基于小型工業(yè)制板系統(tǒng)的ＰＣＢ制作與研究

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了小型工業(yè)制板系統(tǒng)，總結(jié)了用小型工業(yè)制板系統(tǒng)制作雙面板及單面板的制板流程及注意事項(xiàng)，并指出將其引入實(shí)驗(yàn)室的必要性。

關(guān)鍵詞：印制電路板（PCB） 制作流程 EDA實(shí)習(xí)

PCB即印制電路板（PCB，Printed Circuit Board），幾乎出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中，小到電子手表、計(jì)算器，大到計(jì)算機(jī)、通訊電子設(shè)備、航空、航天、軍用武器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元器件，它們之間的電氣互聯(lián)都離不開(kāi)印制電路板。作為應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的高職生，掌握其制作技術(shù)是必須的！以往制作一塊印制電路板，常采用油漆描板、刀刻、不干膠粘貼等業(yè)余制作方法，速度較慢，而且很難制作出高質(zhì)量的印制電路板。為了使學(xué)生能更好地適應(yīng)社會(huì)需求，我院引進(jìn)了長(zhǎng)沙科瑞特電子有限公司Create小型工業(yè)快速制板系統(tǒng)，建立了制板實(shí)驗(yàn)室。

一、Create小型工業(yè)快速制板系統(tǒng)介紹

小型工業(yè)制板系統(tǒng)是指能快速、小批量、高品質(zhì)制作單雙面印制板的工業(yè)級(jí)制板設(shè)備。長(zhǎng)沙科瑞特電子有限公司Create小型工業(yè)快速制板系統(tǒng)按照工業(yè)級(jí)電子線路制作及焊接工藝設(shè)計(jì)，能滿足小批量、自動(dòng)化、智能化、高可靠性、高成功率的工業(yè)級(jí)要求。該系統(tǒng)工藝比較完整、設(shè)備多樣且性能先進(jìn)，自動(dòng)化的物理鉆孔與高精密、快速的傳統(tǒng)曝光制板兩種工藝的結(jié)合有助于學(xué)生對(duì)電子線路制作工藝的全面了解與學(xué)習(xí)。此系統(tǒng)其主要特點(diǎn)：

1．制板速度快，1天能完成200塊以上制板量；

2．制板精度高，線路板的線寬、線隙能達(dá)到4mil，能完全滿足工業(yè)級(jí)的需求；

3．制板工序全，從裁板-數(shù)控鉆孔-刷板-沉銅-絲印圖形-曝光-顯影-鍍銅到鍍錫-腐蝕-絲印阻焊-絲印文字一應(yīng)俱全；

4．制板成本低，所有制板用材料全部為工業(yè)常用制板材料，價(jià)格低廉，方便購(gòu)買；

5．解決問(wèn)題能力強(qiáng)，能幫助學(xué)校有效完成學(xué)生課題設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子技能競(jìng)賽、科研等多項(xiàng)快速制板任務(wù)。

該系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、數(shù)控鉆床、手動(dòng)裁板機(jī)、熱轉(zhuǎn)印機(jī)、圖形轉(zhuǎn)移機(jī)、自動(dòng)線路板拋光機(jī)、程控曝光機(jī)、烘干機(jī)、線路板絲印機(jī)、化學(xué)沉銅機(jī)、化學(xué)鍍錫機(jī)、全自動(dòng)多槽腐蝕機(jī)。

二、印制電路板制作流程及注意事項(xiàng)

（一）雙面板的制作

印制板通常分為單面板、雙面板和多層板，其中以雙面板的使用最為廣泛。雙面板的制作流程如下：下料→打孔→拋光→沉銅→鍍銅→拋光→刮感光油墨→烘干→底片制作→曝光→顯影→鍍錫→去膜→蝕刻（腐蝕）→做阻焊層→印字符。

1．下料：根據(jù)PCB設(shè)計(jì)板大小要求，用裁板機(jī)裁好覆銅板，尺寸比PCB板略大一點(diǎn)。

2．打孔：運(yùn)行數(shù)控鉆床控制軟件，導(dǎo)入PCB文檔，調(diào)出輸出菜單。余下流程為：放置并固定覆銅板→手動(dòng)任意定位原點(diǎn)→軟件定置原點(diǎn)→軟件自動(dòng)定位終點(diǎn)→調(diào)節(jié)鉆頭高度→按序選擇孔徑規(guī)格→分批鉆孔。

注意數(shù)控鉆床主軸下降時(shí)一定要打開(kāi)主軸電機(jī)，否則容易斷鉆頭。后續(xù)孔徑的鉆取無(wú)需重新定位，只需更換所需規(guī)格鉆頭并選擇對(duì)應(yīng)規(guī)格孔即可。

3．拋光：指鉆好孔的PCB基板表面拋光處理，清除板基表面的污垢及孔內(nèi)的粉屑，為后序的化學(xué)沉銅工藝作準(zhǔn)備。接通拋光機(jī)電源，打開(kāi)水龍頭，按下傳動(dòng)按鈕，把鉆好孔的板子放在其入口處，按下拋光按鈕。如果覺(jué)得拋光不夠，可以重復(fù)。注意需拋光的一面朝上。

4．沉銅：沉銅就是在打孔完成后對(duì)焊盤(pán)孔及過(guò)孔進(jìn)行金屬化的操作。打孔操作完成后孔的內(nèi)壁是裸露的，沒(méi)有可焊性，需要在裸露的孔內(nèi)壁上鍍上一層金屬銅，使其與兩面的焊盤(pán)連接。Create-PTH3000化學(xué)沉銅機(jī)分為堿性除油、粗化、預(yù)浸、活化、加速、沉銅六個(gè)工藝完整的反應(yīng)槽，把拋光好的板子用鐵絲勾住，依次放入其中。注意每個(gè)過(guò)程后用水沖洗再進(jìn)入下一過(guò)程。

5．鍍銅：由于化學(xué)沉銅粘附的銅厚度很薄，且結(jié)合力不強(qiáng)，需要采用化學(xué)鍍銅的方法使孔壁銅層加厚、結(jié)合力加強(qiáng)。板子用夾子夾好后放入鍍銅機(jī)內(nèi)，按每平方分米/1.5A的電流電鍍。如敷銅板的長(zhǎng)10cm，寬10cm，則電鍍的電流為1.5A，約15分鐘。

6．刮感光油墨：把鍍銅后的板子再拋光一次，然后固定在絲印機(jī)上，通過(guò)絲網(wǎng)刮感光膠。要想刮得均勻，必需多次練習(xí)。切忌來(lái)回刮膠或用力過(guò)猛或用力過(guò)輕，也不要在單面刮膠的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

7．烘干：把板子放入烘干箱內(nèi)，把溫度設(shè)置為75℃。在溫度達(dá)到75℃左右時(shí)，再過(guò)15分鐘即可。

8．底片制作：在激光打印機(jī)上用菲林紙打印好所需底片。采用絲網(wǎng)漏印工藝制作雙面線路板共需要5張菲林，即頂層線路圖、底層線路圖、頂層阻焊圖、底層阻焊圖、字符圖。注意按1：1打印，頂層要鏡像輸出。

9．曝光：將頂層線路圖、底層線路圖底片剪下來(lái)，與板子對(duì)孔，對(duì)準(zhǔn)后，用透明膠粘牢，放入曝光機(jī)內(nèi)曝光。曝光時(shí)間為60秒左右，抽真空時(shí)間為10—15秒，曝光完一面后，放氣，再曝另一面。

10．顯影：顯影是將沒(méi)有曝光的油墨層除去得到所需電路圖形的過(guò)程。曝光后的板子放入配好的顯影液中，用手擦，當(dāng)電路完全顯影出來(lái)后即可。

11．鍍錫：化學(xué)電鍍錫主要是在線路板部分鍍上一層錫，用來(lái)保護(hù)線路板部分不被蝕刻液腐蝕，同時(shí)增強(qiáng)線路板的可焊接性。把顯影后的板子放入鍍錫槽約15分鐘即可。

12．去膜：鍍錫后的板子放入去膜液里，把留下的感光油墨去掉。

13．蝕刻：蝕刻的主要作用是將線路以外的非線路部分銅箔去掉，留下錫保護(hù)的線路圖形。把板子放入腐蝕機(jī)內(nèi)，腐蝕完即可。

14．做阻焊層：在絲印機(jī)上把腐蝕好的板子刷上阻焊油墨，并烘干。然后把阻焊層底片與其對(duì)孔后曝光，再顯影（露出焊盤(pán)），烘干。

15．印字符：在絲網(wǎng)上刮感光油墨，待干后把絲印層底片和絲網(wǎng)一起曝光約45—60秒。用水沖洗絲網(wǎng)，洗出沒(méi)有曝光的地方，即字符。把板子與絲網(wǎng)上的圖形對(duì)準(zhǔn)，刷上文字油墨，烘干。

（二）單面板的制作

單面板的制作相對(duì)雙面板要簡(jiǎn)單。其制作流程如下：下料→打孔→拋光→打印圖紙→熱轉(zhuǎn)印→腐蝕。

下料、打孔與雙面板制作相同，拋光用水砂紙打磨，以便于圖形的轉(zhuǎn)印。用激光打印機(jī)將PCB圖形打印在熱轉(zhuǎn)印紙上，然后將打印好的的圖形朝下與覆銅板的銅面對(duì)貼，四周用耐高溫的膠帶粘牢，放入圖形轉(zhuǎn)印機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)印，溫度一般在180℃。打印紙上墨粉在高溫下融化而吸附到銅板上，形成電路圖。由于墨粉對(duì)三氯化鐵具有良好的抗腐蝕性，所以此電路圖就是可靠的保護(hù)層。注意板子冷卻后再揭下轉(zhuǎn)印紙，以避免墨粉脫落，沒(méi)有轉(zhuǎn)印上的地方用油性墨筆涂上。腐蝕好后，用慢干水洗掉油墨。如果需要阻焊和文字，方法同雙面板的制作。

結(jié)束語(yǔ)

小型工業(yè)制板系統(tǒng)在鉆孔、顯影、腐蝕、鍍銅環(huán)節(jié)上采用智能化控制手段，大大提高了制板速度，滿足了學(xué)生電子制作、EDA實(shí)踐、電子設(shè)計(jì)大賽、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)等綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)要求。其自動(dòng)化的物理鉆孔與高精密、快速的傳統(tǒng)曝光制板兩種工藝的結(jié)合有助于學(xué)生對(duì)電子線路制作工藝的全面了解與學(xué)習(xí)，制板工藝流程環(huán)節(jié)多，涵蓋機(jī)、光、電等多方面學(xué)科的知識(shí)。我校上學(xué)期已將其運(yùn)用于EDA實(shí)習(xí)，學(xué)生們表現(xiàn)出極大的興趣。通過(guò)這種實(shí)習(xí)，學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力得到了提高，并且培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。高職學(xué)校的職責(zé)就是為社會(huì)培養(yǎng)高技能人才和實(shí)用人才，所以實(shí)驗(yàn)室引入小型工業(yè)制板系統(tǒng)是很有必要的。

參考文獻(xiàn)：

［1］ Create-AQC小型工業(yè)制板系統(tǒng)使用手冊(cè).

［2］袁照蘭. 基于protel DXP的PCB板制作［J］ .電源技術(shù)應(yīng)用，2006，（9）.