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在家制作高质量双面PCB板全过程

在家制作高质量双面PCB板全过程

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  下图显示了碳粉上的密封材料效应。  

   

  修补 接下来要仔细检查走线中是否有任何断点和针孔。这些断点和针孔很容易用精细的记号笔加以修缮。记号笔的墨水似乎与蚀刻剂结合得非常好。  

  蚀刻 现在电路板可以进行蚀刻了。我使用的是氯化铁,虽然也有腐蚀性较低的其它材料。为了不发生溅溢、混乱或废气,可以使用密封塑料袋进行蚀刻。将电路板放入袋中,然后倒入一些蚀刻剂,封好袋口。为了防止滴漏,我在外面又套了一个袋子。将它放在平坦的桌子上,使用复印滚筒将液体铺开,使电路板的所有部分都湿润到。隔一分钟将袋子翻转一次,再使用滚筒轻压另一面。蚀刻时间主要取决于温度,因此用电吹风可以显著加快蚀刻速度。透过塑料袋应能够清晰地看到电路板,因此在完成蚀刻之前无需拿出来。等到蚀刻完成后,打开塑料袋,戴上手套取出电路板,将板子放在一叠纸巾上,擦掉化学物质。然后在自来水中彻底清洗干净。使用这种方法的话,整个蚀刻过程不会溅出一滴化学液体。 蚀刻完的废液应倒入瓶中并得到正确的废弃处理。这种水有极强的腐蚀性,千万不能直接倒入地漏中。  

   

  清除墨粉 现在可以用丙酮等溶剂清除墨粉/密封材料了。但不要错误地使用浸过丙酮的毛巾去擦试电路板。这样做将不可挽回地将墨粉弄进电路板,使电路板非常难看。相反,要将整块电路板浸到丙酮桶中,等待2至3分钟的时间使之渗透到墨粉中,在仍浸润于丙酮之时,使用软鬃毛刷子将墨粉脱离电路板。在将所有墨粉完全从电路板分离之前,不要将电路板从丙酮液中拿出来。有些墨粉可能仍然粘在电路板上,但这似乎是无法避免的。  

   

  丝印 这一步是将一些标记和文字印到电路板上,不过不是用传统的丝网印刷方法,而是用同样的墨粉转印技术,利用以前钻好的对齐标记将图案打印到电路板上。因为在经过铜蚀刻后表面不是完全平坦,位于铜箔边缘的一些图案将无法正确转印。为了尽量减少问题,设计应尽可能避免跨越蚀刻区的边界。  

  阻焊层 阻焊层是给电路板加一层专门可触摸的层,它也能使得精细间距的表贴元件焊接起来更加容易。市场上有一种产品叫Dynamask 5000。它基本上是一种即剥即贴的环氧树脂薄膜,用起来非常顺手。遗憾的是,在美国市场上没有卖的,只能通过海外销售商采购。 这种膜是绿色的,采用纸张形式。将膜切得比设计大半英寸左右。剥除有纹理一边的保护膜(使用两片透明胶带将膜分开)。从一边开始,使用复印滚筒将膜压到电路板上。在滚筒压接之前不要让膜接触电路板,防止产生气泡。然后将层压机加热到200°F (93°C),将电路板送进层压机。重复送板或更高的层压温度可能让薄膜变得太软,并致使它们回流,这似乎会产生气泡和干斑。使用手指将膜压入蚀刻槽也是个好主意。这种膜最好是在真空环境中进行层压,因此这种方法不可避免会在膜的背后产生一些气泡,特别是在又窄又细的槽里。如果有大的气泡,薄膜很容易剥除并丢弃。 现在万事俱备,可以用紫外光照射阻焊层了。这时需要一个紫外灯。对于小板子来说,美甲灯就行了,价格是20美元。对于大板子而言,需要一个平板型的紫外线灯,价格大约75美元。平板灯之所以好,是因为盖板有个锁止装置,可以将幻灯片压在电路板上,提高图像的分辨率。 首先,将阻焊层图案打印在幻灯片上,让墨粉位于朝向电路板的一边。这要求在打印期间将顶部图像进行镜像处理。随后用胶带将幻灯片固定到电路板上,确保它与电路板有非常紧密的接触。任何空隙都会使图像变得模糊。 曝光时间多长真的取决于灯的亮度。规范要求是100 mJ/cm2 至500 mJ/cm2,但你需要有紫外光功率计才能使用这个数据。不过很容易做一些测试板来配置正确的曝光值。太多曝光可能会让光线照透幻灯片的暗区。太少曝光将使得膜溶入显影剂。由于反射的原因,铜区上的膜要比蚀刻区的膜更快得到曝光,因此要密切注意膜在这两个区域上的表现。在我的试验中,我采用的是2mW/cm2的平板紫外光灯,5分钟的曝光时间可以得到很好的图案。  

  接着把膜放在黑暗的地方近30分钟,等曝光过的环氧树脂固化。然后去除幻灯片,从膜上剥离顶部保护层。 显影液是按1%配重比在水中混合碳酸钠粉制作而成的。不要使用商店出售的各种洗涤碱,用它的结果真的很糟糕,也许是因为它包含了碳酸钠之外的其它添加剂。最好从化学品商店或卖Dynamask膜的相同供应商处买纯的碳酸钠。 将电路板浸入显影剂溶液中,用鬃毛刷轻轻地刷洗。规范要求溶液加热到90°F (32°C),但那样做似乎显影速度太快了。当溶液温度较低时更好控制,只需花大约5分钟的时间就能完成显影。过长的显影时间会使得膜变得太软,并且边缘参差不齐,因此仔细监视整个过程很重要。  

  在图案被完全显影之后,用干净的水漂洗电路板,并再次用紫外光照射几分钟。这次照射的目的是使环氧树脂完全固化。这次的时间不重要,不过比第一次曝光要长得多。然后将电路板再次放入层压计,这次使用最高温度。当在背面增加阻焊层时,用一些有粘性的货架挂面纸保护正面是个好主意。这样,显影剂就不会使正面的阻焊层变软或受到破坏。当两面都完成显影后,我还把电路板放在212°F (100°C)的炉子中烘了大约30分钟,以便进一步固化薄膜。确保电路板平放在炉子中,否则它会变形翘曲。  

   

  元件孔 现在可以钻元件孔了。我们需要用到微型尺寸的钻头。最好的钻头是柄长1/8″的钻头。没有柄的标准钻头很难放在钻头夹盘中间,因为它们的直径太小。MCMaster-Carr商店出售很多不同尺寸的钻头,手头最好准备一组大小不一的钻头。 在钻孔过程中你会发现正反对齐程度有多好。在这方面我们没有太多工作要做,只能寄希望于结果OK。 过孔 电镀过孔是家庭制作者要过的最后一关。在家里做通孔电镀没有简单的方法,因此一般采用替代性技术,如焊线、导电性环氧树脂和铆钉。所有这些方法都有或多或少的问题,但我发现焊线是最可靠的,接下来是空心铆钉。 焊线过孔 焊线是连接过孔的最简单方法,但它会留下像大橡树果一样的突起物,即使用平头钢丝钳剪过。这些接点不仅难看,而且在这些过孔上方不能再放置元件。然而这是目前最为简单的过孔制作方法。

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