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业余制作电路板生产方法及步骤
2015/8/20 10:18:34 0Human comments 2848Browse Classification:PCB设计技术精选

业余制作电路板生产方法及步骤


电路板是电子电路的载体,任何的电路设计都需要被安装在一块电路板上,才可以实现其功能。而加工电路板,又是业余电子爱好者感到最头痛的事,往往是:半天时间就设计好的电路,可加工电路板却花费了几天的时间。甚至一些很好的电路设计创意,却因为加工电路板太花时间而放弃了实验,无法继续实现。 站长20多年前就开始搞电路实验,最晕菜的也是做电路板,可谓是想尽了一切办法:油漆、石蜡、复写纸、雕刻刀,甚至MM们用的指甲油、眉笔什么的东东都用上了,都还是不能达到高效、高质制作实验电路板的目的。

后来到公司搞专业设计开发,才知道专业的工程师们根本就不知道还有这等难处。他们用CAD设计好图纸,打印出来后交给PCB加工厂,几天后就可以得到加工好的几块PCB样板。安装上零件,调试修改再打印,再送PCB加工厂加工,反复几次,电路就做好了。他们根本就不必考虑加工电路板过程中,各种烦琐的工艺过程和制作成本。而PCB加工厂之所以要不厌其烦,反复免费为这些公司加工实验用电路板,当然也不是“发扬雷峰精神”,很明显这些加工费用是要分摊到今后批量生产的费用中。

如果你是小的不知名的公司,或者是个人,那加工一次的费用可能就要数百元。所以,如何简单、快捷、低成本、高质量加工实验用电路板,是一个很值得研究的课题。现在也有了许多新的好方法,比如:热转印法、预涂布感光敷铜板制作法、热熔塑膜法等。本站将搜集这方面的方法、经验,并整理成文,陆续在本站刊登。也欢迎爱好者、厂家、材料设备供应商等合作,或撰文,或提供您的产品,或合作推销都可以。

如前言中所述,电路板是电路的载体,平常我们称为“印刷电路板”英文缩写“PCB”。正规生产印刷电路板自然与印刷有关,通常采用的是丝网印刷工艺,其基本过程如下:


设计版图→描图→晒板(制作印刷底版)→印刷→化学方法腐蚀→清洗及表面处理→印刷助焊、标识、阻焊等层→切割、打孔等机械加工→成品电路版


其它方法



更详细的操作步骤请看本站收集的《丝网印刷制作电路板和仪器标牌面板的方法》一文。业余条件下,可以省去“印刷助焊、标识、阻焊等层”的工序,难点在制版和印刷环节上。由于只需要制作少量(一块或几块)电路版,采用正规的制版和印刷工序显然是不经济的,于是就有了各种非印刷,或亚印刷的制作方法。


1、雕刻法


此法最直接。将设计好的铜箔图形用复写纸,复写到覆铜板铜箔面,使用钢锯片磨制的特殊雕刻刀具,直接在覆铜板上沿着铜箔图形的边缘用力刻画,尽量切割到深处,然后再撕去图形以外不需要的铜箔,再打上元件的插孔就可以了。此法的关键是:刻画的力度要够;撕去多余铜箔要从板的边缘开始,操作的好时,可以成片的逐步撕去,可以使用指甲剪来完成这个步骤。一些小电路实验版适合用此法制作。


2、手工描绘法


就是用笔直接将印刷图形画在覆铜板上,然后再进行化学腐蚀等步骤。此法看似简单,实际操作起来很不容易!现在的电子元件体积小,引脚间距更小(毫米量级),铜箔走线也同样细小,而且画上去的线条还很难修改,要画好这样的板就完全看你的笔头工夫了。经验是:“颜料”和画笔的选用都很关键。我自己曾经用红色指甲油装在医用注射器中,描绘电路板,效果不错,但针头的尖端要适当加工;也有人介绍用漆片溶于无水酒精中,使用鸭嘴笔勾画,具体方法如下:


将漆片(即虫胶,化工原料店有售)一份,溶于三份无水酒精中,并适当搅拌,待其全部溶解后,滴上几滴医用紫药水(龙胆紫),使其呈现一定的颜色,搅拌均匀后,即可作为保护漆用来描绘电路板。先用细砂纸把敷铜板擦亮,然后采用绘图仪器中的鸭嘴笔(或圆规上用来画图形的墨水鸭嘴笔),进行描绘,鸭嘴笔上有调整笔划粗细的螺母,笔划粗细可调,并可借用直尺、三角尺描绘出很细的直线,且描绘出的线条光滑、均匀,无边缘锯齿,给人以顺畅、流利的感觉;同时,还可以在电路板的空闲处写上汉字、英语、拼音或符号描绘出的线条,若向周围浸润,则是浓度太小,可以加一点漆片;若是拖不开笔,则是太稠了,需滴上几滴无水酒精。万一描错了也没关系,只要用一小棍(火柴杆),做一个小棉签,蘸上一点无水酒精,即可方便地擦掉,然后重新描绘即可。一旦电路板图绘好后,即可在三氯化铁溶液中腐蚀。电路板腐蚀好后,去漆也很方便,用棉球蘸上无水酒精,就可以将保护漆擦掉,略一晾干,就可随之涂上松香水使用。

由于酒精挥发快,配制好的保护漆应放在小瓶中(如墨水瓶)密封保存,用完后别忘了盖上瓶盖,若在下次使用时,发现浓度变稠了,只要加上适量无水酒精即可。


3、帖图法


电子商店有售一种“标准的预切符号及胶带”,预切符号常用规格有 D373(0D-2.79,ID-0.79),D266(0D-2.00,ID-0.80),D237(OD-3.50,ID-1.50)等几种,最好购买纸基材料做的(黑色),塑基(红色)材料尽量不用。胶带常用规格有0.3、0.9 、1.8、 2.3、 3.7等几种。单位均为毫米。可以根据电路设计版图,选用对应的符号及胶带,粘贴到覆铜版的铜箔面上。用软一点的小锤,如光滑的橡胶、塑料等敲打图贴,使之与铜箔充分粘连。重点敲击线条转弯处、搭接处。天冷时,最好用取暖器使表面加温以加强粘连效果。张贴好后就可以进行腐蚀工序了。


4、油印法


把蜡纸放在钢板上,用笔将电路图按1:1刻在蜡纸上,并把刻在蜡纸上的电路图按电路板尺寸剪下,剪下的蜡纸放在所印敷铜板上。取少量油漆与滑石粉调成稀稠合适的印料,用毛刷蘸取印料,均匀地涂到蜡纸上,反复几遍,印制板即可印上电路。这种刻板可反复使用,适于小批量制作。提示:利用光电誊印机,可以按照设计图纸自动刻制成1:1尺寸的蜡纸 。



5、热熔塑膜制版法


此法从网络文章中收集(作者NewBlue),可行性未经验证,供参考。

        ①在打印机上将电路板图按1∶1的比例打印在80克复印纸上。手工绘制也可以,但底纸要平整。

②找一台传真机,将机里的传真纸取出,换上热熔塑膜(据说可以买到,谁有这个货,请联系站长)。把电路图放入传真机入口,利用传真机的复印键,将线路图复制在热熔塑膜上。这时印刷电路板的“印刷原稿”就做好了。

③用双面胶带纸将制好图的塑膜平整地贴在敷铜板上。注意要平整,不能起皱,胶带纸不能遮住熔化部分,否则影响线路板的制作效果。

④用漆刷将油漆均匀地刷在塑膜上,注意:不能往复地刷,只能顺着一个方向依次刷,否则塑膜一起皱,铜板上的线条就会出现重叠。待电路图全被刷遍,小心地将塑膜拿掉。这时一块印刷线路板就印刷好了。待干后,即可腐蚀了。

如要印制多块,可做一个比电路板大一点的木框,将丝网平整地敷在木框上,固定好。再用双面胶带纸将定好影的塑膜贴在丝网下面。将敷铜板放在桌上,合上丝网架(印刷图与敷铜板要左右对齐),用漆刷将漆顺一个方向依次刷好,拿掉网架。印刷电路板就印好了。如有缺陷,可用油漆和竹片修改。

以上过程须注意,刷漆时,手用力要轻重得当,太重漆膜太厚,线条会跑花边,太轻线条会出现断线。塑膜一定要正面朝上。


6、使用预涂布感光敷铜板


使用一种专用的覆铜板,其铜铂层表面预先涂布了一层感光材料,故称为“预涂布感光敷铜板”,也叫“感光板”。制作方法如下:

①单面板的制作:将电脑画好的PCB图,用喷墨专用纸打印出1:1黑白720dpi图纸(元件面),如果用激光打印机输出图纸也可以。取一块与图纸大小相当的光敏板,撕去保护膜。用玻璃板或塑料透明板把图纸与光敏PCB板压紧,在阳光下曝光5-10分钟。用附带的显影药1:20配水进行显影,当曝光部分(不需要的敷铜皮)完全裸露出来时,用水冲净,即可用三氯化铁进行腐蚀了。操作熟练后,可制出精度达0.1mm的走线!

②双面线路板的制作:步骤参考单面板,双面板主要是两面定位要准确。可以两面分别曝光,但时间要一致,一面在曝光时另一面要用黑纸保护。

此法从原理上说是最简单、实用的方法,但因市售的“预涂布感光敷铜板”价格比较高,且不易买到。所以此法还不为多数业余爱好者所认识。


7、热转印法 热转印纸制作电路板流程  


使用激光打印机,将设计的PCB铜铂图形打印到热转印纸上,再将热转印纸紧贴在覆铜板的铜铂面上,以适当的温度加热,转印纸上原先打印上去的图形(其实是碳粉)就会受热融化,并转移到铜铂面上,形成腐蚀保护层。这种方法比常规制版印刷的方法更简单,而且现在大多数的电路都是使用计算机CAD设计,激光打印机也相当普及,这个工艺还比较容易实现。


制作电路板几乎是每一个电子爱好者制作东西中必不可少的一步,同时制作电路板的方法有很多,比如刀刻制板法、热转印法等,其中刀刻制板法是最简单、最快捷的一种,但这种电路板适合做线路比较简单的电路板。



刀刻制板法,简称:刀刻法


制作前的准备:

1、敷铜板

这是制作电路板必不可少的东西,它是由1-2毫米厚的环氧树脂板或纸板等绝缘且有一定强度和方便加工的材料构成基板,并在基板上覆上一层0.1毫米左右的铜箔而成,如果只有一面敷有铜箔,就叫单面敷铜板,如果两面都有铜箔,就叫双面敷铜板。

2、刻刀

可以用断钢锯片,也可以是裁纸刀或其他比较锋利的东西,作用是制作电路板时将敷铜板的铜箔划开,构成线路图。

3、电钻、钻头

打孔。钻头一般需要0.8-4mm的,0.8mm的主要是对一些小器件,如1/16-1/4W的电阻等。

4、砂纸

抛光。300目以上的防水砂纸,颗粒越小越好。



制作方法:

1、对照电路板图,裁出一块相应大小的敷铜板,把敷铜板一面朝上,再在上面盖一张复写纸,然后将画好的电路板图盖在复写纸上,再用圆珠笔在纸上重描一次,让线路显示在敷铜板上。

2、用刻刀按照线路图一点一点的划开,并保证线路与线路之间确实断开。

3、这是线路板的雏形已经基本构成,在相应的地方打孔,然后用砂纸将铜箔抛光,再在铜箔上涂一层松香酒精水,这样既可以防止氧化,又有助于焊锡。


另外收集到的6 种方法


方法1:

1.将敷铜板裁成电路图所需尺寸。 2.把蜡纸放在钢板上,用笔将电路图按1:1刻在蜡纸上,并把刻在蜡纸上的电路图按电路板尺寸剪下,剪下的蜡纸放在所印敷铜板上。取少量油漆与滑石粉调成稀稠合适的印料,用毛刷蘸取印料,均匀地涂到蜡纸上,反复几遍,印制板即可印上电路。这种刻板可反复使用,适于小批量制作。 3.以氯酸钾1克,浓度15%的盐酸40毫升的比例配制成腐蚀液,抹在电路板上需腐蚀的地方进行腐蚀。4.将腐蚀好的印制板反复用水清洗。用香蕉水擦掉油漆,再清洗几次,使印制板清洁,不留腐蚀液。抹上一层松香溶液待干后钻孔。



方法2:


在业余条件下制作印制板的方法很多,但不是费时,就是“工艺”复杂,或质量不敢恭维。而本人(注原作者)制作印刷板的方法就属于综合效果较好的一种,方法如下:1.制印板图。把图中的焊盘用点表示,连线走单线即可,但位置、尺寸需准确。2.根据印板图的尺寸大小裁制好印板,做好铜箔面的清洁。3.用复写纸把图复制到印板上,如果线路较简单,且制作者有一定的制板经验,此步可省略。4.根据元件实物的具体情况,粘贴不同内外径的标准预切符号(焊盘);然后视电流大小,粘贴不同宽度的胶带线条。对于标准预切符号及胶带,电子商店有售。预切符号常用规格有D373(0D-2.79,ID-0.79),D266(0D-2.00,ID-0.80),D237(OD-3.50,ID-1.50)等几种,最好购买纸基材料做的(黑色),塑基(红色)材料尽量不用。胶带常用规格有0.3、0.9 、1.8、 2.3、 3.7等几种。单位均为毫米。5.用软一点的小锤,如光滑的橡胶、塑料等敲打图贴,使之与铜箔充分粘连。重点敲击线条转弯处、搭接处。天冷时,最好用取暖器使表面加温以加强粘连效果。6.放入三氯化铁中腐蚀,但需注意,液温不高于40度。腐蚀完后应及时取出冲洗干净,特别是有细线的情况。7.打眼,用细砂纸打亮铜箔,涂上松香酒精溶液,凉干则制作完毕了。这种印制板的质量很接近正规的印制板。0.3毫米胶带可在IC两脚之间穿越,可大大减少板正面的短跳线以省事、省时间。本人在工作中常用此法来做实验印板或少量的产品。



方法3:


将漆片(即虫胶,化工原料店有售)一份,溶于三份无水酒精中,并适当搅拌,待其全部溶解后,滴上几滴医用紫药水(龙胆紫),使其呈现一定的颜色,搅拌均匀后,即可作为保护漆用来描绘电路板。

先用细砂纸把敷铜板擦亮,然后采用绘图仪器中的鸭嘴笔(或圆规上用来画图形的墨水鸭嘴笔),进行描绘,鸭嘴笔上有调整笔划粗细的螺母,笔划粗细可调,并可借用直尺、三角尺描绘出很细的直线,且描绘出的线条光滑、均匀,无边缘锯齿,给人以顺畅、流利的感觉;同时,还可以在电路板的空闲处写上汉字、英语、拼音或符号

描绘出的线条,若向周围浸润,则是浓度太小,可以加一点漆片;若是拖不开笔,则是太稠了,需滴上几滴无水酒精。万一描错了也没关系,只要用一小棍(火柴杆),做一个小棉签,蘸上一点无水酒精,即可方便地擦掉,然后重新描绘即可。一旦电路板图绘好后,即可在三氯化铁溶液中腐蚀。电路板腐蚀好后,去漆也很方便,用棉球蘸上无水酒精,就可以将保护漆擦掉,略一晾干,就可随之涂上松香水使用。

由于酒精挥发快,配制好的保护漆应放在小瓶中(如墨水瓶)密封保存,用完后别忘了盖上瓶盖,若在下次使用时,发现浓度变稠了,只要加上适量无水酒精即可。



方法4:


把即时贴粘在敷铜板的铜箔上,然后在贴面上绘制好电路,再用刻刀刻透贴面层,形成所需电路,揭去非电路部分最后用三氯化铁腐蚀或电流电解法就可以制作出较理想的电路板。

腐蚀温度可在55℃左右进行,腐蚀速度较快。腐蚀好的电路板用清水冲洗干净,揭去电路上的即时贴,打好孔,擦干净涂上松香酒精溶液以备使用。



方法5:


1.根据电路原理图中所用的元件形状和印刷板面积的大小合理安排元件的密度和各元件的位置。确定元件位置应按照先大后小、先整体后局部的原则进行,使电路中相邻元件就近放置,排列整齐均匀。

2.各元件之间的连接导线在拐弯处和两线相交处不能拐直角,须用曲线过渡,也不能相互交叉和迂回太远。有些导线实在做不到这一点时,可以考虑在印刷板的反面印制导线,再用穿钉与正面电路连接,或在焊接元件时另外用绝缘导线连接。

3.输入部分和输出部分距离远一些为好,以免互相干扰。



方法6:


无线电爱好者都为制作电路板而烦恼过。现在向大家介绍一种“亚印刷”法制作印刷电路板。方法如下:

一、在打印机上将电路板图按1∶1的比例打印在80克复印纸上。手工绘制也可以,但底纸要平整。

二、找一台传真机,将机里的传真纸

取出,换上热熔塑膜(本公司有售)。把电路图放入传真机入口,利用传真机的复印键,将线路图复制在热熔塑膜上。这时印刷电路板的“印刷原稿”就做好了。

三、用双面胶带纸将制好图的塑膜平整地贴在敷铜板上。注意要平整,不能起皱,胶带纸不能遮住熔化部分,否则影响线路板的制作效果。

四、用漆刷将油漆均匀地刷在塑膜上,注意:不能往复地刷,只能顺着一个方向依次刷,否则塑膜一起皱,铜板上的线条就会出现重叠。待电路图全被刷遍,小心地将塑膜拿掉。这时一块印刷线路板就印刷好了。待干后,即可腐蚀了。

如要印制多块,可做一个比电路板大一点的木框,将丝网(本公司有丝网出售)平整地敷在木框上,固定好。再用双面胶带纸将定好影的塑膜贴在丝网下面。将敷铜板放在桌上,合上丝网架(印刷图与敷铜板要左右对齐),用漆刷将漆顺一个方向依次刷好,拿掉网架。印刷电路板就印好了。如有缺陷,可用油漆和竹片修改。

以上过程须注意,刷漆时,手用力要轻重得当,太重漆膜太厚,线条会跑花边,太轻线条会出现断线。塑膜一定要正面朝上。

印刷零件图的方法也跟上述一样。


感光电路板


适用范围:您亲自制作试验性(小批量)线路板。

产品特性:快速、经济、保密、优质,

完全代替简单的万能板及昂贵的线路板厂打样。

精细程度:最细线可达0.1mm,非常复杂的线路也能成功制作出来。

制作过程:打印(透明菲林纸、硫酸纸、70g复印纸)、

曝光(太阳光、日光灯、专用曝光机)、

显影(专用显影剂)、蚀刻(三氯化铁)、钻孔(小电钻)


感光板的特性:高质量

适用于:制作试验性(小批量)线路板;

可替代:简单的万能板 及 昂贵的线路板厂打样;

最细线:0.1mm(4mil);

特 点:与PCB计算机文件的电路图一模一样;

优 点:快速(1-2小时)、经济、保密、优质、亲自制作。


感光电路板使用说明

(1)原稿制作:用电路设计软件把电路图设计好,然后用打印机以透明胶片、半透明硫酸纸打印出底图;打印原稿时选择镜像打印(绘图软件都有镜像Mirror打印功能),电路图打印墨水(碳粉)面 必须与绿色的感光膜面相接紧密,以获得最高解析度;线路部份如有透光破洞,请以油性黑笔修补;稿面需保持清洁无污物。

(2)裁切:先用介纸刀切断保护膜,再用锯子或裁刀按所需尺寸裁好线路板,为防止密接不良需用挫刀将线路板的毛边磨平。电木板也可用小刀将上下两面各割深约0.2mm左右刀痕,再予以折断。

(3)曝光:撕掉保护膜(不要刮伤感光膜面),将透明或半透明的原稿放在感光板上,用玻璃紧压原稿及感光板,越紧密解析度越好。曝光的距离和时间随灯光的不同而改变:

   1)日光灯:与灯管之间的距离为5CM,透明稿的标准时间为8分钟±2分钟,半透明稿标准时间为10分钟。若板的宽度超过10CM,需用2只日光灯平均照射或采用分区曝光,曝光时间增加20%。

   2)太阳光:在强日光下标准时间为1.5分,在弱光下为3分钟。

   3)制作双面板时,必须在原稿上加2-3个定位孔,依照此位置在感光板上钻孔,使正反面原稿与感光板上孔位对准,并用双面胶贴好固定曝光 。

   4)自生产日期的半年后起,每增加半年,曝光时间增加10-15%


(4)显像:用塑料盆将显像剂按5克兑水300--500ML的比例稀释成显像液(要用冷水)灌入容器备用;已曝光的感光板膜面朝上放入显像液,每隔数秒轻摇容器,使铜箔清晰显现且不再有绿色雾状冒 起则显像完成;在清水中浸泡2分钟;阴干或用吹风吹干;显像时水的温度以15~30度为好,显像双面板时注意不要让盆底损伤膜面;使用后的显像液不要再灌回容器内。


(5)修膜:为了确保膜面无任何损伤,将干燥的感光板进行全面检查,如有短路处用小刀刮净,断线处用油性笔等修补。


(6)蚀刻:用塑料盆三氯化铁加水配成1:2的腐蚀液(温度40~50度时效果较好),放入感光板10~20分钟腐蚀完成。

   1)感光板放入腐蚀液后约20秒再拿起来检视,非线性部分的铜箔应为粉红色,若为亮绿色即显像不足,用清水将其洗净后再显像一次,但注意不要过度(显影时间适当减少)。

   2)蚀刻时注意勿伤膜面,以防蚀断线路。

   3)感光板只能使用酸性腐蚀液,不能使用碱性腐蚀液。

   4)三氯化铁蚀刻液越浓越慢,越稀也慢。


(7)除膜:感光膜可直接焊接(要使用高质焊锡),如需去除可用布蘸较浓的显像液或酒精抹去,去掉膜层后用松香溶液(纯酒精200毫升加松香5克配成)涂一遍打磨好的电路板,既可以助焊,又可以防止氧化。

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