几种自制印刷电路板的方法

几种自制印刷电路板的方法本篇文章的目的，除了想给大家一个比较全面的如何制作电路板的简介外，主要是想和大家一起开阔思路，从而举一反三，因地制宜的采用各种方法灵活地制作电路板。只要能够达到设计的要求，采用哪种方法，甚至是否使用电路板都并不重要，不要被本文中介绍的一些具体方法所限制。PCB是PrintedCircuitBoard的缩写，中文名即印刷电路板。PCB是每一种电子器件的必备部件，几乎所有大大小小的电子元器件都是固定在PCB版上。PCB板的基板是由不易弯曲的绝缘材料所制作成。在表面可以看到的粗细不一的线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductorpattern）或称布线，并用来提供PCB上电子元器件的电路连接。PCB单面板的正反面分别被称为器件面（ComponentSide）与焊接面（SolderSide），板上有大小不一的钻孔，一般来说，电子元器件是穿过钻孔被焊接在PCB板上。工业用的PCB板上的绿色或是棕色，是阻焊漆（soldermask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。用来制作电路板的铜板的专业名称为：敷（覆）铜板，通常是由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，如果只有一面覆有铜箔，就叫单面敷铜板，如果两面都有铜箔，就叫双面敷铜板。当前流行电路板的材料是FR-4，厚度是0.062英寸（1.6毫米），敷铜厚度一般用未经切割的电路板上敷铜的质量来表示，通常有0.5oz（盎司），1.0oz，1.5oz，对于手刻板来讲，通常用1.0oz，太薄或太厚，都会给制作带来困难。目前工业界的PCB制作工艺发展很快，适合大批量的PCB板制作。但是，对于无线电业余爱好者来说，一些简单，易操作且成本低的PCB制作方法则更加实用，下面将介绍七种简易的PCB板制作方法，供读者参考。此外，本文还将介绍目前工业化制作PCB板的常用方法，以拓宽读者的思路。注：在制作PCB板之前，需保证有完整的印版图。一、蜡纸腐蚀法1、制作敷铜板按照印版图的尺寸裁切敷铜板，使其与实际电路图的大小一致，并使敷铜板保持清洁。2、将电路印在敷铜板上将蜡纸平铺在钢板上，用笔将印版图按照1：1的比例刻在蜡纸上，将蜡纸上的印版图根据电路板尺寸剪裁，并将其平放在敷铜板上。用少量油漆与滑石粉调成稀稠合适的材料，用毛刷蘸取印调好的材料，均匀地涂蜡纸上，反复几遍，即可将电路印在印制板上（敷铜板）。注：可反复使用，适用于少量PCB板制作。3、腐蚀敷铜板将敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀。4、清洗印制板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。二、胶带腐蚀法此法是用预先制好的类似不干胶材料制成的各种符号(点、圆盘等)贴在电路板上。1、绘制印版图用点表示焊盘，线路用单线表示，保证位置、尺寸准确。2、制作敷铜板按照印版图的尺寸裁切敷铜板，并使敷铜板铜箔面保持清洁。3、将印版图印在敷铜板上首先，可用复写纸将印版图复制在敷铜板上，根据所用元器件的实际大小粘贴不同内外径的焊盘（即印刷电路板上用来焊接电子元器件的圆孔）；其次，根据电路中电流的大小决定采用不同宽度的胶带（大电流采用宽胶带，小电流窄胶带即可），按照印版图将胶带粘贴在敷铜板上（代表电路中元器件之间的连线）；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。注：焊盘规格：D373(外径：2.79毫米，内径：0.79毫米)，D266(外径：2.00，内径：0.80)，D237(外径：3.50，内径：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。4、腐蚀、清洗敷铜板将粘有胶带的敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀。腐蚀完后应及时取出用水冲洗干净。在焊盘处用钻头打孔，用细砂纸打亮铜箔，再涂上松香酒精溶液，凉干则制作完毕了。三、激光打印法传统的印刷电路板制作方法皆采用抗腐蚀材料（如胶带、蜡纸等）粘在敷铜板表面以代表电路连线，然后用腐蚀液将敷铜板上不需要的铜片腐蚀掉。一般的工业用法是采用丝网印刷，或者照相法。这里介绍一种工艺简单，成本低廉的PCB制作方法，只需使用一台旧激光打印机，一个家用电熨斗和一张热转印纸，就可在一个小时内完成一块印刷电路板的制作。这一方法是基于热转移原理，激光打印机墨盒的碳粉中含有黑色塑料微粒，在打印机硒鼓静电的吸引下，在硒鼓上形成高精度的图形和文字（印版图），当静电消失后，高精度的图形和文字便转移到打印纸上，这里使用的是经过特殊处理的热转印纸，具有耐高温不粘连的特性。当温度达到180度时，在高温和压力的作用下，热转印纸对融化的墨粉吸附力急剧下降，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上，敷铜板冷却后，形成紧固的有图形的保护层，经过腐蚀后，印刷电路板便制作成功了。这种方法制作精度高，成本低。制作一块110mmx170mm单面电路板的制板费仅相当于半张热转印纸的成本(0.5~0.75元)。具体制作过程如下：1、打印印版图用激光打印机将画好的印版图打印在热转印纸上，注意在打印前后，不要用手或其他东西碰热转印纸上的印版图位置。2、将电路印在敷铜板上将热转印纸的印有印版图部分剪下，四边留些空白，面朝下覆盖在平坦、干净的敷铜板上（可用砂纸打磨敷铜板），用家用电熨斗（非蒸汽式）熨烫贴有热转印纸的敷铜板，可多烫几次，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上。3、揭去热转印纸有两种方法：湿揭法和干揭法。湿揭法：将贴有热转印纸的敷铜板放入热水中浸泡5-10分钟，可揭去一层热转印纸，再泡10多分钟，再揭去热转印纸，如板上粘有剩余的纸，可用牙刷或拇指擦去。干揭法：敷铜板冷却后揭去热转印纸。4、腐蚀、清洗敷铜板将揭去热转印纸的敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀，腐蚀完后取出用“LaquerThinner”（一种稀释剂）冲洗，并用纸巾迅速擦去墨粉，印刷电路板便制作成功了。小技巧：·建议使用惠普（HP）打印机和硒鼓，质量较好。·打印纸可选用喷墨打印机用来打印相片的相片纸，绘图纸等，请自行试验选定最合适的纸张。·熨烫时，最好将熨斗覆盖整个敷铜板上的电路部分，用力熨烫纸的背面至少1.5分钟，可站在高处熨烫。当印版图透过纸张显现出来时，说明印版图已经印在敷铜板上了。·如果在擦去打印纸的同时，将一些墨粉也擦掉了，用防腐材料填上即可。·也可使用照片过塑机代替熨斗。将打印好的热转印纸覆盖在敷铜板上，送入照片过塑机(调到180.5~200℃)来回压几次，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上。四、即时贴腐蚀法将即时贴（或包装用的宽透明胶带）粘在敷铜板的铜箔上，然后在贴面上绘制好印版图，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敷铜板即可。腐蚀温度可在55度左右进行，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。五、手工及绘图仪直接描绘法这种方法利用绘图仪的绘图笔在敷铜板上直接画印版图，有手画和绘图仪自动画两种做法，下面分别介绍。1、手画法·调制绘图液在三份无水酒精中，放入一份漆片（即虫胶，化工原料店有售），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，绘图液便制成了。·绘制印版图用细砂纸把敷铜板打亮，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），在敷铜板上描绘印版图，由于鸭嘴笔上有调整笔划粗细的螺母，可通过调节笔划粗细去改变电路图中连线的粗细，也可借用直尺、三角尺描绘出很细的直线。此法描绘出的线条光滑、均匀，无边缘锯齿。在绘制过程中，如果发现绘出的连线向周围浸润，则说明绘图液浓度太小，可以加一点漆片；若是绘制时拖不开笔，则说明绘图液太稠了，需滴上几滴无水酒精。如果发现描错了，只要用一小棍（如火柴杆），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。此外，可以在敷铜板的空白处写上相应的说明文字。·腐蚀电路板将画好的电路板（敷铜板）放入三氯化铁溶液中腐蚀，腐蚀完成后，用棉球蘸上无水酒精，就可以将板子上的绘图液擦掉，晾干后，涂上松香水即可。注：由于酒精挥发快，配制好的绘图液应密封保存在瓶中（如墨水瓶），用完后盖紧瓶盖，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。2、绘图仪自动画法可采用惠普公司的HP7440A型号绘图仪，关键是改装绘图仪的绘图笔，下面是一个参考实例。·改装绘图笔将原始的绘图仪上的绘图笔的两端切掉一部分，这样便得到一根中间有定位环的短一点的绘图笔，定位环是笔架用来固定笔的部分。将笔架上用来固定笔的圆孔用锉刀锉大些，使得切短后的绘图笔可以通过。将签字笔（felttippedpen）切短，盖上笔帽，把它挤入切短后的绘图笔中，定位环的位置距笔尖约35mm。·绘制电路图将改装后的绘图笔装好，将打磨干净的敷铜板放在一张A4大小的胶片上，置于绘图笔的下方，便可使用绘图仪自动打印印版图了。将打印好的电路板进行腐蚀后，冲洗干净，涂上松香即可。六、刀刻法·按照印版图的尺寸裁切敷铜板，并使敷铜板铜箔面保持清洁。·在敷铜板上面盖一张复写纸，将画好的印版图盖在复写纸上，再用圆珠笔在纸上重描一次，让线路的边缘显示在敷铜板上。·用刻刀按照敷铜板上的线路一点一点的划开，并保证线路与线路之间确实断开。·在相应的位置打孔，并且用砂纸将铜箔抛光，再在铜箔上涂一层松香酒精水以助于焊接和防氧化，对于不必要的铜箔，可用刀子将边缘跷起后，用尖嘴钳夹住撕掉。这种方法步骤简单，制作速度快，适合简单电路板。如果电路板中的连线很细，用此法将不合适。所用刻刀可以是断钢锯片，也可以是锋利的裁纸刀。此外，还有一种刀刻小岛法，可以说是刀刻法的子类。这种方法需要两面具有铜箔的双面板，焊接面上的铜箔几乎全部保留，而在元器件面上，只保留一个一个的小岛，留作元器件之间的电路连线，接地的元器件管脚通过小孔连到焊接面，所有的接地处都焊在焊接面，而所有的通过小岛相连的元器件管脚都焊在小岛上。小岛也可通过将小片板子直接粘在大板子上的办法制作，大板子可用单面板或双面板，如果铜箔面朝下，需要钻孔，以使元件的接地管脚在板子上焊接，如果铜箔面朝下，接地管脚可直接焊接在铜箔面上，无需钻孔。七、空中架线法此法是将所有的接地线焊接在敷铜板的铜箔上，而所有元器件的非接地引脚则根据印版图在空中焊接，而不接触铜箔。此法适用于简单电路，使用单面铜箔的敷铜板即可（铜箔面朝上）。