快速电路板制版.doc

小型快速电路板制版系统( 时间：2004-12-22阅读1446次 ) 印制电路板的制作，往往是电子爱好者比较头痛的一件事，许多电子爱好者为了制作一块印制电路板，往往采用油漆描板、刀刻、不干胶粘贴等业余制作方法，速度较慢，而且很难制作出高质量的印制电路板。印制电路板的制作甚至成为许多初学者步入电子殿堂的“拦路虎”。 在计算机日益普及的今天，计算机辅助设计已成为电子业内人士的热门话题，利用计算机设计印制板，虽然设计上具有图形规范、尺寸精确、容易修改、便于保存等优点，但制作印制板的工艺仍较为复杂，要通过光绘、照相制版等化学工艺流程，消耗材料较多，周期较长，费用较高。在正常情况下，发email给印制电路板厂，工厂以最快速度制版，并以特快专递寄回也需一周时间、一百元左右费用。而一款成熟的电路板，往往需要几次试制才可能成功。 针对这些问题，我们经过长时间的探索研究，终于研制出一种价格低廉、使用简单的小型快速印制电路板制作系统。该系统由一台快速微电脑数控热转移式制版机和一台快速腐蚀机组成。其中热转移式制版机的灵感来源于对激光打印机的研究，我们的研究人员发现，我们熟知的激光打印机的“碳粉”，并非是无机物的碳粉，而是含磁性物质的黑色塑料微粒。它受激光打印机的硒鼓静电吸引，在硒鼓上排列出精度极高的图形及文字，在消除静电后，转移于打印纸，并经高温熔化热压固定，形成一件激光打印机作品。 我们的研究人员在这一发现的昭示下， 研制出具有耐高温不粘连特性的热转印纸，快速微电脑数控热转移式制版机和快速腐蚀机。利用这一系统，可以非常快速地小批量生产印制电路板,该系统同以往传统的照相制版方式制作电路板工艺相比具有以下显著的优点： 1.版精度高：能达到激光打印机分辨率的制版精度，除能制作精细的电路图形外，还可以制作出高分辨率的图像。利用它不仅可以制作出精细的印制电路板，甚至可以制作出精美的金属标牌、金属工艺画等。 2.制版成本低廉：制作一块电路板的制版费仅相当于一张热转印纸的成本。 3.制版速度快：快速热转移式制版机能够将激光打印机打印在热转印纸上的印制电路图形迅速转移到电路板上 ，形成抗腐蚀层， 制作一块200mm300mm的印制电路板， 仅仅需要1020分钟。非常适合于工厂、研究所、学校、电子商场快速制作电路板样板使用。 4.多用途：可同时一次制作出双面板，带字符的单面板，也可分两次制作出带字符的双面板。 5.自动化程度高、操作极简单：快速热转移式制版机, 采用89c2051为主控芯片。制版机对胶辊温度的测量及设置；电路板进入，退出；电源的开启,以及关机时为避免胶辊过温而设的电动机延时停机功能均为轻触开关全自动控制。 6.设备性价比高:用这种热转移式快速制版系统取代传统的印制板制作工艺,设备价格低廉，性价比极高，一般当月投资购买设备进行快速制作印制电路板生产经营，当月即可收回全部投资。 制版机的操作及工作原理: 将用电脑制作好的印制电路板图形，通过激光打印机打印在经过特殊处理的专用热转印纸上，再将转印纸覆盖在敷铜板上送入制版机制版。 制版机的工作原理主要采用了热转移的原理，其结构同激光打印机相似，有两组4只特制耐高温的硅胶圆柱辊组成传动机构。利用2只红外线石英加热管把其中的一组两只硅胶圆柱辊均匀地加温到180.5,同时每组两只硅胶圆柱辊又是两只压力辊，它的表面最高耐温可达到300，这两组胶辊通过传动系统由同步电机驱动， 按每分钟两转的恒速旋转。当热转印纸与敷铜板通过这组温度较高且压力较大的硅胶圆柱辊之间的夹缝时，热转印纸上吸附的墨粉将会融化。由于热转印纸是经过特殊处理的，通过高分子技术在它的表面覆盖了数层特殊材料的涂层，使热转印纸具有耐高温不粘连的特性。当温度达到180.5时， 热转印纸对融化的墨粉吸附力急剧下降，在压力的作用下，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上,敷铜板冷却后,形成紧固的印制图形，完成整个热转移过程。 同样原理，如需在印制板的另一面转印上元件排布图，也可在制版的同时进行，使印制板达到更加专业级的水平。 在这里需要说明的是：整个热转移过程对温度的要求特别高，温度的控制显得非常重要。 例如：墨粉的融化温度最佳点一般在180.5,温度过高时,过度融化的墨粉会扩散到原有线条的四周，造成图形模糊、精度变差，严重时还会将纸张烤焦。 温度过低或温度不均匀时，又会出现转印效果差，甚至不能转印。在实际使用中，由于空气温度、湿度、纸张和电路板的厚度等因素对转印效果有一定的影响，因此温度的控制对转印效果的好坏显得非常重要。为此热转移式制版机温控传感器均采用进口 pt 1000型的薄膜铂电阻，使控温精度能达到0.1，满足了制版对温度的较高要求。 当图形转移到敷铜板上后，也就是说打印机的墨粉在敷铜板面上形成了一个有图形的保护层。由于激光打印机的墨粉是由含有树脂的高分子材料制成的，对腐蚀液（fecl3 溶液）具有良好的抗腐蚀性，所以经过fecl3 溶液腐蚀后即可形成做工精美的印制电路板。 为了使腐蚀电路板更加快捷方便， 还需要一台腐蚀机对电路板进行快速腐蚀， 以节省时间， 减少fecl3 溶液的浪费 ，提高效率。快速腐蚀机将fecl3 溶液快速加温到60以上，再利用抗腐蚀小型循环潜水泵使 fecl3 溶液通过专用喷头均匀地喷洒向印制板。一般在加热至80的情况下， 用浓度较高的fecl3 溶液腐蚀，56 分钟即可腐蚀完毕。由于采取快速腐蚀工艺, 可以降低侧蚀, 使印刷电路板的精细之处更加完美可靠。 通过加热使fecl3 溶液的氧化还原反应加速，从而将敷铜板表面的铜加速氧化成cu2; 同时利用水流的冲击带走沉积在敷铜板表面及附近的cu2，使化学反应更快更充分地进行，本机特别适用于面积较大的印制版制作。整个腐蚀过程在半封闭的情况下进行，具有干净卫生、减少腐蚀液蒸发的优点，因此非常适合于实验室、研究所、工厂小批量制作印制电路板。 印制电路板腐蚀好后，利用专用钻头对电路板进行钻孔，这种专用钻头上镶有一个圆柱体，它在高速钻孔完成的同时还可以磨掉钻孔附近的墨粉，形成一个非常干净的焊盘。而覆盖在铜箔上的其它墨粉形成良好的阻焊层。 利用这套系统还可制作出金属标牌、金属工艺画，同样也非常精美，层次特别分明，而且成本极低，加上它快速制版的优点，相信在不久的将来在这些行业里能够得到更加广泛的应用。 这套系统制作出的印制电路板精度虽然可以达到非常高的专业级水平，但也存在一些缺陷：由于激光打印机不同，天气湿度过大，热转印纸局部缺陷等原因，会出现墨粉在热转印纸上局部附着不好等现象。另外本系统还未配备数控钻床，制做双面板时还不能进行金属孔化，因而还需进一步完善。制作电路板2008-05-06 14:09使用方法：揭开带粘性的那面不用！把电路图打印到黄色光滑面然后再转印即可！ 注意：只能用激光打印机打印！不能用喷墨打印机！一次进货10包以上价格更优!印制电路板的制作，往往是电子爱好者比较头痛的一件事，许多电子爱好者为了制作一块印制电路板，往往采用油漆描板、刀刻、不干胶粘贴等业余制作方法，速度较慢，而且很难制作出高质量的印制电路板。印制电路板的制作甚至成为许多初学者步入电子殿堂的“拦路虎”。热转印法制作电路板，是将画好的电路板图形，通过激光打印机打印在热转印纸上，再将转印纸覆盖在敷铜板，经过加热，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上，等冷却后撕下转印纸，即可看到电路板图形已转印到敷铜板上了，黑色的抗腐蚀图层，即是我们想要的PCB图，最后进行腐蚀了，即可得到我们想要的PCB板。 制作过程中使用的加热工具是电熨斗或过塑机。本店提供的转印纸为制作电路板专用的热转印纸，用其制作电路板有以下 优点：1、版精度高；2、制版成本低廉；3、制版速度快；4、可制作出双面板。 使用方法：1 用激光打印机将电路板线路图打印到本热转印纸的光面2 用制板机调至150180摄氏度间，将热转印纸印有电路图的一面敷在敷铜板上，进行转印；也可用电熨斗代替制板机，手工转印3 印完后去掉转印纸，将敷铜板放入三氯化铁溶液进行腐蚀4 最后用汽油清洗电路板上的碳粉1 热转印法简介 热转印法是小批量快速制作印刷电路板的一种方法。它利用了激光打印机墨粉的防腐蚀特性，具有制板快速（20分钟），精度较高（线宽15mil，间距10mil），成本低廉等特点，但由于涂阻焊剂和过孔金属化等工艺的限制，这种方法还不能方便的制作任意布线双面板，只能制作单面板和所谓的“准双面板”。 这种方法的实现，需要准备以下设备和原材料：一台电脑一台激光打印机，打印机的墨粉用廉价的兼容墨粉即可；热转印纸；金属壳电熨斗一把，用所谓的“热转印机（用塑封机改装的）”也可以，个人觉得效果不如电熨斗，而且很贵；敷铜电路板，有电木基材和玻纤环氧树脂基材的，后者的性能要好一些；腐蚀的容器和药品，容器用塑料盒即可，药品可以用盐酸和双氧水；钻孔用的钻机和钻头，钻头一般要用到0.8mm,0.6mm和1.0mm的；当然还有锯板，磨边等一系列机械工具。2设计布线规则 由于热转印制版的特点，在布线时要注意以下方面：1） 线宽不小于15mil，线间距不小于10mil。为确保安全，线宽要在2530mil，大电流线按照一般布线原则加宽。为布通线路，局部可以到20mil。15mil要谨慎使用。导线间距要大于10mil，焊盘间距最好大于15mil。2） 尽量布成单面板，无法布通时可以考虑跳接线。仍然无法布通时可以考虑使用双面板，但考虑到焊接时要焊两面的焊盘，并排双列或多列封装的元件在toplayer不要设置焊盘。布线时要合理布局，甚至可以考虑调换多单元器件（比如6非门）的单元顺序，以有利于布通。尽量使用手工布线，自动布线往往不能满足要求。3）有0.8mm孔的焊盘要在70mil以上，推荐80mil。否则会由于打孔精度不高使焊盘损坏。4） 孔的直径可以全部设成1015mil，不必是实际大小，以利于钻孔时钻头对准。5） bottomlayer的字要翻转过来写，Toplayer的正着写。3 打印 打印前先进行排版，把要打的图排满一张A4纸，越多越好。因为有些图打出来是坏的，我们需要从中选一张好的来印。排入toplayer时要翻转过来，双面板的边框一定要保留，以利于对齐。然后进行设置，设成黑白打印，实际大小，关掉（hide）除toplayer，bottomlayer，边框和mutilayer的其它所有层。然后打印在热转印纸的光面。4 加热转印 将选好的转印纸裁好放在敷铜板上，用电熨斗（温度调到最高）稍一加热就可以贴在上面，然后持续均匀加热数分钟，加热时稍用力压。待完全冷却后才可将转印纸揭下。此时如果还有缺损可以用记号笔修补。5 腐蚀将盐酸，过氧化氢和水按约2:1:1配好，放入印好的敷铜板，不断摇晃，数秒钟至数分钟内可以腐蚀好。反应方程式2HCl + H2O2 + Cu = CuCl2 + 2H2O ，另外会有一些有刺激性气味的气体产生，可能是挥发的HCl和H2O2氧化Cl所得的Cl2气体，所以要注意通风。另外可以先加HCl溶液，放入敷铜板在逐渐加入H2O2，以利于控制反应的进行，注意H2O2不能直接滴在敷铜板上，否则会损坏墨粉。6 钻孔与后续处理 腐蚀完后，对电路板进行钻孔和磨边处理，再用湿的细砂纸去掉表面的墨粉。7 焊接 焊接前，可以对铜箔进行涂锡处理，但切勿用焊锡膏。在焊接元件前，应先用管脚将跳线和过孔焊通；双面板两面的焊盘都要焊。1、用protel 画出您所需要的印刷电路板图，打印到热转印纸(注意不要打印顶层丝印图)2、将热转印纸上的碳粉通过热转印机转印到敷铜板上3、用三氯化铁腐蚀之后用汽油清洗则出现如图所示4、用电路板打孔机进行打孔，焊接实验成品如下图所示印制线路板简易制作工艺2008-11-12 09:03:59智典电子频道 制作印刷线路板就是在覆铜板铜箔上把需要的部分留下来，把不需要的地方腐蚀掉，剩下的就是我们要的电路了。制作印制板的方法通过热转印法：(1)选材根据电路的电气功能和使用的环境条件选取合适的印制板材质，选好一块大小合适的覆铜板，用细砂纸打磨，去掉氧化层。(2)下料按实际设计尺寸剪裁覆铜板，并用平板挫刀或砂布将四周打磨平整、光滑，去除毛刺。(3)清洁板面将准备加工的覆铜板的铜箔面先用水磨砂纸打磨几下，然后加水用布将板面擦亮，最后用干布擦干净。(4)图形转移图形转移是把设计好的PCB的图纸通过打印机按照11比例打印到转印纸上，然后剪下来，圃定好图和板，可以用胶带等物固定。把固定好的图和板放入已经预热结束的转印机中。板在下，图在上放好，开动转印机的进给按钮。通过上下滚轮的加热和挤压，把转印纸上的图转到覆盖铜板的铜箔上。(5)贴图用带有单面胶的广告纸或透明胶带覆盖住铜箔面，用刻刀去除拓图后留在铜箔面上图形以外的广告纸或透明胶带，注意留下导线的宽度和焊盘的大小。(6)腐蚀将前面处理好的电路板放入盛有腐蚀液的容器中，并来回晃动。为了加快腐蚀速度可提高腐蚀液的浓度并加温，但温度不应超过50C，否则会破坏覆盖膜，使其脱落。待板面上没用的铜箔全部腐蚀掉后，立即将电路板从腐蚀液中取出。该腐蚀容器具有加热和流动液体的功能，以加快蚀刻速度。(7)清水冲洗用清水冲洗腐蚀好的电路板，然后用干净的抹布擦干。(8)除去保护层用砂纸打磨干净，露出闪亮的铜箔。(9)修板将腐蚀好的电路板再一次与原图对照，使导电条边缘平滑无毛刺，焊点圆润。用刻刀修整导电条的边缘和焊盘。(10) 钻孔利用自动打孔机或高速钻床进行打孔。孔必须钻正。孔一定要钻在焊盘的中心且垂直板面。钻孔时，一定要使钻出的孔光洁、无毛刺。(11)涂助焊剂将钻好孔的电路板放入510稀硫酸溶液中浸泡35 min，进行表面处理。取出后用清水冲洗，然后将铜箔表面擦至光洁明亮为止。最后，将电路板烘烤至烫手时即可喷涂或刷涂助焊剂。待焊剂干燥后，就可得到所需要的电路板。涂助焊剂的日的是容易焊接，保证导电性能，保护铜箔，防止产生铜锈。双面印制电路板双面板与单面板的主要区别在于增加了孔金属化工艺，即实现两面印制电路的电气连接。同单面印制电路板简易制作相比，在面板清洁之后就要进行钻孔、化学沉铜、擦去沉铜、电镀铜加厚、堵孔，然后才进入图形转移等操作。多层印制电路板多层印制电路板是由交替的导电图形层及绝缘材料层压粘合而成的一块印制电路板。导电图形的层数在两层以上，层间电气互连是通过金属化孔实现的：多层印制板一般用环氧玻璃布层压板，是印制板中的高科技产品，其生产技术是印制板工业中最有影响和最具生命力的技术，它广泛使用于军用电子设备中。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