印刷电路板的制作方法.docx
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印刷电路板的制作方法
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印刷电路板的制作方法
本篇文章的目的，除了想给大家一个比较全面的如何制作电路板的简介外，主要是想和大家一起开阔思路，从而举一反三，因地制宜的采用各种方法灵活的制作电路板。
只要能够达到设计的要求，采用哪种方法，甚至是否使用电路板都并不重要，千万不要被本文中介绍的一些具体方法所限制。
PCB是PrintedCircuitBoard的缩写，中文名即印刷电路板。
PCB是每一种电子器件的必备部件，几乎所有大大小小的电子元器件都是固定在PCB版上。
PCB板的基板是由不易弯曲的绝缘材料所制作成。
在表面可以看到的粗细不一的线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。
这些线路被称作导线（conductorpattern）或称布线，并用来提供PCB上电子元器件的电路连接。
PCB单面板的正反面分别被称为器件面（ComponentSide）与焊接面（SolderSide），板上有大小不一的钻孔，一般来说，电子元器件是穿过钻孔被焊接在PCB板上。
工业用的PCB板上的绿色或是棕色，是阻焊漆（soldermask）的颜色。
这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。
用来制作电路板的铜板的专业名称为：
敷（覆）铜板，通常是由1－2毫米厚的环氧树脂板或纸板等绝缘且有一定强度和方便加工的材料构成基板，并在基板上覆上一层0.1毫米左右的铜箔而成，如果只有一面覆有铜箔，就叫单面敷铜板，如果两面都有铜箔，就叫双面敷铜板。
当前流行电路板的材料是FR-4，厚度是0.062英寸（1.6毫米），敷铜厚度一般用未经切割的电路板上敷铜的质量来表示，通常有0.5oz（盎司），1.0oz，1.5oz，对于手刻板来讲，通常用1.0oz，太薄或太厚，都会给制作带来困难。
目前工业界的PCB制作工艺发展很快，适合大批量的PCB板制作。
但是，对于无线电业余爱好者来说，一些简单，易操作且成本低的PCB制作方法则更加实用，下面将介绍七种简易的PCB板制作方法，供读者参考。
此外，本文还将介绍目前工业化制作PCB板的常用方法，以拓宽读者的思路。
注：
在制作PCB板之前，需保证有完整的印版图。
一、蜡纸腐蚀法
1、制作敷铜板
按照印版图的尺寸裁切敷铜板，使其与实际电路图的大小一致，并使敷铜板保持清洁。
2、将电路印在敷铜板上
将蜡纸平铺在钢板上，用笔将印版图按照1：
1的比例刻在蜡纸上，将蜡纸上的印版图根据电路板尺寸剪裁，并将其平放在敷铜板上。
用少量油漆与滑石粉调成稀稠合适的材料，用毛刷蘸取印调好的材料，均匀地涂蜡纸上，反复几遍，即可将电路印在印制板上（敷铜板）。
注：
可反复使用，适用于少量PCB板制作。
3、腐蚀敷铜板
将敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀。
4、清洗印制板
将腐蚀好的印制板反复用水清洗。
用香蕉水擦掉油漆，再清洗几次，使印制板清洁，不留腐蚀液。
抹上一层松香溶液待干后钻孔。
二、胶带腐蚀法
此法是用预先制好的类似不干胶材料制成的各种符号（点、圆盘等）贴在电路板上。
1、绘制印版图
用点表示焊盘，线路用单线表示，保证位置、尺寸准确。
2、制作敷铜板
按照印版图的尺寸裁切敷铜板，并使敷铜板铜箔面保持清洁。
3、将印版图印在敷铜板上
首先，可用复写纸将印版图复制在敷铜板上，根据所用元器件的实际大小粘贴不同内外径的焊盘（即印刷电路板上用来焊接电子元器件的圆孔）；其次，根据电路中电流的大小决定采用不同宽度的胶带（大电流采用宽胶带，小电流窄胶带即可），按照印版图将胶带粘贴在敷铜板上（代表电路中元器件之间的连线）；用软一点的小锤，如光滑的橡胶、塑料等敲打图贴，使之与铜箔充分粘连。
重点敲击线条转弯处、搭接处。
天冷时，最好用取暖器使表面加温以加强粘连效果。
注：
焊盘规格：
D373（外径：
2.79毫米，内径：
0.79毫米），D266（外径：
2.00，内径：
0.80），D237（外径：
3.50，内径：
1.50）等几种，最好购买纸基材料做的（黑色），塑基（红色）材料尽量不用。
胶带常用规格有0.3、0.9、1.8、2.3、3.7等几种，单位均为毫米。
4、腐蚀、清洗敷铜板
将粘有胶带的敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀。
腐蚀完后应及时取出用水冲洗干净。
在焊盘处用钻头打孔，用细砂纸打亮铜箔，再涂上松香酒精溶液，凉干则制作完毕了。
三、激光打印法
传统的印刷电路板制作方法皆采用抗腐蚀材料（如胶带、蜡纸等）粘在敷铜板表面以代表电路连线，然后用腐蚀液将敷铜板上不需要的铜片腐蚀掉。
一般的工业用法是采用丝网印刷，或者照相法。
这里介绍一种工艺简单，成本低廉的PCB制作方法，只需使用一台旧激光打印机，一个家用电熨斗和一张热转印纸，就可在一个小时内完成一块印刷电路板的制作。
这一方法是基于热转移原理，激光打印机墨盒的碳粉中含有黑色塑料微粒，在打印机硒鼓静电的吸引下，在硒鼓上形成高精度的图形和文字（印版图），当静电消失后，高精度的图形和文字便转移到打印纸上，这里使用的是经过特殊处理的热转印纸，具有耐高温不粘连的特性。
当温度达到180度时，在高温和压力的作用下，热转印纸对融化的墨粉吸附力急剧下降，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上，敷铜板冷却后，形成紧固的有图形的保护层，经过腐蚀后，印刷电路板便制作成功了。
这种方法制作精度高，成本低。
制作一块110mmx170mm单面电路板的制板费仅相当于半张热转印纸的成本（0.5~0.75元）。
具体制作过程如下：
1、打印印版图
用激光打印机将画好的印版图打印在热转印纸上，注意在打印前后，不要用手或其他东西碰热转印纸上的印版图位置。
2、将电路印在敷铜板上
将热转印纸的印有印版图部分剪下，四边留些空白，面朝下覆盖在平坦、干净的敷铜板上（可用砂纸打磨敷铜板），用家用电熨斗（非蒸汽式）熨烫贴有热转印纸的敷铜板，可多烫几次，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上。
3、揭去热转印纸
有两种方法：
湿揭法和干揭法。
湿揭法：
将贴有热转印纸的敷铜板放入热水中浸泡5-10分钟，可揭去一层热转印纸，再泡10多分钟，再揭去热转印纸，如板上粘有剩余的纸，可用牙刷或拇指擦去。
干揭法：
敷铜板冷却后揭去热转印纸。
4、腐蚀、清洗敷铜板
将揭去热转印纸的敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀，腐蚀完后取出用“LaquerThinner”（一种稀释剂）冲洗，并用纸巾迅速擦去墨粉，印刷电路板便制作成功了。
小技巧：
建议使用惠普（HP）打印机和硒鼓，质量较好。
打印纸可选用喷墨打印机用来打印相片的相片纸，绘图纸等，请自行试验选定最合适的纸张。
熨烫时，最好将熨斗覆盖整个敷铜板上的电路部分，用力熨烫纸的背面至少1.5分钟，可站在高处熨烫。
当印版图透过纸张显现出来时，说明印版图已经印在敷铜板上了。
如果在擦去打印纸的同时，将一些墨粉也擦掉了，用防腐材料填上即可。
也可使用照片过塑机代替熨斗。
将打印好的热转印纸覆盖在敷铜板上，送入照片过塑机（调到180.5~200℃）来回压几次，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上。
四、即时贴腐蚀法
将即时贴（或包装用的宽透明胶带）粘在敷铜板的铜箔上，然后在贴面上绘制好印版图，再用刻刀刻透贴面层，形成所需电路，揭去非电路部分，最后用三氯化铁腐蚀敷铜板即可。
腐蚀温度可在55度左右进行，腐蚀速度较快。
腐蚀好的电路板用清水冲洗干净，揭去电路上的即时贴，打好孔，擦干净涂上松香酒精溶液以备使用。
五、手工及绘图仪直接描绘法
这种方法利用绘图仪的绘图笔在敷铜板上直接画印版图，有手画和绘图仪自动画两种做法，下面分别介绍。
1、手画法
调制绘图液
在三份无水酒精中，放入一份漆片（即虫胶，化工原料店有售），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，绘图液便制成了。
绘制印版图
用细砂纸把敷铜板打亮，然后采用绘图仪器中的鸭嘴笔（或圆规上用来画图形的墨水鸭嘴笔），在敷铜板上描绘印版图，由于鸭嘴笔上有调整笔划粗细的螺母，可通过调节笔划粗细去改变电路图中连线的粗细，也可借用直尺、三角尺描绘出很细的直线。
此法描绘出的线条光滑、均匀，无边缘锯齿。
在绘制过程中，如果发现绘出的连线向周围浸润，则说明绘图液浓度太小，可以加一点漆片；若是绘制时拖不开笔，则说明绘图液太稠了，需滴上几滴无水酒精。
如果发现描错了，只要用一小棍（如火柴杆），做一个小棉签，蘸上一点无水酒精，即可方便地擦掉，然后重新描绘即可。
此外，可以在敷铜板的空白处写上相应的说明文字。
腐蚀电路板
将画好的电路板（敷铜板）放入三氯化铁溶液中腐蚀，腐蚀完成后，用棉球蘸上无水酒精，就可以将板子上的绘图液擦掉，晾干后，涂上松香水即可。
注：
由于酒精挥发快，配制好的绘图液应密封保存在瓶中（如墨水瓶），用完后盖紧瓶盖，若在下次使用时，发现浓度变稠了，只要加上适量无水酒精即可。
2、绘图仪自动画法
可采用惠普公司的HP7440A型号绘图仪，关键是改装绘图仪的绘图笔，下面是一个参考实例。
改装绘图笔
将原始的绘图仪上的绘图笔的两端切掉一部分，这样便得到一根中间有定位环的短一点的绘图笔，定位环是笔架用来固定笔的部分。
将笔架上用来固定笔的圆孔用锉刀锉大些，使得切短后的绘图笔可以通过。
将签字笔（felttippedpen）切短，盖上笔帽，把它挤入切短后的绘图笔中，定位环的位置距笔尖约35mm。
绘制电路图
将改装后的绘图笔装好，将打磨干净的敷铜板放在一张A4大小的胶片上，置于绘图笔的下方，便可使用绘图仪自动打印印版图了。
将打印好的电路板进行腐蚀后，冲洗干净，涂上松香即可。
六、刀刻法
按照印版图的尺寸裁切敷铜板，并使敷铜板铜箔面保持清洁。
在敷铜板上面盖一张复写纸，将画好的印版图盖在复写纸上，再用圆珠笔在纸上重描一次，让线路的边缘显示在敷铜板上。
用刻刀按照敷铜板上的线路一点一点的划开，并保证线路与线路之间确实断开。
在相应的位置打孔，并且用砂纸将铜箔抛光，再在铜箔上涂一层松香酒精水以助于焊接和防氧化，对于不必要的铜箔，可用刀子将边缘跷起后，用尖嘴钳夹住撕掉。
这种方法步骤简单，制作速度快，适合简单电路板。
如果电路板中的连线很细，用此法将不合适。
所用刻刀可以是断钢锯片，也可以是锋利的裁纸刀。
此外，还有一种刀刻小岛法，可以说是刀刻法的子类。
这种方法需要两面具有铜箔的双面板，焊接面上的铜箔几乎全部保留，而在元器件面上，只保留一个一个的小岛，留作元器件之间的电路连线，接地的元器件管脚通过小孔连到焊接面，所有的接地处都焊在焊接面，而所有的通过小岛相连的元器件管脚都焊在小岛上。
小岛也可通过将小片板子直接粘在大板子上的办法制作，大板子可用单面板或双面板，如果铜箔面朝下，需要钻孔，以使元件的接地管脚在板子上焊接，如果铜箔面朝下，接地管脚可直接焊接在铜箔面上，无需钻孔。
广%播=新~天*地$网设计的1瓦调频发射机的电路板就是用刀刻法制作的。
七、空中架线法
此法是将所有的接地线焊接在敷铜板的铜箔上，而所有元器件的非接地引脚则根据印版图在空中焊接，而不接触铜箔。
此法适用于简单电路，使用单面铜箔的敷铜板即可（铜箔面朝上）。
八、工业常用制作PCB板方法
相对于手工制作印刷电路板，工业上制作印刷电路板比较简单。
一般来说，需要电子的Gerber（RS274X）文件，钻孔图（ExcellonDrill文件）。
现代的几乎所有设计电路的CAD软件都能够从布线图中直接生成这些文件，目前市面上常用的这些软件有：
OrCAD，Protel，Mentor，PADS。
生成的Gerber文件可通过Gerber编辑器或浏览器去编辑或浏览。
广&播%新&天$地@网*站发表的设计尽可能的提供Gerber文件。
（一）、制作方法
目前，工业界采用的印刷电路板制作方法有多种，下面逐一介绍。
1、PCBMilling
PCB铣床相当于一个三维的绘图仪，它的铣头不仅可以随意在X-Y平面来回运动，而且可以上下运动。
铣头是一种装有routerbit或钻头（drillbit）的高速马达。
routerbit是用来在敷铜板上刻画电路连线（布线），将铣头压在敷铜板，由计算机控制来回运动，当它移动时，将铜皮移去而成为隔离岛，当两边的铜皮被移去后，一条电路连线就形成了。
铣头移动的方向是由电子的布线文件（如Gerber文件）决定的。
将铣床的铣头换上钻头，就可以对板子进行钻孔了，钻头可以移动到指定的位置上，孔的大小和位置是由相关的电子文件决定的。
制板的全过程由计算机控制，所以制作出的板子很精确。
Gerber文件是用来布线的，而Excellon文件是钻孔时使用的。
专用软件将这些文件转化成指令去控制铣床的移动，以确定哪些部位需要留下铜皮以及哪些部位需要钻孔，这一过程是通过一种独立的铣床控制软件实现的。
此法适于快速制作小批量的单面或双面的电路板。
2、印刷腐蚀法
印刷是图像复制中最重要的一种形式之一，有（a）凸版印刷；（b）凹版印刷；（c）平版印刷；（d）丝网印刷等主要四种，其中，工业界常用的是丝网印刷法。
丝网印刷是把带有图像或图案的模版被附着在丝网上进行印刷的。
通常丝网由尼龙、聚酯、丝绸或金属网制作而成。
当承印物（敷铜板）直接放在带有模版的丝网下面时，丝网印刷油墨或涂料在刮墨刀的挤压下穿过丝网中间的网孔，印刷到敷铜板上（刮墨刀有手动和自动两种）。
丝网上的模版把一部分丝网小孔封住使得颜料不能穿过丝网，而只有图像部分能穿过，因此在敷铜板上只有图像部位有印迹。
换言之，丝网印刷实际上是利用油墨渗透过印版进行印刷的。
将印好的敷铜板进行腐蚀即可。
3、照相腐蚀法
将电路板的线路设计用光刻机印成胶片（或用激光打印机打在耐热的胶片上，切勿使用不耐热的胶片，因为它会在打印中融化），然后把一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应的感光干膜覆盖在基板上，干膜分两种，光聚合型和光分解型，光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性而光分解型则正好相反。
用光聚合型感光干膜先盖在基板上，上面再盖一层线路胶片让其曝光，曝光的地方呈黑色不透光，反之则是透明的（线路部分）。
光线通过胶片照射到感光干膜上，凡是胶片上透明通光的地方干膜颜色变深开始硬化，紧紧包裹住基板表面的铜箔，就像把线路图印在基板上一样，接下来经过显影步骤（使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜），让不需要干膜保护的铜箔露出来，这称作脱膜（Stripping）工序。
接下来再使用蚀铜液（腐蚀铜的化学药品）对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜就被腐蚀掉了，硬化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。
这整个过程也被叫作“影像转移”。
（二）、器件封装技术
此外，在工业上制作印刷电路板工艺中，器件封装技术也是很重要的，有插入式封装技术（ThroughHoleTechnology，THT）和表面焊接式封装技术（SurfaceMountedTechnology，SMT或SurfaceMountedDevice，SMD）两种，其中表面焊接式封装技术是目前比较流行的技术之一。
插入式封装技术是将器件安置在敷铜板的一面，并将接脚焊在另一面上，这种方法器件会需要占用大量的空间，并且要为每只接脚钻一个洞。
所以它们的接脚其实占掉两面的空间，而且焊点也比较大。
使用表面焊接式封装的电子元器件，接脚是焊在与器件同一面。
这种技术不用为每个接脚的焊接，而都在PCB上钻洞。
SMT也比THT的器件要小。
与使用THT技术相比，使用SMT技术的PCB板上器件要密集很多，因此使得电路板面积大大缩小。
广·播%新！
天*地￥网*站部分设计将提供采用SMT技术的板图设计，以利于大批量工业化生产。
采用SMT技术设计的总体性价比要优于THT技术，因此，目前多数PCB生产厂家使用SMT技术。
此外，使用质量好的尖头电烙铁，无线电业余爱好者也可自己焊接SMT器件。
（三）、多层印刷电路板（Multi-LayerBoards）简介
多层印刷电路板用了更多单或双面的布线板，是为了增加可布线的面积。
多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。
板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。
在多层PCB板中，整层都直接连接上地线与电源。
所以将各层分类为信号层（Signal），电源层（Power）或是地线层（Ground）。
如果PCB上的器件需要不同的电源供应，通常这类PCB板会有两层以上的电源与电线层。
双层板是采用导孔（vias）方法连接两层板（注：
导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接），对多层PCB板来说，这种方法不完全合适，如果只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。
那么，可以采用埋孔（Buriedvias）和盲孔（Blindvias）技术，因为它们只穿透其中几层。
盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不需穿透整个板子。
埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。
（四）、柔性印刷电路板
1960年，VDahlgreen在热可塑性薄膜上贴附金属箔线路图形，这就是柔性印刷电路板的开始。
然后，用扁平排线（FlatCable）代替金属箔线路，在柔软绝缘板上形成印刷电路线路图。
早期柔性板主要应用在小型薄形电子器件构装、板间的连接（无需使用连接器）等领域。
1970年代末起，则逐渐应用在计算机、照相机、打印机、汽车音响等。
在生产方式上，因为柔性板材质相当软、加工时外形不易固定，因此中小型厂多使用少量多样的生产方式；至于大型柔性板厂则多采成本低、产量大的RolltoRoll连续生产方式。
（五）、电路板材料简介
FR-4：
目前流行的敷铜板材料之一，即玻纤材基材含浸耐燃环氧树脂铜箔基板，具有优良的介电性能，抗化学性和耐热性。
G-10：
目前流行的敷铜板材料之一，玻纤材基材含浸环氧树脂铜箔基板。
这两类材料适合工作频率低于3GHz的大多数低成本、无线应用。
GETEK：
是一种油脂类的高温树脂，吸水性较低，是一种高档树脂。
同FR-4之间最大的不同表现在：
FR-4是广泛用于一般电路板的环氧树脂防烧基材。
如果只是制作普通电路板，在考虑成本的原则下会使用FR-4，如果是高档的产品则可考虑把GETEK当作一个选择。
PTFE：
聚四氟乙烯polytetrafluoetylene，长期以来，高频PCB大都使用聚四氟乙烯（PTFE）覆铜板作基板材料，该基材在很宽的频率范围内具有很小的且稳定的介电常数和很小的介质损耗因素，但这种材料由于使用聚四氟乙烯，决定了玻璃化温度很小（Tg约25℃），因而刚性很差。
由于聚四氟乙烯树脂特殊的物理化学性能，在制作印制电路板的过程中，使得其加工工艺与传统的PCB不同，需要特殊的加工工艺，这造成了高频PCB的成品率不高和成本相对较高。
而且金属化孔与孔壁的结合力很差，制作成的多层线路板的可靠性不高，耐辐射性也极差，这些性能缺陷恰恰是高频PCB，特别是高密度、高精度、多层化PCB以及军用、航天等领域所用的PCB的致命缺陷。
（六）、Gerberfile简介
GERBER文件是PCB行业的一个国际通用工业标准，在工业生产中，不管设计软件如何强大，通常都必须创建Gerber格式的文件才能制作电路板。
一般的流程是：
原理图?
NETLIST?
自动布局?
自动布线?
PCB?
GERBER数据、钻孔数据、铣数据、其它数据。
Gerber数据很简洁，它只有一些基本的命令加上对应的数据，数据库定义得简单而紧凑。
现在通常使用的是在基本的Gerber指令基础上扩充的Gerber274-X。
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