第11章 PCB手工制作电子课件SMT工艺与PCB制造(双色).ppt
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1、第11章 PCB手工制作电子课件 高教版 SMT工艺与PCB制造(双色)11.1 PCB手工制作工艺 传统的传统的PCB手工制作有雕刻法、手工描绘法、油印手工制作有雕刻法、手工描绘法、油印法、使用预涂布感光覆铜板法、热熔塑膜制版法、贴图法、使用预涂布感光覆铜板法、热熔塑膜制版法、贴图法、热转印法等多种。法、热转印法等多种。11.1.1 雕刻法 用雕刻法制作用雕刻法制作PCB是一种最简单、最直接的方法,只适用于一些小电路是一种最简单、最直接的方法,只适用于一些小电路实验板的制作。将设计好的线路图形用复写纸复写到覆铜板铜箔面,使用钢实验板的制作。将设计好的线路图形用复写纸复写到覆铜板铜箔面,使用钢
2、锯片磨制的特殊雕刻刀具,直接在覆铜板上沿着铜箔图形的边缘用力刻画,锯片磨制的特殊雕刻刀具,直接在覆铜板上沿着铜箔图形的边缘用力刻画,尽量切割到深处,然后再撕去图形以外不需要的铜箔,再用手电钻打孔就可尽量切割到深处,然后再撕去图形以外不需要的铜箔,再用手电钻打孔就可以了。此法的关键是:刻画的力度要够;撕去多余铜箔要从板的边缘开始,以了。此法的关键是:刻画的力度要够;撕去多余铜箔要从板的边缘开始,如果操作的好,可以成片的逐步撕去,一般使用小的尖嘴钳来完成这个步骤。如果操作的好,可以成片的逐步撕去,一般使用小的尖嘴钳来完成这个步骤。11.1.2手工描绘法 手工描绘法就是用笔直接将印刷图形画在覆铜板上
3、,然后再进行化学腐手工描绘法就是用笔直接将印刷图形画在覆铜板上,然后再进行化学腐蚀等步骤。使用鸭嘴笔勾画,具体方法如下:蚀等步骤。使用鸭嘴笔勾画,具体方法如下:将漆片一份,溶于三份无水酒精中,并适当搅拌,待其全部溶解后,滴将漆片一份,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,即可作为后续蚀刻的保护漆用来描绘电路板。为后续蚀刻的保护漆用来描绘电路板。先用细砂纸把覆铜板铜箔面打磨光亮,然后采用绘图仪器中的鸭嘴笔,先用细砂纸把覆铜板铜箔面打磨光亮,然后采用绘图仪器中的
4、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、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或符号。描以顺畅、流利的感觉;同时,还可以在电路板的空闲处写上汉字或符号。描绘时若笔道向周围浸润,则是浓度太小,可以加一点漆片;若是拖不开笔,绘时若笔道向周围浸润,则是浓度太小,可以加一点漆片;若是拖不开笔,则是溶液太稠了,需滴上几滴无水酒精予以稀释。则是溶液太稠了,
5、需滴上几滴无水酒精予以稀释。11.1.3 油印法 把蜡纸放在钢板上,用铁笔将电路图按把蜡纸放在钢板上,用铁笔将电路图按1:1的比例刻在蜡纸上,并把刻在的比例刻在蜡纸上,并把刻在蜡纸上的电路图按电路板尺寸剪下,剪下的蜡纸放在待印的敷铜板上,取少蜡纸上的电路图按电路板尺寸剪下,剪下的蜡纸放在待印的敷铜板上,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,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,印制图形即可印上覆铜板。这种刻板可反复使用,适于小批量制反复几遍,印制图形即可印上覆铜板。这种刻板可反复使用,适于小批量制作。利用光电誊印机,可以
6、按照设计图纸自动刻制成作。利用光电誊印机,可以按照设计图纸自动刻制成1:1尺寸的蜡纸。但由尺寸的蜡纸。但由于目前很少有人刻写蜡纸,相关工具已难以找到。于目前很少有人刻写蜡纸,相关工具已难以找到。11.1.4 热转印法 热转印法制作热转印法制作PCB的原理:用的原理:用protel 或其他绘图软件,设计、绘制或其他绘图软件,设计、绘制PCB图,将图,将PCB图形用激光打印机打印至热转印纸上,然后将热转印纸贴在覆铜图形用激光打印机打印至热转印纸上,然后将热转印纸贴在覆铜板上,加温,使碳粉融化粘到覆铜板上,完成后将热转印纸除去,在这个过板上,加温,使碳粉融化粘到覆铜板上,完成后将热转印纸除去,在这个
7、过程中尽可能多的将墨留在程中尽可能多的将墨留在PCB板上而不是随着纸撕掉;将转印后的覆铜板用板上而不是随着纸撕掉;将转印后的覆铜板用三氯化铁(三氯化铁(FeCl3)溶液进行腐蚀,由于需要保留的铜箔有墨迹覆盖,不会被)溶液进行腐蚀,由于需要保留的铜箔有墨迹覆盖,不会被腐蚀掉,所以当旁边的铜被腐蚀之后,所需要的线路就显露出来了,然后钻腐蚀掉,所以当旁边的铜被腐蚀之后,所需要的线路就显露出来了,然后钻孔,将墨层洗掉,打磨,涂上酒精松香水,一块孔,将墨层洗掉,打磨,涂上酒精松香水,一块PCB就制作完成了。就制作完成了。在这种方法中,需要使用以下设备和耗材:在这种方法中,需要使用以下设备和耗材:1)一台
8、用于产生高精度线路图形的打印输出设备,即一台激光打印机或者一台复)一台用于产生高精度线路图形的打印输出设备,即一台激光打印机或者一台复印机,如果使用复印机,需要有复印原稿,原稿可以用激光打印机或喷墨打印机打印印机,如果使用复印机,需要有复印原稿,原稿可以用激光打印机或喷墨打印机打印出来。出来。2)一台热转印机,如图)一台热转印机,如图4-1所示。条件不允许时也可以用一个电熨斗替代。所示。条件不允许时也可以用一个电熨斗替代。3)覆铜板、热转印纸、三氯化铁()覆铜板、热转印纸、三氯化铁(FeCl3)。)。4)用于钻通孔的小型视频钻床,如图)用于钻通孔的小型视频钻床,如图4-2所示。此设备也可以用手
9、电钻替代。所示。此设备也可以用手电钻替代。激光打印机激光打印机热转印机机热转印机机图图11-2 小型视频钻床小型视频钻床11.1.5 预涂布感光覆铜板法 使用一种专用的覆铜板,其铜箔层表面预先涂布了一层感光材料,故称为使用一种专用的覆铜板,其铜箔层表面预先涂布了一层感光材料,故称为“预涂布感光覆铜板预涂布感光覆铜板”,简称,简称“感光板感光板”。制作方法如下:。制作方法如下:将电路图将电路图1:1打印在比较透明(薄)的、最少有一面是比较光滑平整的纸上,打印在比较透明(薄)的、最少有一面是比较光滑平整的纸上,要镜象打印在平整的那一面。要镜象打印在平整的那一面。再将纸的光滑面紧贴感光电路板(用玻璃
10、夹紧),放到太阳下照射再将纸的光滑面紧贴感光电路板(用玻璃夹紧),放到太阳下照射28min,时间长短跟太阳强弱有关,阴天可以照射,时间长短跟太阳强弱有关,阴天可以照射20min左右。左右。注意:以上是透明胶片的参考时间,用白纸的时间根据纸的透光度将时间再注意:以上是透明胶片的参考时间,用白纸的时间根据纸的透光度将时间再延长。此过程一定不要移动纸和电路板的相对位置,并且要贴紧。延长。此过程一定不要移动纸和电路板的相对位置,并且要贴紧。然后将曝光后的电路板放到显影药水中显影(洗掉不需要的感光剂),然后将曝光后的电路板放到显影药水中显影(洗掉不需要的感光剂),留下的感光剂(曝光时发生反映的部分)会阻
11、止其下面的铜箔跟下一步骤中留下的感光剂(曝光时发生反映的部分)会阻止其下面的铜箔跟下一步骤中的蚀刻液的蚀刻液FeCl3反应。此过程一般需要反应。此过程一般需要13min。显影时间跟曝光程度成反比,。显影时间跟曝光程度成反比,如果曝光过度,显影时间就会很短,曝光不足的话,显影时间就会很长,甚如果曝光过度,显影时间就会很短,曝光不足的话,显影时间就会很长,甚至长到至长到10min以上,另外,还跟显影水的浓度有关。不过,尽量曝光不要过以上,另外,还跟显影水的浓度有关。不过,尽量曝光不要过度,宁可显影时间长些,这样不会出现失误,可以保证度,宁可显影时间长些,这样不会出现失误,可以保证100%成功。最后
12、经过成功。最后经过FeCl3腐蚀,一般需要腐蚀,一般需要1040min左右。左右。由于以上过程是光直接决定铜箔的去留,所以精度可以做到很高。操作由于以上过程是光直接决定铜箔的去留,所以精度可以做到很高。操作熟练者一般可以熟练者一般可以30min内做出高精度的电路板,热转印纸也可以打印后用来内做出高精度的电路板,热转印纸也可以打印后用来曝光,不需要加热转印过程,效果要好一些。这种方法从原理上说是最简单、曝光,不需要加热转印过程,效果要好一些。这种方法从原理上说是最简单、实用的方法,但市售的实用的方法,但市售的“预涂布感光覆铜板预涂布感光覆铜板”价格稍高,且不易买到。价格稍高,且不易买到。11.2
13、 实训1 热转印法手工制作PCB 1.实训目的实训目的 通过手工制作通过手工制作PCB,了解,了解PCB制作的工艺原理,体验制作的工艺原理,体验PCB制作工艺过程,掌握热制作工艺过程,掌握热转印法手工制作转印法手工制作PCB的操作方法。的操作方法。2.实训器材及场地要求实训器材及场地要求 1)激光打印机)激光打印机(全班共用全班共用)2)热转印机)热转印机(小组或全班共用小组或全班共用)3)蚀刻槽)蚀刻槽(小组或全班共用小组或全班共用)4)小型视频台钻或手电钻及钻头)小型视频台钻或手电钻及钻头(小组或全班共用小组或全班共用)5)裁板机)裁板机(小组或全班共用小组或全班共用)6)覆铜板、热转印纸
14、、细砂纸)覆铜板、热转印纸、细砂纸 1套套/人人 7)元件盘、镊子、油性记号笔)元件盘、镊子、油性记号笔 1套套/人人 场地应设有上、下水及清洗水槽。场地应设有上、下水及清洗水槽。3.实训内容及步骤实训内容及步骤实训内容及步骤按图实训内容及步骤按图11-3所示的工艺流程图进行。所示的工艺流程图进行。任务任务1:设计:设计PCB 用用portel DXP 2004或其他制图软件设计绘制或其他制图软件设计绘制PCB图形。也可以直接使图形。也可以直接使用如图用如图4-4所示的图形,图形应满足以下要求并检查:所示的图形,图形应满足以下要求并检查:1)焊盘尺寸应大于)焊盘尺寸应大于7575mil,线宽不
15、小于,线宽不小于15mil,线距定在,线距定在10mil以上;以上;如果有贴片元件,建议阻容件封装采用如果有贴片元件,建议阻容件封装采用0805,二极管类封装为,二极管类封装为3216,三极管,三极管类封装为类封装为SOT-23,集成芯片类封装为,集成芯片类封装为SO-14。2)孔位及尺寸是否准确。)孔位及尺寸是否准确。3)图形是否完整,有无短、断缺陷。)图形是否完整,有无短、断缺陷。PCB图 任务任务2:打印及热转印图形打印及热转印图形 1)用激光打印机打印设计图形。将设计好的)用激光打印机打印设计图形。将设计好的PCB图用激光打印机打印到图用激光打印机打印到热转印纸上,打印前确认热转印纸的
16、正反面,打印时用纯色,色调深一些,热转印纸上,打印前确认热转印纸的正反面,打印时用纯色,色调深一些,注意打印比例一定要注意打印比例一定要1:1,如果是利用,如果是利用portel布线设计的双层板,那么顶层一布线设计的双层板,那么顶层一定要镜像打印,否则转印出来就反了。定要镜像打印,否则转印出来就反了。注意:注意:转印纸为一次性用纸,也不可用一般纸替代。转印纸为一次性用纸,也不可用一般纸替代。2)裁板与处理。)裁板与处理。用裁板机剪裁大小合适的覆铜板,尺寸最好比图纸大一些,如果没有用裁板机剪裁大小合适的覆铜板,尺寸最好比图纸大一些,如果没有裁板机也可以用钢锯根据裁板机也可以用钢锯根据PCB规划设
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