorhandene feinste Löcher im Toner lichtdicht geschlossen ([http://www.mikrocontroller.net/topic/124198]).

Bei Do-it-yourself Versuchen mit Lösemitteln als ''DIY-Tonerverdichter'' sollte man sich nicht nur an der Preisersparnis orientieren, sondern auch Gefährlichkeit (Brennbarkeit, Giftigkeit) und Geruchsbelästigung berücksichtigen.

== Professionelle Filme ==

Super Ergebnisse erreicht man sicher mit professionell hergestellten Filmen. Und das ist billiger als man glaubt! Zudem ist die Auflösung und Randschärfe mit Repro-Film viel besser: Bauriedl belichtet mit 2400 DPI. Ein Reprofilm hat auch eine viel höhere Lichtdichtigkeit an den schwarzen Stellen: Schwarz ist wirklich Schwarz und nicht Dunkelgrau wie bei vielen Laserdruckern. Dadurch steigt die Toleranz gegenüber Fehlbelichtungen. Die Leiterbahnen werden gestochen scharf, Bahnen mit 8 mil (0.2 mm) sind ohne weiteres möglich, damit kann man locker zwischen den Anschlüssen eines IC im SOIC-Gehäuse durchfahren.

http://cadgrafik-bauriedl.de/leiterplattenfilme.htm

= Fertigung =

Die Fertigung teilt sich auf in Belichten, Entwickeln und das Ätzen... Naturgemäß muss man dabei teilweise mit gefährlichen Chemikalien umgehen.

'''Bitte informiert Euch vorher genau über die verwendeten Chemikalien und den sicheren Umgang damit!'''

Eine gute Quelle dafür ist die [http://www.hvbg.de/d/bia/fac/stoffdb/ GESTIS-Stoffdatenbank] (Gefahrstoffinformationssystem der gewerblichen Berufsgenossenschaften). 
Generell gilt beim Umgang mit Chemikalien:
* Darauf achten, dass keine Flüssigkeiten in die Augen oder die Schleimhäute gelangen. Das klingt jetzt banal, aber ein einfaches Augenreiben kann schon genügen um kleine Mengen Chemikalien z. B. in die Augen zu verschleppen. Also: Wenn die Nase juckt, zuerst die Hände waschen
* Nicht nebenbei essen. Der Grund dafür ist derselbe wie der vorhergehende. Es ist praktisch unvermeidlich, dass man kleine Mengen Chemikalien an den Händen hat.
* Alte Kleidung tragen. Wiederrum: Selbst bei größter Vorsicht kann es schnell mal passieren, das man einen Tropfen einer Lösung an die Kleidung bekommt. Spätestens beim nächsten Waschgang quittiert die Designer-Jeans dies mit einem Loch.
* Nach Beendigung der Arbeit, die Arbeitsfläche mit einem feuchten Lappen abwischen. Behälter gleich auswaschen!

Allerdings muss man auch nicht übertreiben. Wenn man sich an diese einfachen Regeln hält, ist Platinen entwickeln und ätzen auch nicht gefährlicher als Tee kochen.

Der grundsätzliche Arbeitsablauf umfasst folgende Schritte
* Belichten der Platine: Das Layout wird vom Ausdruck auf die Photoschicht der Platine übertragen
* Entwickeln der Photoschicht: Die belichteten Stellen der Photoschicht werden abgelöst. Die unbelichteten Stellen bleiben übrig und bilden so eine Schutzschicht, die das Kupfer während des Ätzens schützt.
* Ätzen der Kupferschicht: Die nun freiliegenden Kupferteile der Platine werden weggeätzt. Übrig bleiben die Teile, die von der restlichen Photoschicht abgedeckt werden.

== Vorbemerkungen zum verwendeten Material ==
* '''Chemikalien:''' Die benötigten Chemikalien sind insoweit unproblematisch, als dass sie prinzipiell kein Haltbarkeitsdatum haben, welches überschritten werden könnte, sie aber durch unsachgemäße Handhabung durchaus unbrauchbar werden. Insbesondere Natriumhydroxid ist hygroskopisch, d.h. es zieht Wasser aus der Luft. Außerdem bildet sich mit dem in der Luft enthaltenem Kohlendioxyd doppeltkohlensaures Natron (=Speisesoda), sodass es stets luftdicht aufbewahrt werden sollte. Für eine angesetzte NaOH-Lösung gilt gleiches, da ansonsten die Konzentration der Lösung kontinuierlich sinkt.
* '''Basismaterial:''' Reichelt bietet dieses von ''ProMa'' sowie von ''Bungard'' an. Von ersterem ist ausdrücklich abzuraten; die Qualität leidet an einer zu dünnen Photolackschicht -- ein Kompromiss aus ausreichender Belichtungsdauer (fängt mit 4x8 Watt UV-Röhren bei rund 3cm Abstand bei etwa 40 Sekunden an), Vorlagenstärke (der Lack ist unglaublich empfindlich; bei einer Folienlage sind die Bahnen des Druckkopfes zu erkennen) und Konzentration des Entwicklers (bei Zimmertemperatur 15-20 Gramm NaOH pro Liter) lässt sich schwer bis gar nicht finden (persönliche Erfahrungen von [[Benutzer:Haku|Sven Pauli]], 5.12.2008). Das Material von Bungard ist unproblematisch; der Photolack ist ertastbar und lässt sich bei Zimmertemperatur mit nur 10 Gramm NaOH pro Liter Wasser ausgezeichnet ablösen. Ebensogut wie das Bungardprodukt ist Basismaterial der Firma ''Rademacher''.

== Belichten ==
Das ausgedruckte Platinenlayout wird seitenrichtig auf die Photoschicht der Platine gelegt. Das Layout wird mit einer Glasplatte gegen die Photoschicht gedrückt. Dazu eignen sich zb. die dünnen Gläser, die in Bilderrahmen benutzt werden. Die Photoschicht ist normalerweise mit einer Klebefolie gegen Lichteinwirkung geschützt. Die Folie muss daher abgezogen werden. 
Die auf die Platine aufgebrachte Photoschicht ist empfindlich auf UV-Licht. Im normalen Tageslicht ist nicht genug UV-Anteil enthalten um die Platine innerhalb von 10 Minuten zu belichten. Der Vorgang des Einrichtens des Layouts und des Belichtens kann daher ohne Probleme bei normalem Tageslicht oder unter Kunstlicht (Glühbirne, Leuchtstoffröhre, etc) erfolgen.

Wer superdünne Leitungsbahnen benötigt (unter 10 mil = 0.25 mm) sollte punktförmigen Lichtquellen den Vorzug geben gegenüber flächigen Lichtquellen. Bei Röhren kann man ggf. einen Teil der Röhre abdecken und dann die Belichtungszeit entsprechend verlängern.

=== Sonne ===
Die einfachste und billigste Methode ist zweifellos die Verwendung der Sonne. Wird die Platine mit der aufgelegten Folie für 10-30 Sekunden (Tests machen) in die pralle Sonne gehalten, ist sie schon belichtet. (Siehe dazu auch verschiedene Beiträge über die erfolgreiche Verwendung dieser Methode hier im Forum.)

=== UV-Lampe ===
Es gibt sogenannte ''Nitraphot''-Lampen die 250-300W haben. Damit hab ich's anfangs gemacht. Das Hauptproblem dabei ist die erzeugte Wärme... Wo gibts denn vernünftige Fassungen für 300W-Birnen :). Weiter Nachteil ist die geringe Lebensdauer dieser Lampen (etwa 6 Stunden, d.h. etwa 15 Belichtungen bei einer durchschnittlichen Belichtungsdauer von locker mal 30 min - die Belichtungsdauer ist stark vom Abstand abhängig).

=== UV-Röhren ===
Ich persönlich habe mir den Luxus gegönnt und mir Ersatzlampen für die Isel Geräte besorgt. (Conrad)

* 2 x 8W Philips Röhren - ca 10cm Abstand - 3 x Overhead-Folie übereinander => ca 5 Minuten
* 4 x 8W Ersatzröhren für die Reichelt-Belichtungsgeräte - ca 12 cm - Transparentpapier => 7-8 Minuten

* Es gibt auch UV-Röhren mit Stecksockel für Energiesparlampen mit Maximum im UV-Bereich, z.B. Osram DULUX S BLUE UVA /78, EAN 4008321198938 in 9 Watt (die Lampe mit der Farbe /71 ist nicht gut geeignet). Die kann man einfach in viele Schreibtischlampen stecken.
* Belichtungszeit für die 9-Watt-Röhre: 30 Minuten bei 10 cm Abstand, 60 Minuten bei 15 cm Abstand, 2 mm Glasabdeckung, Reprofilm von Bauriedl und photopositives Original-Bungard.
* Gibt es mit 2-pol. Sockel G23 in 7, 9 und 11 Watt und mit 4-pol. Sockel 2G11 in 18 Watt. Bezug z.B. über mercateo.com, dort gibt es auch ein passendes Vorschaltgerät mit Fassung G23, EAN 4000870884003

[[Betrieb UV-Röhren]]

=== UV-LEDs ===
Durch ihr schmales Spektrum eignen sich LEDs sehr gut zum belichten. Den Nachteil des geringen Öffnungswinkels kann man durch Transparentpapier über den LEDs und unter der Glasscheibe ausgleichen. Als Belohnung erhält man ein deutlich paralleleres Licht. Es entstehen keine unscharfen Bereiche wie zwischen UV-Röhren wenn diese zu weit auseinander sind.

Wichtig ist eine gute (blickdichte!) Vorlage. Die Belichtungszeiten können bis zu 10 Minuten betragen. (Zweckform Avery Transparentfolie, Bundgard Platinen, Canon Pixma iP4500 mit original Tinte)

Preislich sind LEDs etwa vergleichbar mit UV-Röhren. Die Resultate insbesondere bei feinen Strukturen sind jedoch besser.

Als Raster ist bei 5mm LEDs 15mm zu empfehlen. Eine Doppelkarte benötigt somit knapp 150 LEDs. Der Abstand zur Vorlage kann je nach Öffnungswinkel der LEDs etwa 4cm betragen. Je heller die LEDs sind, desto schneller geht die Belichtung.

Als Zusatz kann man mit weißen LEDs eine kleine Durchlichteinheit integrieren.

=== Baustrahler ===
ACHTUNG: Baustrahler werden sehr heiss!
Geht ganz gut für Platinen, die maximal so groß wie die Scheibe des Scheinwerfers sind (sollte etwa der projizierten Fläche des Reflektors entsprechen). Bei größeren wird es schwierig, da die Lichtquelle annähernd Punkt- oder Strichförmig ist und man dann Versatzprobleme bekommt. Ich habe meine Erfahrungen mit einem 500 Watt Modell gesammelt. Der Abstand sollte zwecks erträglichen Belichtungszeiten ca. 20cm betragen. Dabei ist darauf zu achten, dass 500W kein Pappenstiel sind und mir am Anfang schon mal die Fotoschicht verschmort haben. Das Problem wurde dann durch Kühlung mittels eines kleinen PC-Lüfters gelöst. Bei so geringen Abständen zur Glasscheibe sollte man jedoch unbedingt darauf achten, dass sich absolut KEINE BRENNBAREN MATERIALIEN davor befinden. Für die Fixierung der Belichtungsvorlage haben sich bei mir CD-Hüllen bewährt, aus denen das schwarze Innere entfernt wurde (das würde sich sowieso nur unnötig aufheizen, daher nur klare Hüllen OHNE Inlays oder Bedruckten Flächen nehmen!). Um einen ausreichenden Anpressdruck zu gewährleisten, kommen noch ein paar Zellstofftaschentücher unter die Platine (die halten zur Not auch höhere Temperaturen aus, im Gegensatz zu z. B. Schaumstoff). Die Belichtungszeit hat sich je nach Basismaterial zu 8-15min ergeben, wobei eine leichte Überbelichtung selten geschadet hat. Die erzielten Ergebnisse waren bisher immer zufriedenstellend, wobei ich nur Strukturen bis 1mm hatte. Die Kanten sehen aber ziemlich scharf aus, es geht also wahrscheinlich noch etwas feiner.

=== Leuchtstoffröhren ===
Auch Leuchtstoffröhren können benutzt werden um Platinen zu belichten. Bei einem Abstand von 10 cm benötigt man eine Belichtungszeit von in etwa einer halben Stunde. Zur Not kann es auch kurz die Schreibtischlampe sein oder für Massenbelichtungen auch eine 1m Stablampe.

==Entwickeln==
Entwickeln kann man mit sogenanntem Ätznatron (Natriumhydroxid, NaOH). Die übliche Konzentration beträgt ca. 10g/l, eher darunter, falls man die Zeit übersehen sollte und man etwas unterentwickeln muss.

Typische Werte:
* 10-15 g Entwickler pro 1 Liter Wasser
* Arbeitstemperatur ca. 20 °C
* ca. 1 Min. Entwicklungszeit (bei korrekter Belichtung)

Die Luxus-Variante gibt es bei Conrad in Form von Bungard-Entwickler. Ein Säckchen für einen Liter Entwickler. Laut Bungard ist die unbelichtete Beschichtung einige Minuten gegen den Entwickler resistent. Der Entwickler muss aber mindestens Zimmertemperatur haben, sonst dauert's ewig :)

Die belichtete Platine wird in eine Schale mit Entwicklerlösung gegeben. Nach kurzer Zeit sieht man einen 'Schleier', der sich von den belichteten Stellen der Platine hebt. Bewegt man die Platine in der Lösung, kommt wieder frischer, unverbrauchter Entwickler auf die Photoschicht. Zu diesem Zeitpunkt kann man die Bahnen meistens schon erahnen. Hält man die Platine im richtigen Winkel zu einer Lichtquelle, so kann man die übrig gebliebene Photoschicht in Form der Leiterbahnen auf der Platine sehen.

Manchmal sieht man richtiggehend, dass an einigen Stellen die Photoschicht noch nicht restlos abgelöst wurde. In dem Fall kann man ganz einfach mit einem (nicht zu harten) Pinsel über die Platine streichen und so der hartnäckigen Photoschicht zu Leibe rücken.

Ist die Platine fertig entwickelt, wird sie mit Wasser abgespült. Das Verschleppen von Entwicklerlösung in die Ätzlösung ist zu vermeiden, da der Entwickler chemisch mit der Ätzlösung reagiert.

Nach dem erfolgreichen Entwickeln sollte die Platine einer Sichtkontrolle unterzogen werden. Besonders dünne Leiterbahnen werden auf Unterbrechungen hin geprüft. Jetzt ist noch Zeit, diese Fehler zu beheben.

Sind einige hartnäckige Lackstellen stehen geblieben, kann man versuchen, den Lack mit einem kleinen Messerchen abzuschaben. Wenn dabei das darunterliegende Kupfer beschädigt wird, ist das nicht schlimm, da es später sowieso weggeätzt wird. Speziell die Zwischenräume zwischen IC-Pins verdienen erhöhte Aufmerksamkeit, insbesondere wenn zwischen zwei Pins noch eine Leiterbahn durchgeführt wurde.

Das Gegenteil davon sind Unterbrechungen in Leiterbahnen oder nicht gewollte Löcher in größeren Flächen. Mit einem wasserfesten Edding (gewöhnliche Filz- oder Bleistifte sind dazu nicht geeignet!) lassen sich solche Fehler beheben.

==Ätzen==

Der Vorgang des Ätzens dient dazu, die nicht von der Lackschicht geschützten Kupferbereiche aufzulösen, sodaß letztendlich aus der durchgehenden Kupferschicht die eigentlichen Leiterbahnen entstehen.
Im Prinzip wird dabei die belichtete und entwickelte Platine in eine Ätzlösung gegeben, die das Kupfer chemisch umsetzt und so auflöst.

Profis verwenden dafür eigene Ätzmaschinen bzw. Küvetten in die die Platine eingehängt wird. Häufig ist in diesen Aufbauten auch eine Heizung bzw. eine Durchlüftung eingebaut. Die Heizung beschleunigt den Vorgang des Ätzens, während die Durchlüftung dafür sorgt, dass die Ätzlösung in Bewegung bleibt und so immer frische Ätzlösung an das Kupfer gelangt.

Für die ersten Versuche kann man sich aber durchaus mit einer einfachen Kunststoffschale behelfen, die gerade groß genug ist, dass die Platine darin liegen kann. In diese Schale füllt man gerade soviel Ätzlösung ein, dass die Platine gut bedeckt ist. Mit einer Kunststoffpinzette oder einem sonstigen Arbeitsbehelf bewegt man die Platine ab und an in der Lösung um eine Umwälzung der Ätzlösung zu erreichen.

Wird die fertig entwickelte Platine in die Ätzlösung eingelegt, dann sollte man bereits nach ein paar Sekunden eine deutliche Verfärbung der freiliegenden Kupferschicht wahrnehmen. Das Kupfer erscheint matter und deutlich röter. Ist dies an einigen Stellen nicht der Fall, dann ist dies meist ein Hinweis darauf, dass an dieser Stelle die Photoschicht noch nicht vollständig entfernt wurde. Entweder die Platine noch einmal in die Entwicklerlösung und die restliche Photoschicht durch Reiben mit dem Finger entfernen oder aber den Resten der Photoschicht mit einem Messer und einer Kratztechnik zu Leibe rücken.

===mit Ammoniumpersulfat/Natriumpersulfat===
Ammonium- oder Natriumperoxodisulfat (Handelsnamen: Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Feinätzmittel) ist wohl das am weitesten verbreitete Ätzmittel. Es liefert gute Ergebnisse und ist im Vergleich zu Salzsäure/Salpetersäure nicht so aggressiv und es ist sauberer als Eisen-3-Chlorid. Natriumpersulfat sollte aufgrund seiner etwas geringeren Giftigkeit in Gewässern der Vorzug gegenüber Ammoniumpersulfat gegeben werden.

Typische Werte:
* 200-250 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser
* 40-50 °C Arbeitstemperatur
* 5-25 Minuten Ätzzeit bei 35 µm Kupferschicht

===mit Eisen-III-Chlorid===
Mit Eisen-III-Chlorid ätzt es sich gut. Die Ätzlösung sollte etwas angewärmt werden. Nach etwa 10 Minuten ist die Platine fertig. Hier ist gut entwickeltes Material nötig, sonst sind die dünnen Konturen schnell weggeätzt. 
Besonders beachten sollte man, dass Eisen-III-Chlorid hässliche gelb-orange Flecken verursacht. Sowohl auf der Haut als auch auf Kleidungsstücken. Während die Flecken auf der Haut nach ein paar Tagen (!) wieder verschwinden, gehen sie aus Kleidungsstücken nur mit speziellem Fleckenentferner (Bezugsquelle: www.octamex.de) raus.

Typische Werte:
* 800 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser (gibt 1,4 l Lösung)
* ab 20 °C, besser 40-50°C Arbeitstemperatur
* Ätzdauer ab 1,5 Min. möglich

=== mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid ===
Mischung 1 Teil HCl, 1 Teil H2O2, 2 Teile H2O geht suppi (würd ich mir nicht traun mit hochkonzentrierter.. lieber die Säure unter 20% bringen und nach Bedarf H2O2 dazu tun)

Eine frühere Empfehlung der "Kontakt-Chemie" für Positiv 20 lautet: 200 ml 33%-Salzsäure, 30 ml 30%-Wasserstoffperoxid und der Rest (=770 ml) Wasser.

Lagern sollt man die Mischung in einem nicht gasdichten Behälter, der in einem gasdichten dehnbaren Behälter steht (z.B. Marmeladenglas mit Loch im Deckel; in einer gut verschlossenen Plastiktüte). Alles andere führt früher oder später zu einer Sauerei.

Wenn nach längerer Pause wieder geätzt werden soll, muss ggf. etwas H2O2 nachgefüllt werden, da sich dieses zersetzen kann.

Erwärmung des Ätzmittelbades beschleunigt sowohl das Ätzen als auch die "Alterung" des Ätzmittel bzw. das Zersetzen des H2O2 in H2O und O2.

=== mit Salpetersäure ===

Geht ähnlich gut wie mit Salzsäure, nur will nicht jeder einem das Zeug in die Hand geben... => lieber Salzsäure! Möglich sind Zeiten von <1min bis 10min.. je nach Konzentration, dabei sollte man tunlichst im freien arbeiten wegen Stickoxid bildung.

= Nachbehandlung =

== Entfernung des Fotolacks ==

Der Fotolack von Bungard-Platinen ist schlecht durchlötbar und wird im allgemeinen entfernt.

Dazu gibt es verschiedene Methoden:

* Mechanisch mit '''Stahlwolle''' reinigen (ist das Einfachste meiner Meinung nach). Oder von Reichelt: BIB NHP 11 Schleifvlies-Handbogen, mittel 0,72 €

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen, indem man die fertig geätzte Platine noch einmal für längere Zeit belichtet und nochmals entwickelt, sodass der restliche Lack abgelöst wird. Eine halbe Stunde Tageslicht klappt gut. Auf der Webseite von Bungard ist beschrieben, wie man diese Methode benutzen kann, um quasi "für umme" eine Lötstoppmaske herzustellen, interessant!

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen ohne zu belichten, wenn man einen weiteren Entwickler benutzt, den man 10mal so stark ansetzt wie empfohlen.

* Bestimmte Lösemittel wie Spiritus, Isopropanol, Nagellackentferner oder Aceton (Bestandteil von Nagellackentferner),... lösen den Fotolack ebenfalls. Lösemittel entfetten die Platine gleichzeitig.

== Oxidationsschutz ==

Die gereinigte Platine wird bei geplanter Lagerung mit einem Oxidationsschutz versehen.

Dazu kann man die blanken Kupferstellen

* mit Lötlack einsprühen oder

* mit einer Lösung von Kolophonium (oder auch Saupech genannt) in Nitroverdünnung (oder Alkohol) einsprühen. Das soll billiger sein und die gleiche Wirkung wie Lötlack erzielen oder

* die Platine verzinnen (s.u.)

== Verzinnen ==

Um schön glänzende Platinen zu bekommen, kann man die Platine auch mit Lötpaste einschmieren und mit einem Heißluft-Fön bearbeiten. Dafür braucht man aber etwas Übung um die Platine nicht zu heiß zu machen und die richtige Menge Paste aufzutragen.

Die teurere aber einfachere, genauere und saubere Möglichkeit sind chemische Verzinnungsbäder (bspw. Seno Glanz-Zinnbad oder Bungard SUR-TIN) : Platine reinlegen, einige Minuten warten, abspülen, fertig.

= Entsorgung =

Egal welches Ätzmittel, kupferhaltige Lösungen dürfen nicht ins Abwasser gegeben werden. Kupfer ist ein Zellgift, wenn ihr genug davon ins Abwasser schüttet (und "genug" muss garnicht so viel sein) bringt ihr damit das biologische Klärbecken der Kläranlage in eurer Stadt um. Nicht so gut.

Besser ist es daher, alles Kupferhaltige in einem Behälter zu sammeln, und baldmöglichst bei der Entsorgungsstelle/Sondermüllannahme/Entsorgungsmobil o.Ä. euerer Stadt oder eures Kreises abzugeben. Kleinmengen werden da in der Regel kostenlos angenommen. Nicht vergessen den Sammelbehälter zu beschriften (z. B. "Wässrige FeCl3-Lösung, kupferhaltig"), damit ihr und später die Sammelstelle wissen was drin ist.

Vorsicht bei Peroxiden/Persulfaten/Perphosphaten: Lösungen geben mit der Zeit Sauerstoff ab, daher die Sammelbehälter nicht Luftdicht verschließen, sonst besteht Berstgefahr.

[[Category:Platinen]]

Platinenherstellung mit der Photo-Positiv-Methode

2010-05-19T10:21:02Z

Tapy: /* Entsorgung */

Welche Software man zum Zeichnen nimmt ist Geschmackssache. Darum gehts gleich zum Drucken ;)

= Drucken =

Generell muss so gedruckt werden, dass die bedruckte Seite am Kupfer aufliegt. Sonst bekommt man keine schönen randscharfen Bahnen hin. Auch ist es vorteilhaft, im Layout einen Text in Spiegelschrift mit aufzunehmen. Dadurch kann unmittelbar überprüft werden, ob das Layout auch seitenrichtig auf die Platine gelegt ist.

Am Besten druckt man sich das ganze mit niedriger Qualität auf Papier aus und schaut, ob alles wie gewünscht erscheint (Masseflächen, Beschriftung, Pass-Marken,...)

Weiters noch die Einstellungen um schöne, schwarze Ausdrucke zu bekommen.

== Druckeinstellungen ==

=== Target ===
In Target sollte man folgendes einschalten...

* hart schwarz-weiß

===Eagle===

* black
* solid

== Druckmedium ==

=== Transparentpapier ===

Wenn die Tinte passt, bekommt man auch auf Transparentpapier gute Ergebnisse (zumindest mit meinem alten HP).

Mit einem Laserdrucker (Kyocera-Mita FS1020D, Auflösung 1200x1200 dpi) sind auf Transparentpapier Leiterbahnen mit 0.4mm Breite problemlos möglich

=== Normalpapier ===

Wenn nur bedrahtete Bauteile auf dem PCB und die Leiterbahnen auch schön breit sind, gibt es keinen Grund nicht normales Papier zu verwenden... man muss nur eine lange Belichtungszeiten einplanen... ggf. dünneres Papier probieren (<math>40g/m^2</math>) ;)
Man kann das Papier etwas transparenter machen, wenn man es einölt (oder kommerzielle Produkte wie Pausklar 21 verwendet).
Wenn man die richtige Belichtungszeit genau trifft, sind sogar 10mil-Bahnen und TQFPs möglich.

=== Transparentfolie ===

Für feine Layouts mit Tintenstrahl-Drucker ist Inkjet-Folie meiner Meinung nach am Besten geeignet.

Epson C44Ux mit Nachbau-Tinte von Conrad auf Zweckform-Folie 2503 und 2304 (hat einen weißen Streifen damit der Ducker die Folie erkennt) gibt es keine Probleme.

Eventuell ist es besser in den Druckereinstellungen als Druckmedium Photopapier statt Inkjet Folie auszuwählen um eine bessere Deckung zu erreichen.

Unter Windows ist der Drucker auf ''Premium Glossy Photo Paper'' Foto zu stellen - unter Linux ''Premium Glossy Photo Paper'' und die Auflösung auf ''1440x720''.

Das Layout muss 2-3 mal ausgedruckt und übereinander gelegt werden, damit man keine kleinen Löcher hat.

Mit Laserdruck auf Klarsichtfolie erzielt man schlechte Ergebnisse, auf matter Folie hingegen reicht schon ein Ausdruck auf einer Folie.

Mit dem Verzug der Folien beim Laserdruck hat man kein Problem, wenn man die Folie
zweimal bedruckt: Einmal mit einer leeren Seite, danach mit dem Layout.
Wenn man dann Vor- und Rückseite zusammen auf eine A4-Folie druckt,
hatte ich bislang noch keine Probleme mit Verzug (ich mache allerdings
auch immer extra-große-Vias noch aus Tonertransferzeiten) ([http://www.mikrocontroller.net/topic/122757#1132464]).

== Tonerverdichter ==

Bei Ausdrucken mit einem '''Laserdrucker''', kann man den Ausdruck mit einem Tonerverdichter
behandeln. Dabei werden noch vorhandene feinste Löcher im Toner lichtdicht geschlossen ([http://www.mikrocontroller.net/topic/124198]).

Bei Do-it-yourself Versuchen mit Lösemitteln als ''DIY-Tonerverdichter'' sollte man sich nicht nur an der Preisersparnis orientieren, sondern auch Gefährlichkeit (Brennbarkeit, Giftigkeit) und Geruchsbelästigung berücksichtigen.

== Professionelle Filme ==

Super Ergebnisse erreicht man sicher mit professionell hergestellten Filmen. Und das ist billiger als man glaubt! Zudem ist die Auflösung und Randschärfe mit Repro-Film viel besser: Bauriedl belichtet mit 2400 DPI. Ein Reprofilm hat auch eine viel höhere Lichtdichtigkeit an den schwarzen Stellen: Schwarz ist wirklich Schwarz und nicht Dunkelgrau wie bei vielen Laserdruckern. Dadurch steigt die Toleranz gegenüber Fehlbelichtungen. Die Leiterbahnen werden gestochen scharf, Bahnen mit 8 mil (0.2 mm) sind ohne weiteres möglich, damit kann man locker zwischen den Anschlüssen eines IC im SOIC-Gehäuse durchfahren.

http://cadgrafik-bauriedl.de/leiterplattenfilme.htm

= Fertigung =

Die Fertigung teilt sich auf in Belichten, Entwickeln und das Ätzen... Naturgemäß muss man dabei teilweise mit gefährlichen Chemikalien umgehen.

'''Bitte informiert Euch vorher genau über die verwendeten Chemikalien und den sicheren Umgang damit!'''

Eine gute Quelle dafür ist die [http://www.hvbg.de/d/bia/fac/stoffdb/ GESTIS-Stoffdatenbank] (Gefahrstoffinformationssystem der gewerblichen Berufsgenossenschaften). 
Generell gilt beim Umgang mit Chemikalien:
* Darauf achten, dass keine Flüssigkeiten in die Augen oder die Schleimhäute gelangen. Das klingt jetzt banal, aber ein einfaches Augenreiben kann schon genügen um kleine Mengen Chemikalien z. B. in die Augen zu verschleppen. Also: Wenn die Nase juckt, zuerst die Hände waschen
* Nicht nebenbei essen. Der Grund dafür ist derselbe wie der vorhergehende. Es ist praktisch unvermeidlich, dass man kleine Mengen Chemikalien an den Händen hat.
* Alte Kleidung tragen. Wiederrum: Selbst bei größter Vorsicht kann es schnell mal passieren, das man einen Tropfen einer Lösung an die Kleidung bekommt. Spätestens beim nächsten Waschgang quittiert die Designer-Jeans dies mit einem Loch.
* Nach Beendigung der Arbeit, die Arbeitsfläche mit einem feuchten Lappen abwischen. Behälter gleich auswaschen!

Allerdings muss man auch nicht übertreiben. Wenn man sich an diese einfachen Regeln hält, ist Platinen entwickeln und ätzen auch nicht gefährlicher als Tee kochen.

Der grundsätzliche Arbeitsablauf umfasst folgende Schritte
* Belichten der Platine: Das Layout wird vom Ausdruck auf die Photoschicht der Platine übertragen
* Entwickeln der Photoschicht: Die belichteten Stellen der Photoschicht werden abgelöst. Die unbelichteten Stellen bleiben übrig und bilden so eine Schutzschicht, die das Kupfer während des Ätzens schützt.
* Ätzen der Kupferschicht: Die nun freiliegenden Kupferteile der Platine werden weggeätzt. Übrig bleiben die Teile, die von der restlichen Photoschicht abgedeckt werden.

== Vorbemerkungen zum verwendeten Material ==
* '''Chemikalien:''' Die benötigten Chemikalien sind insoweit unproblematisch, als dass sie prinzipiell kein Haltbarkeitsdatum haben, welches überschritten werden könnte, sie aber durch unsachgemäße Handhabung durchaus unbrauchbar werden. Insbesondere Natriumhydroxid ist hygroskopisch, d.h. es zieht Wasser aus der Luft. Außerdem bildet sich mit dem in der Luft enthaltenem Kohlendioxyd doppeltkohlensaures Natron (=Speisesoda), sodass es stets luftdicht aufbewahrt werden sollte. Für eine angesetzte NaOH-Lösung gilt gleiches, da ansonsten die Konzentration der Lösung kontinuierlich sinkt.
* '''Basismaterial:''' Reichelt bietet dieses von ''ProMa'' sowie von ''Bungard'' an. Von ersterem ist ausdrücklich abzuraten; die Qualität leidet an einer zu dünnen Photolackschicht -- ein Kompromiss aus ausreichender Belichtungsdauer (fängt mit 4x8 Watt UV-Röhren bei rund 3cm Abstand bei etwa 40 Sekunden an), Vorlagenstärke (der Lack ist unglaublich empfindlich; bei einer Folienlage sind die Bahnen des Druckkopfes zu erkennen) und Konzentration des Entwicklers (bei Zimmertemperatur 15-20 Gramm NaOH pro Liter) lässt sich schwer bis gar nicht finden (persönliche Erfahrungen von [[Benutzer:Haku|Sven Pauli]], 5.12.2008). Das Material von Bungard ist unproblematisch; der Photolack ist ertastbar und lässt sich bei Zimmertemperatur mit nur 10 Gramm NaOH pro Liter Wasser ausgezeichnet ablösen. Ebensogut wie das Bungardprodukt ist Basismaterial der Firma ''Rademacher''.

== Belichten ==
Das ausgedruckte Platinenlayout wird seitenrichtig auf die Photoschicht der Platine gelegt. Das Layout wird mit einer Glasplatte gegen die Photoschicht gedrückt. Dazu eignen sich zb. die dünnen Gläser, die in Bilderrahmen benutzt werden. Die Photoschicht ist normalerweise mit einer Klebefolie gegen Lichteinwirkung geschützt. Die Folie muss daher abgezogen werden. 
Die auf die Platine aufgebrachte Photoschicht ist empfindlich auf UV-Licht. Im normalen Tageslicht ist nicht genug UV-Anteil enthalten um die Platine innerhalb von 10 Minuten zu belichten. Der Vorgang des Einrichtens des Layouts und des Belichtens kann daher ohne Probleme bei normalem Tageslicht oder unter Kunstlicht (Glühbirne, Leuchtstoffröhre, etc) erfolgen.

Wer superdünne Leitungsbahnen benötigt (unter 10 mil = 0.25 mm) sollte punktförmigen Lichtquellen den Vorzug geben gegenüber flächigen Lichtquellen. Bei Röhren kann man ggf. einen Teil der Röhre abdecken und dann die Belichtungszeit entsprechend verlängern.

=== Sonne ===
Die einfachste und billigste Methode ist zweifellos die Verwendung der Sonne. Wird die Platine mit der aufgelegten Folie für 10-30 Sekunden (Tests machen) in die pralle Sonne gehalten, ist sie schon belichtet. (Siehe dazu auch verschiedene Beiträge über die erfolgreiche Verwendung dieser Methode hier im Forum.)

=== UV-Lampe ===
Es gibt sogenannte ''Nitraphot''-Lampen die 250-300W haben. Damit hab ich's anfangs gemacht. Das Hauptproblem dabei ist die erzeugte Wärme... Wo gibts denn vernünftige Fassungen für 300W-Birnen :). Weiter Nachteil ist die geringe Lebensdauer dieser Lampen (etwa 6 Stunden, d.h. etwa 15 Belichtungen bei einer durchschnittlichen Belichtungsdauer von locker mal 30 min - die Belichtungsdauer ist stark vom Abstand abhängig).

=== UV-Röhren ===
Ich persönlich habe mir den Luxus gegönnt und mir Ersatzlampen für die Isel Geräte besorgt. (Conrad)

* 2 x 8W Philips Röhren - ca 10cm Abstand - 3 x Overhead-Folie übereinander => ca 5 Minuten
* 4 x 8W Ersatzröhren für die Reichelt-Belichtungsgeräte - ca 12 cm - Transparentpapier => 7-8 Minuten

* Es gibt auch UV-Röhren mit Stecksockel für Energiesparlampen mit Maximum im UV-Bereich, z.B. Osram DULUX S BLUE UVA /78, EAN 4008321198938 in 9 Watt (die Lampe mit der Farbe /71 ist nicht gut geeignet). Die kann man einfach in viele Schreibtischlampen stecken.
* Belichtungszeit für die 9-Watt-Röhre: 30 Minuten bei 10 cm Abstand, 60 Minuten bei 15 cm Abstand, 2 mm Glasabdeckung, Reprofilm von Bauriedl und photopositives Original-Bungard.
* Gibt es mit 2-pol. Sockel G23 in 7, 9 und 11 Watt und mit 4-pol. Sockel 2G11 in 18 Watt. Bezug z.B. über mercateo.com, dort gibt es auch ein passendes Vorschaltgerät mit Fassung G23, EAN 4000870884003

[[Betrieb UV-Röhren]]

=== UV-LEDs ===
Durch ihr schmales Spektrum eignen sich LEDs sehr gut zum belichten. Den Nachteil des geringen Öffnungswinkels kann man durch Transparentpapier über den LEDs und unter der Glasscheibe ausgleichen. Als Belohnung erhält man ein deutlich paralleleres Licht. Es entstehen keine unscharfen Bereiche wie zwischen UV-Röhren wenn diese zu weit auseinander sind.

Wichtig ist eine gute (blickdichte!) Vorlage. Die Belichtungszeiten können bis zu 10 Minuten betragen. (Zweckform Avery Transparentfolie, Bundgard Platinen, Canon Pixma iP4500 mit original Tinte)

Preislich sind LEDs etwa vergleichbar mit UV-Röhren. Die Resultate insbesondere bei feinen Strukturen sind jedoch besser.

Als Raster ist bei 5mm LEDs 15mm zu empfehlen. Eine Doppelkarte benötigt somit knapp 150 LEDs. Der Abstand zur Vorlage kann je nach Öffnungswinkel der LEDs etwa 4cm betragen. Je heller die LEDs sind, desto schneller geht die Belichtung.

Als Zusatz kann man mit weißen LEDs eine kleine Durchlichteinheit integrieren.

=== Baustrahler ===
ACHTUNG: Baustrahler werden sehr heiss!
Geht ganz gut für Platinen, die maximal so groß wie die Scheibe des Scheinwerfers sind (sollte etwa der projizierten Fläche des Reflektors entsprechen). Bei größeren wird es schwierig, da die Lichtquelle annähernd Punkt- oder Strichförmig ist und man dann Versatzprobleme bekommt. Ich habe meine Erfahrungen mit einem 500 Watt Modell gesammelt. Der Abstand sollte zwecks erträglichen Belichtungszeiten ca. 20cm betragen. Dabei ist darauf zu achten, dass 500W kein Pappenstiel sind und mir am Anfang schon mal die Fotoschicht verschmort haben. Das Problem wurde dann durch Kühlung mittels eines kleinen PC-Lüfters gelöst. Bei so geringen Abständen zur Glasscheibe sollte man jedoch unbedingt darauf achten, dass sich absolut KEINE BRENNBAREN MATERIALIEN davor befinden. Für die Fixierung der Belichtungsvorlage haben sich bei mir CD-Hüllen bewährt, aus denen das schwarze Innere entfernt wurde (das würde sich sowieso nur unnötig aufheizen, daher nur klare Hüllen OHNE Inlays oder Bedruckten Flächen nehmen!). Um einen ausreichenden Anpressdruck zu gewährleisten, kommen noch ein paar Zellstofftaschentücher unter die Platine (die halten zur Not auch höhere Temperaturen aus, im Gegensatz zu z. B. Schaumstoff). Die Belichtungszeit hat sich je nach Basismaterial zu 8-15min ergeben, wobei eine leichte Überbelichtung selten geschadet hat. Die erzielten Ergebnisse waren bisher immer zufriedenstellend, wobei ich nur Strukturen bis 1mm hatte. Die Kanten sehen aber ziemlich scharf aus, es geht also wahrscheinlich noch etwas feiner.

=== Leuchtstoffröhren ===
Auch Leuchtstoffröhren können benutzt werden um Platinen zu belichten. Bei einem Abstand von 10 cm benötigt man eine Belichtungszeit von in etwa einer halben Stunde. Zur Not kann es auch kurz die Schreibtischlampe sein oder für Massenbelichtungen auch eine 1m Stablampe.

==Entwickeln==
Entwickeln kann man mit sogenanntem Ätznatron (Natriumhydroxid, NaOH). Die übliche Konzentration beträgt ca. 10g/l, eher darunter, falls man die Zeit übersehen sollte und man etwas unterentwickeln muss.

Typische Werte:
* 10-15 g Entwickler pro 1 Liter Wasser
* Arbeitstemperatur ca. 20 °C
* ca. 1 Min. Entwicklungszeit (bei korrekter Belichtung)

Die Luxus-Variante gibt es bei Conrad in Form von Bungard-Entwickler. Ein Säckchen für einen Liter Entwickler. Laut Bungard ist die unbelichtete Beschichtung einige Minuten gegen den Entwickler resistent. Der Entwickler muss aber mindestens Zimmertemperatur haben, sonst dauert's ewig :)

Die belichtete Platine wird in eine Schale mit Entwicklerlösung gegeben. Nach kurzer Zeit sieht man einen 'Schleier', der sich von den belichteten Stellen der Platine hebt. Bewegt man die Platine in der Lösung, kommt wieder frischer, unverbrauchter Entwickler auf die Photoschicht. Zu diesem Zeitpunkt kann man die Bahnen meistens schon erahnen. Hält man die Platine im richtigen Winkel zu einer Lichtquelle, so kann man die übrig gebliebene Photoschicht in Form der Leiterbahnen auf der Platine sehen.

Manchmal sieht man richtiggehend, dass an einigen Stellen die Photoschicht noch nicht restlos abgelöst wurde. In dem Fall kann man ganz einfach mit einem (nicht zu harten) Pinsel über die Platine streichen und so der hartnäckigen Photoschicht zu Leibe rücken.

Ist die Platine fertig entwickelt, wird sie mit Wasser abgespült. Das Verschleppen von Entwicklerlösung in die Ätzlösung ist zu vermeiden, da der Entwickler chemisch mit der Ätzlösung reagiert.

Nach dem erfolgreichen Entwickeln sollte die Platine einer Sichtkontrolle unterzogen werden. Besonders dünne Leiterbahnen werden auf Unterbrechungen hin geprüft. Jetzt ist noch Zeit, diese Fehler zu beheben.

Sind einige hartnäckige Lackstellen stehen geblieben, kann man versuchen, den Lack mit einem kleinen Messerchen abzuschaben. Wenn dabei das darunterliegende Kupfer beschädigt wird, ist das nicht schlimm, da es später sowieso weggeätzt wird. Speziell die Zwischenräume zwischen IC-Pins verdienen erhöhte Aufmerksamkeit, insbesondere wenn zwischen zwei Pins noch eine Leiterbahn durchgeführt wurde.

Das Gegenteil davon sind Unterbrechungen in Leiterbahnen oder nicht gewollte Löcher in größeren Flächen. Mit einem wasserfesten Edding (gewöhnliche Filz- oder Bleistifte sind dazu nicht geeignet!) lassen sich solche Fehler beheben.

==Ätzen==

Der Vorgang des Ätzens dient dazu, die nicht von der Lackschicht geschützten Kupferbereiche aufzulösen, sodaß letztendlich aus der durchgehenden Kupferschicht die eigentlichen Leiterbahnen entstehen.
Im Prinzip wird dabei die belichtete und entwickelte Platine in eine Ätzlösung gegeben, die das Kupfer chemisch umsetzt und so auflöst.

Profis verwenden dafür eigene Ätzmaschinen bzw. Küvetten in die die Platine eingehängt wird. Häufig ist in diesen Aufbauten auch eine Heizung bzw. eine Durchlüftung eingebaut. Die Heizung beschleunigt den Vorgang des Ätzens, während die Durchlüftung dafür sorgt, dass die Ätzlösung in Bewegung bleibt und so immer frische Ätzlösung an das Kupfer gelangt.

Für die ersten Versuche kann man sich aber durchaus mit einer einfachen Kunststoffschale behelfen, die gerade groß genug ist, dass die Platine darin liegen kann. In diese Schale füllt man gerade soviel Ätzlösung ein, dass die Platine gut bedeckt ist. Mit einer Kunststoffpinzette oder einem sonstigen Arbeitsbehelf bewegt man die Platine ab und an in der Lösung um eine Umwälzung der Ätzlösung zu erreichen.

Wird die fertig entwickelte Platine in die Ätzlösung eingelegt, dann sollte man bereits nach ein paar Sekunden eine deutliche Verfärbung der freiliegenden Kupferschicht wahrnehmen. Das Kupfer erscheint matter und deutlich röter. Ist dies an einigen Stellen nicht der Fall, dann ist dies meist ein Hinweis darauf, dass an dieser Stelle die Photoschicht noch nicht vollständig entfernt wurde. Entweder die Platine noch einmal in die Entwicklerlösung und die restliche Photoschicht durch Reiben mit dem Finger entfernen oder aber den Resten der Photoschicht mit einem Messer und einer Kratztechnik zu Leibe rücken.

===mit Ammoniumpersulfat/Natriumpersulfat===
Ammonium- oder Natriumperoxodisulfat (Handelsnamen: Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Feinätzmittel) ist wohl das am weitesten verbreitete Ätzmittel. Es liefert gute Ergebnisse und ist im Vergleich zu Salzsäure/Salpetersäure nicht so aggressiv und es ist sauberer als Eisen-3-Chlorid. Natriumpersulfat sollte aufgrund seiner etwas geringeren Giftigkeit in Gewässern der Vorzug gegenüber Ammoniumpersulfat gegeben werden.

Typische Werte:
* 200-250 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser
* 40-50 °C Arbeitstemperatur
* 5-25 Minuten Ätzzeit bei 35 µm Kupferschicht

===mit Eisen-III-Chlorid===
Mit Eisen-III-Chlorid ätzt es sich gut. Die Ätzlösung sollte etwas angewärmt werden. Nach etwa 10 Minuten ist die Platine fertig. Hier ist gut entwickeltes Material nötig, sonst sind die dünnen Konturen schnell weggeätzt. 
Besonders beachten sollte man, dass Eisen-III-Chlorid hässliche gelb-orange Flecken verursacht. Sowohl auf der Haut als auch auf Kleidungsstücken. Während die Flecken auf der Haut nach ein paar Tagen (!) wieder verschwinden, gehen sie aus Kleidungsstücken nur mit speziellem Fleckenentferner (Bezugsquelle: www.octamex.de) raus.

Typische Werte:
* 800 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser (gibt 1,4 l Lösung)
* ab 20 °C, besser 40-50°C Arbeitstemperatur
* Ätzdauer ab 1,5 Min. möglich

=== mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid ===
Mischung 1 Teil HCl, 1 Teil H2O2, 2 Teile H2O geht suppi (würd ich mir nicht traun mit hochkonzentrierter.. lieber die Säure unter 20% bringen und nach Bedarf H2O2 dazu tun)

Eine frühere Empfehlung der "Kontakt-Chemie" für Positiv 20 lautet: 200 ml 33%-Salzsäure, 30 ml 30%-Wasserstoffperoxid und der Rest (=770 ml) Wasser.

Lagern sollt man die Mischung in einem nicht gasdichten Behälter, der in einem gasdichten dehnbaren Behälter steht (z.B. Marmeladenglas mit Loch im Deckel; in einer gut verschlossenen Plastiktüte). Alles andere führt früher oder später zu einer Sauerei.

Wenn nach längerer Pause wieder geätzt werden soll, muss ggf. etwas H2O2 nachgefüllt werden,d a sich dieses zersetzen kann.

Erwärmung des Ätzmittelbades beschleunigt sowohl das Ätzen als auch die "Alterung" des Ätzmittel bzw. das Zersetzen des H2O2 in H2O und O2.

=== mit Salpetersäure ===

Geht ähnlich gut wie mit Salzsäure, nur will nicht jeder einem das Zeug in die Hand geben... => lieber Salzsäure! Möglich sind Zeiten von <1min bis 10min.. je nach Konzentration, dabei sollte man tunlichst im freien arbeiten wegen Stickoxid bildung.

= Nachbehandlung =

== Entfernung des Fotolacks ==

Der Fotolack von Bungard-Platinen ist schlecht durchlötbar und wird im allgemeinen entfernt.

Dazu gibt es verschiedene Methoden:

* Mechanisch mit '''Stahlwolle''' reinigen (ist das Einfachste meiner Meinung nach). Oder von Reichelt: BIB NHP 11 Schleifvlies-Handbogen, mittel 0,72 €

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen, indem man die fertig geätzte Platine noch einmal für längere Zeit belichtet und nochmals entwickelt, sodass der restliche Lack abgelöst wird. Eine halbe Stunde Tageslicht klappt gut. Auf der Webseite von Bungard ist beschrieben, wie man diese Methode benutzen kann, um quasi "für umme" eine Lötstoppmaske herzustellen, interessant!

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen ohne zu belichten, wenn man einen weiteren Entwickler benutzt, den man 10mal so stark ansetzt wie empfohlen.

* Bestimmte Lösemittel wie Spiritus, Isopropanol, Nagellackentferner oder Aceton (Bestandteil von Nagellackentferner),... lösen den Fotolack ebenfalls. Lösemittel entfetten die Platine gleichzeitig.

== Oxidationsschutz ==

Die gereinigte Platine wird bei geplanter Lagerung mit einem Oxidationsschutz versehen.

Dazu kann man die blanken Kupferstellen

* mit Lötlack einsprühen oder

* mit einer Lösung von Kolophonium (oder auch Saupech genannt) in Nitroverdünnung (oder Alkohol) einsprühen. Das soll billiger sein und die gleiche Wirkung wie Lötlack erzielen oder

* die Platine verzinnen (s.u.)

== Verzinnen ==

Um schön glänzende Platinen zu bekommen, kann man die Platine auch mit Lötpaste einschmieren und mit einem Heißluft-Fön bearbeiten. Dafür braucht man aber etwas Übung um die Platine nicht zu heiß zu machen und die richtige Menge Paste aufzutragen.

Die teurere aber einfachere, genauere und saubere Möglichkeit sind chemische Verzinnungsbäder (bspw. Seno Glanz-Zinnbad oder Bungard SUR-TIN) : Platine reinlegen, einige Minuten warten, abspülen, fertig.

= Entsorgung =

Egal welches Ätzmittel, kupferhaltige Lösungen dürfen nicht ins Abwasser gegeben werden. Kupfer ist ein Zellgift, wenn ihr genug davon ins Abwasser schüttet (und "genug" muss garnicht so viel sein) bringt ihr damit das biologische Klärbecken der Kläranlage in eurer Stadt um. Nicht so gut.

Besser ist es daher, alles Kupferhaltige in einem Behälter zu sammeln, und baldmöglichst bei der Entsorgungsstelle/Sondermüllannahme/Entsorgungsmobil o.Ä. euerer Stadt oder eures Kreises abzugeben. Kleinmengen werden da in der Regel kostenlos angenommen. Nicht vergessen den Sammelbehälter zu beschriften (z. B. "Wässrige FeCl3-Lösung, kupferhaltig"), damit ihr und später die Sammelstelle wissen was drin ist.

Vorsicht bei Peroxiden/Persulfaten/Perphosphaten: Lösungen geben mit der Zeit Sauerstoff ab, daher die Sammelbehälter nicht Luftdicht verschließen, sonst besteht Berstgefahr.

[[Category:Platinen]]

Platinenherstellung mit der Photo-Positiv-Methode

2010-05-19T09:45:30Z

Tapy: /* mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid */

Welche Software man zum Zeichnen nimmt ist Geschmackssache. Darum gehts gleich zum Drucken ;)

= Drucken =

Generell muss so gedruckt werden, dass die bedruckte Seite am Kupfer aufliegt. Sonst bekommt man keine schönen randscharfen Bahnen hin. Auch ist es vorteilhaft, im Layout einen Text in Spiegelschrift mit aufzunehmen. Dadurch kann unmittelbar überprüft werden, ob das Layout auch seitenrichtig auf die Platine gelegt ist.

Am Besten druckt man sich das ganze mit niedriger Qualität auf Papier aus und schaut, ob alles wie gewünscht erscheint (Masseflächen, Beschriftung, Pass-Marken,...)

Weiters noch die Einstellungen um schöne, schwarze Ausdrucke zu bekommen.

== Druckeinstellungen ==

=== Target ===
In Target sollte man folgendes einschalten...

* hart schwarz-weiß

===Eagle===

* black
* solid

== Druckmedium ==

=== Transparentpapier ===

Wenn die Tinte passt, bekommt man auch auf Transparentpapier gute Ergebnisse (zumindest mit meinem alten HP).

Mit einem Laserdrucker (Kyocera-Mita FS1020D, Auflösung 1200x1200 dpi) sind auf Transparentpapier Leiterbahnen mit 0.4mm Breite problemlos möglich

=== Normalpapier ===

Wenn nur bedrahtete Bauteile auf dem PCB und die Leiterbahnen auch schön breit sind, gibt es keinen Grund nicht normales Papier zu verwenden... man muss nur eine lange Belichtungszeiten einplanen... ggf. dünneres Papier probieren (<math>40g/m^2</math>) ;)
Man kann das Papier etwas transparenter machen, wenn man es einölt (oder kommerzielle Produkte wie Pausklar 21 verwendet).
Wenn man die richtige Belichtungszeit genau trifft, sind sogar 10mil-Bahnen und TQFPs möglich.

=== Transparentfolie ===

Für feine Layouts mit Tintenstrahl-Drucker ist Inkjet-Folie meiner Meinung nach am Besten geeignet.

Epson C44Ux mit Nachbau-Tinte von Conrad auf Zweckform-Folie 2503 und 2304 (hat einen weißen Streifen damit der Ducker die Folie erkennt) gibt es keine Probleme.

Eventuell ist es besser in den Druckereinstellungen als Druckmedium Photopapier statt Inkjet Folie auszuwählen um eine bessere Deckung zu erreichen.

Unter Windows ist der Drucker auf ''Premium Glossy Photo Paper'' Foto zu stellen - unter Linux ''Premium Glossy Photo Paper'' und die Auflösung auf ''1440x720''.

Das Layout muss 2-3 mal ausgedruckt und übereinander gelegt werden, damit man keine kleinen Löcher hat.

Mit Laserdruck auf Klarsichtfolie erzielt man schlechte Ergebnisse, auf matter Folie hingegen reicht schon ein Ausdruck auf einer Folie.

Mit dem Verzug der Folien beim Laserdruck hat man kein Problem, wenn man die Folie
zweimal bedruckt: Einmal mit einer leeren Seite, danach mit dem Layout.
Wenn man dann Vor- und Rückseite zusammen auf eine A4-Folie druckt,
hatte ich bislang noch keine Probleme mit Verzug (ich mache allerdings
auch immer extra-große-Vias noch aus Tonertransferzeiten) ([http://www.mikrocontroller.net/topic/122757#1132464]).

== Tonerverdichter ==

Bei Ausdrucken mit einem '''Laserdrucker''', kann man den Ausdruck mit einem Tonerverdichter
behandeln. Dabei werden noch vorhandene feinste Löcher im Toner lichtdicht geschlossen ([http://www.mikrocontroller.net/topic/124198]).

Bei Do-it-yourself Versuchen mit Lösemitteln als ''DIY-Tonerverdichter'' sollte man sich nicht nur an der Preisersparnis orientieren, sondern auch Gefährlichkeit (Brennbarkeit, Giftigkeit) und Geruchsbelästigung berücksichtigen.

== Professionelle Filme ==

Super Ergebnisse erreicht man sicher mit professionell hergestellten Filmen. Und das ist billiger als man glaubt! Zudem ist die Auflösung und Randschärfe mit Repro-Film viel besser: Bauriedl belichtet mit 2400 DPI. Ein Reprofilm hat auch eine viel höhere Lichtdichtigkeit an den schwarzen Stellen: Schwarz ist wirklich Schwarz und nicht Dunkelgrau wie bei vielen Laserdruckern. Dadurch steigt die Toleranz gegenüber Fehlbelichtungen. Die Leiterbahnen werden gestochen scharf, Bahnen mit 8 mil (0.2 mm) sind ohne weiteres möglich, damit kann man locker zwischen den Anschlüssen eines IC im SOIC-Gehäuse durchfahren.

http://cadgrafik-bauriedl.de/leiterplattenfilme.htm

= Fertigung =

Die Fertigung teilt sich auf in Belichten, Entwickeln und das Ätzen... Naturgemäß muss man dabei teilweise mit gefährlichen Chemikalien umgehen.

'''Bitte informiert Euch vorher genau über die verwendeten Chemikalien und den sicheren Umgang damit!'''

Eine gute Quelle dafür ist die [http://www.hvbg.de/d/bia/fac/stoffdb/ GESTIS-Stoffdatenbank] (Gefahrstoffinformationssystem der gewerblichen Berufsgenossenschaften). 
Generell gilt beim Umgang mit Chemikalien:
* Darauf achten, dass keine Flüssigkeiten in die Augen oder die Schleimhäute gelangen. Das klingt jetzt banal, aber ein einfaches Augenreiben kann schon genügen um kleine Mengen Chemikalien z. B. in die Augen zu verschleppen. Also: Wenn die Nase juckt, zuerst die Hände waschen
* Nicht nebenbei essen. Der Grund dafür ist derselbe wie der vorhergehende. Es ist praktisch unvermeidlich, dass man kleine Mengen Chemikalien an den Händen hat.
* Alte Kleidung tragen. Wiederrum: Selbst bei größter Vorsicht kann es schnell mal passieren, das man einen Tropfen einer Lösung an die Kleidung bekommt. Spätestens beim nächsten Waschgang quittiert die Designer-Jeans dies mit einem Loch.
* Nach Beendigung der Arbeit, die Arbeitsfläche mit einem feuchten Lappen abwischen. Behälter gleich auswaschen!

Allerdings muss man auch nicht übertreiben. Wenn man sich an diese einfachen Regeln hält, ist Platinen entwickeln und ätzen auch nicht gefährlicher als Tee kochen.

Der grundsätzliche Arbeitsablauf umfasst folgende Schritte
* Belichten der Platine: Das Layout wird vom Ausdruck auf die Photoschicht der Platine übertragen
* Entwickeln der Photoschicht: Die belichteten Stellen der Photoschicht werden abgelöst. Die unbelichteten Stellen bleiben übrig und bilden so eine Schutzschicht, die das Kupfer während des Ätzens schützt.
* Ätzen der Kupferschicht: Die nun freiliegenden Kupferteile der Platine werden weggeätzt. Übrig bleiben die Teile, die von der restlichen Photoschicht abgedeckt werden.

== Vorbemerkungen zum verwendeten Material ==
* '''Chemikalien:''' Die benötigten Chemikalien sind insoweit unproblematisch, als dass sie prinzipiell kein Haltbarkeitsdatum haben, welches überschritten werden könnte, sie aber durch unsachgemäße Handhabung durchaus unbrauchbar werden. Insbesondere Natriumhydroxid ist hygroskopisch, d.h. es zieht Wasser aus der Luft. Außerdem bildet sich mit dem in der Luft enthaltenem Kohlendioxyd doppeltkohlensaures Natron (=Speisesoda), sodass es stets luftdicht aufbewahrt werden sollte. Für eine angesetzte NaOH-Lösung gilt gleiches, da ansonsten die Konzentration der Lösung kontinuierlich sinkt.
* '''Basismaterial:''' Reichelt bietet dieses von ''ProMa'' sowie von ''Bungard'' an. Von ersterem ist ausdrücklich abzuraten; die Qualität leidet an einer zu dünnen Photolackschicht -- ein Kompromiss aus ausreichender Belichtungsdauer (fängt mit 4x8 Watt UV-Röhren bei rund 3cm Abstand bei etwa 40 Sekunden an), Vorlagenstärke (der Lack ist unglaublich empfindlich; bei einer Folienlage sind die Bahnen des Druckkopfes zu erkennen) und Konzentration des Entwicklers (bei Zimmertemperatur 15-20 Gramm NaOH pro Liter) lässt sich schwer bis gar nicht finden (persönliche Erfahrungen von [[Benutzer:Haku|Sven Pauli]], 5.12.2008). Das Material von Bungard ist unproblematisch; der Photolack ist ertastbar und lässt sich bei Zimmertemperatur mit nur 10 Gramm NaOH pro Liter Wasser ausgezeichnet ablösen. Ebensogut wie das Bungardprodukt ist Basismaterial der Firma ''Rademacher''.

== Belichten ==
Das ausgedruckte Platinenlayout wird seitenrichtig auf die Photoschicht der Platine gelegt. Das Layout wird mit einer Glasplatte gegen die Photoschicht gedrückt. Dazu eignen sich zb. die dünnen Gläser, die in Bilderrahmen benutzt werden. Die Photoschicht ist normalerweise mit einer Klebefolie gegen Lichteinwirkung geschützt. Die Folie muss daher abgezogen werden. 
Die auf die Platine aufgebrachte Photoschicht ist empfindlich auf UV-Licht. Im normalen Tageslicht ist nicht genug UV-Anteil enthalten um die Platine innerhalb von 10 Minuten zu belichten. Der Vorgang des Einrichtens des Layouts und des Belichtens kann daher ohne Probleme bei normalem Tageslicht oder unter Kunstlicht (Glühbirne, Leuchtstoffröhre, etc) erfolgen.

Wer superdünne Leitungsbahnen benötigt (unter 10 mil = 0.25 mm) sollte punktförmigen Lichtquellen den Vorzug geben gegenüber flächigen Lichtquellen. Bei Röhren kann man ggf. einen Teil der Röhre abdecken und dann die Belichtungszeit entsprechend verlängern.

=== Sonne ===
Die einfachste und billigste Methode ist zweifellos die Verwendung der Sonne. Wird die Platine mit der aufgelegten Folie für 10-30 Sekunden (Tests machen) in die pralle Sonne gehalten, ist sie schon belichtet. (Siehe dazu auch verschiedene Beiträge über die erfolgreiche Verwendung dieser Methode hier im Forum.)

=== UV-Lampe ===
Es gibt sogenannte ''Nitraphot''-Lampen die 250-300W haben. Damit hab ich's anfangs gemacht. Das Hauptproblem dabei ist die erzeugte Wärme... Wo gibts denn vernünftige Fassungen für 300W-Birnen :). Weiter Nachteil ist die geringe Lebensdauer dieser Lampen (etwa 6 Stunden, d.h. etwa 15 Belichtungen bei einer durchschnittlichen Belichtungsdauer von locker mal 30 min - die Belichtungsdauer ist stark vom Abstand abhängig).

=== UV-Röhren ===
Ich persönlich habe mir den Luxus gegönnt und mir Ersatzlampen für die Isel Geräte besorgt. (Conrad)

* 2 x 8W Philips Röhren - ca 10cm Abstand - 3 x Overhead-Folie übereinander => ca 5 Minuten
* 4 x 8W Ersatzröhren für die Reichelt-Belichtungsgeräte - ca 12 cm - Transparentpapier => 7-8 Minuten

* Es gibt auch UV-Röhren mit Stecksockel für Energiesparlampen mit Maximum im UV-Bereich, z.B. Osram DULUX S BLUE UVA /78, EAN 4008321198938 in 9 Watt (die Lampe mit der Farbe /71 ist nicht gut geeignet). Die kann man einfach in viele Schreibtischlampen stecken.
* Belichtungszeit für die 9-Watt-Röhre: 30 Minuten bei 10 cm Abstand, 60 Minuten bei 15 cm Abstand, 2 mm Glasabdeckung, Reprofilm von Bauriedl und photopositives Original-Bungard.
* Gibt es mit 2-pol. Sockel G23 in 7, 9 und 11 Watt und mit 4-pol. Sockel 2G11 in 18 Watt. Bezug z.B. über mercateo.com, dort gibt es auch ein passendes Vorschaltgerät mit Fassung G23, EAN 4000870884003

[[Betrieb UV-Röhren]]

=== UV-LEDs ===
Durch ihr schmales Spektrum eignen sich LEDs sehr gut zum belichten. Den Nachteil des geringen Öffnungswinkels kann man durch Transparentpapier über den LEDs und unter der Glasscheibe ausgleichen. Als Belohnung erhält man ein deutlich paralleleres Licht. Es entstehen keine unscharfen Bereiche wie zwischen UV-Röhren wenn diese zu weit auseinander sind.

Wichtig ist eine gute (blickdichte!) Vorlage. Die Belichtungszeiten können bis zu 10 Minuten betragen. (Zweckform Avery Transparentfolie, Bundgard Platinen, Canon Pixma iP4500 mit original Tinte)

Preislich sind LEDs etwa vergleichbar mit UV-Röhren. Die Resultate insbesondere bei feinen Strukturen sind jedoch besser.

Als Raster ist bei 5mm LEDs 15mm zu empfehlen. Eine Doppelkarte benötigt somit knapp 150 LEDs. Der Abstand zur Vorlage kann je nach Öffnungswinkel der LEDs etwa 4cm betragen. Je heller die LEDs sind, desto schneller geht die Belichtung.

Als Zusatz kann man mit weißen LEDs eine kleine Durchlichteinheit integrieren.

=== Baustrahler ===
ACHTUNG: Baustrahler werden sehr heiss!
Geht ganz gut für Platinen, die maximal so groß wie die Scheibe des Scheinwerfers sind (sollte etwa der projizierten Fläche des Reflektors entsprechen). Bei größeren wird es schwierig, da die Lichtquelle annähernd Punkt- oder Strichförmig ist und man dann Versatzprobleme bekommt. Ich habe meine Erfahrungen mit einem 500 Watt Modell gesammelt. Der Abstand sollte zwecks erträglichen Belichtungszeiten ca. 20cm betragen. Dabei ist darauf zu achten, dass 500W kein Pappenstiel sind und mir am Anfang schon mal die Fotoschicht verschmort haben. Das Problem wurde dann durch Kühlung mittels eines kleinen PC-Lüfters gelöst. Bei so geringen Abständen zur Glasscheibe sollte man jedoch unbedingt darauf achten, dass sich absolut KEINE BRENNBAREN MATERIALIEN davor befinden. Für die Fixierung der Belichtungsvorlage haben sich bei mir CD-Hüllen bewährt, aus denen das schwarze Innere entfernt wurde (das würde sich sowieso nur unnötig aufheizen, daher nur klare Hüllen OHNE Inlays oder Bedruckten Flächen nehmen!). Um einen ausreichenden Anpressdruck zu gewährleisten, kommen noch ein paar Zellstofftaschentücher unter die Platine (die halten zur Not auch höhere Temperaturen aus, im Gegensatz zu z. B. Schaumstoff). Die Belichtungszeit hat sich je nach Basismaterial zu 8-15min ergeben, wobei eine leichte Überbelichtung selten geschadet hat. Die erzielten Ergebnisse waren bisher immer zufriedenstellend, wobei ich nur Strukturen bis 1mm hatte. Die Kanten sehen aber ziemlich scharf aus, es geht also wahrscheinlich noch etwas feiner.

=== Leuchtstoffröhren ===
Auch Leuchtstoffröhren können benutzt werden um Platinen zu belichten. Bei einem Abstand von 10 cm benötigt man eine Belichtungszeit von in etwa einer halben Stunde. Zur Not kann es auch kurz die Schreibtischlampe sein oder für Massenbelichtungen auch eine 1m Stablampe.

==Entwickeln==
Entwickeln kann man mit sogenanntem Ätznatron (Natriumhydroxid, NaOH). Die übliche Konzentration beträgt ca. 10g/l, eher darunter, falls man die Zeit übersehen sollte und man etwas unterentwickeln muss.

Typische Werte:
* 10-15 g Entwickler pro 1 Liter Wasser
* Arbeitstemperatur ca. 20 °C
* ca. 1 Min. Entwicklungszeit (bei korrekter Belichtung)

Die Luxus-Variante gibt es bei Conrad in Form von Bungard-Entwickler. Ein Säckchen für einen Liter Entwickler. Laut Bungard ist die unbelichtete Beschichtung einige Minuten gegen den Entwickler resistent. Der Entwickler muss aber mindestens Zimmertemperatur haben, sonst dauert's ewig :)

Die belichtete Platine wird in eine Schale mit Entwicklerlösung gegeben. Nach kurzer Zeit sieht man einen 'Schleier', der sich von den belichteten Stellen der Platine hebt. Bewegt man die Platine in der Lösung, kommt wieder frischer, unverbrauchter Entwickler auf die Photoschicht. Zu diesem Zeitpunkt kann man die Bahnen meistens schon erahnen. Hält man die Platine im richtigen Winkel zu einer Lichtquelle, so kann man die übrig gebliebene Photoschicht in Form der Leiterbahnen auf der Platine sehen.

Manchmal sieht man richtiggehend, dass an einigen Stellen die Photoschicht noch nicht restlos abgelöst wurde. In dem Fall kann man ganz einfach mit einem (nicht zu harten) Pinsel über die Platine streichen und so der hartnäckigen Photoschicht zu Leibe rücken.

Ist die Platine fertig entwickelt, wird sie mit Wasser abgespült. Das Verschleppen von Entwicklerlösung in die Ätzlösung ist zu vermeiden, da der Entwickler chemisch mit der Ätzlösung reagiert.

Nach dem erfolgreichen Entwickeln sollte die Platine einer Sichtkontrolle unterzogen werden. Besonders dünne Leiterbahnen werden auf Unterbrechungen hin geprüft. Jetzt ist noch Zeit, diese Fehler zu beheben.

Sind einige hartnäckige Lackstellen stehen geblieben, kann man versuchen, den Lack mit einem kleinen Messerchen abzuschaben. Wenn dabei das darunterliegende Kupfer beschädigt wird, ist das nicht schlimm, da es später sowieso weggeätzt wird. Speziell die Zwischenräume zwischen IC-Pins verdienen erhöhte Aufmerksamkeit, insbesondere wenn zwischen zwei Pins noch eine Leiterbahn durchgeführt wurde.

Das Gegenteil davon sind Unterbrechungen in Leiterbahnen oder nicht gewollte Löcher in größeren Flächen. Mit einem wasserfesten Edding (gewöhnliche Filz- oder Bleistifte sind dazu nicht geeignet!) lassen sich solche Fehler beheben.

==Ätzen==

Der Vorgang des Ätzens dient dazu, die nicht von der Lackschicht geschützten Kupferbereiche aufzulösen, sodaß letztendlich aus der durchgehenden Kupferschicht die eigentlichen Leiterbahnen entstehen.
Im Prinzip wird dabei die belichtete und entwickelte Platine in eine Ätzlösung gegeben, die das Kupfer chemisch umsetzt und so auflöst.

Profis verwenden dafür eigene Ätzmaschinen bzw. Küvetten in die die Platine eingehängt wird. Häufig ist in diesen Aufbauten auch eine Heizung bzw. eine Durchlüftung eingebaut. Die Heizung beschleunigt den Vorgang des Ätzens, während die Durchlüftung dafür sorgt, dass die Ätzlösung in Bewegung bleibt und so immer frische Ätzlösung an das Kupfer gelangt.

Für die ersten Versuche kann man sich aber durchaus mit einer einfachen Kunststoffschale behelfen, die gerade groß genug ist, dass die Platine darin liegen kann. In diese Schale füllt man gerade soviel Ätzlösung ein, dass die Platine gut bedeckt ist. Mit einer Kunststoffpinzette oder einem sonstigen Arbeitsbehelf bewegt man die Platine ab und an in der Lösung um eine Umwälzung der Ätzlösung zu erreichen.

Wird die fertig entwickelte Platine in die Ätzlösung eingelegt, dann sollte man bereits nach ein paar Sekunden eine deutliche Verfärbung der freiliegenden Kupferschicht wahrnehmen. Das Kupfer erscheint matter und deutlich röter. Ist dies an einigen Stellen nicht der Fall, dann ist dies meist ein Hinweis darauf, dass an dieser Stelle die Photoschicht noch nicht vollständig entfernt wurde. Entweder die Platine noch einmal in die Entwicklerlösung und die restliche Photoschicht durch Reiben mit dem Finger entfernen oder aber den Resten der Photoschicht mit einem Messer und einer Kratztechnik zu Leibe rücken.

===mit Ammoniumpersulfat/Natriumpersulfat===
Ammonium- oder Natriumperoxodisulfat (Handelsnamen: Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Feinätzmittel) ist wohl das am weitesten verbreitete Ätzmittel. Es liefert gute Ergebnisse und ist im Vergleich zu Salzsäure/Salpetersäure nicht so aggressiv und es ist sauberer als Eisen-3-Chlorid. Natriumpersulfat sollte aufgrund seiner etwas geringeren Giftigkeit in Gewässern der Vorzug gegenüber Ammoniumpersulfat gegeben werden.

Typische Werte:
* 200-250 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser
* 40-50 °C Arbeitstemperatur
* 5-25 Minuten Ätzzeit bei 35 µm Kupferschicht

===mit Eisen-III-Chlorid===
Mit Eisen-III-Chlorid ätzt es sich gut. Die Ätzlösung sollte etwas angewärmt werden. Nach etwa 10 Minuten ist die Platine fertig. Hier ist gut entwickeltes Material nötig, sonst sind die dünnen Konturen schnell weggeätzt. 
Besonders beachten sollte man, dass Eisen-III-Chlorid hässliche gelb-orange Flecken verursacht. Sowohl auf der Haut als auch auf Kleidungsstücken. Während die Flecken auf der Haut nach ein paar Tagen (!) wieder verschwinden, gehen sie aus Kleidungsstücken nur mit speziellem Fleckenentferner (Bezugsquelle: www.octamex.de) raus.

Typische Werte:
* 800 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser (gibt 1,4 l Lösung)
* ab 20 °C, besser 40-50°C Arbeitstemperatur
* Ätzdauer ab 1,5 Min. möglich

=== mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid ===
Mischung 1 Teil HCl, 1 Teil H2O2, 2 Teile H2O geht suppi (würd ich mir nicht traun mit hochkonzentrierter.. lieber die Säure unter 20% bringen und nach Bedarf H2O2 dazu tun)

Eine frühere Empfehlung der "Kontakt-Chemie" für Positiv 20 lautet: 200 ml 33%-Salzsäure, 30 ml 30%-Wasserstoffperoxid und der Rest (=770 ml) Wasser.

Lagern sollt man die Mischung in einem nicht gasdichten Behälter, der in einem gasdichten dehnbaren Behälter steht (z.B. Marmeladenglas mit Loch im Deckel; in einer gut verschlossenen Plastiktüte). Alles andere führt früher oder später zu einer Sauerei.

Wenn nach längerer Pause wieder geätzt werden soll, muss ggf. etwas H2O2 nachgefüllt werden,d a sich dieses zersetzen kann.

Erwärmung des Ätzmittelbades beschleunigt sowohl das Ätzen als auch die "Alterung" des Ätzmittel bzw. das Zersetzen des H2O2 in H2O und O2.

=== mit Salpetersäure ===

Geht ähnlich gut wie mit Salzsäure, nur will nicht jeder einem das Zeug in die Hand geben... => lieber Salzsäure! Möglich sind Zeiten von <1min bis 10min.. je nach Konzentration, dabei sollte man tunlichst im freien arbeiten wegen Stickoxid bildung.

= Nachbehandlung =

== Entfernung des Fotolacks ==

Der Fotolack von Bungard-Platinen ist schlecht durchlötbar und wird im allgemeinen entfernt.

Dazu gibt es verschiedene Methoden:

* Mechanisch mit '''Stahlwolle''' reinigen (ist das Einfachste meiner Meinung nach). Oder von Reichelt: BIB NHP 11 Schleifvlies-Handbogen, mittel 0,72 €

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen, indem man die fertig geätzte Platine noch einmal für längere Zeit belichtet und nochmals entwickelt, sodass der restliche Lack abgelöst wird. Eine halbe Stunde Tageslicht klappt gut. Auf der Webseite von Bungard ist beschrieben, wie man diese Methode benutzen kann, um quasi "für umme" eine Lötstoppmaske herzustellen, interessant!

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen ohne zu belichten, wenn man einen weiteren Entwickler benutzt, den man 10mal so stark ansetzt wie empfohlen.

* Bestimmte Lösemittel wie Spiritus, Isopropanol, Nagellackentferner oder Aceton (Bestandteil von Nagellackentferner),... lösen den Fotolack ebenfalls. Lösemittel entfetten die Platine gleichzeitig.

== Oxidationsschutz ==

Die gereinigte Platine wird bei geplanter Lagerung mit einem Oxidationsschutz versehen.

Dazu kann man die blanken Kupferstellen

* mit Lötlack einsprühen oder

* mit einer Lösung von Kolophonium (oder auch Saupech genannt) in Nitroverdünnung (oder Alkohol) einsprühen. Das soll billiger sein und die gleiche Wirkung wie Lötlack erzielen oder

* die Platine verzinnen (s.u.)

== Verzinnen ==

Um schön glänzende Platinen zu bekommen, kann man die Platine auch mit Lötpaste einschmieren und mit einem Heißluft-Fön bearbeiten. Dafür braucht man aber etwas Übung um die Platine nicht zu heiß zu machen und die richtige Menge Paste aufzutragen.

Die teurere aber einfachere, genauere und saubere Möglichkeit sind chemische Verzinnungsbäder (bspw. Seno Glanz-Zinnbad oder Bungard SUR-TIN) : Platine reinlegen, einige Minuten warten, abspülen, fertig.

= Entsorgung =

Egal welches Ätzmittel, kupferhaltige Lösungen dürfen nicht ins Abwasser gegeben werden. Kupfer ist ein Zellgift, wenn ihr genug davon ins Abwasser schüttet (und "genug" muss garnicht so viel sein) bringt ihr damit das biologische Klärbecken der Kläranlage in eurer Stadt um. Nicht so gut.

Besser ist es daher, alles Kupferhaltige in einem Behälter zu sammeln, und baldmöglichst bei der Etntsorgungsstelle/Sondermüllannahme/Entsorgungsmobil o.Ä. euerer Stadt oder eures Kreises abzugeben. Kleinmengen werden da in der Regel kostenlos angenommen. Nicht vergessen den Sammelbehälter zu beschriften (z. B. "Wässrige FeCl3-Lösung, kupferhaltig"), damit ihr und später die Sammelstelle wissen was drin ist.

Vorsicht bei Peroxiden/Persulfaten/Perphosphaten: Lösungen geben mit der Zeit Sauerstoff ab, daher die Sammelbehälter nicht Luftdicht verschließen, sonst besteht Berstgefahr.

[[Category:Platinen]]

Platinenherstellung mit der Photo-Positiv-Methode

2010-05-19T09:43:59Z

Tapy: /* mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid */

Welche Software man zum Zeichnen nimmt ist Geschmackssache. Darum gehts gleich zum Drucken ;)

= Drucken =

Generell muss so gedruckt werden, dass die bedruckte Seite am Kupfer aufliegt. Sonst bekommt man keine schönen randscharfen Bahnen hin. Auch ist es vorteilhaft, im Layout einen Text in Spiegelschrift mit aufzunehmen. Dadurch kann unmittelbar überprüft werden, ob das Layout auch seitenrichtig auf die Platine gelegt ist.

Am Besten druckt man sich das ganze mit niedriger Qualität auf Papier aus und schaut, ob alles wie gewünscht erscheint (Masseflächen, Beschriftung, Pass-Marken,...)

Weiters noch die Einstellungen um schöne, schwarze Ausdrucke zu bekommen.

== Druckeinstellungen ==

=== Target ===
In Target sollte man folgendes einschalten...

* hart schwarz-weiß

===Eagle===

* black
* solid

== Druckmedium ==

=== Transparentpapier ===

Wenn die Tinte passt, bekommt man auch auf Transparentpapier gute Ergebnisse (zumindest mit meinem alten HP).

Mit einem Laserdrucker (Kyocera-Mita FS1020D, Auflösung 1200x1200 dpi) sind auf Transparentpapier Leiterbahnen mit 0.4mm Breite problemlos möglich

=== Normalpapier ===

Wenn nur bedrahtete Bauteile auf dem PCB und die Leiterbahnen auch schön breit sind, gibt es keinen Grund nicht normales Papier zu verwenden... man muss nur eine lange Belichtungszeiten einplanen... ggf. dünneres Papier probieren (<math>40g/m^2</math>) ;)
Man kann das Papier etwas transparenter machen, wenn man es einölt (oder kommerzielle Produkte wie Pausklar 21 verwendet).
Wenn man die richtige Belichtungszeit genau trifft, sind sogar 10mil-Bahnen und TQFPs möglich.

=== Transparentfolie ===

Für feine Layouts mit Tintenstrahl-Drucker ist Inkjet-Folie meiner Meinung nach am Besten geeignet.

Epson C44Ux mit Nachbau-Tinte von Conrad auf Zweckform-Folie 2503 und 2304 (hat einen weißen Streifen damit der Ducker die Folie erkennt) gibt es keine Probleme.

Eventuell ist es besser in den Druckereinstellungen als Druckmedium Photopapier statt Inkjet Folie auszuwählen um eine bessere Deckung zu erreichen.

Unter Windows ist der Drucker auf ''Premium Glossy Photo Paper'' Foto zu stellen - unter Linux ''Premium Glossy Photo Paper'' und die Auflösung auf ''1440x720''.

Das Layout muss 2-3 mal ausgedruckt und übereinander gelegt werden, damit man keine kleinen Löcher hat.

Mit Laserdruck auf Klarsichtfolie erzielt man schlechte Ergebnisse, auf matter Folie hingegen reicht schon ein Ausdruck auf einer Folie.

Mit dem Verzug der Folien beim Laserdruck hat man kein Problem, wenn man die Folie
zweimal bedruckt: Einmal mit einer leeren Seite, danach mit dem Layout.
Wenn man dann Vor- und Rückseite zusammen auf eine A4-Folie druckt,
hatte ich bislang noch keine Probleme mit Verzug (ich mache allerdings
auch immer extra-große-Vias noch aus Tonertransferzeiten) ([http://www.mikrocontroller.net/topic/122757#1132464]).

== Tonerverdichter ==

Bei Ausdrucken mit einem '''Laserdrucker''', kann man den Ausdruck mit einem Tonerverdichter
behandeln. Dabei werden noch vorhandene feinste Löcher im Toner lichtdicht geschlossen ([http://www.mikrocontroller.net/topic/124198]).

Bei Do-it-yourself Versuchen mit Lösemitteln als ''DIY-Tonerverdichter'' sollte man sich nicht nur an der Preisersparnis orientieren, sondern auch Gefährlichkeit (Brennbarkeit, Giftigkeit) und Geruchsbelästigung berücksichtigen.

== Professionelle Filme ==

Super Ergebnisse erreicht man sicher mit professionell hergestellten Filmen. Und das ist billiger als man glaubt! Zudem ist die Auflösung und Randschärfe mit Repro-Film viel besser: Bauriedl belichtet mit 2400 DPI. Ein Reprofilm hat auch eine viel höhere Lichtdichtigkeit an den schwarzen Stellen: Schwarz ist wirklich Schwarz und nicht Dunkelgrau wie bei vielen Laserdruckern. Dadurch steigt die Toleranz gegenüber Fehlbelichtungen. Die Leiterbahnen werden gestochen scharf, Bahnen mit 8 mil (0.2 mm) sind ohne weiteres möglich, damit kann man locker zwischen den Anschlüssen eines IC im SOIC-Gehäuse durchfahren.

http://cadgrafik-bauriedl.de/leiterplattenfilme.htm

= Fertigung =

Die Fertigung teilt sich auf in Belichten, Entwickeln und das Ätzen... Naturgemäß muss man dabei teilweise mit gefährlichen Chemikalien umgehen.

'''Bitte informiert Euch vorher genau über die verwendeten Chemikalien und den sicheren Umgang damit!'''

Eine gute Quelle dafür ist die [http://www.hvbg.de/d/bia/fac/stoffdb/ GESTIS-Stoffdatenbank] (Gefahrstoffinformationssystem der gewerblichen Berufsgenossenschaften). 
Generell gilt beim Umgang mit Chemikalien:
* Darauf achten, dass keine Flüssigkeiten in die Augen oder die Schleimhäute gelangen. Das klingt jetzt banal, aber ein einfaches Augenreiben kann schon genügen um kleine Mengen Chemikalien z. B. in die Augen zu verschleppen. Also: Wenn die Nase juckt, zuerst die Hände waschen
* Nicht nebenbei essen. Der Grund dafür ist derselbe wie der vorhergehende. Es ist praktisch unvermeidlich, dass man kleine Mengen Chemikalien an den Händen hat.
* Alte Kleidung tragen. Wiederrum: Selbst bei größter Vorsicht kann es schnell mal passieren, das man einen Tropfen einer Lösung an die Kleidung bekommt. Spätestens beim nächsten Waschgang quittiert die Designer-Jeans dies mit einem Loch.
* Nach Beendigung der Arbeit, die Arbeitsfläche mit einem feuchten Lappen abwischen. Behälter gleich auswaschen!

Allerdings muss man auch nicht übertreiben. Wenn man sich an diese einfachen Regeln hält, ist Platinen entwickeln und ätzen auch nicht gefährlicher als Tee kochen.

Der grundsätzliche Arbeitsablauf umfasst folgende Schritte
* Belichten der Platine: Das Layout wird vom Ausdruck auf die Photoschicht der Platine übertragen
* Entwickeln der Photoschicht: Die belichteten Stellen der Photoschicht werden abgelöst. Die unbelichteten Stellen bleiben übrig und bilden so eine Schutzschicht, die das Kupfer während des Ätzens schützt.
* Ätzen der Kupferschicht: Die nun freiliegenden Kupferteile der Platine werden weggeätzt. Übrig bleiben die Teile, die von der restlichen Photoschicht abgedeckt werden.

== Vorbemerkungen zum verwendeten Material ==
* '''Chemikalien:''' Die benötigten Chemikalien sind insoweit unproblematisch, als dass sie prinzipiell kein Haltbarkeitsdatum haben, welches überschritten werden könnte, sie aber durch unsachgemäße Handhabung durchaus unbrauchbar werden. Insbesondere Natriumhydroxid ist hygroskopisch, d.h. es zieht Wasser aus der Luft. Außerdem bildet sich mit dem in der Luft enthaltenem Kohlendioxyd doppeltkohlensaures Natron (=Speisesoda), sodass es stets luftdicht aufbewahrt werden sollte. Für eine angesetzte NaOH-Lösung gilt gleiches, da ansonsten die Konzentration der Lösung kontinuierlich sinkt.
* '''Basismaterial:''' Reichelt bietet dieses von ''ProMa'' sowie von ''Bungard'' an. Von ersterem ist ausdrücklich abzuraten; die Qualität leidet an einer zu dünnen Photolackschicht -- ein Kompromiss aus ausreichender Belichtungsdauer (fängt mit 4x8 Watt UV-Röhren bei rund 3cm Abstand bei etwa 40 Sekunden an), Vorlagenstärke (der Lack ist unglaublich empfindlich; bei einer Folienlage sind die Bahnen des Druckkopfes zu erkennen) und Konzentration des Entwicklers (bei Zimmertemperatur 15-20 Gramm NaOH pro Liter) lässt sich schwer bis gar nicht finden (persönliche Erfahrungen von [[Benutzer:Haku|Sven Pauli]], 5.12.2008). Das Material von Bungard ist unproblematisch; der Photolack ist ertastbar und lässt sich bei Zimmertemperatur mit nur 10 Gramm NaOH pro Liter Wasser ausgezeichnet ablösen. Ebensogut wie das Bungardprodukt ist Basismaterial der Firma ''Rademacher''.

== Belichten ==
Das ausgedruckte Platinenlayout wird seitenrichtig auf die Photoschicht der Platine gelegt. Das Layout wird mit einer Glasplatte gegen die Photoschicht gedrückt. Dazu eignen sich zb. die dünnen Gläser, die in Bilderrahmen benutzt werden. Die Photoschicht ist normalerweise mit einer Klebefolie gegen Lichteinwirkung geschützt. Die Folie muss daher abgezogen werden. 
Die auf die Platine aufgebrachte Photoschicht ist empfindlich auf UV-Licht. Im normalen Tageslicht ist nicht genug UV-Anteil enthalten um die Platine innerhalb von 10 Minuten zu belichten. Der Vorgang des Einrichtens des Layouts und des Belichtens kann daher ohne Probleme bei normalem Tageslicht oder unter Kunstlicht (Glühbirne, Leuchtstoffröhre, etc) erfolgen.

Wer superdünne Leitungsbahnen benötigt (unter 10 mil = 0.25 mm) sollte punktförmigen Lichtquellen den Vorzug geben gegenüber flächigen Lichtquellen. Bei Röhren kann man ggf. einen Teil der Röhre abdecken und dann die Belichtungszeit entsprechend verlängern.

=== Sonne ===
Die einfachste und billigste Methode ist zweifellos die Verwendung der Sonne. Wird die Platine mit der aufgelegten Folie für 10-30 Sekunden (Tests machen) in die pralle Sonne gehalten, ist sie schon belichtet. (Siehe dazu auch verschiedene Beiträge über die erfolgreiche Verwendung dieser Methode hier im Forum.)

=== UV-Lampe ===
Es gibt sogenannte ''Nitraphot''-Lampen die 250-300W haben. Damit hab ich's anfangs gemacht. Das Hauptproblem dabei ist die erzeugte Wärme... Wo gibts denn vernünftige Fassungen für 300W-Birnen :). Weiter Nachteil ist die geringe Lebensdauer dieser Lampen (etwa 6 Stunden, d.h. etwa 15 Belichtungen bei einer durchschnittlichen Belichtungsdauer von locker mal 30 min - die Belichtungsdauer ist stark vom Abstand abhängig).

=== UV-Röhren ===
Ich persönlich habe mir den Luxus gegönnt und mir Ersatzlampen für die Isel Geräte besorgt. (Conrad)

* 2 x 8W Philips Röhren - ca 10cm Abstand - 3 x Overhead-Folie übereinander => ca 5 Minuten
* 4 x 8W Ersatzröhren für die Reichelt-Belichtungsgeräte - ca 12 cm - Transparentpapier => 7-8 Minuten

* Es gibt auch UV-Röhren mit Stecksockel für Energiesparlampen mit Maximum im UV-Bereich, z.B. Osram DULUX S BLUE UVA /78, EAN 4008321198938 in 9 Watt (die Lampe mit der Farbe /71 ist nicht gut geeignet). Die kann man einfach in viele Schreibtischlampen stecken.
* Belichtungszeit für die 9-Watt-Röhre: 30 Minuten bei 10 cm Abstand, 60 Minuten bei 15 cm Abstand, 2 mm Glasabdeckung, Reprofilm von Bauriedl und photopositives Original-Bungard.
* Gibt es mit 2-pol. Sockel G23 in 7, 9 und 11 Watt und mit 4-pol. Sockel 2G11 in 18 Watt. Bezug z.B. über mercateo.com, dort gibt es auch ein passendes Vorschaltgerät mit Fassung G23, EAN 4000870884003

[[Betrieb UV-Röhren]]

=== UV-LEDs ===
Durch ihr schmales Spektrum eignen sich LEDs sehr gut zum belichten. Den Nachteil des geringen Öffnungswinkels kann man durch Transparentpapier über den LEDs und unter der Glasscheibe ausgleichen. Als Belohnung erhält man ein deutlich paralleleres Licht. Es entstehen keine unscharfen Bereiche wie zwischen UV-Röhren wenn diese zu weit auseinander sind.

Wichtig ist eine gute (blickdichte!) Vorlage. Die Belichtungszeiten können bis zu 10 Minuten betragen. (Zweckform Avery Transparentfolie, Bundgard Platinen, Canon Pixma iP4500 mit original Tinte)

Preislich sind LEDs etwa vergleichbar mit UV-Röhren. Die Resultate insbesondere bei feinen Strukturen sind jedoch besser.

Als Raster ist bei 5mm LEDs 15mm zu empfehlen. Eine Doppelkarte benötigt somit knapp 150 LEDs. Der Abstand zur Vorlage kann je nach Öffnungswinkel der LEDs etwa 4cm betragen. Je heller die LEDs sind, desto schneller geht die Belichtung.

Als Zusatz kann man mit weißen LEDs eine kleine Durchlichteinheit integrieren.

=== Baustrahler ===
ACHTUNG: Baustrahler werden sehr heiss!
Geht ganz gut für Platinen, die maximal so groß wie die Scheibe des Scheinwerfers sind (sollte etwa der projizierten Fläche des Reflektors entsprechen). Bei größeren wird es schwierig, da die Lichtquelle annähernd Punkt- oder Strichförmig ist und man dann Versatzprobleme bekommt. Ich habe meine Erfahrungen mit einem 500 Watt Modell gesammelt. Der Abstand sollte zwecks erträglichen Belichtungszeiten ca. 20cm betragen. Dabei ist darauf zu achten, dass 500W kein Pappenstiel sind und mir am Anfang schon mal die Fotoschicht verschmort haben. Das Problem wurde dann durch Kühlung mittels eines kleinen PC-Lüfters gelöst. Bei so geringen Abständen zur Glasscheibe sollte man jedoch unbedingt darauf achten, dass sich absolut KEINE BRENNBAREN MATERIALIEN davor befinden. Für die Fixierung der Belichtungsvorlage haben sich bei mir CD-Hüllen bewährt, aus denen das schwarze Innere entfernt wurde (das würde sich sowieso nur unnötig aufheizen, daher nur klare Hüllen OHNE Inlays oder Bedruckten Flächen nehmen!). Um einen ausreichenden Anpressdruck zu gewährleisten, kommen noch ein paar Zellstofftaschentücher unter die Platine (die halten zur Not auch höhere Temperaturen aus, im Gegensatz zu z. B. Schaumstoff). Die Belichtungszeit hat sich je nach Basismaterial zu 8-15min ergeben, wobei eine leichte Überbelichtung selten geschadet hat. Die erzielten Ergebnisse waren bisher immer zufriedenstellend, wobei ich nur Strukturen bis 1mm hatte. Die Kanten sehen aber ziemlich scharf aus, es geht also wahrscheinlich noch etwas feiner.

=== Leuchtstoffröhren ===
Auch Leuchtstoffröhren können benutzt werden um Platinen zu belichten. Bei einem Abstand von 10 cm benötigt man eine Belichtungszeit von in etwa einer halben Stunde. Zur Not kann es auch kurz die Schreibtischlampe sein oder für Massenbelichtungen auch eine 1m Stablampe.

==Entwickeln==
Entwickeln kann man mit sogenanntem Ätznatron (Natriumhydroxid, NaOH). Die übliche Konzentration beträgt ca. 10g/l, eher darunter, falls man die Zeit übersehen sollte und man etwas unterentwickeln muss.

Typische Werte:
* 10-15 g Entwickler pro 1 Liter Wasser
* Arbeitstemperatur ca. 20 °C
* ca. 1 Min. Entwicklungszeit (bei korrekter Belichtung)

Die Luxus-Variante gibt es bei Conrad in Form von Bungard-Entwickler. Ein Säckchen für einen Liter Entwickler. Laut Bungard ist die unbelichtete Beschichtung einige Minuten gegen den Entwickler resistent. Der Entwickler muss aber mindestens Zimmertemperatur haben, sonst dauert's ewig :)

Die belichtete Platine wird in eine Schale mit Entwicklerlösung gegeben. Nach kurzer Zeit sieht man einen 'Schleier', der sich von den belichteten Stellen der Platine hebt. Bewegt man die Platine in der Lösung, kommt wieder frischer, unverbrauchter Entwickler auf die Photoschicht. Zu diesem Zeitpunkt kann man die Bahnen meistens schon erahnen. Hält man die Platine im richtigen Winkel zu einer Lichtquelle, so kann man die übrig gebliebene Photoschicht in Form der Leiterbahnen auf der Platine sehen.

Manchmal sieht man richtiggehend, dass an einigen Stellen die Photoschicht noch nicht restlos abgelöst wurde. In dem Fall kann man ganz einfach mit einem (nicht zu harten) Pinsel über die Platine streichen und so der hartnäckigen Photoschicht zu Leibe rücken.

Ist die Platine fertig entwickelt, wird sie mit Wasser abgespült. Das Verschleppen von Entwicklerlösung in die Ätzlösung ist zu vermeiden, da der Entwickler chemisch mit der Ätzlösung reagiert.

Nach dem erfolgreichen Entwickeln sollte die Platine einer Sichtkontrolle unterzogen werden. Besonders dünne Leiterbahnen werden auf Unterbrechungen hin geprüft. Jetzt ist noch Zeit, diese Fehler zu beheben.

Sind einige hartnäckige Lackstellen stehen geblieben, kann man versuchen, den Lack mit einem kleinen Messerchen abzuschaben. Wenn dabei das darunterliegende Kupfer beschädigt wird, ist das nicht schlimm, da es später sowieso weggeätzt wird. Speziell die Zwischenräume zwischen IC-Pins verdienen erhöhte Aufmerksamkeit, insbesondere wenn zwischen zwei Pins noch eine Leiterbahn durchgeführt wurde.

Das Gegenteil davon sind Unterbrechungen in Leiterbahnen oder nicht gewollte Löcher in größeren Flächen. Mit einem wasserfesten Edding (gewöhnliche Filz- oder Bleistifte sind dazu nicht geeignet!) lassen sich solche Fehler beheben.

==Ätzen==

Der Vorgang des Ätzens dient dazu, die nicht von der Lackschicht geschützten Kupferbereiche aufzulösen, sodaß letztendlich aus der durchgehenden Kupferschicht die eigentlichen Leiterbahnen entstehen.
Im Prinzip wird dabei die belichtete und entwickelte Platine in eine Ätzlösung gegeben, die das Kupfer chemisch umsetzt und so auflöst.

Profis verwenden dafür eigene Ätzmaschinen bzw. Küvetten in die die Platine eingehängt wird. Häufig ist in diesen Aufbauten auch eine Heizung bzw. eine Durchlüftung eingebaut. Die Heizung beschleunigt den Vorgang des Ätzens, während die Durchlüftung dafür sorgt, dass die Ätzlösung in Bewegung bleibt und so immer frische Ätzlösung an das Kupfer gelangt.

Für die ersten Versuche kann man sich aber durchaus mit einer einfachen Kunststoffschale behelfen, die gerade groß genug ist, dass die Platine darin liegen kann. In diese Schale füllt man gerade soviel Ätzlösung ein, dass die Platine gut bedeckt ist. Mit einer Kunststoffpinzette oder einem sonstigen Arbeitsbehelf bewegt man die Platine ab und an in der Lösung um eine Umwälzung der Ätzlösung zu erreichen.

Wird die fertig entwickelte Platine in die Ätzlösung eingelegt, dann sollte man bereits nach ein paar Sekunden eine deutliche Verfärbung der freiliegenden Kupferschicht wahrnehmen. Das Kupfer erscheint matter und deutlich röter. Ist dies an einigen Stellen nicht der Fall, dann ist dies meist ein Hinweis darauf, dass an dieser Stelle die Photoschicht noch nicht vollständig entfernt wurde. Entweder die Platine noch einmal in die Entwicklerlösung und die restliche Photoschicht durch Reiben mit dem Finger entfernen oder aber den Resten der Photoschicht mit einem Messer und einer Kratztechnik zu Leibe rücken.

===mit Ammoniumpersulfat/Natriumpersulfat===
Ammonium- oder Natriumperoxodisulfat (Handelsnamen: Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Feinätzmittel) ist wohl das am weitesten verbreitete Ätzmittel. Es liefert gute Ergebnisse und ist im Vergleich zu Salzsäure/Salpetersäure nicht so aggressiv und es ist sauberer als Eisen-3-Chlorid. Natriumpersulfat sollte aufgrund seiner etwas geringeren Giftigkeit in Gewässern der Vorzug gegenüber Ammoniumpersulfat gegeben werden.

Typische Werte:
* 200-250 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser
* 40-50 °C Arbeitstemperatur
* 5-25 Minuten Ätzzeit bei 35 µm Kupferschicht

===mit Eisen-III-Chlorid===
Mit Eisen-III-Chlorid ätzt es sich gut. Die Ätzlösung sollte etwas angewärmt werden. Nach etwa 10 Minuten ist die Platine fertig. Hier ist gut entwickeltes Material nötig, sonst sind die dünnen Konturen schnell weggeätzt. 
Besonders beachten sollte man, dass Eisen-III-Chlorid hässliche gelb-orange Flecken verursacht. Sowohl auf der Haut als auch auf Kleidungsstücken. Während die Flecken auf der Haut nach ein paar Tagen (!) wieder verschwinden, gehen sie aus Kleidungsstücken nur mit speziellem Fleckenentferner (Bezugsquelle: www.octamex.de) raus.

Typische Werte:
* 800 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser (gibt 1,4 l Lösung)
* ab 20 °C, besser 40-50°C Arbeitstemperatur
* Ätzdauer ab 1,5 Min. möglich

=== mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid ===
Mischung 1 Teil HCl, 1 Teil H2O2, 2 Teile H2O geht suppi (würd ich mir nicht traun mit hochkonzentrierter.. lieber die Säure unter 20% bringen und nach Bedarf H2O2 dazu tun)

Eine frühere Empfehlung der "Kontakt-Chemie" für Positiv 20 lautet: 200 ml 33%-Salzsäure, 30 ml 30%-Wasserstoffperoxid und der Rest (=770 ml) Wasser.

Lagern sollt man die Mischung in einem nicht gasdichten Behälter, der in einem gasdichten dehnbaren Behälter steht (z.B. Marmeladenglas mit Loch im Deckel; in einer gut verschlossenen Plastiktüte). Alles andere führt früher oder später zu einer Sauerei.

Wenn nach längerer Pause wieder geätzt werden soll, muss ggf. etwas H2O2 nachgefüllt werden,d a sich dieses zersetzen kann.

=== mit Salpetersäure ===

Geht ähnlich gut wie mit Salzsäure, nur will nicht jeder einem das Zeug in die Hand geben... => lieber Salzsäure! Möglich sind Zeiten von <1min bis 10min.. je nach Konzentration, dabei sollte man tunlichst im freien arbeiten wegen Stickoxid bildung.

= Nachbehandlung =

== Entfernung des Fotolacks ==

Der Fotolack von Bungard-Platinen ist schlecht durchlötbar und wird im allgemeinen entfernt.

Dazu gibt es verschiedene Methoden:

* Mechanisch mit '''Stahlwolle''' reinigen (ist das Einfachste meiner Meinung nach). Oder von Reichelt: BIB NHP 11 Schleifvlies-Handbogen, mittel 0,72 €

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen, indem man die fertig geätzte Platine noch einmal für längere Zeit belichtet und nochmals entwickelt, sodass der restliche Lack abgelöst wird. Eine halbe Stunde Tageslicht klappt gut. Auf der Webseite von Bungard ist beschrieben, wie man diese Methode benutzen kann, um quasi "für umme" eine Lötstoppmaske herzustellen, interessant!

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen ohne zu belichten, wenn man einen weiteren Entwickler benutzt, den man 10mal so stark ansetzt wie empfohlen.

* Bestimmte Lösemittel wie Spiritus, Isopropanol, Nagellackentferner oder Aceton (Bestandteil von Nagellackentferner),... lösen den Fotolack ebenfalls. Lösemittel entfetten die Platine gleichzeitig.

== Oxidationsschutz ==

Die gereinigte Platine wird bei geplanter Lagerung mit einem Oxidationsschutz versehen.

Dazu kann man die blanken Kupferstellen

* mit Lötlack einsprühen oder

* mit einer Lösung von Kolophonium (oder auch Saupech genannt) in Nitroverdünnung (oder Alkohol) einsprühen. Das soll billiger sein und die gleiche Wirkung wie Lötlack erzielen oder

* die Platine verzinnen (s.u.)

== Verzinnen ==

Um schön glänzende Platinen zu bekommen, kann man die Platine auch mit Lötpaste einschmieren und mit einem Heißluft-Fön bearbeiten. Dafür braucht man aber etwas Übung um die Platine nicht zu heiß zu machen und die richtige Menge Paste aufzutragen.

Die teurere aber einfachere, genauere und saubere Möglichkeit sind chemische Verzinnungsbäder (bspw. Seno Glanz-Zinnbad oder Bungard SUR-TIN) : Platine reinlegen, einige Minuten warten, abspülen, fertig.

= Entsorgung =

Egal welches Ätzmittel, kupferhaltige Lösungen dürfen nicht ins Abwasser gegeben werden. Kupfer ist ein Zellgift, wenn ihr genug davon ins Abwasser schüttet (und "genug" muss garnicht so viel sein) bringt ihr damit das biologische Klärbecken der Kläranlage in eurer Stadt um. Nicht so gut.

Besser ist es daher, alles Kupferhaltige in einem Behälter zu sammeln, und baldmöglichst bei der Etntsorgungsstelle/Sondermüllannahme/Entsorgungsmobil o.Ä. euerer Stadt oder eures Kreises abzugeben. Kleinmengen werden da in der Regel kostenlos angenommen. Nicht vergessen den Sammelbehälter zu beschriften (z. B. "Wässrige FeCl3-Lösung, kupferhaltig"), damit ihr und später die Sammelstelle wissen was drin ist.

Vorsicht bei Peroxiden/Persulfaten/Perphosphaten: Lösungen geben mit der Zeit Sauerstoff ab, daher die Sammelbehälter nicht Luftdicht verschließen, sonst besteht Berstgefahr.

[[Category:Platinen]]

Platinenherstellung mit der Photo-Positiv-Methode

2010-05-19T09:43:20Z

Tapy: /* mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid */

Welche Software man zum Zeichnen nimmt ist Geschmackssache. Darum gehts gleich zum Drucken ;)

= Drucken =

Generell muss so gedruckt werden, dass die bedruckte Seite am Kupfer aufliegt. Sonst bekommt man keine schönen randscharfen Bahnen hin. Auch ist es vorteilhaft, im Layout einen Text in Spiegelschrift mit aufzunehmen. Dadurch kann unmittelbar überprüft werden, ob das Layout auch seitenrichtig auf die Platine gelegt ist.

Am Besten druckt man sich das ganze mit niedriger Qualität auf Papier aus und schaut, ob alles wie gewünscht erscheint (Masseflächen, Beschriftung, Pass-Marken,...)

Weiters noch die Einstellungen um schöne, schwarze Ausdrucke zu bekommen.

== Druckeinstellungen ==

=== Target ===
In Target sollte man folgendes einschalten...

* hart schwarz-weiß

===Eagle===

* black
* solid

== Druckmedium ==

=== Transparentpapier ===

Wenn die Tinte passt, bekommt man auch auf Transparentpapier gute Ergebnisse (zumindest mit meinem alten HP).

Mit einem Laserdrucker (Kyocera-Mita FS1020D, Auflösung 1200x1200 dpi) sind auf Transparentpapier Leiterbahnen mit 0.4mm Breite problemlos möglich

=== Normalpapier ===

Wenn nur bedrahtete Bauteile auf dem PCB und die Leiterbahnen auch schön breit sind, gibt es keinen Grund nicht normales Papier zu verwenden... man muss nur eine lange Belichtungszeiten einplanen... ggf. dünneres Papier probieren (<math>40g/m^2</math>) ;)
Man kann das Papier etwas transparenter machen, wenn man es einölt (oder kommerzielle Produkte wie Pausklar 21 verwendet).
Wenn man die richtige Belichtungszeit genau trifft, sind sogar 10mil-Bahnen und TQFPs möglich.

=== Transparentfolie ===

Für feine Layouts mit Tintenstrahl-Drucker ist Inkjet-Folie meiner Meinung nach am Besten geeignet.

Epson C44Ux mit Nachbau-Tinte von Conrad auf Zweckform-Folie 2503 und 2304 (hat einen weißen Streifen damit der Ducker die Folie erkennt) gibt es keine Probleme.

Eventuell ist es besser in den Druckereinstellungen als Druckmedium Photopapier statt Inkjet Folie auszuwählen um eine bessere Deckung zu erreichen.

Unter Windows ist der Drucker auf ''Premium Glossy Photo Paper'' Foto zu stellen - unter Linux ''Premium Glossy Photo Paper'' und die Auflösung auf ''1440x720''.

Das Layout muss 2-3 mal ausgedruckt und übereinander gelegt werden, damit man keine kleinen Löcher hat.

Mit Laserdruck auf Klarsichtfolie erzielt man schlechte Ergebnisse, auf matter Folie hingegen reicht schon ein Ausdruck auf einer Folie.

Mit dem Verzug der Folien beim Laserdruck hat man kein Problem, wenn man die Folie
zweimal bedruckt: Einmal mit einer leeren Seite, danach mit dem Layout.
Wenn man dann Vor- und Rückseite zusammen auf eine A4-Folie druckt,
hatte ich bislang noch keine Probleme mit Verzug (ich mache allerdings
auch immer extra-große-Vias noch aus Tonertransferzeiten) ([http://www.mikrocontroller.net/topic/122757#1132464]).

== Tonerverdichter ==

Bei Ausdrucken mit einem '''Laserdrucker''', kann man den Ausdruck mit einem Tonerverdichter
behandeln. Dabei werden noch vorhandene feinste Löcher im Toner lichtdicht geschlossen ([http://www.mikrocontroller.net/topic/124198]).

Bei Do-it-yourself Versuchen mit Lösemitteln als ''DIY-Tonerverdichter'' sollte man sich nicht nur an der Preisersparnis orientieren, sondern auch Gefährlichkeit (Brennbarkeit, Giftigkeit) und Geruchsbelästigung berücksichtigen.

== Professionelle Filme ==

Super Ergebnisse erreicht man sicher mit professionell hergestellten Filmen. Und das ist billiger als man glaubt! Zudem ist die Auflösung und Randschärfe mit Repro-Film viel besser: Bauriedl belichtet mit 2400 DPI. Ein Reprofilm hat auch eine viel höhere Lichtdichtigkeit an den schwarzen Stellen: Schwarz ist wirklich Schwarz und nicht Dunkelgrau wie bei vielen Laserdruckern. Dadurch steigt die Toleranz gegenüber Fehlbelichtungen. Die Leiterbahnen werden gestochen scharf, Bahnen mit 8 mil (0.2 mm) sind ohne weiteres möglich, damit kann man locker zwischen den Anschlüssen eines IC im SOIC-Gehäuse durchfahren.

http://cadgrafik-bauriedl.de/leiterplattenfilme.htm

= Fertigung =

Die Fertigung teilt sich auf in Belichten, Entwickeln und das Ätzen... Naturgemäß muss man dabei teilweise mit gefährlichen Chemikalien umgehen.

'''Bitte informiert Euch vorher genau über die verwendeten Chemikalien und den sicheren Umgang damit!'''

Eine gute Quelle dafür ist die [http://www.hvbg.de/d/bia/fac/stoffdb/ GESTIS-Stoffdatenbank] (Gefahrstoffinformationssystem der gewerblichen Berufsgenossenschaften). 
Generell gilt beim Umgang mit Chemikalien:
* Darauf achten, dass keine Flüssigkeiten in die Augen oder die Schleimhäute gelangen. Das klingt jetzt banal, aber ein einfaches Augenreiben kann schon genügen um kleine Mengen Chemikalien z. B. in die Augen zu verschleppen. Also: Wenn die Nase juckt, zuerst die Hände waschen
* Nicht nebenbei essen. Der Grund dafür ist derselbe wie der vorhergehende. Es ist praktisch unvermeidlich, dass man kleine Mengen Chemikalien an den Händen hat.
* Alte Kleidung tragen. Wiederrum: Selbst bei größter Vorsicht kann es schnell mal passieren, das man einen Tropfen einer Lösung an die Kleidung bekommt. Spätestens beim nächsten Waschgang quittiert die Designer-Jeans dies mit einem Loch.
* Nach Beendigung der Arbeit, die Arbeitsfläche mit einem feuchten Lappen abwischen. Behälter gleich auswaschen!

Allerdings muss man auch nicht übertreiben. Wenn man sich an diese einfachen Regeln hält, ist Platinen entwickeln und ätzen auch nicht gefährlicher als Tee kochen.

Der grundsätzliche Arbeitsablauf umfasst folgende Schritte
* Belichten der Platine: Das Layout wird vom Ausdruck auf die Photoschicht der Platine übertragen
* Entwickeln der Photoschicht: Die belichteten Stellen der Photoschicht werden abgelöst. Die unbelichteten Stellen bleiben übrig und bilden so eine Schutzschicht, die das Kupfer während des Ätzens schützt.
* Ätzen der Kupferschicht: Die nun freiliegenden Kupferteile der Platine werden weggeätzt. Übrig bleiben die Teile, die von der restlichen Photoschicht abgedeckt werden.

== Vorbemerkungen zum verwendeten Material ==
* '''Chemikalien:''' Die benötigten Chemikalien sind insoweit unproblematisch, als dass sie prinzipiell kein Haltbarkeitsdatum haben, welches überschritten werden könnte, sie aber durch unsachgemäße Handhabung durchaus unbrauchbar werden. Insbesondere Natriumhydroxid ist hygroskopisch, d.h. es zieht Wasser aus der Luft. Außerdem bildet sich mit dem in der Luft enthaltenem Kohlendioxyd doppeltkohlensaures Natron (=Speisesoda), sodass es stets luftdicht aufbewahrt werden sollte. Für eine angesetzte NaOH-Lösung gilt gleiches, da ansonsten die Konzentration der Lösung kontinuierlich sinkt.
* '''Basismaterial:''' Reichelt bietet dieses von ''ProMa'' sowie von ''Bungard'' an. Von ersterem ist ausdrücklich abzuraten; die Qualität leidet an einer zu dünnen Photolackschicht -- ein Kompromiss aus ausreichender Belichtungsdauer (fängt mit 4x8 Watt UV-Röhren bei rund 3cm Abstand bei etwa 40 Sekunden an), Vorlagenstärke (der Lack ist unglaublich empfindlich; bei einer Folienlage sind die Bahnen des Druckkopfes zu erkennen) und Konzentration des Entwicklers (bei Zimmertemperatur 15-20 Gramm NaOH pro Liter) lässt sich schwer bis gar nicht finden (persönliche Erfahrungen von [[Benutzer:Haku|Sven Pauli]], 5.12.2008). Das Material von Bungard ist unproblematisch; der Photolack ist ertastbar und lässt sich bei Zimmertemperatur mit nur 10 Gramm NaOH pro Liter Wasser ausgezeichnet ablösen. Ebensogut wie das Bungardprodukt ist Basismaterial der Firma ''Rademacher''.

== Belichten ==
Das ausgedruckte Platinenlayout wird seitenrichtig auf die Photoschicht der Platine gelegt. Das Layout wird mit einer Glasplatte gegen die Photoschicht gedrückt. Dazu eignen sich zb. die dünnen Gläser, die in Bilderrahmen benutzt werden. Die Photoschicht ist normalerweise mit einer Klebefolie gegen Lichteinwirkung geschützt. Die Folie muss daher abgezogen werden. 
Die auf die Platine aufgebrachte Photoschicht ist empfindlich auf UV-Licht. Im normalen Tageslicht ist nicht genug UV-Anteil enthalten um die Platine innerhalb von 10 Minuten zu belichten. Der Vorgang des Einrichtens des Layouts und des Belichtens kann daher ohne Probleme bei normalem Tageslicht oder unter Kunstlicht (Glühbirne, Leuchtstoffröhre, etc) erfolgen.

Wer superdünne Leitungsbahnen benötigt (unter 10 mil = 0.25 mm) sollte punktförmigen Lichtquellen den Vorzug geben gegenüber flächigen Lichtquellen. Bei Röhren kann man ggf. einen Teil der Röhre abdecken und dann die Belichtungszeit entsprechend verlängern.

=== Sonne ===
Die einfachste und billigste Methode ist zweifellos die Verwendung der Sonne. Wird die Platine mit der aufgelegten Folie für 10-30 Sekunden (Tests machen) in die pralle Sonne gehalten, ist sie schon belichtet. (Siehe dazu auch verschiedene Beiträge über die erfolgreiche Verwendung dieser Methode hier im Forum.)

=== UV-Lampe ===
Es gibt sogenannte ''Nitraphot''-Lampen die 250-300W haben. Damit hab ich's anfangs gemacht. Das Hauptproblem dabei ist die erzeugte Wärme... Wo gibts denn vernünftige Fassungen für 300W-Birnen :). Weiter Nachteil ist die geringe Lebensdauer dieser Lampen (etwa 6 Stunden, d.h. etwa 15 Belichtungen bei einer durchschnittlichen Belichtungsdauer von locker mal 30 min - die Belichtungsdauer ist stark vom Abstand abhängig).

=== UV-Röhren ===
Ich persönlich habe mir den Luxus gegönnt und mir Ersatzlampen für die Isel Geräte besorgt. (Conrad)

* 2 x 8W Philips Röhren - ca 10cm Abstand - 3 x Overhead-Folie übereinander => ca 5 Minuten
* 4 x 8W Ersatzröhren für die Reichelt-Belichtungsgeräte - ca 12 cm - Transparentpapier => 7-8 Minuten

* Es gibt auch UV-Röhren mit Stecksockel für Energiesparlampen mit Maximum im UV-Bereich, z.B. Osram DULUX S BLUE UVA /78, EAN 4008321198938 in 9 Watt (die Lampe mit der Farbe /71 ist nicht gut geeignet). Die kann man einfach in viele Schreibtischlampen stecken.
* Belichtungszeit für die 9-Watt-Röhre: 30 Minuten bei 10 cm Abstand, 60 Minuten bei 15 cm Abstand, 2 mm Glasabdeckung, Reprofilm von Bauriedl und photopositives Original-Bungard.
* Gibt es mit 2-pol. Sockel G23 in 7, 9 und 11 Watt und mit 4-pol. Sockel 2G11 in 18 Watt. Bezug z.B. über mercateo.com, dort gibt es auch ein passendes Vorschaltgerät mit Fassung G23, EAN 4000870884003

[[Betrieb UV-Röhren]]

=== UV-LEDs ===
Durch ihr schmales Spektrum eignen sich LEDs sehr gut zum belichten. Den Nachteil des geringen Öffnungswinkels kann man durch Transparentpapier über den LEDs und unter der Glasscheibe ausgleichen. Als Belohnung erhält man ein deutlich paralleleres Licht. Es entstehen keine unscharfen Bereiche wie zwischen UV-Röhren wenn diese zu weit auseinander sind.

Wichtig ist eine gute (blickdichte!) Vorlage. Die Belichtungszeiten können bis zu 10 Minuten betragen. (Zweckform Avery Transparentfolie, Bundgard Platinen, Canon Pixma iP4500 mit original Tinte)

Preislich sind LEDs etwa vergleichbar mit UV-Röhren. Die Resultate insbesondere bei feinen Strukturen sind jedoch besser.

Als Raster ist bei 5mm LEDs 15mm zu empfehlen. Eine Doppelkarte benötigt somit knapp 150 LEDs. Der Abstand zur Vorlage kann je nach Öffnungswinkel der LEDs etwa 4cm betragen. Je heller die LEDs sind, desto schneller geht die Belichtung.

Als Zusatz kann man mit weißen LEDs eine kleine Durchlichteinheit integrieren.

=== Baustrahler ===
ACHTUNG: Baustrahler werden sehr heiss!
Geht ganz gut für Platinen, die maximal so groß wie die Scheibe des Scheinwerfers sind (sollte etwa der projizierten Fläche des Reflektors entsprechen). Bei größeren wird es schwierig, da die Lichtquelle annähernd Punkt- oder Strichförmig ist und man dann Versatzprobleme bekommt. Ich habe meine Erfahrungen mit einem 500 Watt Modell gesammelt. Der Abstand sollte zwecks erträglichen Belichtungszeiten ca. 20cm betragen. Dabei ist darauf zu achten, dass 500W kein Pappenstiel sind und mir am Anfang schon mal die Fotoschicht verschmort haben. Das Problem wurde dann durch Kühlung mittels eines kleinen PC-Lüfters gelöst. Bei so geringen Abständen zur Glasscheibe sollte man jedoch unbedingt darauf achten, dass sich absolut KEINE BRENNBAREN MATERIALIEN davor befinden. Für die Fixierung der Belichtungsvorlage haben sich bei mir CD-Hüllen bewährt, aus denen das schwarze Innere entfernt wurde (das würde sich sowieso nur unnötig aufheizen, daher nur klare Hüllen OHNE Inlays oder Bedruckten Flächen nehmen!). Um einen ausreichenden Anpressdruck zu gewährleisten, kommen noch ein paar Zellstofftaschentücher unter die Platine (die halten zur Not auch höhere Temperaturen aus, im Gegensatz zu z. B. Schaumstoff). Die Belichtungszeit hat sich je nach Basismaterial zu 8-15min ergeben, wobei eine leichte Überbelichtung selten geschadet hat. Die erzielten Ergebnisse waren bisher immer zufriedenstellend, wobei ich nur Strukturen bis 1mm hatte. Die Kanten sehen aber ziemlich scharf aus, es geht also wahrscheinlich noch etwas feiner.

=== Leuchtstoffröhren ===
Auch Leuchtstoffröhren können benutzt werden um Platinen zu belichten. Bei einem Abstand von 10 cm benötigt man eine Belichtungszeit von in etwa einer halben Stunde. Zur Not kann es auch kurz die Schreibtischlampe sein oder für Massenbelichtungen auch eine 1m Stablampe.

==Entwickeln==
Entwickeln kann man mit sogenanntem Ätznatron (Natriumhydroxid, NaOH). Die übliche Konzentration beträgt ca. 10g/l, eher darunter, falls man die Zeit übersehen sollte und man etwas unterentwickeln muss.

Typische Werte:
* 10-15 g Entwickler pro 1 Liter Wasser
* Arbeitstemperatur ca. 20 °C
* ca. 1 Min. Entwicklungszeit (bei korrekter Belichtung)

Die Luxus-Variante gibt es bei Conrad in Form von Bungard-Entwickler. Ein Säckchen für einen Liter Entwickler. Laut Bungard ist die unbelichtete Beschichtung einige Minuten gegen den Entwickler resistent. Der Entwickler muss aber mindestens Zimmertemperatur haben, sonst dauert's ewig :)

Die belichtete Platine wird in eine Schale mit Entwicklerlösung gegeben. Nach kurzer Zeit sieht man einen 'Schleier', der sich von den belichteten Stellen der Platine hebt. Bewegt man die Platine in der Lösung, kommt wieder frischer, unverbrauchter Entwickler auf die Photoschicht. Zu diesem Zeitpunkt kann man die Bahnen meistens schon erahnen. Hält man die Platine im richtigen Winkel zu einer Lichtquelle, so kann man die übrig gebliebene Photoschicht in Form der Leiterbahnen auf der Platine sehen.

Manchmal sieht man richtiggehend, dass an einigen Stellen die Photoschicht noch nicht restlos abgelöst wurde. In dem Fall kann man ganz einfach mit einem (nicht zu harten) Pinsel über die Platine streichen und so der hartnäckigen Photoschicht zu Leibe rücken.

Ist die Platine fertig entwickelt, wird sie mit Wasser abgespült. Das Verschleppen von Entwicklerlösung in die Ätzlösung ist zu vermeiden, da der Entwickler chemisch mit der Ätzlösung reagiert.

Nach dem erfolgreichen Entwickeln sollte die Platine einer Sichtkontrolle unterzogen werden. Besonders dünne Leiterbahnen werden auf Unterbrechungen hin geprüft. Jetzt ist noch Zeit, diese Fehler zu beheben.

Sind einige hartnäckige Lackstellen stehen geblieben, kann man versuchen, den Lack mit einem kleinen Messerchen abzuschaben. Wenn dabei das darunterliegende Kupfer beschädigt wird, ist das nicht schlimm, da es später sowieso weggeätzt wird. Speziell die Zwischenräume zwischen IC-Pins verdienen erhöhte Aufmerksamkeit, insbesondere wenn zwischen zwei Pins noch eine Leiterbahn durchgeführt wurde.

Das Gegenteil davon sind Unterbrechungen in Leiterbahnen oder nicht gewollte Löcher in größeren Flächen. Mit einem wasserfesten Edding (gewöhnliche Filz- oder Bleistifte sind dazu nicht geeignet!) lassen sich solche Fehler beheben.

==Ätzen==

Der Vorgang des Ätzens dient dazu, die nicht von der Lackschicht geschützten Kupferbereiche aufzulösen, sodaß letztendlich aus der durchgehenden Kupferschicht die eigentlichen Leiterbahnen entstehen.
Im Prinzip wird dabei die belichtete und entwickelte Platine in eine Ätzlösung gegeben, die das Kupfer chemisch umsetzt und so auflöst.

Profis verwenden dafür eigene Ätzmaschinen bzw. Küvetten in die die Platine eingehängt wird. Häufig ist in diesen Aufbauten auch eine Heizung bzw. eine Durchlüftung eingebaut. Die Heizung beschleunigt den Vorgang des Ätzens, während die Durchlüftung dafür sorgt, dass die Ätzlösung in Bewegung bleibt und so immer frische Ätzlösung an das Kupfer gelangt.

Für die ersten Versuche kann man sich aber durchaus mit einer einfachen Kunststoffschale behelfen, die gerade groß genug ist, dass die Platine darin liegen kann. In diese Schale füllt man gerade soviel Ätzlösung ein, dass die Platine gut bedeckt ist. Mit einer Kunststoffpinzette oder einem sonstigen Arbeitsbehelf bewegt man die Platine ab und an in der Lösung um eine Umwälzung der Ätzlösung zu erreichen.

Wird die fertig entwickelte Platine in die Ätzlösung eingelegt, dann sollte man bereits nach ein paar Sekunden eine deutliche Verfärbung der freiliegenden Kupferschicht wahrnehmen. Das Kupfer erscheint matter und deutlich röter. Ist dies an einigen Stellen nicht der Fall, dann ist dies meist ein Hinweis darauf, dass an dieser Stelle die Photoschicht noch nicht vollständig entfernt wurde. Entweder die Platine noch einmal in die Entwicklerlösung und die restliche Photoschicht durch Reiben mit dem Finger entfernen oder aber den Resten der Photoschicht mit einem Messer und einer Kratztechnik zu Leibe rücken.

===mit Ammoniumpersulfat/Natriumpersulfat===
Ammonium- oder Natriumperoxodisulfat (Handelsnamen: Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat, Feinätzmittel) ist wohl das am weitesten verbreitete Ätzmittel. Es liefert gute Ergebnisse und ist im Vergleich zu Salzsäure/Salpetersäure nicht so aggressiv und es ist sauberer als Eisen-3-Chlorid. Natriumpersulfat sollte aufgrund seiner etwas geringeren Giftigkeit in Gewässern der Vorzug gegenüber Ammoniumpersulfat gegeben werden.

Typische Werte:
* 200-250 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser
* 40-50 °C Arbeitstemperatur
* 5-25 Minuten Ätzzeit bei 35 µm Kupferschicht

===mit Eisen-III-Chlorid===
Mit Eisen-III-Chlorid ätzt es sich gut. Die Ätzlösung sollte etwas angewärmt werden. Nach etwa 10 Minuten ist die Platine fertig. Hier ist gut entwickeltes Material nötig, sonst sind die dünnen Konturen schnell weggeätzt. 
Besonders beachten sollte man, dass Eisen-III-Chlorid hässliche gelb-orange Flecken verursacht. Sowohl auf der Haut als auch auf Kleidungsstücken. Während die Flecken auf der Haut nach ein paar Tagen (!) wieder verschwinden, gehen sie aus Kleidungsstücken nur mit speziellem Fleckenentferner (Bezugsquelle: www.octamex.de) raus.

Typische Werte:
* 800 g Ätzmittel auf 1 Liter Wasser (gibt 1,4 l Lösung)
* ab 20 °C, besser 40-50°C Arbeitstemperatur
* Ätzdauer ab 1,5 Min. möglich

=== mit Salzsäure und Wasserstoffperoxid ===
Mischung 1 Teil HCl, 1 Teil H2O2, 2 Teile H2O geht suppi (würd ich mir nicht traun mit hochkonzentrierter.. lieber die Säure unter 20% bringen und nach Bedarf H2O2 dazu tun)

Eine frühere Empfehlung der "Kontakt-Chemie" für Positiv 20 lautet: 200 ml 33%-Salzsäure, 30 ml 30%-Wasserstoffperoxid und der Rest (=770 ml) Wasser.

Lagern sollt man die Mischung in einem nicht Gasdichten Behälter, der in einem gasdichten dehnbaren Behälter steht (z.B. Marmeladenglas mit Loch im Deckel; in einer gut verschlossenen Plastiktüte). Alles andere führt früher oder später zu einer Sauerei.

Wenn nach längerer Pause wieder geätzt werden soll, muss ggf. etwas H2O2 nachgefüllt werden,d a sich dieses zersetzen kann.

=== mit Salpetersäure ===

Geht ähnlich gut wie mit Salzsäure, nur will nicht jeder einem das Zeug in die Hand geben... => lieber Salzsäure! Möglich sind Zeiten von <1min bis 10min.. je nach Konzentration, dabei sollte man tunlichst im freien arbeiten wegen Stickoxid bildung.

= Nachbehandlung =

== Entfernung des Fotolacks ==

Der Fotolack von Bungard-Platinen ist schlecht durchlötbar und wird im allgemeinen entfernt.

Dazu gibt es verschiedene Methoden:

* Mechanisch mit '''Stahlwolle''' reinigen (ist das Einfachste meiner Meinung nach). Oder von Reichelt: BIB NHP 11 Schleifvlies-Handbogen, mittel 0,72 €

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen, indem man die fertig geätzte Platine noch einmal für längere Zeit belichtet und nochmals entwickelt, sodass der restliche Lack abgelöst wird. Eine halbe Stunde Tageslicht klappt gut. Auf der Webseite von Bungard ist beschrieben, wie man diese Methode benutzen kann, um quasi "für umme" eine Lötstoppmaske herzustellen, interessant!

* Der Fotolack lässt sich auch entfernen ohne zu belichten, wenn man einen weiteren Entwickler benutzt, den man 10mal so stark ansetzt wie empfohlen.

* Bestimmte Lösemittel wie Spiritus, Isopropanol, Nagellackentferner oder Aceton (Bestandteil von Nagellackentferner),... lösen den Fotolack ebenfalls. Lösemittel entfetten die Platine gleichzeitig.

== Oxidationsschutz ==

Die gereinigte Platine wird bei geplanter Lagerung mit einem Oxidationsschutz versehen.

Dazu kann man die blanken Kupferstellen

* mit Lötlack einsprühen oder

* mit einer Lösung von Kolophonium (oder auch Saupech genannt) in Nitroverdünnung (oder Alkohol) einsprühen. Das soll billiger sein und die gleiche Wirkung wie Lötlack erzielen oder

* die Platine verzinnen (s.u.)

== Verzinnen ==

Um schön glänzende Platinen zu bekommen, kann man die Platine auch mit Lötpaste einschmieren und mit einem Heißluft-Fön bearbeiten. Dafür braucht man aber etwas Übung um die Platine nicht zu heiß zu machen und die richtige Menge Paste aufzutragen.

Die teurere aber einfachere, genauere und saubere Möglichkeit sind chemische Verzinnungsbäder (bspw. Seno Glanz-Zinnbad oder Bungard SUR-TIN) : Platine reinlegen, einige Minuten warten, abspülen, fertig.

= Entsorgung =

Egal welches Ätzmittel, kupferhaltige Lösungen dürfen nicht ins Abwasser gegeben werden. Kupfer ist ein Zellgift, wenn ihr genug davon ins Abwasser schüttet (und "genug" muss garnicht so viel sein) bringt ihr damit das biologische Klärbecken der Kläranlage in eurer Stadt um. Nicht so gut.

Besser ist es daher, alles Kupferhaltige in einem Behälter zu sammeln, und baldmöglichst bei der Etntsorgungsstelle/Sondermüllannahme/Entsorgungsmobil o.Ä. euerer Stadt oder eures Kreises abzugeben. Kleinmengen werden da in der Regel kostenlos angenommen. Nicht vergessen den Sammelbehälter zu beschriften (z. B. "Wässrige FeCl3-Lösung, kupferhaltig"), damit ihr und später die Sammelstelle wissen was drin ist.

Vorsicht bei Peroxiden/Persulfaten/Perphosphaten: Lösungen geben mit der Zeit Sauerstoff ab, daher die Sammelbehälter nicht Luftdicht verschließen, sonst besteht Berstgefahr.

[[Category:Platinen]]

MP2103-Stick: Ein Mini-Mikrocontroller-Board mit USB und bis zu 4MB Datenspeicher

2010-03-11T12:51:30Z

Tapy: /* Einleitung */

''von Mario Pieschel''

== Einleitung ==

Der MP2103-Stick ist ein kleines Arm7-Mikrocontroller-Board, welches sehr einfach und damit sehr billig gehalten wurde. Jeglicher Schnickschnack wurde weggelassen und möglichst viele Pins des Mikrocontrollers zu den beiden Steckverbindern geführt. Als Mikrocontroller kommt der LPC2103 von NXP zum Einsatz. Viele Mikrocontroller-Anwendungen sind als Stand-Alone-Anwendungen konzipiert – der MP2103-Stick nicht!!! Er soll mehr als Interface-Baustein für den PC gesehen werden.
Anwendungsbereiche sehe ich überall dort, wo irgendetwas mit dem PC elektrisch verbunden werden soll, was sich sonst nicht mit diesem über die herkömmlichen PC-Schnittstellen verbinden lässt. Da der LPC2103 über eine mannigfaltige Peripherie verfügt (digitale Ein/Ausgänge, ADC, Timer, I2C, SPI/SSP, PWM, RTC), sehe ich fast keine Grenzen in seinem Einsatzspektrum. Überall wo der PC steuern, regeln und/oder messen soll, könnte der MP2103-Stick zum Einsatz kommen. Die Daten feuern vom und zum PC mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von fast bis zu 1 Megabit pro Sekunde! Für eventuelle Kalibrierdaten oder andere individuelle Daten für das zu betreibende Gerät steht ein bis zu 4 Megabyte großer Datenspeicher zur Verfügung. Für den MP2103-Stick wird kein spezielles Programmiergerät benötigt – er wird einfach an einen USB-Anschluss eines PCs angeschlossen und das war’s. An ein bestimmtes Betriebssystem des Ziel-PCs ist man ebenfalls nicht gebunden, da für den eingesetzten USB-Baustein (FT232) Treiber für alle gängigen Betriebssysteme vom Hersteller FTDI-Chip angeboten werden.

[http://www.mikrocontroller.net/articles/MP32F103-Stick:_Ein_Mini-Mikrocontroller-Board_mit_USB_und_bis_zu_4MB_Datenspeicher LINK: MP-Stick mit ARM Cortex-M3 (STM32F103CBT6)]

[[Bild:MP2103Stick.jpg]]

== Funktionsmodell des MP2103-Stick ==

[[Bild:MP2103 Model.PNG]]

[http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/LPC2101_02_03_2.pdf LINK: Datasheet vom LPC2103]

[http://www.nxp.com/acrobat/usermanuals/UM10161_2.pdf LINK: Usermanual vom LPC2103]

[http://www.nxp.com/acrobat/erratasheets/ES_LPC2103_4.pdf LINK: Erratasheet vom LPC2103]

[http://atmel.com/dyn/products/devices.asp?family_id=616#1802 LINK: Datasheet und Anwendung vom AT45DBxxx]

== Schaltungsbeschreibung ==

Die Schaltung des MP2103-Sticks gliedert sich in fünf Funktionsgruppen.

1. Dem Mikrocontroller LPC2103 von NXP (IC3) mit seiner Grundbeschaltung (dem so genannten Hühnerfutter), den beiden Quarzen (Q2: 14,7456MHz und Q1: 32,768kHz), dem Anschluss für eine Real-Time-Clock-Batterie und den beiden Anschlussleisten CON1 und CON2 für externe Elektronik.

2. Dem USB-IC FT232RL (IC4) mit Hühnerfutter und der USB-Buchse.

3. Dem 4 Megabyte großen Datenspeicher AT45DB321 von Atmel (IC2) mit Hühnerfutter.
Es sind auch die kleineren Varianten z.B. AT45DB161 (2MB) und AT45DB081 (1MB) möglich. Der AT45DB642 (8MB) hat leider ein anderes Gehäuse - Das Löten geht dann nur mit etwas Geschick.

4. Der Reset-Automatik für Normalbetrieb und Programmiermodus mit Signal-LED (die Schaltung oben rechts).

5. And last but not least die Mikrocontroller-Core-Spannungsversorgungsschaltung von 1,8 Volt mit LM317D oben links.

== Schaltplan ==

[[Media:MP2103stick_schematic.GIF|LINK: Schaltplan gesamt]]

[[Bild:MP2103stick_schematic_LPC2103.GIF]]

[[Bild:MP2103stick_schematic_USB.GIF]]

[[Bild:MP2103stick_schematic_AT45DBxxx.GIF]]

[[Bild:MP2103stick_schematic_RESET.GIF]]

[[Bild:MP2103stick_schematic_LM317.GIF]]

Der Mikrocontroller benötigt vier Betriebsspannungen:

– VDD1.8, für den Core an Pin 5 (1,8 Volt)

– VDD3.3, für dessen Peripherie an Pin 17 und 40 (3,3 Volt)

– VDDA, für die analogen Komponenten an Pin 42 (3,3 Volt)

– VBAT, für die Real Time Clock an Pin 4 (3,3 Volt)

Die Core-Spannung wird mit dem LM317 erzeugt und mit den Widerständen R1 und R2 fest eingestellt. Die 3,3 Volt werden im FT232RL erzeugt. VDDA wird über den Widerstand R10 von VDD3.3 bezogen. VBAT wird über die Diode D2 von VDD3.3 oder von einer externen Backup-Batterie versorgt. Die Kondensatoren an den Versorgungsspannungen dienen der Entkopplung von Störsignalen und damit dem sicheren Betrieb des LPC2103. R1! und R2! mit je Null Ohm in den beiden Spannungsversorgungsleitungen VDD1.8 und VDD3.3 dienen dem Schutz des Mikrocontrollers bei Inbetriebnahme des MP2103-Sticks. Sie sollten erst ganz zum Schluss eingelötet werden – erst wenn alle Spannungen überprüft und OK sind.
Dem Mikrocontroller wird mit dem Quarz Q2 (14,7456 MHz Grundton) sozusagen das Leben eingehaucht. Er erzeugt den Takt für den LPC2103. Durch den Multiplier in diesem kann das System mit bis zu 4 x 14,7456MHz = 58,9824MHz betrieben werden. Der krumme Wert von 14,7456MHz ist einzig und allein für die Kommunikation zum PC über die UART0 und USB von Nöten. Q1 ist ein normaler Uhren-Quarz mit 32KHz für die interne Echtzeituhr.
An CON1 und CON2 gehen fast alle Pins des Mikrocontrollers. CON1 und CON2 sind im Raster 2,54mm auf der Leiterplatte angeordnet, so dass eine Lochraster-Leiterplatte auf den Stick gesteckt werden kann.
Die Kommunikation mit einem PC/Labtop erfolgt mit dem seriellen Port UART0 des LPC2103 (Pin 13 und 14) über den USB-zu-seriell-Umsetzer FT232RL (IC4). Dort gehen die beiden Signale (Leitungen) RXD und TXD gekreuzt an die Pins 1 und 5. Die beiden Handshake-Signale RTS und DTR sind über den Dip-Schalter S2 mit der Reset-Automatik oben rechts verbunden. Die beiden Datenleitungen USBDM (Pin 16) und USBDP (Pin 15) sind direkt mit der USB-B-Buchse (Pin 2 und 3) verbunden. VDD (5 Volt) kommt von Pin 1 der USB-B-Buchse über L1 (Entstörung) und geht an Pin 20 von IC4 und an Pin 16 von CON2 zur Außenwelt. Aus Sicherheitsgründen sind die 3.3 Volt nicht nach außen geführt. Wenn man auf seiner externen Schaltung 3,3 Volt benötigt, kann man dieses sehr einfach mit einem weiteren LM317 mit angepassten Widerständen bewerkstelligen.
Die Reset-Automatik oben rechts im Schaltplan sorgt bei geöffnetem Dip-Schalter S2 und nicht gestecktem Jumper auf BSL_HAND (BSL = Bootstrap Loader: Urlader) für ein ordnungsgemäßes Starten des Mikrocontrollers im Normalbetrieb. LED1 kann dann in einem Programm als Signallampe benutzt werden. Wird der Jumper BSL_HAND gesteckt geht der Mikrocontroller sofort nach einem Reset-Impuls an Pin 6 in den Bootloader-Modus. Es kann sofort eine Firmware (das Anwenderprogramm) mit einer Programmer-Software hochgeladen werden. Damit man nicht immer bei der Softwareentwicklung diesen Jumper ständig stecken und abziehen muss, gibt es noch die Programmier-Automatik mittels der beiden Handshake-Leitungen RTS und DTR. Eine Programmer-Software kann diese beiden Leitungen der RS232-Schnittstelle schalten und damit den Mikrocontroller gezielt in den Bootloader-Modus bringen, die Firmware übertragen und anschließend das Programm starten. Der MP2103-Stick muss bei der Softwareentwicklung nicht angefasst werden. Alles geschieht vom PC aus. Im endgültigen Normalbetrieb müssen S2 offen und BSL_HAND nicht gesteckt sein. In welchen Modus der Mikrocontroller geschaltet werden soll entscheidet der Signalpegel an Pin 44 des LPC2103 bei einem Reset-Impuls. High = Normalbetrieb, Low = Bootloader.
Sehr einfach gestaltet sich die Beschaltung des externen seriellen Flash-Speichers IC2.
Es können die ICs AT45DB321D-SU (4MB), AT45DB161D-SU (2MB) oder AT45DB081D-SU (1MB) eingelötet werden. Dieser ist mit der SPI des LPC2103 verbunden. Wichtig ist R3! Er wird nur bestückt wenn der Speicher schreibgeschützt sein soll.

== Eagle-Files ==

[[Media:MP2103Stick_v1.0.zip‎|LINK: MP2103Stick_v1.0.zip‎]]

== Mechanische Realisierung ==

Die Leiterplatte sollte von einem Leiterplattenhersteller gefertigt werden. Ich habe die Erfahrung gemacht, dass Anbieter mit Preis-Berechnungen auf Quadratdezimeter-Basis egal mit welchem Inhalt die günstigsten sind. Wichtig ist, dass die Leiterplatten mit Durchkontaktierungen gefertigt werden. Aus Erfahrung rate ich die Leiterplatten mit Lötstopplack fertigen zu lassen. Einfach die Datei „MP03Stick_v1.0.brd“ dem Hersteller schicken.

Board top:

[[Bild:MP03Stick_board_top_klein.GIF]]

Board bottom:

[[Bild:MP03Stick_board_bottom_klein.GIF]]

Stueckliste:

[[Bild:MP2103Stick_Stueckliste.PNG]]

== Bestückung der Leiterplatte ==

Elektronische Bauteile sind durch elektrostatische Ladungen gefährdet. Deshalb ab jetzt mit ESD-Armband und ESD-Unterlage arbeiten!!!
Beim Arbeiten mit den kleinen Bauteilen hilft auf jeden Fall ein Briefmarken-Lupen-Headset oder ein Stereo-Mikroskop mit Verstärkungsfaktor 10 (bei ebey ca. 200,- €).
Zuerst die beiden großen ICs, IC3 (LPC2103) und IC4 (FT232RL), bestücken. Da es sich um ziemlich kleine und mit hoher Pin-Anzahl versehene elektronische Bauteile handelt, empfehle ich folgende Vorgehensweise: Die Lötpads auf der Leiterplatte für das entsprechende IC reichlich mit dem Lötkolben und Lötzinn (<= 0,5 mm Durchmesser) verzinnen. Die Lötpads sollten glänzen und um ca. 0,1 bis 0,2 mm erhaben sein. Nun die Leiterplatte mit handelsüblichem Brennspiritus reinigen. Jetzt das IC mit ein wenig Klebstoff auf der Leiterplatte fixieren. Ich nehme dafür handelsüblichen Klebestift (Pr…-Stift). Eine kleine Messerspitze voll vom Klebestift auf die Mitte der IC-Position auf die Leiterplatte auftragen, das IC auf die Leiterplatte aufsetzen und positionieren. Es darf auf keinen Fall Klebstoff bis zu den Lötanschlüssen des ICs quellen. Erst mit dem Festlöten beginnen, wenn das IC korrekt auf den Lötpads sitzt und etwas angetrocknet ist. Ab jetzt wird nicht mehr mit Lötzinn gearbeitet – dieses am besten so weit wie möglich weglegen. Die Kapillarwirkung der IC-Anschlüsse ist viel zu groß, diese würden eine weitere Zugabe von Lötzinn sofort dieses zwischen die Lötpins ziehen und damit für reichlich Kurzschlüsse sorgen. Ab jetzt wird nur noch mit Flussmittel gearbeitet, entweder handelsübliches Flux oder Kolofonium (in Brennspiritus aufgelöst) nehmen. Ist das IC korrekt positioniert und fixiert mit dem Festlöten beginnen. Jeden einzelnen IC-Anschluss mit dem heißen Lötkolben und wenig Druck in Richtung Leiterplatte anlöten. Wichtig ist wirklich, sich damit Zeit zu lassen und darauf zu achten, dass das Lötzinn richtig fließt. Sollte bei einem der hier beschriebenen Arbeitsschritte etwas schief gehen, unbedingt die Arbeiten abbrechen, alles reinigen und von Anfang beginnen. Sind IC3 und IC4 erfolgreich auf die Leiterplatte gelötet können alle anderen Bauteile bestückt und gelötet werden. Wichtig: „R1!“, „R2!“ und „R3!“ nicht bestücken!!! Die voll bestückte Leiterplatte gründlich mit Brennspiritus und einem kleinen Pinsel reinigen. Die Leiterplatte wegen der Buchsen und Schalter/Taster nicht im Reinigungsmittel baden. Das Reinigungsmittel nicht abtrocknen lassen sondern mit Druckluft entfernen. Es werden so unschöne Flecken vermieden. Sollte der Stick in rauer Umgebung betrieben werden ist das Lackieren mit farblosem Leiterplattenlack sinnvoll.

== Optische Prüfung ==

Jetzt sollte eine ausgiebige Fehlersuche auf Kurzschlüsse, kalte Lötstellen, Verpolung von Bauteilen und richtiger Bestückung erfolgen. Entweder mit einer großen Lupe oder einem Stereo-Mikroskop mit Vergrößerungsfaktor 10.

Alle weiteren Arbeitsschritt erst nach vollständiger Trocknung des Stick durchführen.

== Elektrische Inbetriebnahme ==

Für erste Tests ist es am Besten den Stick mit einem Strom geregelten Netzteil über die USB-Buchse (Pin1 +5V, Pin4 Masse) zu verbinden; den Strom auf 50 mA begrenzen und 5 Volt einstellen. Nach Einschalten sollte ein Strom von ca. 10 bis 20 mA fließen und die anliegende Spannung weiterhin 5 Volt betragen. Bricht die Spannung zusammen auf keinen Fall die Strombegrenzung erhöhen sondern auf Kurzschlusssuche gehen. Fließt zu wenig Strom oder keiner kalte Lötstellen suchen. Ist kein Netzteil vorhanden, einfach drei kleine billige Knopfzellen á 1,5 Volt in Reihe schalten und den Strom mit einem Multimeter messen. Stimmt der Strom und liegen die 5 Volt an, die Spannungen an den Testpunkten TP1 bis TP4 überprüfen. Bezugspunkt ist TPM (Masse). Folgende Spannungen sollten gemessen werden:

TP1 = 1,8 Volt

TP2 = 3,3 Volt

TP3 = 5 Volt (oder 4,5V bei der Variante mit den drei 1,5V Knopfzellen)

TP4 = 3,3 Volt

Wenn diese Spannungen OK sind kann der Stick an den PC/Notebook über ein USB-Kabel angeschlossen werden. Nun sollte das Betriebssystem (Windows, für WinCE, Linux und Mac weiß ich es nicht) melden, dass neue Hardware erkannt wurde. Jetzt kann der Treiber für den FT232RL installiert werden. Den Treiber (Virtual COM Port, VCP) von der Herstellerseite www.ftdichip.com downloaden – die Vorgehensweise ist dort ausführlich beschrieben. Nach erfolgreicher Installation des Treibers sollte im Hardwaremanager ein neuer COMx-Port zu sehen sein. Die COM-Nummer sollte man sich merken. Windows registriert für jede USB-Schnittstelle eine andere COM-Port-Nummer, was zu Verwirrung beim Umstecken führen kann. Damit sind aber auch mehrere Sticks anschließbar.

[http://ftdichip.com/Drivers/VCP.htm LINK: die Treiber für den FT232RL]

[http://ftdichip.com/Documents/InstallGuides.htm LINK: Driver Installation Guides]

Sind alle Tests und Arbeitsschritte bis hier OK können die beiden Widerstände „R1!“ und „R2!“ eingelötet werden um den Mikrocontroller mit Strom zu versorgen. Es sollte ein Strom zwischen 20 und 40 mA fließen, wenn nicht: Fehlersuche nach Kurzschlüssen, kalten Lötstellen, verpolten Bauteilen und falscher Bestückung. Sind die beiden Dip-Schalter von S2 offen (nicht auf ON) und der Jumper BSL_Hand gezogen sollte die LED leuchten.

== Firmware Upload ==

Zum Hochladen der Firmware benötigt man das Programm Flash-Magic-Tool.

[http://www.flashmagictool.com/ LINK: Flash Magig Tool]

Die Einstellungen sind folgende:

Unter „Step 1 - Communications“:

Com Port: der COMx-Port, an dem der MP2103-Stick angeschlossen ist. Im Hardwaremanager nachsehen!

Baud Rate: 115200

Device: LPC2103

Interface: None (ISP)

Oscillator Freq. (MHz): 14.7456

Unter „Step 2 - Erase“:

Ein Hägchen hinter: „Erase all Flash+Code Rd Prot“

Ùnter „Step 3 – Hex File“:

Das Hex-File, welches hochgeladen werden soll.

Unter „Step 4 – Options“:

Hinter „Verify after programming“

Unter Adanced Options im Formular „Hardware Options“ ein Häckchen hinter „Use DTR and RTS to control RTS and P0.14“

[[Bild:FlashMagicFlashen.GIF]]

[[Bild:FlashMagicAdvanstOption.GIF]]

Jetzt am Besten erst einmal testen, ob sich der Mikrocontroller meldet. Die beiden Dip-Schalter von S2 müssen auf „ON“ stehen und Jumper „BSL_HAND“ muss gezogen sein. Flash Magic starten, die Einstellungen wie oben und in der Menüleiste „ISP“ den Menüpunk „Read Device Signatur“ anwählen. Der Mikrocontroller muss in dem sich öffnenden Fenster die Divice-ID und die Bootloaderversion liefern. Meldet Magic Flash einen Fehler: Fehlersuche. :O(

[[Bild:FlashMagicReadDeviceSegnature.GIF]]

[[Bild:FlashMagicDeviceSignature.GIF]]

Den Firmware-Upload startet man mit dem Button "Start" unter "Step 5 - Start!" im Falsh Magic.

Ein weiteres Flash-Tool ist das „LPC2000 Flash Utility“ von Philips, welches leider nicht mehr weiterentwickelt wird. Es ist aber in der Auswahl der COM-Ports begrenzt (COM1 bis COM5). Im Geräte-Manager von Windows müssen bei Bedarf Änderungen an der COM-Port-Nummerierung vorgenommen werden. Bis auf diesen Makel ist dieses Tool schnell und unkompliziert.

[http://www.lpctools.com/downloads/LPC2000%20Flash%20ISP%20Utility%20v2.2.3.zip LINK: LPC2000 Flash Utility]

[[Bild:MP2103Stick_LPC2000Flasher.PNG]]

== Testprojekt ==

Hier ein kleines Testprogramm als Basis für eigene Projekte.
Es lässt die LED blinken und kommuniziert über die serielle Schnittstelle.

[[Media:MP2103-Stick_Test.zip‎|LINK: MP2103-Stick_Test.zip‎]]

Einstellungen im Hyperterminal:

Baud Rate (Bits pro Sekunde: 921600

Einstellungen/Emulation: ANSI

Die genauen Einstellungen befinden sich im Projekt unter MP2103-Stick_921600_baud.ht.

[[Bild:MP2103_Terminal.GIF]]

Compiliert wird das Projekt mit WinARM oder Yagarto.

[http://www.siwawi.arubi.uni-kl.de/avr_projects/arm_projects/ LINK: WinARM]

[http://www.yagarto.de/ LINK: Yagarto]

== Compiler und IDE (neu) ==

Die Integrierte Entwicklungsumgebung von Raisonance, Ride7 und RKit-ARM, umfasst einen voll funktionsfähigen und Code unbegrenzten GNU C/C++-Compiler und das Raisonance Integrated Development Environment (RIDE). Über eine grafische Benutzeroberfläche wird die Bedienung der Softwareentwicklungs-Tools (Compiler, Assembler, Linker und Simulator) ermöglicht. Für die Softwareentwicklung und Kompilierung vom C-Source-Code bis hin zum endgültigen HEX-File besteht keine Codegrößenbegrenzung, lediglich das Debugging ist bis 32kByte begrenzt. Das ist aber hier nicht von Belang, da mit dem Bootloader des Mikrocontrollers geflasht wird.

[[Bild:MP2103Stick_Ripe7.PNG]]

Auf der Page von Raisonance.com anmelden und die Files "RKit-ARM" (GCC) und "Ride7" (IDE) downloaden und installieren. Zuerst RKit-ARM dann Ride7. Der Umgang mit diesen Programmen ist super einfach - keine Rumquälerei mit Makefiles und solcherlei Teufelszeug - alles ist bereits Mundgerecht von Raisonance zugeschneidert. Sehr empfehlenswert! Ride7 ist eigentlich nicht für den LPC2103 ausgelegt, aber mit ein wenig Überredungskunst geht dieses auch.

[http://www.mcu-raisonance.com/mcu_downloads.html LINK: Compiler und IDE Ride7 von Raisonance.com]

[http://www.mcu-raisonance.com/tzr/scripts/downloader2.php?filename=T020/file/d8/cd/4datj7g5d1wr&mime=application/pdf&originalname=GettingStartedARM_Ride7.pdf LINK: Getting Started with ARM & Ride7 User manual]

Und wie einfach alles ist zeigt dieses Beipiel-Projekt:

[[Media:MP2103Stick_Hello_World.zip|LINK: Hello-World-Projekt mit Ride7]]

Da in Ride7 kein serielles Upload-Tool für den MP2103-Stick integriert ist, kann zum Hochladen der Firmware (Hello_World.hex) „LPC2000 Flash Utility“ von Philips oder Flash-Magic genommen werden.

== Fazit ==

Es wurde ein kleines Arm7-Mikrocontroller-Board mit beachtlichen Leistungsmerkmalen und sehr geringen Herstellungskosten vorgestellt.

32-Bit-Mikrocontroller 14,7456 bis 58,9824 MHz

32 kByte Flash-ROM

8 kByte RAM

bis zu 4MByte Flash-Datenspeicher

jeder Menge Peripherie

Es kann als Standard-Interface-Modul für den PC eingesetzt werden. Es ist so konzipiert, dass es in ein Gehäuse eingebaut und mit vier M2-Schrauben befestigt werden kann. Auf den beiden Wannensteckerleisten CON1 und CON2 kann ein Tochterboard über zwei 16-polige Pfostenbuchsenleisten mit individueller Elektronik aufgesteckt werden (conrad.de Artikel-Nr.: 738501-62).

Ich stelle mir folgende Einsatzbeispiele vor:

Interface für einen Roboter

Logik-Analysator

Datenlogger für analoge Signale

Oszilloskop

Einsatz in Computer gesteuerten Messgeräten

CNC-Maschinen

usw.

Überall, wo ein Interface für den PC benötigt wird, kann der MP2103-Stick eingesetzt werden. Im Stick laufen nur die Treiber für die Peripherie und eine Transport-Routine für die Rohdaten vom und zum PC - die eigentliche Software läuft auf dem PC.

Übrigens:

Der Board-Computer der Mondlandefähre von Apollo 11, der „Apollo Guidance Computer“, hatte einen 16-Bit-Computer mit 2,048 MHz, 72 kByte ROM und 4 kByte RAM.

[[Category:ARM-Boards]]
[[Category:USB]]

Oszillator

2010-03-11T12:19:03Z

Tapy: /* Oszillatortypen */

Oszillatoren sind Schaltungen, die elektrische Schwingungen erzeugen.

== Oszillatortypen ==

Es gibt sehr viele verschiedene Typen von Oszillatoren mit sehr verschiedenen Parametern. So gibt es Oszillatoren, welche Sinus- oder Rechtecksignal erzeugen, manche auch Sägezahn oder Trapez.

Im Prinzip besteht jeder Oszillator aus einem Verstärker (Transistorstufe, Operationsverstärker, digitales Element) und einem frequenzbestimmenden Bauteil (RC-Glied, LC-Glied, Quarz).

===RC-Oszillator===

Dieser Oszillator basiert auf der Entladekurve eine RC-Glieds. Der klassiche Vertreter ist der [http://www.datasheetcatalog.org/cgi-bin/helo.pl?field=Nume&type=C&text=NE555&producedby=&action=Search NE555]. Dieser liefert ein Rechtecksignal. Mit einem [http://de.wikipedia.org/wiki/Wien-Robinson-Br%C3%BCcke Wien-Oszillator] kann man ein Sinussignal erzeugen.

[[Bild:RC-Oszillator.jpg|RC-Oszillator]]

Vorteile
* einfacher Aufbau
* robust und anschwingsicher
* schnellste Einschwingzeit (typ. 1 Takt)
* einfach in ICs integrierbar, z.B. Mikrocontroller
Nachteile
* ungenau und stark temperaturabhängig
* grosser Jitter
* nur bis einige Dutzend MHz sinnvoll einsetzbar (integriert in ICs jedoch um einiges höher)

===LC-Oszillator===

Dieser Oszillator basiert auf der harmonischen Schwingung eines [http://de.wikipedia.org/wiki/Schwingkreis LC-Schwingkreises].

Vorteile
* höhere Güte und damit höhere Genauigkeit als RC-Oszillator
* HF-tauglich bis in den GHz Bereich
Nachteile
* benötigt eine Spule, kann damit nicht in ICs integriert werden

==== Meissner-Oszillator ====
[[Bild:Meissner-Oszillator.jpg|Meissner-Oszillator]]

==== Colpitts-Oszillator ====
[[Bild:Colpitts-Oszillator.jpg|Colpitts-Oszillator]]

==== Hartley-Oszillator ====
[[Bild:Hartley-Oszillator.jpg|Hartley-Oszillator]]

==== Huth-Kuehn-Oszillator ====
[[Bild:Huth-Kuehn-Oszillator.jpg|Huth-Kuehn-Oszillator]]

===Quarzoszillator===

Dieser Oszillator basiert auf der harmonischen Schwingung eines [http://de.wikipedia.org/wiki/Schwingquarz Schwingquarzes].

[[Bild:Quarz-Oszillator.jpg|Quarz-Oszillator]]

Vorteile
* sehr hohe Güte und damit sehr hohe Genauigkeit
* Frequenzbereich vom Uhrenquarz (32,768kHz) bis ca. 30MHz
Nachteile
* auf Grund der Abmessungen kann der Quarz schlecht in ICs integriert werden (bis auf wenige Spezial-ICs)
* kann bei schlechter Dimensionierung unsauber schwingen oder erst gar nicht anschwingen
* lange Einschwingzeit (10..100ms)
* Bei höheren Frequenzen (>30MHz) ist Obertonbetrieb notwendig

== Siehe auch ==
* [[Schaltungssimulation]]

== Weblinks ==
* [http://www.spicelab.de/oszillatoren.htm PSpice-Simulation von Oszillatoren] auf Robert Heinemanns PSPICE-Seiten
* Norman Bujanos, [http://www.circuitcellar.com/library/print/0298/bujanos91/index.htm Choosing the Right Crystal For Your Oscillator], Circuit Cellar, Issue 91, February 1998, (Online) Digital Library.
**Achtung: Laut Artikel sind Quarze ab 50MHz Obertonquarze, tatsächlich sind sie oft schon oberhalb 20MHz.
* [http://www.axtal.com/info/buch.html Das Grosse Quarzkochbuch]

[[Category:Grundlagen]]
[[Category:Timer und Uhren]]