理论教育 手工制作印制电路板的工艺优化指南

手工制作印制电路板的工艺优化指南

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:图52印制电路板手工制作过程1.设计把电路原理图设计成印制电路布线图,可在计算机上通过多种PCB设计软件实现。图53覆铜板实物图制作中PCB板厚度根据制作需求选择,常用规格为 1.6 mm,铜箔厚度尽量选择薄的覆铜板,这样腐蚀速度快、侧蚀少,适合高精度PCB板的制作。漆图法手工制作印制电路板热转印法手工制作电路板将覆铜板放入转印机中,经过加温、加压,3 min后移出。

手工制作印制电路板的工艺优化指南

印制电路板(PCB板)是电子制作的必备材料,既起到元器件的固定安装作用,又起到元器件相互之间的电路连接作用,也就是说,只要有元器件就一定需要PCB板,而PCB板不可能从市场上直接选购,一定要根据电子制作(电子产品)的不同需要单独生产制作。产品生产中的PCB板通常要委托专业生产厂家制作,但在科研、产品试制、业余制作、学生的毕业设计课程设计大赛及创新制作等环节中只需一两块PCB板时,委托专业厂家制作,不仅时间长(一周左右或更长)、费用高(百元以上),而且不便随时修改。电子制作中如何用最短时间(几十分钟)、最少费用(只需几分钱/cm2)、最简单的办法加工制作出精美的 PCB板呢?下面介绍几种简便易行的方法。

PCB板分单面板、双面板、多层板几种,在业余条件下只能实现单面板和双面板印制板的制作。制作通常要经过几个环节,如图5−2所示。

图5−2 印制电路板手工制作过程

1.设计

把电路原理图设计成印制电路布线图,可在计算机上通过多种PCB设计软件实现。简单电路可直接用手工布线完成。

2.准备覆铜板

覆铜板是制作PCB板的材料,分单面覆铜板和双面覆铜板,铜箔板(厚度有18 μm、35 μm、55 μm和70 μm几种)通过专用胶热压到PCB基板上(基板厚度有0.2 mm、0.5 mm、…、1 mm、1.6 mm等几种规格),如图5−3所示。

图5−3 覆铜板实物图

制作中PCB板厚度根据制作需求选择,常用规格为 1.6 mm,铜箔厚度尽量选择薄的覆铜板,这样腐蚀速度快、侧蚀少,适合高精度PCB板的制作。覆铜板外形尺寸的大小与形状完全根据制作需求而定,可用剪板机、剪刀、锯等工具实现。

3.转印图形

将设计好的PCB布线图(包括焊盘与导线)转印(或描绘)到覆铜板上。本环节要求线条清晰、无断线、无砂眼、无短接,且耐水洗、抗腐蚀。

1)手工描绘法

(1)将设计好的PCB图按1:1的比例画好,然后通过复写纸印到覆铜板上。

(2)用耐水洗、抗腐蚀的材料涂描焊盘和印制导线,可选用油漆、酒精、松香溶液、油性记号笔(必须是耐油性、耐水洗,文化用品商店有售)。

(3)检查无断线、无短接、无漏线、无砂眼后,晾干,待下一步腐蚀。

2)贴图法

(1)把不干胶纸或胶带裁成不同宽度贴在覆铜板上,覆盖焊盘与印制导线,裸露不需要的铜箔;或将整张不干胶纸(或胶带)覆盖整块覆铜板,然后剥去并裸露出焊盘和线条以外的部分。

(2)检查无误,并确认已粘牢,待下一步腐蚀。

3)热转印法

本方法适用于计算机设计的电路板,制作精度高(线宽0.2 mm)、速度快(几分钟)、成本低(几分钱/cm2)、操作方法简单,不受板面尺寸和复杂程度的限制,非常适合电子爱好者的业余制作和学生的课程设计、毕业设计、大赛、创新设计等活动。具体操作如下:

(1)用激光打印机将设计好的图形打印在热转印纸上。注意打印反图。

(2)对覆铜板表面进行处理,去除表面油污。可将覆铜板放入腐蚀液中浸泡 2~3 s,取出后水洗擦干;或用去污粉擦洗。禁止使用砂纸打磨。

(3)将打印出来的电路图附到处理过的覆铜板表面,并用胶带固定,防止转印时错位。

漆图法手工制作印制电路板

热转印法手工制作电路板(www.daowen.com)

(4)将覆铜板放入转印机中,经过加温、加压,3 min后移出。若无转印设备,也可采用家用电熨斗尝试。

(5)待转印好的覆铜板自然冷却后,揭掉转印纸,PCB图形即印到了覆铜板表面上了。

(6)用油性记号笔修补断线、砂眼,检查无缺陷后,待下一步腐蚀。

4.腐蚀

本环节留下覆铜板上的焊盘与印制导线,去除多余部分的铜箔。具体步骤如下:

(1)腐蚀液可自配,能将铜腐蚀掉的化学药品很多,这里推荐两种方便、安全的药液(任选一种,化工商店有售)。

① 三氯化铁(FeCl3)水溶液,三氯化铁和水可按1:2配制。

② 过硫化钠(Na2S2O8)水溶液,过硫化钠和水可按1:3配制。

(2)腐蚀液温度应在40~50 ℃之间,腐蚀时间一般为5~10 min。

(3)配好的溶液放入塑料盒中(可用塑料饭盒),将腐蚀的PCB板线路朝上放入盒内(药液量能淹没PCB板即可)。

(4)用长毛软刷(如排笔)或废旧的毛笔往返均匀轻刷,及时清除化学反应物,这样可以加快腐蚀速度(不能用硬毛刷,以免将导线或者焊盘刷掉)。

(5)待不需要的铜箔完全清除后,及时取出,清洗并擦干。

提示:腐蚀液呈酸性,对皮肤有一定的伤害,建议用镊子操作,并对人体采取防护措施(如戴橡胶手套)。

5.钻孔

将PCB板钻孔,插装焊接元器件。孔径要根据元器件引脚的直径来确定,通常孔径为元器件引脚直径 + 0.3 mm为宜。

(1)钻孔可用台钻或手持电钻,如图5−4所示。

图5−4 钻孔示意图

(2)钻孔时,钻头进给速度不要太快,以免焊盘出现毛刺。

6.表面处理

PCB的“表面”指的是PCB上为电子元器件或其他系统到PCB的电路之间提供电气连接的连接点,如焊盘或接触式连接的连接点。裸铜本身的可焊性很好,但是暴露在空气中很容易氧化,而且容易受到污染。这也是PCB必须要进行表面处理的原因。

表5−5给出了常见表面处理方法及特性。

表5−5 常见表面处理方法及特性

(1)表面处理成本比较:化镍浸金>浸银>浸锡>热风整平>有机焊料防护。

(2)实际可焊性比较:热风整平>有机焊料防护>化镍浸金>浸银>浸锡。

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