項目7 單面和雙面PCB的制作

PCB設計與制作——AltiumDesigner設計應用（第二版）項目7單面和雙面PCB的制作項目7單面和雙面PCB的制作

項目描述：根據(jù)前面接到的PCB設計訂單，根據(jù)設計完成PCB，試制樣機。分別采用三種不同的制板方法制作閃爍燈、呼吸燈、流水燈的電路板，如熱轉印法、蝕刻法、化學感光法及激光雕刻法。項目7單面和雙面PCB的制作

項目任務：任務7.1熱轉印法制作簡易閃爍燈單面PCB任務7.2激光雕刻法制作呼吸燈單面PCB任務7.3化學感光法制作流水燈雙面PCB安全生產要求

PCB的制作過程比較復雜，既有機械加工，也有化學作業(yè)，操作失誤容易造成人身安全受損和環(huán)境污染。所以在PCB制作過程中必須嚴格遵守安全操作規(guī)程。任務7.1熱轉印法制作簡易閃爍燈單面PCB任務要求：采用熱轉印和蝕刻法，手工制作簡易閃爍燈的單面電路板，并焊接、調試電路板，達到閃爍燈的電路功能。制板要求：板材FR-4、單面板、板厚1.6mm。任務7.1熱轉印法制作簡易閃爍燈單面PCB熱轉印工藝：

熱轉印法制作電路板就是使用激光打印機，將設計好的PCB線路圖形打印在熱轉印紙上，然后通過熱轉印設備加熱，將熱轉印紙上的圖形轉印到覆銅板的銅箔面上，形成腐蝕保護層。然后放入蝕刻液中進行化學反應，將裸露的銅箔腐蝕去掉，最終得到所需的帶線路圖形的電路板。任務7.1熱轉印法制作簡易閃爍燈單面PCB熱轉印PCB制板設備及耗材：

1．制板設備：激光打印機、PCB手動裁板機、小型臺鉆、PCB熱轉印機（或熨斗）、蝕刻機。2．制板工具及耗材：覆銅板、熱轉印紙、剪刀、橡膠手套、護目鏡或透明防護面罩、油性PCB修補筆、細砂紙、紙膠帶等。3．焊接及檢修工具：烙鐵、鑷子、焊錫絲、萬用表、電源（電池）等。任務實施步驟1：裁覆銅板裁板又稱下料，覆銅板出廠的尺寸規(guī)格有多種，需要根據(jù)設計好的PCB尺寸來裁取所需覆銅板的大小。本例制作的簡易閃爍燈采用單面覆銅板，裁板時覆銅板的長、寬至少都要留2cm左右的工藝邊，方便粘貼熱轉印紙和預留放進腐蝕機時夾子固定的位置。精密手動裁板機的組成結構：①定位尺，②壓桿，③上、下刀片，④刀片定位螺絲，⑤底座。任務實施步驟2：打印熱轉印圖形熱轉印就是利用靜電成像原理，將PCB的線路圖形打印在含樹脂靜電墨粉的熱轉印紙上，通過靜電熱轉印，將熱轉印紙上的圖案（其實是碳粉）轉印到覆銅板上，形成電路板的防蝕圖層。注意：不能使用噴墨打印機，圖形要打印在熱轉印紙的光滑面（有透明薄膜），打印完后手指不要摸到圖形的油墨上，防止損壞圖形。任務實施步驟3：熱轉印PCB線路圖形將打印有底層線路圖的熱轉印紙平鋪在覆銅板上，用耐熱的紙膠帶固定。將貼好熱轉印紙的覆銅板，用熱轉印機加熱將圖形印到覆銅板上。熱轉印也可以使用熨斗，將貼好熱轉印紙的覆銅板放置在隔熱墊上，用熨斗加熱印2分鐘左右，不要來回搓動熨斗，防止圖形錯位。轉印完成要等電路板溫度下降到室溫后，才能將轉印紙揭下。任務實施步驟4：修補防蝕圖形如果轉印完成的圖形有線路出現(xiàn)斷裂或毛刺現(xiàn)象，或焊盤殘缺不全，如圖示，可用油性筆進行修補。任務實施步驟5：蝕刻電路板蝕刻電路板是利用蝕刻液通過化學反應去除覆銅板上的未被防蝕刻油墨覆蓋的銅箔，最終留下被油墨蓋住的線路圖形和焊盤。注意：PCB腐蝕液具有一定的腐蝕性，操作過程中要帶工業(yè)橡膠手套來操作。腐蝕后的廢液中含銅量是很高的，酸、堿度也很大，不能直接排放，需要對廢液進行集中處理才能排放。

任務實施步驟6：使用小型臺鉆對電路板鉆孔本例中使用0.9mm的鉆頭，在使用小臺鉆時，應佩戴護目鏡或透明防護面罩，將電路板的銅箔面朝上放在鉆臺上，操縱控制桿慢慢地將鉆頭向下，移動電路板使鉆頭對準焊盤中心，然后下壓控制桿，完成鉆孔。步驟7：熱轉印絲印字符圖形將用熱轉印紙打印完成的絲印層字符圖形，使用紙膠帶粘貼在覆銅板沒有銅箔的一面，通過焊盤孔透光定位字符絲印的位置。用熱轉印機或熨斗加熱將圖形印到覆銅板上。任務實施步驟8：退膜及電路板表面處理將腐蝕后覆在板上的防蝕刻保護層去掉的工序稱為退膜。對于熱轉印的油墨保護層也可以用細砂紙來打磨拋光去掉，裸露出設計需要的銅箔線路圖形。

退膜后的電路板需要水洗干凈，并擦干或晾干。沿著邊框線用裁板機手動裁剪掉多余的板面，并用砂紙、銼刀或角磨機等工具將邊框的毛刺打磨平滑。任務實施步驟9：簡易閃爍燈電路的裝配與調試1.根據(jù)元器件清單，檢測元件質量好壞。2.焊接直插式元件。安裝時按照從低到高順序，依次安裝并焊接元件到電路板上，焊接。3.電路板檢測、調試，用杜邦線連接3-6V電源，注意正負極不要反接，觀察到兩個LED等交替閃爍點亮.任務7.2激光雕刻法制作呼吸燈單面PCB設計要求：采用激光雕刻法制作呼吸燈電路板的銅箔信號層，使用熱轉印法制作呼吸燈的絲印字符層，最后焊接、調試電路板，實現(xiàn)呼吸燈的電路功能后裝配產品外殼得到呼吸燈樣機，交付顧客。制板要求：板材FR-4、單面板、板厚1.6mm。任務7.2激光雕刻法制作呼吸燈單面PCB激光雕刻PCB制板設備及耗材：

1．制板設備：

Create-DCM3800鉆銑雕一體機、Create-LCM6200印制電路激光成型機、裁板機、激光打印機、PCB熱轉印機（或熨斗）。2．制板工具及耗材：

覆銅板、熱轉印紙、剪刀、細砂紙、紙膠帶等。

3．焊接及檢修工具：

烙鐵、鑷子、焊錫絲、萬用表、5V電源適配器及USB充電線等。任務實施步驟1：裁覆銅板呼吸燈電路板的尺寸為70×23mm，裁板保留20mm左右的工藝邊，如果需要拼板，可根據(jù)拼板后的大小再預留20mm的工藝邊，使用裁板機對單面覆銅板進行裁板。精密手動裁板機的組成結構：①定位尺，②壓桿，③上、下刀片，④刀片定位螺絲，⑤底座。任務實施步驟2：電路板鉆孔及割邊1.電路板鉆孔操作。打開設備電源。將電路板覆銅面朝上，用紙膠帶粘貼固定在工作臺面上。打開數(shù)控鉆銑雕上位機控制軟件，設置參數(shù)。取2.0mm鉆頭，錨定點鉆孔。啟動自動加工鉆孔，使用0.9mm鉆頭。2.電路板割邊操作設置割邊配置參數(shù)，輸出G代碼取1.0mm鏍刀，啟動加工放刀具，取出覆銅板Create_DCD3800鉆銑雕一體機任務實施步驟3：激光雕刻電路板線路層激光雕刻制作電路板就是使用激光通過聚集鏡照射到覆銅板上，因為銅層相對較薄，通常為40~100μm厚，通過激光聚集可使該點迅速產生高溫而融化或者汽化表面銅箔，以暴露FR4基板，當激光在覆銅板表面經過一定的路徑可以形成PCB的電路圖案，從而達到雕刻電路板的目的。1.開機準備。2.通過攝像頭對準錨定孔確定零點。3.生成G代碼文件并加工板材任務實施步驟4：熱轉印字符圖形打印熱轉印用的字符圖形，用紙膠帶粘貼在覆銅板沒有銅箔的一面，如圖示，通過焊盤孔透光定位字符位置。用熱轉印機或熨斗加熱將圖形印到覆銅板上。呼吸燈電路板貼字符層熱轉印紙

轉印完成的呼吸燈電路板任務實施步驟5：電路板后期處理1.拋光。用水磨細砂紙來打磨拋光去掉表面氧化銅箔。2.電路板裁邊。并用砂紙、銼刀或角磨機等工具將邊框的毛刺打磨平滑。3.電路板表面處理。

（a）字符層（b）銅箔線路層制作完成的呼吸燈電路板任務實施步驟6：呼吸燈電路的裝配與調試1.根據(jù)元器件清單，檢測元件質量好壞。2.元件焊接。先焊接6個貼片LED，方法是：先固定，后焊接。測試貼片LED。用萬用表的10k歐姆檔去分別測試每組的3個LED是否能正常點亮，焊接直插式元器件，按照從低到高順序，依次安裝并焊接元件到電路板上。

測試貼片LED焊接完成的呼吸燈電路板任務實施步驟6：呼吸燈電路的裝配與調試3.電路板檢測、調試。裸板外觀檢測。通電功能調試，用手機充電座和USB線連接電路板，注意正負極不要反接，觀察到6個LED等慢慢變亮到慢慢變暗。再通過調節(jié)電位器使LED閃爍速度變慢或變快，當一側調到極限時可觀察到LED相當于長亮的狀態(tài)。4.安裝呼吸燈立座外殼，得到樣機產品

放置了電路板的立座底座通電后的呼吸燈立座任務7.3化學感光法制作流水燈雙面PCB設計要求：采用化學感光法和蝕刻法制作流水燈雙面圓形電路板，最后焊接、調試電路板，實現(xiàn)呼吸燈的電路功能后裝配產品外殼得到呼吸燈樣機，交付顧客。任務7.3化學感光法制作流水燈雙面PCB感光制板工藝：感光制板工藝是在覆銅板上均勻覆蓋一層感光膜，然后將打印有PCB設計圖形的透明菲林片覆蓋在感光膜上，通過紫外光線直接照射在覆有感光膜的電路板上，沒光照到的地方的感光膜會被顯影劑溶解，而光照到的沒有被溶解的感光膜會保留在電路板的銅箔上，不讓蝕刻液腐蝕，最后保留成為銅箔線路。根據(jù)感光膜的材料不同還分干膜與濕膜感光制板工藝。任務7.3化學感光法制作流水燈雙面PCB化學感光制板設備及耗材：1．制板設備：Create-DCM3800鉆銑雕一體機、裁板機、激光打印機、線路板拋光機、金屬過孔機、鍍銅機、線路板絲印機、自動噴淋洗網機、油墨固化機、自動覆膜機（干膜）、紫外光曝光機、自動噴淋顯影機、自動噴淋脫膜機、自動噴淋腐蝕機。2．制板工具及耗材：覆銅板、菲林片、剪刀、橡膠手套、透明膠帶等。3．焊接及檢修工具：烙鐵、鑷子、焊錫絲、萬用表、直流電源等。任務實施步驟1：認識感光膜，確定制板工藝流程

感光膜分為干膜和濕膜，干膜是利用半透明的成品感光干膜直接貼在覆銅板上，熱壓后再進行感光處理。濕膜是將感光油墨均勻涂抹在覆銅板上，待感光油墨干透后再進行感光處理。感光膜根據(jù)感光特性的不同還可分為正性和負性的。負性的感光膜，被光照到的地方不會被顯影劑溶解，沒有溶解的感光膜保留在電路板的銅箔上，可以保護線路圖形不被腐蝕掉。而正性的感光膜則正好相反，被光照到的地方會被顯影劑溶解。

任務實施步驟2：打印菲林片（負性感光法制板）菲林底片是根據(jù)PCB設計圖而生成的1:1的黑白對比圖形。白色透明的部分紫外線可以透過，而黑色的部分紫外線無法透過。流水燈電路板為雙面板且要做金屬化過孔，采用負性感光法制板，則蝕刻電路板之前要在線路銅箔上、金屬化過孔中鍍上錫，覆蓋住銅箔線路圖形，防止被腐蝕。因此打印的線路圖形均為正片。阻焊層打印為正片，字符絲印層打印為負片。打印好的正面字符絲印圖形菲林底片任務實施步驟3：裁板、數(shù)控鉆孔、拋光1.對覆銅板進行裁切。實際PCB設計為直徑7cm的圓形，可以使用裁板機先切成矩形，保留2厘米以上的工藝邊，例如裁剪成10cm×10cm的正方形。2.對覆銅板進行鉆孔及割邊。按照任務7.2的步驟2使用數(shù)控鉆銑雕一體機對電路板進行鉆孔及割邊，注意割邊操作不要完全割斷，這樣才能留下邊框方便夾子固定放入蝕刻機。也可以制板完成后，最后割邊。3.對覆銅板進行拋光預處理。手工制作PCB可以直接用細砂紙去除表面氧化物及油污，去除鉆孔時產生的毛刺。用細砂紙打磨拋光后的覆銅板需要水洗干凈，并擦干或晾干。任務實施步驟4：金屬化過孔金屬化孔雙面印制板制造工藝的核心問題是孔金屬化過程?？捉饘倩侵父鲗佑≈茖Ь€在孔中用化學鍍和電鍍方法使絕緣的孔壁上鍍上一層導電金屬使之互相可靠連通的工藝。金屬化過孔設備如圖所示。任務實施步驟5：覆感光膜、熱固化（暗室環(huán)境）

濕膜工藝：需要在覆銅板上刷感光線路油墨（藍油），然后熱固化。刷油墨完成后的絲網框、膠刮板等沾染油墨的工具都需要馬上放入圖7-3-15所示的自動噴淋洗網機內清洗，否則一旦油墨干置后將很難清除。小型PCB絲印機熱固化機自動噴淋洗網機任務實施步驟6：貼菲林片、曝光、顯影1.在暗室環(huán)境將打印好底層線路和頂層線路菲林底片。2.將待曝光的覆銅板放于雙面紫外曝光機中，啟動真空60秒后，啟動曝光。3.顯影是將沒有曝光的感光膜去除，得到所需電路圖形的過程。任務實施步驟7：線路鍍錫、脫膜、蝕刻、退錫1.線路鍍錫處理，其目的是將顯影完成后裸露的銅箔走線以及金屬化過孔，通過鍍錫來保護，使其在蝕刻時不被腐蝕掉。2.脫膜，是去除覆銅板上除了鍍錫走線以外的感光膜