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印刷電路板制作方法
- 2019-06-06 -

印制電路板的制作,往往是電子愛好者比較頭痛的一件事,許多電子愛好者為了制作一塊印制電路板,往往采用油漆描板、刀刻、不干膠粘貼等業余制作方法,速度較慢,而且很難制作出高質量的印制電路板。印制電路板的制作甚至成為許多初學者步入電子殿堂的“攔路虎”。 在計算機日益普及的今天,計算機輔助設計已成為電子業內人士的熱門話題,利用計算機設計印制板,雖然設計上具有圖形規范、尺寸精確、容易修改、便于保存等優點,但制作印制板的工藝仍較為復雜,要通過光繪、照相制版等化學工藝流程,消耗材料較多,周期較長,費用較高。在正常情況下,發e-mail給印制電路板廠,工廠以zui快速度制版,并以特快專遞寄回也需一周時間、一百元左右費用。而一款成熟的電路板,往往需要幾次試制才可能成功。     

針對這些問題,我們經過長時間的探索研究,終于研制出一種價格低廉、使用簡單的小型快速印制電路板制作系統。該系統由一臺快速微電腦數控熱轉移式制版機和一臺快速腐蝕機組成。其中熱轉移式制版機的靈感來源于對激光打印機的研究,我們的研究人員發現,我們熟知的激光打印機的“碳粉”,并非是無機物的碳粉,而是含磁性物質的黑色塑料微粒。它受激光打印機的硒鼓靜電吸引,在硒鼓上排列出精度極高的圖形及文字,在消除靜電后,轉移于打印紙,并經高溫熔化熱壓固定,形成一件激光打印機作品。 我們的研究人員在這一發現的昭示下, 研制出具有耐高溫不粘連特性的熱轉印紙,快速微電腦數控熱轉移式制版機和快速腐蝕機。利用這一系統,可以非常快速地小批量生產印制電路板,該系統同以往傳統的照相制版方式制作電路板工藝相比具有以下顯著的優點:     

1.版精度高:能達到激光打印機分辨率的制版精度,除能制作精細的電路圖形外,還可以制作出高分辨率的圖像。利用它不僅可以制作出精細的印制電路板,甚至可以制作出精美的金屬標牌、金屬工藝畫等。     

2.制版成本低廉:制作一塊電路板的制版費僅相當于一張熱轉印紙的成本。    

3.制版速度快:快速熱轉移式制版機能夠將激光打印機打印在熱轉印紙上的印制電路圖形迅速轉移到電路板上 ,形成抗腐蝕層, 制作一塊200mm×300mm的印制電路板, 僅僅需要10~20分鐘。非常適合于工廠、研究所、學校、電子商場快速制作電路板樣板使用。     

4.多用途:可同時一次制作出雙面板,帶字符的單面板,也可分兩次制作出帶字符的雙面板。     

5.自動化程度高、操作極簡單:快速熱轉移式制版機, 采用89c2051為主控芯片。制版機對膠輥溫度的測量及設置;電路板進入,退出;電源的開啟,以及關機時為避免膠輥過溫而設的電動機延時停機功能均為輕觸開關全自動控制。     

6.設備性價比高:用這種熱轉移式快速制版系統取代傳統的印制板制作工藝,設備價格低廉,性價比極高,一般當月投資購買設備進行快速制作印制電路板生產經營,當月即可收回全部投資。 制版機的操作及工作原理 將用電腦制作好的印制電路板圖形,通過激光打印機打印在經過特殊處理的專用熱轉印紙上,再將轉印紙覆蓋在敷銅板上送入制版機制版。     

制版機的工作原理主要采用了熱轉移的原理,其結構同激光打印機相似,有兩組4只特制耐高溫的硅膠圓柱輥組成傳動機構。利用2只紅外線石英加熱管把其中的一組兩只硅膠圓柱輥均勻地加溫到180.5℃,同時每組兩只硅膠圓柱輥又是兩只壓力輥,它的表面zui高耐溫可達到300℃,這兩組膠輥通過傳動系統由同步電機驅動, 按每分鐘兩轉的恒速旋轉。    

當熱轉印紙與敷銅板通過這組溫度較高且壓力較大的硅膠圓柱輥之間的夾縫時,熱轉印紙上吸附的墨粉將會融化。由于熱轉印紙是經過特殊處理的,通過高分子技術在它的表面覆蓋了數層特殊材料的涂層,使熱轉印紙具有耐高溫不粘連的特性。當溫度達到180.5℃時, 熱轉印紙對融化的墨粉吸附力急劇下降,在壓力的作用下,使融化的墨粉完全吸附在敷銅板上,敷銅板冷卻后,形成緊固的印制圖形,完成整個熱轉移過程。同樣原理,如需在印制板的另一面轉印上元件排布圖,也可在制版的同時進行,使印制板達到更加專業級的水平。    

在這里需要說明的是:整個熱轉移過程對溫度的要求特別高,溫度的控制顯得非常重要。例如:墨粉的融化溫度zui佳點一般在180.5℃,溫度過高時,過度融化的墨粉會擴散到原有線條的四周,造成圖形模糊、精度變差,嚴重時還會將紙張烤焦。 溫度過低或溫度不均勻時,又會出現轉印效果差,甚至不能轉印。在實際使用中,由于空氣溫度、濕度、紙張和電路板的厚度等因素對轉印效果有一定的影響,因此溫度的控制對轉印效果的好壞顯得非常重要。為此熱轉移式制版機溫控傳感器均采用進口 pt- 1000型的薄膜鉑電阻,使控溫精度能達到0.1℃,滿足了制版對溫度的較高要求。     

當圖形轉移到敷銅板上后,也就是說打印機的墨粉在敷銅板面上形成了一個有圖形的保護層。由于激光打印機的墨粉是由含有樹脂的高分子材料制成的,對腐蝕液(fecl3 溶液)具有良好的抗腐蝕性,所以經過fecl3 溶液腐蝕后即可形成做工精美的印制電路板。 為了使腐蝕電路板更加快捷方便, 還需要一臺腐蝕機對電路板進行快速腐蝕, 以節省時間, 減少fecl3 溶液的浪費 ,提高效率。快速腐蝕機將fecl3 溶液快速加溫到60℃以上,再利用抗腐蝕小型循環潛水泵使 fecl3 溶液通過專用噴頭均勻地噴灑向印制板。    

一般在加熱至80℃的情況下, 用濃度較高的fecl3 溶液腐蝕,5~6 分鐘即可腐蝕完畢。由于采取快速腐蝕工藝, 可以降低側蝕, 使印刷電路板的精細之處更加完美可靠。 通過加熱使fecl3 溶液的氧化還原反應加速,從而將敷銅板表面的銅加速氧化成cu2+; 同時利用水流的沖擊帶走沉積在敷銅板表面及附近的cu2+,使化學反應更快更充分地進行,本機特別適用于面積較大的印制版制作。    

整個腐蝕過程在半封閉的情況下進行,具有干凈衛生、減少腐蝕液蒸發的優點,因此非常適合于實驗室、研究所、工廠小批量制作印制電路板。 印制電路板腐蝕好后,利用專用鉆頭對電路板進行鉆孔,這種專用鉆頭上鑲有一個圓柱體,它在高速鉆孔完成的同時還可以磨掉鉆孔附近的墨粉,形成一個非常干凈的焊盤。而覆蓋在銅箔上的其它墨粉形成良好的阻焊層。     

利用這套系統還可制作出金屬標牌、金屬工藝畫,同樣也非常精美,層次特別分明,而且成本極低,加上它快速制版的優點,相信在不久的將來在這些行業里能夠得到更加廣泛的應用。 這套系統制作出的印制電路板精度雖然可以達到非常高的專業級水平,但也存在一些缺陷:由于激光打印機不同,天氣濕度過大,熱轉印紙局部缺陷等原因,會出現墨粉在熱轉印紙上局部附著不好等現象。

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