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业余制作PCB的话,有热转印和紫外曝光两种方法比较常用。
热转印法需要使用的设备有:覆铜板、激光打印机(必须是激光打印机,喷墨打印机、针式打印机等打印机是不可以的)、热转印纸(可用不干胶后面的背纸代替,但不能使用普通A4纸)、热转印机(可用电熨斗、照片塑封机代替)、油性记号笔(必须是油性记号笔,它的油墨是防水的,不可以用水性油墨的笔)、腐蚀药品(一般用氯化铁或者过硫酸铵)、台钻、水砂纸(越细越好)。
具体操作方法如下:
用水砂纸给覆铜板的覆铜表面打毛,并磨去氧化层,之后用水将打磨产生的铜粉冲洗干净,并擦干。
使用激光打印机,将画好的PCB文件左右镜像打印到热转印纸光滑的那一面上,走线为黑色其他部位空白。
将热转印纸平铺在覆铜板的覆铜面上(打印面朝向覆铜的那一面,让覆铜板完全覆盖打印区域),并将热转印纸固定,确保在转印过程中纸张不会发生移动。
热转印机开机预热,预热完成后,将固定着热转印纸的覆铜板插入热转印机的胶辊,反复转印3~10次(依据机器性能而定,有些热转印机过1次就能用,有些则要过10次)。如果使用电熨斗来转印,请将电熨斗调至最高温度,并反复熨烫热固定着热转印纸的覆铜板,要均匀的熨烫,确保每个部位都会被熨斗压过,等到整块覆铜板非常烫手不能长时间触碰时再结束。
等待覆铜板自然冷却,等到冷却至不再烫手时,小心的将热转印纸揭开撕掉。注意一定要等待完全冷却后才能撕掉,否则热转印纸上的塑料膜有可能会粘连到覆铜板上,导致制作失败。
检查转印是否成功,如果有部分走线转印不完整,可以用油性记号笔将其补全。此时油性记号笔在覆铜板上留下的痕迹,会在腐蚀结束后保留下来,如果想要在电路板上制作手写体的签名,可以在这个时候直接用油性记号笔写在覆铜板上。此时可以在PCB的边缘打一个小孔并系上一根绳子,以方便下一个步骤的腐蚀。
将适量腐蚀药品(以氯化铁为例)放入塑料容器,并倒入热水将药品溶解(不要加太多的水,能完全溶解就可以了,水太多会降低浓度),再将转印后的覆铜板浸泡到腐蚀药品的溶液中,覆铜面向上,确保腐蚀液完全没过覆铜板,之后不停的摇晃承装腐蚀液的容器,或者摇晃覆铜板,如果使用腐蚀机就更好了,腐蚀机的泵会搅动腐蚀液。腐蚀过程中请时刻注意覆铜板的变化,如果转印的碳膜或者记号笔书写的油墨出现脱落现象,请立即停止腐蚀并将覆铜板捞出冲洗,再重新用油性记号笔补全脱落的线重新腐蚀。等到覆铜板上裸露的铜全部被腐蚀掉后,立即捞出覆铜板,用自来水洗净,再清洗的同时,使用水砂纸将覆铜板上的打印机碳粉擦掉。
晾干后,用台钻打好孔,就可以使用了。
使用紫外曝光的方法制作PCB,需要使用这些设备:
喷墨打印机或激光打印机(不可以用其它类型打印机)、覆铜板、感光膜或感光油(网上有卖的)、打印胶片或硫酸纸(激光打印机建议使用胶片)、玻璃板或有机玻璃板(面积要大于所制作的电路板)、紫外线灯(可用消毒用的紫外线灯管,或者美甲店用的紫外线灯)、氢氧化钠(也叫“火碱”,化工用品商店可以买到)、碳酸钠(也叫“纯碱”,食用面碱就是碳酸钠的结晶,可用食用面碱代替,也可购买化工用的碳酸钠)、橡胶防护手套(建议使用)、油性记号笔、腐蚀药品、台钻、水砂纸。
首先使用打印机将PCB图纸打印在胶片或硫酸纸上,做成“底片”,注意打印时需要左右镜像,并且反白(也就是走线打印成白色,而不需要铜箔的地方为黑色)。
用水砂纸给覆铜板的覆铜表面打毛,并磨去氧化层,之后用水将打磨产生的铜粉冲洗干净,并擦干。
如果使用感光油,则此时用小毛刷将感光油均匀的涂刷在覆铜板表面,并晾干。如果使用感光膜,则在此时将感光膜粘贴到覆铜板表面,感光膜两侧有保护膜,先撕掉一侧的保护膜然后贴在覆铜板上,不要留气泡,另一层保护膜不要着急撕掉。无论是感光膜还是感光油,都请到暗室中操作,如果没有暗室,可以挡上窗帘打开小功率的照明灯来操作,处理好的覆铜板也请避光保存。
将“底片”放在进行过感光处理的覆铜板上面,压上玻璃板,在上方悬挂紫外线灯,确保所有位置都能收到均匀的紫外线照射,放置好后通电开启紫外线灯。紫外线对人有害,不可用眼睛直视紫外线灯发出的光,皮肤也尽量避免受到照射,建议用纸箱做成灯箱来曝光,如果裸露在房间里,请在开灯后人员撤离房间。曝光过程的长短与灯具的功率、“底片”的材质等很多因素有关,一般1~20分钟不等,可以定期关灯检查,如果感光膜出现了非常明显的颜色区别(照到紫外光的地方颜色变深,其它地方颜色不变),则曝光可以停止。停止曝光后,在显影操作完成之前,还是要避光保存。
配置2%浓度的碳酸钠溶液,将曝光后的覆铜板浸泡在溶液中,稍等片刻(1分钟左右),即可看到未被曝光的浅色部位的感光膜开始变白并膨胀,而已曝光的深色部位则没有明显变化。此时可以使用棉签将未曝光的部位轻轻擦去。显影是非常重要的工序,等同于热转印法制作PCB的热转印步骤,如果未曝光的地方没有完全洗掉(显影不充分),会导致腐蚀的时候那个地方腐蚀不掉;而如果将已曝光的地方洗掉了,制作出的PCB就会不完整。
显影结束后,此时便可以离开暗室,在正常光照下进行。检查曝光部位的走线是否完整,如果不完整,可以用油性记号笔补全,与热转印法一样。
接下来是腐蚀,这个步骤与热转印方法中的腐蚀是完全一样的,请参考上文。
腐蚀结束后进行脱模。配置2%浓度的氢氧化钠溶液,将覆铜板浸入其中,稍等片刻,保留在覆铜板上的感光物质就会自动脱落。警告:氢氧化钠是强碱,具有极强的腐蚀性,操作时请务必小心,建议佩戴防护手套和护目镜,一旦沾到皮肤上,请立即用水冲洗。固态的氢氧化钠须有较强的吸湿特性,暴露在空气中会很快潮解,请密闭保存。氢氧化钠溶液可以与空气中的二氧化碳发生反应生成碳酸钠,从而导致失效,请现用现配。
脱模后,用水洗净PCB上残留的氢氧化钠,晾干就可以打孔了。
- 苏萦
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自制线路板第一步:准备好电路图。
制作电路板,那一定要有电路图那行,我们画原理图和将原理图画成电路板,在这一步,我们就不详细说了,如果不会也有兴趣的朋友想了解一些相关的资料,可能参考我们PCB资源的电路设计和PCB
Layout这两个栏目,里边有不少精彩的教程的。我们用画板子的软件,如protel或Power
PCB等相关的电路板软件画好PCB后,将PCB按一比一的比例打印出来。
自制线路板第二步:将PCB贴画在覆铜板上。
有制板机的好处,就是可能直接将PCB打印在覆铜板上,现在我们是不用制板机做这一步,我们可能去文具店买一种叫"酸性记号笔"的文具笔,在一般的文具店中就有了,也可能用油漆什么的,将要形成的电路在覆铜板上画出来,我们这样做的目的,就是在等一下的腐蚀的时候,将这一部分的铜保护,使这部分铜不与三氯化铁接触,其它的铜去掉,这部分留了下来,这样,就形成电路了。
自制线路板第三步:腐蚀
将三氯化铁按3:5的比例开成溶液,将我们已用酸性记号笔画好电路的要制作的电路板,放在一个塑料的盘子当中进行泡处理,不过,最好的办法还是让溶液不断的流过电路板上的铜面上,不过办法的话,直接泡就是了。
在操作的时候,我们一定要带好胶手套,因为三氯化铁对皮肤有刺激作用的,人体不要接触,万一不小心沾上了一点,那么,一定要快点用清水洗干净。
在这个时候,我们就是要看着电路板了,等裸露的铜面给三氯化铁腐蚀好了,就将电路板拿上来,用清水反复清洗干净,如果有地方没有泡好的,可以再放下三氯化铁溶液再进行腐蚀,直到好了为止。
自制线路板第四步:钻孔
在一些焊盘上边,用小电钻上孔,那样,我们的电路板就大功告成了
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教你如何快速制作电路板
电路板是实现电子电路功能的载体,作为一名电路设计工程师,在产品设计开发阶段,您是否遇到过这样的问题:随着电子通讯频率的提高,对PCB线路精度的要求越来越高,择优选取使得产品可靠性要求越来越高,研发项目需要反复论证修改、电子产品研发周期却越来越短,电路设计工程师不得不面临更高的挑战,如何在最短的时间内快速制作电路板,缩短项目开发时间成为制胜的关键之一。
传统快速制作电路板方法
尽管电路板的制作和加工的方法有很多种,但传统的快速制板方法主要可分为物理方法和化学方法两大类:
物理方法:通过利用各种刀具和电动工具,手工把线路板上不需要的铜刻去。
化学方法:通过在空白覆铜板上覆盖保护层,在腐蚀性溶液里把不必要的铜蚀去,是当前大部份开发者使用的方法。覆盖保护层的方法多种多样,主要有最传统的手工描漆方法、粘贴定制的不干胶方法、胶片感光方法以及近年才发展起来的热转印打印PCB板方法。
手工描漆:将油漆用毛笔或硬笔在空白覆铜板上手工描绘出线路的形状,吹干后即可放进溶液里面直接腐蚀。
粘贴不干胶:市面上有各种不干胶被制成条状和圆片状,在空白线路板上根据需要组合不同的不干胶,粘紧后即可腐蚀。
胶片感光:把PCB线路板图通过激光打印机打印在胶片上,空白覆铜板上预先涂上一层感光材料(市面有已涂好的覆铜板出售),在暗房环境下曝光、显影、定影、清洗后即可在溶液里腐蚀。
热转印:通过热转印打印机把线路直接打印在空白线路板上,然后放进腐蚀液里腐蚀。
而两种快速制作电路板的方法也各有其优缺点:
物理方法:这种方法比较费力,而且精度低,只有相对较简单的线路才可以采用。主要缺点费工费时、精度不易控制且存在不可恢复性,对操作要求很高,目前已经鲜有人采用。
化学方法:工艺相对复杂,但精度可控,是目前使用最广泛的快速制板方法,但仍存在诸多问题。
a.打印精度取决于所采用的打印机墨盒的精度。性能较差的打印机打印出来的线条不均匀,腐蚀过程中容易造成断线、粘连。
b.感光板的曝光及显影时间不易控制,而且每一批板的最佳曝光时间都会有所不同,需要经过反复的试验才能掌握。
c.腐蚀过程的控制难度高:单片腐蚀用板不可能配备线路板厂大批量生产所用的专业控制设备,而腐蚀溶液的温度、浓度、酸碱度都会对腐蚀质量有较大影响。想要做好一片线路板,必须有多次的经验积累。否则,材料报废十分严重。
d.感光板对环境要求较高,必须在全黑低温条件下保存,曝光过程也必须在暗房条件下进行。
e.银盐(感光材料)及铜盐(腐蚀产物)均有毒性,腐蚀过程中操作要十分小心,沾上人身或衣物很难清洗,且由于环保原因,腐蚀后废液处理比较麻烦。
f.蚀刻出来的成品板必须利用手工打工,而手工打孔要控制精度很困难。
综上所述,传统的物理制板方法费工又费时且精度低,化学快速制板方法尽管精度可控,但工艺复杂且不利环保。而不论是物理方法还是化学方法,两者都对操作技巧要求较高,因此,都不能称得上是可以帮助工程师实现"快速"制板的好方法。